不同海拔高寒草甸土壤細(xì)菌多樣性特征及影響因素研究

Abstract：Inorder to explore the changes of soil bacterial community diversity along altitude and itsdriving factors，this paper took the alpine meadow at the altitudes from 33OO to in Guoluo Tibetan Autonomous Prefecture of Qinghai Province as the research object，and used high-throughput sequencing technology and redundancy analysis. The results indicated that the dominant bacterial community in the soil layer of alpine meadows at diferent altitudes in the study area was primarily composed of Actinobacteria，Proteobacteria，and Acidobacteria. The diversity of soil bacteria showed varying paterns along the elevation gradient，with the Ace and Chaol indices exhibiting fluctuating trends as altitude increases.In terms of these indices，the soil bacterial diversity was highest at an altitude of 390O meters and lowest at 42OO meters.Furthermore，at 4200 meters，the soil bacterial community showed significant internal variability.The bacterial community structure at above sea level was diferent from that at other altitudes，and the number of unique species was abundant.The composition and diversity of soil bacterial community are afected by many soil physicochemical factors. Soil available potassium content and soil are the most important factors affecting the composition and diversity of soil bacteria in this region.In the subsequent scientific management ofalpine meadow，it is necessary to pay attention to the changes of soil pH value and soil nutrients and to avoid soil nutrient lossas much as possible.The research results can provide references for further exploring the responses ofsoil bacterial community to environmental changes and maintaining the stability of alpine ecosystem.

Keywords：Soil bacteria；Community diversity；Alpine meadow；Altitude

王壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，作為地球生物地球化學(xué)的“引擎”，在地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)和維持生態(tài)系統(tǒng)功能方面發(fā)揮著極大的作用，由于其對(duì)環(huán)境變化十分敏感，通常作為評(píng)估土壤養(yǎng)分循環(huán)和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要指標(biāo)[2]。土壤細(xì)菌作為土壤微生物中數(shù)量最大、種類最多的一類類群3，其多樣性和群落組成能很好地指示土壤環(huán)境和系統(tǒng)功能的變化4，在決定土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能和可持續(xù)性中起著重要作用5，近年來(lái)對(duì)土壤細(xì)菌群落的研究已成為生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

土壤細(xì)菌對(duì)土壤微環(huán)境較為敏感，其群落結(jié)構(gòu)通常受環(huán)境因素、生物相互作用等影響，如土壤理化性質(zhì)會(huì)顯著影響土壤細(xì)菌群落特征[。有研究表明，土壤細(xì)菌的多樣性和豐度在中性pH的土壤中達(dá)到最高，通常與土壤水分和資源可用性呈正相關(guān)關(guān)系；土壤養(yǎng)分狀況是影響土壤細(xì)菌群落的重要因素[8]。然而，不同種類的菌群對(duì)環(huán)境的響應(yīng)并不相同，例如，古老的分類群（如Chloroflexi）可能更喜歡有機(jī)碳和養(yǎng)分含量低的土壤，而在有機(jī)質(zhì)含量高的土壤中，較年輕的門和共營(yíng)養(yǎng)類群（如變形桿菌的一些成員）可能是優(yōu)勢(shì)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。此外，當(dāng)土壤生態(tài)過(guò)程環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致區(qū)域尺度土壤細(xì)菌群落的巨大改變[9]，尤其是在高寒山地系統(tǒng)中，微生物多樣性海拔梯度分布格局一直是生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)之一。海拔作為地理環(huán)境的一個(gè)變化因素，通過(guò)調(diào)整土壤的溫度和濕度以及改變土壤的理化特性，可以控制土壤中的養(yǎng)分循環(huán)和影響微生物的代謝活動(dòng)，進(jìn)而影響不同高度土壤中的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其功能的多樣性[10]。尤其在高寒草地生態(tài)系統(tǒng)中，沿海拔梯度變化的土壤細(xì)菌群落特征及其與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系，可為探索高海拔梯度下的土壤微生物多樣性格局提供新的視角，從而為預(yù)測(cè)氣候變化驅(qū)動(dòng)土壤細(xì)菌群落變化提供理論依據(jù)。迄今為止，已有許多學(xué)者開(kāi)展了不同海拔梯度下草地土壤細(xì)菌群落多樣性的研究，如Yuan等1在青藏高原的研究結(jié)果表明土壤細(xì)菌群落在不同海拔梯度上存在顯著差異。Wang等[12]對(duì)天山不同草地類型的研究結(jié)果表明，海拔高度通過(guò)改變土壤濕度間接影響植物物種豐富度，土壤各功能的閾值沿海拔梯度變化，土壤細(xì)菌豐富度與土壤多功能性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。目前，這些研究主要集中在不同植被類型和生態(tài)系統(tǒng)差異較大的海拔梯度上，而在不同海拔同一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌群落特征的分布規(guī)律仍有待探究，另外，土壤細(xì)菌群落多樣性及其驅(qū)動(dòng)因素尚不清楚。因此，闡明高寒草甸土壤細(xì)菌群落沿海拔的變化及其驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)于預(yù)測(cè)氣候變化背景下微生物生態(tài)功能及其對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)和反饋具有重要意義。

