塔里木河下游檉柳灌叢土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析

　　摘要：土壤真菌群落對(duì)干旱區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的維持具有重要作用。為研究新疆干旱地區(qū)檉柳沙包和非沙包土壤理化性質(zhì)對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響，該實(shí)驗(yàn)采集了塔里木河下游英蘇斷面附近沙包檉柳灌叢和非沙包檉柳灌叢的冠幅內(nèi)部、冠幅邊緣和灌叢邊緣 3 個(gè)位置的土壤，基于高通量測(cè)序?qū)ι嘲鼨f柳灌叢和非沙包檉柳灌叢土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行初步研究，結(jié)合土壤理化性質(zhì)，分析沙包和土壤因素對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和功能的綜合影響。結(jié)果表明：(1)土壤 pH、速效鉀、全鉀、銨態(tài)氮、速效磷在檉柳灌叢的不同位置存在顯著性差異，而土壤含水量、電導(dǎo)率、總鹽、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、硝態(tài)氮在整個(gè)檉柳灌叢中均無(wú)顯著性差異。(2)該區(qū)域檉柳灌叢土壤真菌分為 1 界，14 門(mén)，48 綱，110 目，227 科，410 屬，557 種。在門(mén)水平上，子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)和被孢霉門(mén)為該區(qū)域檉柳灌叢主要的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，在屬水平上，鏈格孢屬、曲霉屬、Stolonocarpus、刺盤(pán)孢屬、unidentified_Saccharomycetales_sp、裸子囊菌屬為檉柳灌叢的主要優(yōu)勢(shì)菌屬。(3)通過(guò)分析土壤理化因子與土壤真菌群落的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)全氮、速效鉀、銨態(tài)氮是影響土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子，全磷與曲霉屬、Microthelia、裸子囊菌屬、Phialosimplex 均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，全氮與鏈格孢屬呈顯著正相關(guān)關(guān)系。(4)基于 FUNGuild 真菌功能預(yù)測(cè)，在檉柳灌叢中共檢測(cè)到腐生、共生、病理 3 類(lèi)營(yíng)養(yǎng)型和 5 類(lèi)互有交叉營(yíng)養(yǎng)型功能菌群，其中腐生營(yíng)養(yǎng)型(30.0%)功能真菌在檉柳灌叢中占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，其次是病理–腐生–共生營(yíng)養(yǎng)型(10.6%)、病理–共生營(yíng)養(yǎng)型(5.9%)、共生營(yíng)養(yǎng)型(4.3%)在檉柳灌叢中占據(jù)一定的優(yōu)勢(shì)。(5)研究發(fā)現(xiàn)檉柳沙包和檉柳冠幅對(duì)土壤養(yǎng)分和土壤真菌的富集效應(yīng)不明顯，但在沙包冠幅內(nèi)功能真菌與其它組存在明顯差異，說(shuō)明檉柳灌叢沙包和冠幅的綜合效對(duì)土壤真菌功能組成有較大的影響。

　　本文源自肖方南; 姜夢(mèng); 李媛媛; 黨寒利; 彭夢(mèng)文; 莊麗， 干旱區(qū)地理 發(fā)表時(shí)間：2021-04-09 17:01 期刊《干旱區(qū)地理》(雙月刊)創(chuàng)刊于1978年，由中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所和中國(guó)地理學(xué)會(huì)主辦、科學(xué)出版社出版。獲獎(jiǎng)情況：1994-1996、1997-1999年度科技期刊質(zhì)量評(píng)比優(yōu)秀期刊三等獎(jiǎng);2000～2001年: 新疆維吾爾自治區(qū)科技期刊《干旱區(qū)地理》漢文版榮獲優(yōu)秀期刊二等獎(jiǎng)。、2002～2003年: 在新疆維吾爾自治區(qū)科技期刊質(zhì)量評(píng)比中 ，《干旱區(qū)地理》漢文版榮獲“新疆科技期刊獎(jiǎng)”，也被評(píng)為科技期刊“一級(jí)期刊”。2004年: 在第三屆新疆期刊評(píng)選獎(jiǎng)評(píng)選活動(dòng)中,《干旱區(qū)地理》榮獲第三屆“新疆期刊獎(jiǎng)”。 被評(píng)為科技期刊“一級(jí)期刊”。

