南方果園蟻巢土壤微生物群落結構特征分析

肖健 孫妍 陳思宇 任奎瑜 楊尚東 唐小付

摘要：【目的】探究南方果園蟻巢土壤中特有的微生物資源及其功能，為探尋功能微生物資源及南方果園土壤的生態管理提供理論依據和技術支撐。【方法】以南方荔枝園中日本弓背蟻（Camponotus japonicus）的蟻巢土壤和非蟻巢土壤為研究對象，采用高通量測序技術，分析蟻巢和非蟻巢土壤微生物群落的結構特征。【結果】螞蟻筑巢雖然對果園土壤微生物多樣性及豐富度無顯著影響（P>0.05），但明顯改變了果園土壤中細菌和真菌群落的組成與占比。藍細菌門（Cyanobacteria）和WPS-2細菌是蟻巢土壤特有的優勢細菌門，但缺失了芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）和疣微菌門（Verrucomicrobia）等非蟻巢土壤中擁有的優勢細菌門類;同時，與非蟻巢土壤相比，蟻巢土壤中變形桿菌門（Proteobacteria）和酸桿菌門（Acidobacteria）細菌豐度占比下降，放線菌門（Actinobacteria）和綠彎菌門（Chloroflexi）細菌豐度占比提高。蟻巢土壤雖然擁有與非蟻巢土壤完全一致的門類水平真菌群落組成，均由子囊菌門（Ascomycota）、擔子菌門（Basidiomycota）、被孢霉門（Mortierellomycota）和unclassified_k__Fungi門組成，但優勢菌門組成豐度占比發生變化，其中，蟻巢土壤中被孢霉門真菌豐度占比下降，而unclassified_k__Fungi門真菌豐度占比增加。Conexibacter、unclassified_f__Ktedonobacteraceae、norank_o__B12-WMSP1、norank_p__WPS-2、norank_o__ Chloroplast、分枝桿菌屬（Mycobacterium）、 FCPS473、 鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas）、 norank_f__JG30-KF-CM45、 間孢囊菌屬（unclassified_f__Intrasporangiaceae）和中華單胞菌屬（Sinomonas）是蟻巢土壤中特有的優勢細菌屬;瘦臍菇屬（Rickenella）、節叢孢屬（Arthrobotrys）、梨孢霉屬（Coniosporium）、unclassified_c__Eurotiomycetes、粗糙孔菌屬（Trechispora）、 unclassified_o__Pezizales、unclassified_o__Pleosporales、Xepicula、莖點霉屬（Phoma）和曲霉屬（Aspergillus）是蟻巢土壤中特有的優勢真菌屬。【結論】蟻巢土壤中蘊含著豐富的具有分泌抗生素和生物修復功能的微生物資源，是一個潛在的生物資源寶藏。

關鍵詞： 蟻巢;果園土壤;微生物群落結構;高通量測序

Abstract：【Objective】To explore the specific microorganisms and theirfunctionsin ant nests inorchards insouthern China，and provide the theoretical basis for seraching fuctional microorganism resourcesandsoil ecological management in orchards in southern China. 【Method】Soil samples， which collected from ant nests（AN） of Camponotus japonicus and non-ant nests（CK） inlychee garden in southern China， their characteristics of microbial community structures were analyzed using high-throughput sequencing technology. 【Result】Even though the microbial diversity and richness in soils of ant nests were not significantly affected by ant nest formation（P>0.05）， the composition and proportion of bacteria and fungi in soils of ant nests were changed. Cyanobacteria and WPS-2 were the unique dominant bacterial phyla in soils of ant nests; by contrast， Gemmatimonadetes， Bacteroidetes and Verrucomicrobia were the specific dominant phyla in soils of non-ant nests. Moreover， compared to the non-ant nest， the proportions of soil bacteria at phylum level， such as Proteobacteria and Acidobacteria decreased， but Actinobac teria and Chloroflexi increased in soils of ant nests. In addition， the composition of fungi at phylum level was the samein soils between ant nests and non-ant nests， they were all formed with Ascomycota， Basidiomycota， Mortierellomycota and unclassified_k__Fungi. However， their proportions and abundances were changed in soils of ant nests which compared to non-ant nests. For example， compared to the soils of non-ant nests， the percentages of Mortierellomy cota decreased， but the unclassified_k__Fungi increased at phylum level in soils of ant nests. Meanwhile，Conexibacter，unclassified_f__Ktedonobacteraceae， norank_o__B12-WMSP1， norank_p__ WPS-2，norank_o__Chloroplast， Mycobacterium，FCPS473， Sphingomonas， norank_f__JG30-KF-CM45， unclassified_f__Intrasporangiaceae and Sinomonas were the unique dominant bacteria， and Rickenella， Arthrobotrys， Coniosporium， unclassified_c__Eurotiomycetes， Trechispora， unclassified_o__Pezizales， unclassified_o__Pleosporales， Xepicula， Phoma， Aspergillus were the specific dominant fungi in soils of ant nests at genus level， respectively. 【Conclusion】The abundant resources of benefit microorganisms， which have the functions of excretion of antibiotics and bio-remediation all can be found and accumulated in soils of ant nests. It suggests that the soil of ant nests is a potential treasure of biological resources.