果洛藏族自治州位于青藏高原腹地，該地區(qū)廣泛分布著青藏高原典型的草甸、草原和荒漠草原等植被類型，是以寒旱為主要?dú)夂蛱卣鞯母吆０蔚貐^(qū)，因溫度和降水等環(huán)境因子異質(zhì)性分布的共同作用，有明顯海拔梯度的生境條件，是研究土壤微生物多樣性的理想場(chǎng)所[13-14]。因此，本文選擇了省果洛藏族自治州海拔 的高寒草甸為研究對(duì)象，利用高通量測(cè)序技術(shù)，分析不同海拔梯度下的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其影響因素，以期闡明土壤細(xì)菌群落隨海拔升高的變化規(guī)律，為青藏高原生態(tài)保護(hù)提供土壤微生物層面理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

省果洛藏族自治州 地處青藏高原腹地，位于黃河源頭，平均海拔 以上，年平均氣溫為 ，年降水量為 ，年日照時(shí)數(shù)為 ，具有明顯的地勢(shì)高、氣候寒、晝夜溫差顯著以及較強(qiáng)的光照輻射，具有高原大陸性氣候的典型特點(diǎn)。天然草地主要以高寒草甸為主，其次為高寒草甸化沼澤和高寒灌叢草甸。土壤以草甸土為主，是省的重要牧業(yè)生產(chǎn)基地之一[16]。

1.2樣品采集與分析

2023年8月，在果洛藏族自治州選擇海拔 范圍內(nèi)高寒草甸樣地采樣，海拔梯度間隔為 ，為減少誤差，分別在 ， ， 海拔處均布設(shè)兩塊樣地，共計(jì)10個(gè)樣地，如表1所示。在選擇樣地時(shí)，盡量確保草地利用方式一致、人為干擾小、坡度和坡向一致的區(qū)域，同時(shí)使用GPS記錄每個(gè)樣地的地理位置信息，在每個(gè)樣地中，隨機(jī)選擇3個(gè) 的取樣區(qū)，利用樣方法調(diào)查植被特征，目測(cè)估算每個(gè)樣方內(nèi)植被總蓋度并記錄樣方內(nèi)優(yōu)勢(shì)物種，采用“S\"型方法用直徑為 的土壤鉆頭鉆取 的土壤樣品，混勻后作為1個(gè)樣品，共計(jì)采集樣品30件。采樣后取部分土壤帶回實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)自然風(fēng)干，剔除大塊礫石及未分解植物根莖后，部分過(guò)篩，用于測(cè)定土壤養(yǎng)分指標(biāo)。此外，一份鮮土現(xiàn)場(chǎng)過(guò) 土壤篩后，置于一 液氮保存，用于測(cè)定土壤細(xì)菌多樣性及其群落結(jié)構(gòu)組成。

1.3 土壤指標(biāo)測(cè)定

土壤養(yǎng)分指標(biāo)的測(cè)定參考《土壤農(nóng)化分析》[17]。土壤有機(jī)質(zhì)（Soilorganicmatter，SOM）采用重鉻酸鉀-濃硫酸外加熱法測(cè)定；土壤全氮（Totalnitrogen，TN）采用凱氏法消解測(cè)定；土壤全磷（Totalphosphorus，TP）采用NaOH熔融法-鉬銻抗比色測(cè)定；土壤全鉀（Totalpotassium，TK）采用火焰光度法測(cè)定；土壤堿解氮（Alkalinehydrolyzablenitrogen，AN）采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；土壤有效磷（Availablephosphorus，AP）采用碳酸氫鈉浸提法-鉬銻抗比色測(cè)定；土壤速效鉀（Availablepotassium，AK）采用火焰光度法測(cè)定；土壤酸堿度（pH）值采用pH計(jì)（賽多利斯PB-10）電位法測(cè)定。