　　關(guān)鍵詞：高通量測(cè)序;功能基因預(yù)測(cè);沙包;土壤真菌群落;檉柳

　　塔里木河是中國(guó)最長(zhǎng)的內(nèi)陸河，河岸荒漠植被是維系塔里木河流域生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。檉柳作為塔里木河下游流域的優(yōu)勢(shì)種，具有抗干旱、耐鹽堿[1]、防風(fēng)固沙[2,3]的特性和功能，在維護(hù)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的作用。檉柳沙包廣泛分布于塔里木河流域，能夠富集周?chē)寥赖酿B(yǎng)分從而形成“肥島”，對(duì)檉柳的生長(zhǎng)發(fā)育具有積極的促進(jìn)作用[4,5]。目前對(duì)于“肥島效應(yīng)”的研究主要集中在土壤養(yǎng)分方面，利用高通量測(cè)序從微生物的角度去研究檉柳灌叢的“肥島效應(yīng)”這方面卻鮮有報(bào)道。土壤微生物是自然環(huán)境中主要的分解者，可以參與到土壤的物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中去，是土壤中的重要肥力因子[6]，可以有效反映土壤的健康狀況[7]。在干旱、半干旱地區(qū)，植物灌叢所營(yíng)造的局部環(huán)境對(duì)土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖具有積極促進(jìn)作用，同時(shí)在沙包形成的過(guò)程中土壤微生物能夠推動(dòng)著“肥島”的發(fā)育[8,9]。目前已有專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)傳統(tǒng)培養(yǎng)的方法，發(fā)現(xiàn)土壤微生物在檉柳沙包冠幅內(nèi)外有不同的變化[10]。然而，土壤微生物除了可培養(yǎng)的細(xì)菌外，還有像真菌、放線(xiàn)菌等許多不可培養(yǎng)的微生物，它們對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)也起著十分重要的作用，目前尚未見(jiàn)有相關(guān)系統(tǒng)研究報(bào)道。真菌作為微生物的主要成員，其分布廣泛，具有很好的適應(yīng)逆境脅迫的能力[11,12]。在干旱脅迫條件下真菌能促進(jìn)宿主植物吸收水分和養(yǎng)分，有利于植物生長(zhǎng)代謝活動(dòng)[13]，是土壤生態(tài)系統(tǒng)是否健康的指示物[14]。

　　本研究基于高通量測(cè)序技術(shù)，對(duì)塔里木河下游流域沙包和非沙包檉柳灌叢土壤真菌及土壤理化性質(zhì)進(jìn)行分析研究，探討不同分類(lèi)水平土壤真菌在檉柳沙包灌叢和非沙包灌叢中的分布機(jī)理，以及沙包和土壤因素對(duì)土壤真菌群落和功能的綜合影響。以期探尋影響檉柳生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)菌群和為塔里木河流域植被的生態(tài)恢復(fù)提供理論基礎(chǔ)。