Key words： ant nest;? orchardsoil; microbial community structure; high throughput sequencing

0 引言

【研究意義】螞蟻作為地球上重要的土壤無脊椎動物，幾乎占據25%的陸地表面（Bottinelli et al.，2015）。據統計，全球已知約9500種螞蟻，仍有2萬種螞蟻未知（Sasitorn et al.，2014）。螞蟻被譽為“生態系統工程師”，影響著土壤中物質循環和能量流通，具有調節生態系統的功能（Drik and Frank，2011;張雪慧等，2020）。螞蟻的筑巢建穴亦會改變土壤理化性質、微氣候條件、元素配比及微生物群落（Juliane et al.，2016）。螞蟻通過搬運、取食、消化及排泄有機殘體直接影響土壤養分含量，對蟻巢地土壤理化性質產生顯著影響（Verchot et al.，2003;王邵軍等，2016）。因此，研究螞蟻筑巢對南方果園土壤微生物的影響，對南方果園生態環境的改善具有重要意義。【前人研究進展】近年來，涉及螞蟻巢穴的研究主要針對土壤有機碳循環、碳礦化過程、土壤理化性質及微生物生物量和巢內真菌多樣性等方面。周善義（2001）、李曉玲等（2020）研究發現，螞蟻可通過直接的物理作用、介導蚜蟲侵染和提高蟻巢穴微生物活性等加速凋落物的分解，促進土壤有機碳礦化過程，從而促進土壤改良，提高土壤肥力。賀虹等（2011）研究發現，日本弓背蟻（Camponotus japonicus）、鋪道蟻（Tetramorium caespitum）和日本黑褐蟻（Formica japonica）3種螞蟻蟻巢內的真菌多樣性指數均顯著低于無螞蟻棲居的土壤，但在3種螞蟻蟻巢之間無顯著差異;3種螞蟻及無螞蟻棲居的土壤其真菌均勻度指數間無顯著差異。陳元瑤等（2012）研究發現，螞蟻的筑巢活動可顯著影響蟻巢內土壤的養分含量和微生物量，致使土壤異質性增強，從而對維持生態系統的物質能量循環產生重要影響。Bierbass等（2015）報道，巢穴內異于周圍的微氣候條件可影響微生物的活性，從而加速有機碳的礦化分解，蟻巢內溫度越高越有利于有機碳的礦化。楊析等（2018）、陳閩昆等（2019）研究結果表明，蟻巢穴中排放的CO2顯著高于周圍土壤與蟻巢穴內較高的微生物活性、食物殘渣和排泄物的積累等密切相關。曹乾斌等（2019）研究發現，螞蟻筑巢主要通過改變有機碳礦化的底物組分（土壤有機碳和土壤微生物生物量碳）來調控土壤有機碳礦化速率。張哲等（2019）發現蟻巢穴中大量有機物富集和混合會刺激土壤微生物的活動，使土壤具有較高的微生物量、活性及功能多樣性，致使土壤異質性增強。張雪慧等（2020）報道，蟻巢穴中的有機物主要通過螞蟻和分解者的呼吸作用及其介導的無機—有機礦化過程以溫室氣體的形式從巢穴土壤中流失。【本研究切入點】目前，對蟻巢土壤仍缺乏系統的分析，尤其對亞熱帶地區果園中常見的蟻巢土壤微生物群落結構研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】以南方荔枝園蟻巢土壤和非蟻巢土壤為研究對象，基于高通量測序技術，比較蟻巢和非蟻巢土壤細菌和真菌群落結構差異，探究南方果園蟻巢土壤中特有的微生物資源及其功能，為探尋功能微生物資源及南方果園土壤的生態管理提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1. 1 試驗地概況

試驗采樣點位于廣西欽州市靈山縣高李村（東經109°16′31″，北緯22°12′30″）。本區域屬亞熱帶季風氣候，陽光充足，雨量充沛，年平均氣溫21.7 ℃，年無霜期348 d，年均降水量1658 mm。采樣地土壤理化性質：土壤pH 4.53，有機質含量43.13 g/kg，全氮2.22 g/kg，全磷0.34 g/kg，全鉀11.30 g/kg，堿解氮185.50 mg/kg，速效磷4.07 mg/kg，速效鉀73.67 mg/kg。

1. 2 樣品采集

蟻巢土壤采自于日本弓背蟻蟻巢。采集時先在果園中查找蟻巢，去除其地表殘枝落葉等雜物，然后隨機挖取整個蟻巢作為蟻巢土壤（Ant nest，AN），共挖取3個;非蟻巢土壤采集，采用相同方法隨機挖取3處距離蟻巢3 m外無蟻巢的土壤作為對照土壤（非蟻巢土壤，CK）。用無菌密封袋收集后混勻，裝入內置冰袋的冰盒中帶回實驗室。將每份土壤樣品分成2份，1份在室內風干后過40目篩，用于土壤理化性質測定;1份過10目篩后置于-80 ℃冰柜中保存，用于土壤微生物群落結構分析。