1.4土壤細(xì)菌多樣性及群落組成測(cè)定

王壤細(xì)菌高通量測(cè)序，由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成。按照E.Z.N.A. soil DNA kit（OmegaBio-tek，Norcross，GA，U.S.）步驟進(jìn)行微生物群落總基因組DNA抽提，使用 1 % 的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)基因組DNA的質(zhì)量并測(cè)定DNA濃度和純度。利用攜帶Barcode序列的上游引物338F0 -ACTCCTACGGGAGGCAGCAG- ）和下游引物806R -GGACTACHVGGGTWTCTAAT- ）[18]進(jìn)行PCR擴(kuò)增。PCR反應(yīng)的體系包括： 5 × TransStart FastPfu 緩沖液 dNTPs ，上游引物 ，下游引物 ，TransStartFastPfuDNA聚合酶 ，模板DNA ，總體積補(bǔ)足至 。擴(kuò)增程序設(shè)置為 預(yù)變性 ，接著進(jìn)行30個(gè)循環(huán)（每個(gè)循環(huán)包括 變性 退火 延伸 ，最后在 進(jìn)行10分鐘的穩(wěn)定延伸。PCR產(chǎn)物通過(guò) 2 % 的瓊脂糖凝膠回收，并使用PCRClean-UpKit進(jìn)行純化，之后用Qubit4.0（ThermoFisherScientific，USA）對(duì)純化后的產(chǎn)物進(jìn)行定量。利用NEXTFLEXRapid DNA-Seq Kit建立測(cè)序庫(kù)，并在IlluminaPE30O/PE25O平臺(tái)上進(jìn)行測(cè)序。原始測(cè)序數(shù)據(jù)通過(guò)fastp軟件[19]（version0.19.6）進(jìn)行質(zhì)控，并使用FLASH軟件[20]（version1.2.11）進(jìn)行序列拼接。使用UPARSEv7.1[21-22]軟件，按照 9 7 % 的相似度對(duì)拼接后的序列進(jìn)行OTU聚類，再利用RDPclassifier23軟件，比對(duì)Silva16SrRNA基因數(shù)據(jù)庫(kù)（v138）進(jìn)行OTU物種分類學(xué)注釋，并在不同物種分類水平下進(jìn)行每個(gè)樣本的群落組成統(tǒng)計(jì)，所有數(shù)據(jù)做均一化處理。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用IBMSPSS26及MicrosoftExcel2013軟件進(jìn)行所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)分布的正態(tài)性采用IBMSPSS26中Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，用IBMSPSS26中one-wayANOVA和Duncan檢驗(yàn)比較不同數(shù)據(jù)組之間的差異，進(jìn)行主成分分析時(shí)考慮了所有參數(shù)。采用Origin2024及R語(yǔ)言繪制圖表。其中，土壤細(xì)菌稀釋性曲線、OTU的相對(duì)豐度圖及物種Venn圖均在R3.3.1軟件中編譯并繪制；PCoA圖是基于所選距離矩陣在R語(yǔ)言version包中Anoism統(tǒng)計(jì)分析并作圖；不同海拔草甸土壤細(xì)菌群組成與環(huán)境因子的相關(guān)性Heatmap圖使用R3.3.1的pheatmap包繪制，通過(guò)計(jì)算環(huán)境因子與所選物種之間的Person相關(guān)性系數(shù)，將獲得的數(shù)值矩陣通過(guò)Heatmap圖直觀展示；不同海拔草甸土壤細(xì)菌OTU與環(huán)境因子的冗余分析使用R語(yǔ)言vegan包繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1不同海拔草甸土壤養(yǎng)分含量

由表2所示，土壤養(yǎng)分含量對(duì)海拔變化呈現(xiàn)不同的響應(yīng)規(guī)律。研究區(qū)高寒草甸 土層土壤有機(jī)質(zhì)含量隨海拔升高呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，海拔 處土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著低于其余4個(gè)海拔處 P lt; 0.05）。5個(gè)海拔梯度 王層王壤全氮含量隨海拔升高呈先升高后降低再升高的變化趨勢(shì)，海拔 處土壤全氮含量顯著低于其他海拔處 （ P lt; 0.05）。 土層土壤全磷含量隨海拔升高呈波動(dòng)變化趨勢(shì)，海拔 處土壤全磷含量最高，顯著高于其余海拔處 。5個(gè)海拔梯度 0 ～ 土層土壤全鉀含量在海拔 處出現(xiàn)最大值 ，顯著高于其他海拔處土壤全鉀含量0 ；隨海拔升高，土壤全鉀含量呈先減后增趨勢(shì)。研究區(qū)高寒草甸 土層土壤堿解氮含量最大與最小值分別在海拔 和 處出現(xiàn)，隨海拔升高，土壤堿解氮含量呈先增加后減小再增加的趨勢(shì)。不同海拔草甸土壤有效磷含量隨海拔升高，土壤有效磷含量呈先增加后減小再增加的趨勢(shì)。不同海拔草甸土壤速效鉀含量隨海拔升高呈波動(dòng)變化趨勢(shì)。研究區(qū)高寒草甸 土層土壤pH值在海拔 處最小，顯著低于其余4個(gè)海拔梯度 （ P lt; 0.05），隨著海拔升高，土壤pH總體呈酸化趨勢(shì)。

2.2不同海拔草甸土壤細(xì)菌群落特征

2.2.1土壤細(xì)菌多樣性測(cè)序通過(guò)測(cè)序，30個(gè)樣本共檢測(cè)到有效序列941220個(gè)，序列平均長(zhǎng)度

417bp，共獲得41個(gè)門，141個(gè)綱，383個(gè)目，596個(gè)科，1143個(gè)屬，2868個(gè)種。在 9 7 % 的相似性水平下進(jìn)行聚類，共檢測(cè)到20110個(gè)OTU，樣本文庫(kù)的覆蓋率 9 7 % 以上。稀釋曲線可以有效反映土壤真菌OTU數(shù)隨測(cè)序量的變化情況，由圖1可知，隨著測(cè)序數(shù)量的增大，5個(gè)海拔梯度下有效序列數(shù)都趨于平緩且穩(wěn)定，說(shuō)明測(cè)序數(shù)據(jù)量合理，測(cè)試結(jié)果能夠反映所測(cè)樣本中細(xì)菌的真實(shí)情況。