　　1 材料與方法

　　1.1 研究區(qū)概況

　　本次實(shí)驗(yàn)的研究區(qū)域處于塔里木河下游英蘇斷面附近，地理坐標(biāo)為 40°28′—40°30′N， 87°51′—87°52′E，海拔在 830～850m，該研究區(qū)域?qū)俚湫偷臉O端干旱溫帶大陸氣候，干旱少雨，蒸發(fā)強(qiáng)烈。年降水量為 17.4～42.0 mm，蒸發(fā)量為 2671.4～2902.2 mm。年平均氣溫在 10.6℃～11.5℃之間。夏日炎熱、冬季酷寒，夏季 7 月份平均氣溫為 20℃～30℃，35℃以上的高溫達(dá) 30～40 天;最高氣溫 43.6℃。冬季 1 月份平均氣溫為-10℃～-20℃，最低氣溫達(dá) -27.5℃，日照時(shí)間為 2780 ～ 2980 h，全年太陽(yáng)輻射 5692 ～ 6360 MJ·m-2，無(wú)霜期達(dá) 187～ 214 天，最大風(fēng)速 20～40 m·s-1[15]。該區(qū)域分布的喬木主要是胡楊(Populus euphratica Oliv);灌木主要有檉柳(Tamarix spp)、鹽穗木(Halostachys caspica);草本植物主要有駱駝刺(Alhagi sparsifolia Shap.ex Kell)、甘草(Glycyrrhiza uralensis)等植物，檉柳為該地區(qū)灌叢的優(yōu)勢(shì)種。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

　　我們于 2020 年 9 月，在塔里木河下游英蘇斷面附近的檉柳植物群落進(jìn)行土壤樣品的采集，在樣地內(nèi)分別選取大小基本一致的 3 個(gè)沙包檉柳灌叢(X)和 3 個(gè)非沙包檉柳灌叢(F)。以冠幅內(nèi)植株基部為中心，按距離植株基部的遠(yuǎn)近從冠幅內(nèi)部(a)、冠幅邊緣(b)和灌叢邊緣 (c)由內(nèi)到外呈輻射狀采集土樣(每個(gè)位置間距 1m)。具體方法：去掉 0～20cm 的極干旱表層土壤，以植株基部為中心，從東南西北 4 個(gè)方向的冠幅內(nèi)部、冠幅邊緣和灌叢邊緣位置分別采集深度 20～40 cm 的 4 個(gè)土樣混合，然后按四分法除去多余土樣，每個(gè)樣品土樣分為 3 份，第 1 份放入冰盒并立即稱(chēng)量土壤鮮重，帶回實(shí)驗(yàn)室放入烘箱烘干后進(jìn)行土壤含水量的測(cè)定;第 2 份裝入密封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室在室內(nèi)風(fēng)干后，過(guò) 2mm 的篩進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的測(cè)定;第 3 份裝入離心管中，放入液氮罐中保存，用于 DNA 的提取。

　　1.3 測(cè)定方法

　　土壤理化性質(zhì)測(cè)定采用鮑士旦測(cè)定方法[16]，具體土壤因子、測(cè)定方法及儀器見(jiàn)表 1。

　　基因組 DNA 的提取：采用 CTAB 方法對(duì)樣本的基因組 DNA 進(jìn)行提取，之后利用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè) DNA 的純度和濃度，取適量的樣本 DNA 于離心管中，使用無(wú)菌水稀釋。以稀釋后的 DNA 為模板，使用帶 Barcode 的 特 異 引 物 (ITS5-1737F ‘GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG’，ITS2-2043R‘GCTGCGTTCTTCATCGATGC’)， New England Biolabs 公司的 Phusion® High-Fidelity PCR Master Mix with GC Buffer，和高效高保真酶進(jìn)行 PCR，確保擴(kuò)增效率和準(zhǔn)確性。PCR 產(chǎn)物使用 2%濃度的瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測(cè)，對(duì)目的條帶使用 qiagen 公司提供的膠回收試劑盒回收產(chǎn)物。使用 TruSeq® DNA PCR-Free Sample Preparation Kit 建庫(kù)試劑盒進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建。構(gòu)建好的文庫(kù)經(jīng)過(guò) Qubit 和 Q-PCR 定量，文庫(kù)合格后，使用 NovaSeq6000 進(jìn)行上機(jī)測(cè)序(北京康普森生物技術(shù)有限公司)。

　　測(cè)序完成后，截去下機(jī)數(shù)據(jù)的 Barcode 和引物序列，通過(guò) FLASH[17]軟件進(jìn)行拼接，再利用 Qiime[18]軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)控并去除嵌合體[19]，得到最后的有效數(shù)據(jù)(Effective Tags)。使用 Uparse[20]軟件根據(jù) 97%的一致性將序列聚類(lèi)成為 OTUs，將 OTUs 序列與 Unit 數(shù)據(jù)庫(kù)[21] 進(jìn)行物種注釋?zhuān)@得并統(tǒng)計(jì)各分類(lèi)水平上的數(shù)據(jù)信息。

　　1.4 數(shù)據(jù)分析

　　使用 Qiime 軟件進(jìn)行 Alpha 多樣性分析，包括 Chao1 指數(shù)、香農(nóng)?威納指數(shù)、辛普森指數(shù)、ACE 指數(shù)、覆蓋度。使用 R 軟件(Version 2.15.3)繪制非度量多維尺度分析(Nonmetric multidimensional scaling，NMDS)圖、基于距離的冗余分析(Distance-based redundancy analysis， db-RDA)圖和 Spearman 相關(guān)性熱圖進(jìn)行 Beta 多樣性分析。通過(guò)與 FUNGuil 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比對(duì)真菌功能進(jìn)行分析。使用 SPSS(Version22.0)軟件分別對(duì)沙包和非沙包檉柳灌叢不同位置土壤理化性質(zhì)和土壤真菌 Alpha 多樣性的數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(one-Way ANOVA)并做多組間兩兩均數(shù)比較(LSD);通過(guò)配對(duì)樣本t檢驗(yàn)對(duì)沙包和非沙包檉柳灌叢土壤理化性質(zhì)以及土壤真菌Alpha 多樣性進(jìn)行差異性分析。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 檉柳灌叢土壤理化性質(zhì)分析

　　研究區(qū)土壤 pH 在 7.5～8.0 之間，屬于弱堿性土壤，pH 在沙包檉柳灌叢中要顯著高于非沙包灌叢，但在灌叢內(nèi)部無(wú)顯著性差異。在沙包和非沙包檉柳灌叢中，電導(dǎo)率、總鹽、全磷、全氮、速效鉀、速效磷、硝態(tài)氮均在冠幅內(nèi)部表現(xiàn)出最大值。速效鉀的含量顯著高于其它土壤養(yǎng)分，在檉柳灌叢中表現(xiàn)出由內(nèi)到外逐漸減少的趨勢(shì)，并在沙包灌叢中具有顯著性差異，但在沙包和非沙包灌叢之間無(wú)顯著性差異。全鉀含量在沙包灌叢中顯著大于非沙包灌叢，并在非沙包灌叢中存在顯著性差異。銨態(tài)氮在非沙包灌叢邊緣位置中表現(xiàn)出最大值，并顯著高于灌叢內(nèi)部的其它位置，整體上銨態(tài)氮在非沙包灌叢中顯著大于沙包灌叢。速效磷在灌叢中表現(xiàn)為內(nèi)部顯著高于外部，但在沙包和非沙包之間無(wú)顯著性差異。而土壤含水量、總鹽、電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、硝態(tài)氮在整個(gè)檉柳灌叢中均無(wú)顯著性差異(表 2)。

　　2.2 檉柳灌叢土壤真菌 Alpha 多樣性分析

　　各組的 OTU 覆蓋度均高于 99%，表明具有足夠的測(cè)序深度。香農(nóng)?威納指數(shù)、辛普森指數(shù)、Chao1 指數(shù)和 ACE 指數(shù)在沙包和非沙包檉柳灌叢中均無(wú)顯著差異，說(shuō)明各灌叢中真菌豐度、多樣性和均勻度差異并不明顯(表 3)。