2.2.2土壤細(xì)菌群落組成由圖2可知，不同海拔草甸土壤 土層細(xì)菌群落主要由13個(gè)細(xì)菌門組成（相對(duì)豐度大于0.01），分別為放線菌門（Actinobacteriota）、變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteriota）、綠彎菌門（Chloroflexi）、厚壁菌門（Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidota）芽單胞菌門（Gemmatimonadota）、粘菌門（Myxococcota）、甲基奇異菌門（Methylomirabilota）疣微菌門（Verrucomicrobiota）、RCP2-54、硝化螺旋菌門（Nitrospirota）及髖骨菌門（Patescibacteria）。其中，放線菌門、變形菌門和酸桿菌門3個(gè)細(xì)菌門水平豐度之和占比在 海拔處最高，達(dá)到了 7 5 % ，是研究區(qū)高寒草甸相對(duì)豐度最大的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落。5個(gè)海拔梯度下放線菌門相對(duì)豐度表現(xiàn)為

2.2.3土壤細(xì)菌群落多樣性由表3可知，研究區(qū)不同海拔草甸土壤細(xì)菌OTU數(shù)平均值為3045.47個(gè)，土壤細(xì)菌種類較為豐富。土壤細(xì)菌多樣性對(duì)沿海拔上升的垂直地帶分異具有不同的變化規(guī)律，其中Ace及Chao1指數(shù)沿海拔梯度上升均呈現(xiàn)出波動(dòng)變化規(guī)律， 處土壤細(xì)菌Ace指數(shù)顯著大于海拔 處 ，說(shuō)明就Ace及Chaol指數(shù)而言，在海拔 處土壤細(xì)菌多樣性最為豐富，而海拔 處則較為貧瘠。土壤細(xì)菌Shannon及Simpson指數(shù)隨海拔梯度上升呈先減小后增大再減小的變化趨勢(shì)，就土壤細(xì)菌Shannon指數(shù)而言，海拔 處土壤細(xì)菌Shannon指數(shù)顯著大于海拔 及海拔 處 ，海拔 處土壤細(xì)菌Shannon多樣性同樣顯著大于海拔3600m處 ；研究區(qū)不同海拔高寒草甸土壤細(xì)菌Simpson指數(shù)之間沒(méi)有明顯差異。

土壤細(xì)菌主坐標(biāo)分析（PCoA表明（圖3a），不同海拔草甸土壤細(xì)菌群落存在差異性。海拔 與海拔 處細(xì)菌群落分布相對(duì)擴(kuò)散，說(shuō)明該海拔梯度土壤細(xì)菌群落組內(nèi)差異性較大；其余海拔土壤細(xì)菌群落組內(nèi)相似性較高。此外，海拔 處土壤細(xì)菌與其他海拔處細(xì)菌群落分布分散，說(shuō)明海拔 處與其余海拔細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異較大，這與圖3（b）物種Venn圖結(jié)果一致，海拔 處特有的物種數(shù)目最為豐富。

Fig 3PCoA and species Venn maps of soil bacterial communities at different elevations

2.3土壤理化因子對(duì)土壤細(xì)菌群落組成及多樣性的影響

如圖4所示，環(huán)境因子與土壤細(xì)菌相關(guān)性分析表明，土壤速效鉀、土壤pH、海拔梯度、全鉀、堿解氮、全氮、有機(jī)質(zhì)、全磷和速效磷含量對(duì)土壤細(xì)菌群落組成有顯著影響。土壤速效鉀含量與放線菌門、芽單胞菌門及粘菌門相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與硝化螺旋菌門、甲基奇異菌門、變形菌門及擬桿菌門相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤pH值與放線菌門及粘菌門相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與皖骨菌門、擬桿菌門、甲基奇異菌門、變形菌門及硝化螺旋菌門相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。海拔梯度與擬桿菌門及髖骨菌門相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與粘菌門、RCP2-54及放線菌門相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤全鉀含量與擬桿菌門及硝化螺旋菌門相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。土壤堿解氮含量與鬢骨菌門、變形菌門及甲基奇異菌門相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與芽單胞菌門相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤全氮含量和土壤有機(jī)質(zhì)含量均與髖骨菌門相對(duì)豐度顯著正相關(guān)關(guān)系，與芽單胞菌門相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，此外土壤有機(jī)質(zhì)含量與厚壁菌門相對(duì)豐度也呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。土壤全磷含量和速效磷含量與變形菌門相對(duì)豐度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與芽單胞菌門相對(duì)豐度呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，此外土壤速效磷含量與厚壁菌門及

RCP2-54相對(duì)豐度也呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。綜上，土壤pH值、海拔和碳氮磷養(yǎng)分含量對(duì)變形菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門及髖骨菌門相對(duì)豐度等菌群均有顯著影響。變形菌門、擬桿菌門、芽單胞菌門及髖骨菌門對(duì)區(qū)域土壤主要起固碳和固氮作用。