　　2.3 檉柳灌叢土壤真菌群落物種組成分析

　　通過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù) UNITE 比對(duì)，共獲得 2005 個(gè) OTU，其中，能夠注釋到數(shù)據(jù)庫(kù)的 OTUs 占 62.99%。在不同的分類(lèi)水平上，共檢測(cè)到 1 界，14 門(mén)，48 綱，110 目，227 科，410 屬， 557 種。分別在門(mén)和屬水平上選取豐度排名前 10 的門(mén)和前 30 的屬，生成物種相對(duì)豐度柱形圖進(jìn)行分析。門(mén)水平上(圖 1)，發(fā)現(xiàn)占據(jù)主導(dǎo)地位是子囊菌門(mén)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它菌門(mén)，其平均相對(duì)豐度為 65.5%。子囊菌門(mén)在沙包檉柳灌叢的冠幅內(nèi)部具有最大相對(duì)豐度(80.5%)，在非沙包檉柳灌叢邊緣相對(duì)豐度最小(49.8%)。擔(dān)子菌門(mén)和被孢霉門(mén)為第二大優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，其平均相對(duì)豐度分別占 4.4%和 2.5%。剩余的菌門(mén)平均相對(duì)豐度均未超過(guò) 1%。

　　在 屬 水 平 上 ( 圖 2 ) ， 鏈 格 孢 屬 、 曲 霉 屬 、 Stolonocarpus 、 刺 盤(pán) 孢 屬 、 unidentified-Saccharomycetales-sp、裸子囊菌屬為檉柳灌叢的主要優(yōu)勢(shì)菌屬，其平均相對(duì)豐度分別占 8.9%、7.7%、5.8%、5.2%、5.1%，4.3%。其余平均相對(duì)豐度超過(guò) 1%的優(yōu)勢(shì)菌屬有 Plectosphaerellaceae-unidentified(2.5%)，Neomicrosphaeropsis(2.2%)，Microthelia(2.0%)， Mortierellaceae-unidentified(1.6%)，梭孢殼屬(1.6%)，Phialosimplex(1.3%)。在不同的分組中，各自的優(yōu)勢(shì)菌屬也不盡相同。在沙包檉柳灌叢中，曲霉屬是冠幅內(nèi)部和冠幅邊緣的主要優(yōu)勢(shì)菌屬，其相對(duì)豐度分別為 25.3%和 11.5%。Plectosphaerellaceae-unidentified 為灌叢邊緣的主要優(yōu)勢(shì)菌屬，其相對(duì)豐度為 14.9%。在非沙包灌叢中，冠幅內(nèi)部、冠幅邊緣、灌叢邊緣各自的主要優(yōu)勢(shì)菌屬分別是鏈格孢屬( 21.1% ) 、 Stolonocarpus ( 30.2% ) 、 unidentified-Saccharomycetales-sp(11.5%)。

　　2.4 檉柳灌叢土壤真菌群落結(jié)構(gòu) NMDS 分析

　　非度量多維尺度分析(NMDS)是基于 Bray-Curtis 距離來(lái)進(jìn)行分析的非線(xiàn)性模型，根據(jù)樣本中包含的物種信息，以點(diǎn)的形式反映在二維平面上，能夠反映出生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)的非線(xiàn)性結(jié)構(gòu)。NMDS 可以低維分析樣本之間差異性，樣品距離越大差異越顯著。當(dāng)應(yīng)力值小于 0.2 時(shí)，表示分析結(jié)果可用。此次 NMDS 分析的應(yīng)力值為 0.095，說(shuō)明數(shù)據(jù)合理可用，可用于 NMDS 分析。如圖 3 所示，沙包檉柳灌叢樣品較非沙包檉柳灌叢樣品分布較為分散，這說(shuō)明沙包檉柳灌叢內(nèi)部真菌群落結(jié)構(gòu)差異性要大于非沙包檉柳灌叢。除個(gè)別樣品分布距離較遠(yuǎn)以外，總體上樣品主要在第 3 象限集中分布，說(shuō)明沙包和非沙包檉柳灌叢的土壤真菌群落結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，差異并不明顯。