由圖5可知，通過(guò)RDA分析不同海拔梯度上土壤細(xì)菌OTU數(shù)與土壤養(yǎng)分指標(biāo)間的關(guān)系，結(jié)果表明第一軸解釋OTU多樣性的 3 1 . 4 6 % ，第二軸解釋了11. 81 % 。綜合來(lái)看，土壤速效鉀含量及土壤pH值是影響研究區(qū)土壤細(xì)菌多樣性的主要因子。此外，由RDA分析圖可得出，中海拔 處土壤細(xì)菌多樣性對(duì)土壤速效鉀含量及土壤pH響應(yīng)強(qiáng)烈；較低海拔處（ 土壤細(xì)菌多樣性對(duì)土壤土壤全氮、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀和全鉀含量響應(yīng)強(qiáng)烈；中高海拔 土壤細(xì)菌多樣性則對(duì)土壤全鉀含量與海拔梯度響應(yīng)強(qiáng)烈。

3討論

3.1土壤細(xì)菌群落組成與海拔關(guān)系

在非均質(zhì)土壤環(huán)境中，土壤微生物群落對(duì)非生物和生物條件均有響應(yīng)。在具有垂直梯度的山地植物群落中，海拔的變化創(chuàng)造了獨(dú)特的微環(huán)境，這些微環(huán)境引發(fā)了特有的微生物反應(yīng)[24]。本文研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，省果洛藏族自治州 海拔范圍內(nèi)高寒草甸 王層土壤細(xì)菌群落主要由13個(gè)細(xì)菌門組成。這一個(gè)數(shù)字高于我國(guó)東南部武夷山[25]、西南部文山[26]及東北部長(zhǎng)白山[2的部分研究結(jié)果，低于曹麗花等[28]和李伊凡等[29]分別在西藏色季拉山海拔 范圍及西藏崗巴拉山 范圍內(nèi)的包含草甸在內(nèi)土壤細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門38門和36門的研究結(jié)果，同時(shí)，該結(jié)果與王竹等[30]在青藏高原東北部大通河流域海拔 范圍內(nèi)的草甸、草原研究結(jié)果土壤細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌門11種相似，也與孫華方等[31]同樣在省果洛藏族自治州甘德縣海拔 和 的高寒草甸的研究結(jié)果相一致，均發(fā)現(xiàn)13個(gè)優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門。這表明土壤細(xì)菌的分布除受海拔高度影響外，還受植被類型、土壤等異質(zhì)性的影響而呈現(xiàn)不同的研究結(jié)果。一方面，土壤細(xì)菌種類具有高度的空間異質(zhì)性，對(duì)氣候、土壤和植被等條件非常敏感[32]。這導(dǎo)致不同研究區(qū)域的王壤優(yōu)勢(shì)細(xì)菌門種類存在顯著差異，也表明青藏高原高海拔地區(qū)的土壤細(xì)菌種類相對(duì)豐富，土壤微生物的研究在該區(qū)域仍具有很大的探索空間。另一方面，由于海拔梯度的存在，在短地理距離內(nèi)自然、土壤和生物環(huán)境發(fā)生突變，這些梯度創(chuàng)造了各種各樣的土壤細(xì)菌生態(tài)棲息地[24，從而導(dǎo)致青藏高原不同海拔草甸土壤細(xì)菌的種類有很大差異。

3.2土壤細(xì)菌群落組成和多樣性隨海拔的變化及其影響因素

研究區(qū)高寒草甸土壤細(xì)菌多樣性在不同海拔梯度上呈現(xiàn)出差異性（圖3），且不同海拔組間差異明顯， 海拔處具有最多的土壤細(xì)菌特有的物種數(shù)目。有研究表明，特定的土壤微生物群落存在于特定的海拔高度[33]。此外，研究還發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)4500m海拔處土壤 值顯著低于其余海拔 ，呈弱酸性，而其余海拔則呈弱堿性。這或許是海拔 處土壤細(xì)菌特有的物種數(shù)自的原因。大量的研究結(jié)果表明，土壤pH值是土壤微生物區(qū)系構(gòu)成、代謝活性及功能多樣性的主要影響因素[34-35]，因此，海拔 處土壤細(xì)菌特有的物種很有可能是耐酸物種。研究區(qū)土壤細(xì)菌Ace及Chao1指數(shù)沿海拔梯度上升均呈現(xiàn)出波動(dòng)變化規(guī)律，最大、最小值均分別出現(xiàn)在海拔 及海拔 處，這與該區(qū)域溫度和降水隨海拔上升呈不規(guī)則波動(dòng)變化有關(guān)，溫度和降水是影響土壤細(xì)菌多樣性的重要指標(biāo)[32]。前人研究表明，青藏高原地區(qū)海拔梯度上氣溫隨海拔升高而逐漸遞減[36，降水隨海拔高度的升高逐漸增多，但在一定海拔以上隨海拔高度的升高反而減少[37]。所以 海拔處溫度降低土壤微生物生長(zhǎng)和繁殖受到抑制，其數(shù)量和種類逐漸減少，海拔 處可能受土壤含水量和有機(jī)質(zhì)增加影響，細(xì)菌多樣性略有升高。此外，在不同海拔梯度上溫度和水分也是影響土壤養(yǎng)分變化的主導(dǎo)因子[38]，因此，在諸多環(huán)境因子的共同作用下，土壤細(xì)菌Ace及Chao1指數(shù)沿海拔梯度上升均呈現(xiàn)出波動(dòng)變化規(guī)律。另外，文中土壤Ace和Chao1豐度指數(shù)沿海拔的變化趨勢(shì)與Shannon及Simpson不一致，這與Li等[39]的研究結(jié)果相一致，說(shuō)明細(xì)菌多樣性可能難以沿海拔梯度形成統(tǒng)一的格局。

土壤微生物經(jīng)典決定理論認(rèn)為，環(huán)境因子對(duì)土壤微生物群落組成起決定性作用[40]。在本研究中，土壤速效鉀含量、土壤pH值及海拔梯度是影響該區(qū)域土壤細(xì)菌組成及其多樣性的極重要影響因子，土壤養(yǎng)分等對(duì)土壤微生物多樣性產(chǎn)生影響的理化指標(biāo)均隨海拔高度的升高而發(fā)生變化，這將直接影響土壤微生物基質(zhì)質(zhì)量3，使土壤細(xì)菌多樣性產(chǎn)生空間變異。在本研究中，土壤pH值隨海拔上升的變化較大，這可能是造成研究區(qū)土壤微生物群落差異顯著的原因。Lauber等41]研究發(fā)現(xiàn)pH值與細(xì)菌譜系多樣性和群落結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)，王竹等42研究證明pH值是夏季驅(qū)動(dòng)黑河上游不同植被類型土壤細(xì)菌群落的關(guān)鍵因子，馬富龍等[43]在昆侖山的研究結(jié)果也表明pH值是影響該區(qū)域土壤細(xì)菌組成及其多樣性的極重要影響因子。究其原因，土壤pH可直接作用于土壤酶活性，進(jìn)而通過(guò)土壤酶活性間接影響土壤細(xì)菌組成44；同時(shí)土壤pH值也可通過(guò)影響土壤中離子交換來(lái)影響土壤養(yǎng)分，從而影響土壤細(xì)菌多樣性[45]。因此，土壤pH值與土壤養(yǎng)分（如速效鉀含量等）密不可分，二者共同作用于土壤細(xì)菌群落組成與多樣性。此外，土壤堿解氮、土壤速效磷、土壤有機(jī)質(zhì)、土壤全鉀、全氮和全磷含量等理化性質(zhì)的高低也會(huì)對(duì)部分土壤細(xì)菌多樣性造成影響，這與郭倩等4的研究結(jié)果相一致。有學(xué)者表示，土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成及其多樣性受土壤理化因素的影響，不同海拔土壤細(xì)菌的驅(qū)動(dòng)因素不盡相同，不同地區(qū)土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性受到多種因素的綜合影響[47]。本研究中，放線菌門、變形菌門和酸桿菌門是研究區(qū)高寒草甸相對(duì)豐度最大的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落，這與多位學(xué)者在青藏高原的研究結(jié)果一致[31.48-49]。一些放線菌被認(rèn)為是寡營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌，因此在環(huán)境相對(duì)較貧瘠的環(huán)境中也會(huì)大量存在[50]；變形菌對(duì)土壤水分更敏感，因此喜愛(ài)降水較多的土壤環(huán)境[51]，而青藏高原作為三江源頭，水分條件較為豐富52；同時(shí)，酸桿菌門往往對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的高度特異性[53]，因而能夠更好地適應(yīng)高原環(huán)境。

4結(jié)論

省果洛藏族自治州海拔 的高寒草甸 土層的細(xì)菌群落主要由13個(gè)細(xì)菌門組成，放線菌門、變形菌門和酸桿菌門相對(duì)豐度最高，是優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落。不同海拔草甸土壤細(xì)菌群落存在差異，海拔 和海拔 的群落組內(nèi)差異較大；海拔 的群落與其他海拔差異顯著，特有物種豐富。細(xì)菌多樣性指標(biāo)（Ace，Chaol，Shannon，Simpson）沿海拔的變化趨勢(shì)不一致，表明細(xì)菌多樣性難以形成統(tǒng)一海拔變化格局。土壤速效鉀含量和pH值是影響該區(qū)域土壤細(xì)菌組成及多樣性的關(guān)鍵因子。

參考文獻(xiàn)

[1]FALKOWSKIPG，F(xiàn)ENCHEL T，DELONG EF.The microbial engines thatdriveEarth'sbiogeochemical cycles[J]. Science，2008，320（5879）：1034-1039

[2]DENGQ，CHENG XL，HUI D F，et al.Soil microbial com munityand its interaction with soil carbon and nitrogen dynamicsfollowingafforestation in Central China[J].Science of the TotalEnvironment，2016，541：230-237

[3] 馬學(xué)蘭，周連玉，孫文娟，等，不同區(qū)域農(nóng)田作物土壤細(xì) 菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)分析[J].微生物學(xué)報(bào)，2024，64（4）： 1142-1161

[4] 尉建埔.氮添加對(duì)帽兒山地區(qū)六樹(shù)種人工林土壤微生物生物量 及群落結(jié)構(gòu)的影響[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2016：31-36

[5] CHENJH，WUQF，LISH，etal.Diversityand function of soil bacterial communities in response to long-term intensive management ina subtropical bamboo forest[J].Geoderma， 2019，354：113894