　　2.5 土壤理化性質(zhì)對(duì)檉柳灌叢土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

　　從屬水平上對(duì)檉柳灌叢土壤真菌和土壤理化性質(zhì)進(jìn)行基于距離的冗余分析(db-RDA)。 db-RDA 分析是一種基于距離的冗余分析，適用于任何距離矩陣，能夠反映基于菌群的距離與環(huán)境因子之間的關(guān)系。如圖 4 所示，橫、縱坐標(biāo)對(duì)各土壤樣品真菌群落組成差異的貢獻(xiàn)值分別為 20.25%和 18.35%，兩者共解釋 38.60%的方差變異。經(jīng) db-RDA 分析，全氮(R 2 =0.581， P=0.002)，速效鉀(R 2 =0.359，P=0.018)，銨態(tài)氮(R 2 =0.347，P=0.032)與真菌群落相關(guān)性顯著，是影響真菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。

　　通過(guò) Spearson 熱圖對(duì)檉柳灌叢真菌群落中相對(duì)豐度排名前 35 的屬與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)分析，從圖 5 中可以得知，在相對(duì)豐度較高的優(yōu)勢(shì)菌屬中，曲霉屬與全磷、速效鉀、電導(dǎo)率、總鹽呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P <0.01)，但與全鉀呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(P <0.05)。Microthelia 與有機(jī)質(zhì)、全磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與土壤含水量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。裸子囊菌屬與全磷呈顯著正相關(guān)關(guān)系，鏈格孢屬與全氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系。 Phialosimplex 與全磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與速效鉀呈顯著正相關(guān)關(guān)系，但與全鉀呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

　　2.6 檉柳灌叢土壤真菌基群落因功能預(yù)測(cè)

　　基于真菌的物種分類(lèi)，通過(guò) FUNGuild 數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)比，預(yù)測(cè)檉柳灌叢土壤真菌群落的營(yíng)養(yǎng)型。如圖 6 所示，檉柳灌叢土壤真菌群落主要包括 3 類(lèi)營(yíng)養(yǎng)型和 5 類(lèi)互有交叉營(yíng)養(yǎng)型功能菌群，分別是腐生營(yíng)養(yǎng)型、共生營(yíng)養(yǎng)型、病理營(yíng)養(yǎng)型、病理-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型、病理-共生營(yíng)養(yǎng)型、病理-腐生營(yíng)養(yǎng)型、病原-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型、腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型，剩余的是未定義的營(yíng)養(yǎng)型。檉柳灌叢土壤真菌群落的營(yíng)養(yǎng)型以腐生營(yíng)養(yǎng)型(30.0%)為主，占據(jù)著主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，其次是病理-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型(10.6%)、病理-共生營(yíng)養(yǎng)型(5.9%)、共生營(yíng)養(yǎng)型(4.3%)在檉柳灌叢中占據(jù)著一定的優(yōu)勢(shì)。而對(duì)植物有害的病理營(yíng)養(yǎng)型(1.7%)平均相對(duì)豐度較低。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)腐生營(yíng)養(yǎng)型和共生營(yíng)養(yǎng)型含量在沙包檉柳灌叢要高于非沙包灌叢，并且在沙包和非沙包灌叢冠幅內(nèi)部要高于灌叢其他位置。

　　腐生營(yíng)養(yǎng)型和共生營(yíng)養(yǎng)型在沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部顯著高于其它組(圖 7)，病理-腐生營(yíng)養(yǎng)型和病原-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型在沙包檉柳灌叢邊緣顯著高于其它組，病原-腐生-共生營(yíng)養(yǎng)型在非沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部中顯著高于其它組，病理營(yíng)養(yǎng)型在非沙包檉柳灌叢邊緣中顯著高于其它組。同時(shí)，從圖中可以看出，沙包檉柳灌叢邊緣和非沙包檉柳灌叢邊緣、沙包檉柳灌叢冠幅邊緣和非沙包檉柳灌叢冠幅邊緣最先聚為一類(lèi)，說(shuō)明各自對(duì)應(yīng)兩個(gè)組之間土壤真菌的功能菌群結(jié)構(gòu)相似度最高。沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部最后與其它組聚為一個(gè)大類(lèi)，說(shuō)明沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部土壤真菌的功能菌群結(jié)構(gòu)與其它組存在較大的差異。