[6] 李益，馮秀秀，趙發(fā)珠，等，秦嶺太白山不同海拔銳齒櫟林土 壤微生物群落的變化特征[J].林業(yè)科學(xué)，2021，57（12）：22-31

[7] BARNARD RL，OSBORNECA，F(xiàn)IRESTONE MK. Changing precipitation pattern alters soil microbial community response to wet-up undera Mediterranean-type climate[J]. TheISMEJournal，2015，9（4）：946-957

[8]LUO Z M，LIU J X，JIA T，et al. Soil bacterial community response and nitrogen cycling variations associated with subalpine meadow degradation on the Loess Plateau，China[J].Applied and Environmental Microbiology，2020，86（9）：e00180-20

[9]CROWTHER T W，VAN DEN HOOGEN J，WAN J，et al. The global soil community and its influence on biogeochemistry [J]. Science，2019，365（6455）：eaav0550

[10］趙盼盼，周嘉聰，林開(kāi)淼，等．海拔梯度變化對(duì)中亞熱帶黃山 松土壤微生物生物量和群落結(jié)構(gòu)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2019， 39（6）：2215-2225

[11] YUAN Y L，SI G C，WANG J，et al. Bacterial community in alpine grasslands along an altitudinal gradient on the Tibetan Plateau[J].FEMS Microbiology Ecology，2014，87（1）：121-132

[12]WANG N，CHENG JH，LIU Y H，et al. Relative importance of altitude shifts with plant and microbial diversity to soil multifunctionality in grassands of north-western China[J].Plant and Soil，2024，4（2）：1-16

[13］孫步功，龍瑞軍，孔鄭，等．果洛黃河源區(qū)高寒草甸 釋 放速率研究[J]．草地學(xué)報(bào)，2007，15（5）：449-453

[14］劉怡萱，曹鵬熙，馬紅梅，等．青藏高原土壤微生物多樣性及 其影響因素研究進(jìn)展[J].環(huán)境生態(tài)學(xué)，2019，1（6）：1-7

［15］徐公芳．果洛州高寒草甸牧草產(chǎn)量與主要?dú)庀笠蜃拥幕疑P(guān) 聯(lián)度分析[J].草業(yè)，2020，29（2）：46-49

[16］洪卓華，張海珍．1967—2017年果洛地區(qū)氣候變化及其 對(duì)天然牧草的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2018，34（33）：122-128

[17］鮑士旦．土壤農(nóng)化分析[M].第三版．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版 社，2000：25-114

[18]LIU C S，ZHAO D F，MA W J，et al. Denitrifying sulfide removal process on high-salinity wastewaters in the presence of Halomonas sp[J]. Applied Microbiology and Biotechnology， 2016，100（3）：1421-1426

[19] CHEN S F，ZHOU YQ，CHEN Y R，et al. Fastp：an ultrafast all-in-one FASTQ preprocessor[J].Bioinformatics，2018， 34（17）：i884-i890

[20] MAGOC T，SALZBERG S L. FLASH： fast length adjustmentof short reads to improvegenome assemblies[J].Bioinformatics，2011，27（21）：2957-2963

[21] EDGAR R C. UPARSE：highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads[J]. Nature Methods，2013，10 （10）：996-998

[22] STACKEBRANDT E，GOEBEL B M. Taxonomic note：A place for DNA-DNA reassociation and 16S rRNA sequence analysis inthe present species definition in bacteriology[J]. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology，1994，44（4）：846-849

[23] WANG Q，GARRITY G M，TIEDJE JM，et al. Naive Bayesianclassifier for rapid assignment of rRNA sequences into the new bacterial taxonomy[J]. Applied and Environmental Microbiology，2007，73（16）：5261-5267

[24]HERNANDEZ-CACERES D，STOKES A，ANGELESALVAREZ G，et al. Vegetation creates microenvironments that influence soil microbial activityand functional diversity along an elevation gradient[J].Soil Biology and Biochemistry， 2022，165，2（1）：108485

[25]林惠瑛，周嘉聰，曾泉鑫，等．武夷山黃山松林土壤細(xì)菌群落 特征沿海拔梯度的分布模式[J].生態(tài)學(xué)雜志，2022，41（8）： 1482-1492

[26］李聰，呂晶花，陸梅，等.滇東南亞熱帶土壤細(xì)菌群落對(duì)植被垂 直帶變化的響應(yīng)[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2022，31（10）：1971-1983

[27]于健，周洪敏，滿孝武，等．長(zhǎng)白山三種針葉樹(shù)木質(zhì)部微生物多 樣性及群落結(jié)構(gòu)分析[J].菌物學(xué)報(bào)，2023，42（9）：1906-1917

[28］曹麗花，楊紅，劉合滿，等．西藏色季拉山不同海拔梯度土壤 細(xì)菌分布特征[J].西部林業(yè)科學(xué)，2023，52（3）：25-32

[29］李伊凡，王俊偉，陳永豪，等．西藏崗巴拉山土壤細(xì)菌多樣性海 拔分布格局及其驅(qū)動(dòng)因子[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2024，44（2）：712-722

[30］王竹，劉揚(yáng)，王芳．大通河流域土壤細(xì)菌及氮循環(huán)功能菌群沿 海拔的空間分布[J].環(huán)境科學(xué)，2024，45（6）：3614-3626

[31］孫華方，李希來(lái)，金立群，等．黃河源區(qū)斑塊化退化高寒草甸土 壤細(xì)菌群落多樣性變化[J].環(huán)境科學(xué)，2022，43（9）：4662-4673

[32]曹麗花，劉合滿，楊紅，等．色季拉山不同海拔土壤微生物及 真菌群落組成特征[J].水土保持學(xué)報(bào)，2022，36（6）：371-378

[33]劉秉儒，張秀珍，胡天華，等．賀蘭山不同海拔典型植被帶土 壤微生物多樣性[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（22）：7211-7220

[34］馮漢華，吳斌，伍國(guó)清，等．喀斯特不同植被類型土壤細(xì)菌群 落與功能特征[J].森林與環(huán)境學(xué)報(bào)，2024，44（2）：148-156

[35］張曉馥，白雪，張起迪，等.禁牧對(duì)內(nèi)蒙古克氏針茅草原表層土壤 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2023，31（11）：3376-3383

[36］薛曉娟，李英年，杜明遠(yuǎn)，等．祁連山東段南麓不同海拔土壤有 機(jī)質(zhì)及全氮的分布狀況[J].冰川凍土，2009，31（4）：642-649

[37］賈文雄．祁連山氣候的空間差異與地理位置和地形的關(guān)系[J]. 干旱區(qū)研究，2010，27（4）：607-615

[38］邱巡巡，曹廣超，張卓，等．高寒農(nóng)田土壤有機(jī)碳和全氮密度垂直 分布特征及其與海拔的關(guān)系[J].土壤通報(bào)，2022，53（3）：623-630

[39]LIMS，DAIGH，MULQ.Compositionand diversity of soil bacterial communitiesunder identical vegetation along an elevationalgradient inChangbaiMountains，China[J].Frontiersin Microbiology，2022，13（1）：1065412

[40]DEQUIEDTS，THIOULOUSEJ，JOLIVETC，etal.Biogeographical patterns of soil bacterial communities[J]. EnvironmentalMicrobiologyReports，2009，1（4）：251-255

[41]LAUBER C L，HAMADY M，KNIGHT R，et al. Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale[J].Applied and EnvironmentalMicrobiology，2009，75（15）：5111-5120

[42]王竹，劉揚(yáng)，王芳，等．黑河上游不同植被類型土壤細(xì)菌群落多 樣性、功能及季節(jié)動(dòng)態(tài)[J].環(huán)境科學(xué)，2023，44（11）：6339-6353

[43]馬富龍，韓路，馮秀花，等，封育對(duì)昆侖山北坡溫性草原植物、 土壤及微生物的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2023，31（11）：3364-3375

[44]HUHW，ZHANGLM，DAIY，et al. pH-dependent distribution of soil ammonia oxidizers across a large geographical scale asrevealed by high-throughput pyrosequencing[J]. Journal of Soils and Sediments，2013，13（8）：1439-1449

[45]YANG Y F，GAO Y，WANG S P，et al. The microbial gene diversity along an elevation gradient of the Tibetan grassland[J]. TheISME Journal，2014，8（2）：430-440

[46］郭倩，王博，樊勇明，等．半灌木擴(kuò)張草原土壤細(xì)菌群落特征 及其影響因素[J].草地學(xué)報(bào)，2024，32（5）：1410-1419

[47]LIUZF，F(xiàn)UBJ，ZHENGXX，etal.Plant biomass，soil watercontent and soil N：P ratio regulating soil microbial functional diversity in a temperate steppe： a regional scale study[J]. Soil Biology and Biochemistry，2010，42（3）：445-450

[48］張曉黎，孫向陽(yáng)，安寶晟，等．拉薩河流域不同生態(tài)系統(tǒng)類型 土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征[J]．生態(tài)學(xué)雜志，2024，43（6）： 1728-1737

[49] ZHANG XF，ZHAO L，XU S J Jr，et al. Soil moisture effect onbacterial and fungal communityin Beilu River（Tibetan Plateau）permafrost soilswith different vegetation types[J].Jour nal of Applied Microbiology，2013，114（4）：1054-1065

[50]YAOF，YANGS，WANGZR，etal.Microbial taxa distribution is associated with ecological trophic cascades along an elevation gradient[J].Frontiers inMicrobiology，2Ol7，8：2071

[51]SILESJA，MARGESINR.Abundance and diversity of bacterial，archaeal，and fungal communities along an altitudinal gradient in alpine forest soils：what are the driving factors？[J]. Microbial Ecology，2016，72（1）：207-220

[52]包文，段安民，游慶龍，等．青藏高原氣候變化及其對(duì)水資源影 響的研究進(jìn)展[J].氣候變化研究進(jìn)展，2024，20（2）：158-169

[53]CONRADIE TA，JACOBSK.Distribution patterns of Acidobacteriota in different fynbos soils[J].PLoS One，2O21，16（3）： e0248913

（責(zé)任編輯閔芝智）