　　3 討論

　　土壤資源的空間異質(zhì)性是干旱半干旱區(qū)的一種普遍現(xiàn)象[22]，灌叢沙包對(duì)土壤養(yǎng)分和鹽分的富集作用也是導(dǎo)致土壤資源空間異質(zhì)性的重要機(jī)理之一。在本次研究中，除 pH、全鉀、銨態(tài)氮外，其余土壤因子在沙包檉柳灌叢和非沙包檉柳灌叢中并沒(méi)有表現(xiàn)出顯著性差異。陳鴻洋等人[23]認(rèn)為，在灌叢沙堆發(fā)育的過(guò)程中，能不斷提高沙堆土壤的養(yǎng)分含量。因此我們推測(cè)有可能是所選取的檉柳灌叢沙包所形成的年份不久，對(duì)土壤養(yǎng)分的富集并不明顯。在沙包和非沙包檉柳灌叢中，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀、電導(dǎo)率、總鹽均在冠幅內(nèi)部表現(xiàn)出最大值，且在沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部高于非沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部,這說(shuō)明除了沙包對(duì)土壤養(yǎng)分富集效果外，冠幅也能一定程度聚集土壤周?chē)B(yǎng)分。這是因?yàn)楣诜鶅?nèi)土壤靠近植株根部，植物根系分泌物含各種無(wú)機(jī)離子、糖類(lèi)、氨基酸等化合物 ,為周?chē)寥捞峁┝烁嗟臓I(yíng)養(yǎng)源和能量源[24,25]，并且冠幅內(nèi)枯枝落物的降解也能一定程度改善土壤環(huán)境條件。

　　通過(guò)對(duì)檉柳灌叢土壤真菌群落 Alpha 多樣性分析發(fā)現(xiàn)，土壤真菌群落多樣性與豐度在沙包和非沙包檉柳灌叢中差異并不明顯。通過(guò)對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu) NMDS 分析，也發(fā)現(xiàn)沙包和非沙包檉柳灌叢土壤真菌群落結(jié)構(gòu)具有一定的相似性，可能是灌叢內(nèi)土壤理化因子差異不明顯，也可能是土壤微生物所處的大環(huán)境土壤性質(zhì)大致相同的原因。

　　在門(mén)水平上，子囊菌門(mén)占據(jù)著主導(dǎo)地位，這與眾多干旱區(qū)方面的研究結(jié)果一致[26,27]。子囊菌門(mén)含大量土壤腐生真菌，具有分解木質(zhì)化植被碎屑的功能[28]，子囊菌門(mén)在沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部含量最高，有可能是因?yàn)樯嘲凸诜鶎?duì)土壤養(yǎng)分的富集效應(yīng)，為子囊菌門(mén)真菌提供了適宜的土壤環(huán)境，使其更好地利用可降解植被的凋落物，促進(jìn)菌群的快速增長(zhǎng)與繁殖。在屬水平上，鏈格孢屬、曲霉屬、Stolonocarpus、刺盤(pán)孢屬、unidentified_Saccharomycetales_sp、裸子囊菌屬為檉柳灌叢的主要優(yōu)勢(shì)菌屬，且這些優(yōu)勢(shì)菌屬均來(lái)自子囊菌門(mén)，這與郭成瑾等人[29]對(duì)沙漠固沙植物根際土壤真菌研究結(jié)果相似。其中鏈格孢屬[30]和刺盤(pán)孢屬[31]屬于病原菌，對(duì)植物有一定的侵害作用。曲霉屬在自然界分布極廣，部分曲霉素具有很強(qiáng)的酶活性，具有降解土壤木質(zhì)素的能力[32]，是引起多種物質(zhì)霉腐的主要微生物之一。

　　土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化因子的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，全氮、速效鉀、銨態(tài)氮是影響土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。氮與鉀是植物所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)能促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，增加土壤肥力[33]，同時(shí)也能為微生物的新陳代謝提供營(yíng)養(yǎng)元素。影響著土壤真菌的數(shù)量、種類(lèi)以及群落結(jié)構(gòu)。在土壤理化因子與土壤真菌 Spearson 相關(guān)性分析中，全氮、全磷、速效鉀、電導(dǎo)率、總鹽、土壤含水量與不同的優(yōu)勢(shì)菌屬有著不同的顯著性影響。這可能是不同菌屬的生理特性和生活習(xí)性不同，對(duì)土壤因子表現(xiàn)出不同的偏好性。

　　基于真菌基因功能預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)檉柳灌叢土壤真菌群落腐生營(yíng)養(yǎng)型(30.0%)占據(jù)著主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，而對(duì)植物有害的病理營(yíng)養(yǎng)型(1.7%)含量較低，這說(shuō)明檉柳灌叢真菌群落結(jié)構(gòu)組成比較健康。沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部、非沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部功能菌與其它組存在一定的結(jié)構(gòu)差異，尤其沙包檉柳灌叢冠幅內(nèi)部與其它組存在顯著差異。這說(shuō)明沙包和冠幅對(duì)土壤真菌營(yíng)養(yǎng)型具有一定的影響，并且沙包和冠幅的綜合效應(yīng)對(duì)檉柳灌叢的土壤真菌營(yíng)養(yǎng)型具有顯著影響。另外，本研究中還有 17.6%~53.2%的功菌能沒(méi)能注釋出來(lái)，在檉柳灌叢中的真菌功能方面仍有待進(jìn)一步研究。

　　4 結(jié)論

　　本文以塔里木河下游沙包檉柳灌叢和非沙包檉柳灌叢為研究對(duì)象，基于高通量測(cè)序?qū)ι嘲鼨f柳灌叢和非沙包檉柳灌叢土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及功能進(jìn)行初步研究，結(jié)合土壤理化性質(zhì)，分析了沙包和土壤理化性質(zhì)對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和功能的綜合影響，得出以下結(jié)論：

　　(1)檉柳灌叢沙包和冠幅對(duì)土壤養(yǎng)分、鹽分和土壤真菌數(shù)量有一定的富集作用，但對(duì)大多土壤因子富集效應(yīng)不顯著。

　　(2)本研究共獲得 2005 個(gè) OTU，在不同分類(lèi)水平上注釋到 1 界 14 門(mén) 48 綱 110 目 227 科 410 屬 557 種，在門(mén)分類(lèi)水平，子囊菌門(mén)、擔(dān)子菌門(mén)和被孢霉門(mén)為檉柳灌叢主要的優(yōu)勢(shì)菌門(mén)，在屬分類(lèi)水平，鏈格孢屬、曲霉屬、刺盤(pán)孢屬為檉柳灌叢的主要優(yōu)勢(shì)菌屬。

　　(3)全氮、速效鉀、銨態(tài)氮是影響土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的主要環(huán)境因子。全磷與曲霉屬、 Microthelia、裸子囊菌屬、Phialosimplex 均呈顯著正相關(guān)關(guān)系，全氮與鏈格孢屬呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

　　(4)在檉柳灌叢中共檢測(cè)到 3 類(lèi)營(yíng)養(yǎng)型(腐生、共生、病理營(yíng)養(yǎng)型)和 5 類(lèi)互有交叉營(yíng)養(yǎng)型功能菌群，其中土壤真菌群落的營(yíng)養(yǎng)型以腐生營(yíng)養(yǎng)型為主，其沙包和冠幅的綜合效應(yīng)對(duì)土壤真菌功能組成有較大的影響。

　　由于本次實(shí)驗(yàn)所選取的沙包灌叢形成年份不久，導(dǎo)致沙包對(duì)土壤養(yǎng)分的富集以及土壤真菌的影響不明顯。在今后的研究中，可以從選取沙包年齡較大的灌叢以及不同土壤深度方面去對(duì)土壤微生物進(jìn)行深入研究，以期對(duì)塔里木河生態(tài)恢復(fù)提供更多基礎(chǔ)、科學(xué)的數(shù)據(jù)。