1. 3 土壤理化性質測定

參照鮑士旦（2013）的方法測定土壤理化性質。采用電位法測定土壤pH、重鉻酸鉀容量法（外加熱法）測定土壤有機質、半微量開氏法測定土壤全氮、HClO4-H2SO4消煮法測定土壤全磷和速效磷;火焰光度法測定土壤速效鉀、堿解擴散法測定土壤堿解氮。

1. 4 土壤細菌多樣性分析

土壤樣品總DNA提取、PCR擴增和序列測定均由上海美吉生物醫藥科技有限公司完成（Lundberget al.，2012;Davide et al.，2015）。測序具體類型及引物序列見表1。

測序步驟：（1）DNA抽提和PCR擴增：總DNA抽提根據E.Z.N.A.? soil DNA kit （Omega Bio-tek，Norcross，GA，USA）操作說明進行，DNA濃度和純度使用NanoDrop 2000分光光度計（Thermo Fisher Scientific，USA）進行檢測。利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA提取質量，并以提取的土壤微生物DNA為模板，選擇338F和806R為引物對細菌V3～V4可變區進行PCR擴增，選用ITS1F和ITS2R為引物對真菌ITS1區進行PCR擴增。常規方法回收PCR產物，并進行純化、檢測定量。（2）Illumina MiSeq測序：將同一樣本的PCR產物混合后使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR產物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen Biosciences，Union City，CA，USA）進行回收產物純化，2%瓊脂糖凝膠電泳檢測，并用QuantusTM Fluorometer （Promega，USA）對回收產物進行檢測定量。基于Illumina MiSeq平臺（Illumina，SanDiego，USA）標準操作規程，將純化后的擴增片段構建文庫。利用Illumina公司的MiSeq PE300平臺進行測序（上海美吉生物醫藥科技有限公司）。

數據處理：原始測序序列運用Trimmomatic進行質控;使用FLASH進行拼接，設置50 bp的窗口，去除質控后長度低于50 bp的序列，根據重疊堿基overlap將兩端序列進行拼接，根據序列首尾兩端的barcode和引物將序列拆分至每個樣本;使用UPARSE version 7.1（http：//drive5.com/uparse/）根據97%的相似度對序列進行OTU聚類并剔除嵌合體，生成OTU表格;利用RDP classifier（http：//rdp.cme.msu.edu/）對每條序列進行物種分類注釋，比對Silva數據庫（SSU123），設置比對閾值為70%。獲得分類學信息和各個樣本在各分類水平上的群落組成，用圖形進行可視化表示，使用Usearch和Mothur分別進行OTU豐度和Alpha多樣性計算，得到樣品物種信息。

1. 5 統計分析

試驗數據采用Excel 2019進行計算，運用IBM SPSS Statistics 21進行方差分析，使用Duncans新復極差法進行顯著性檢驗，并利用上海美吉生物醫藥科技有限公司的I-sanger云數據分析平臺進行在線數據分析。平均數據以平均數±標準差（S.D.）表示。

2 結果與分析

2. 1 蟻巢和非蟻巢土壤微生物OTU聚類分析結果

由表2可知，蟻巢（AN）土壤中細菌群落組成可分為21門、51綱、131目、213科、390屬、721種及2107個OTU，非蟻巢土壤（CK）中細菌群落組成可分為23門、61綱、155目、252科、442屬、846種及2232個OTU;蟻巢土壤中真菌群落組成可分為10門、33綱、90目、200科、357屬、524種及1504個OTU，非蟻巢土壤中真菌群落組成可分為12門、33綱、88目、192科、337屬、492種及1490個OTU。與非蟻巢土壤相比，蟻巢土壤中細菌群落組成在不同分類（門、綱、目、科、屬、種）水平下的數量均減少，而真菌群落組成除門分類水平的數量減少外，綱分類水平數量保持不變，目、科、屬和種分類水平數量均增加。

2. 2 蟻巢和非蟻巢土壤微生物Alpha多樣性分析結果

由表3可知，樣品分析覆蓋率均在99%以上，表明分析數據真實可信。蟻巢土壤中，指示細菌豐富度的ACE和Chao1指數，以及指示細菌多樣性的Shannon和Simpson指數均與非蟻巢土壤間無顯著差異（P>0.05，下同）;蟻巢土壤中真菌ACE和Chao1指數，以及Shannon和Simpson指數亦與非蟻巢土壤間無顯著差異。表明螞蟻筑巢對果園土壤微生物（細菌和真菌）多樣性及豐富度無顯著影響。

2. 3 土壤微生物群落組成分析結果

2. 3. 1 蟻巢和非蟻巢土壤微生物門分類水平分析

在細菌門分類水平，蟻巢和非蟻巢土壤中豐度占比大于1%的優勢細菌門分別有8和9個（圖1）。變形桿菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、酸桿菌門（Acidobacteria）、浮霉菌門（Planctomycetes）和厚壁菌門（Firmicutes）是蟻巢土壤和非蟻巢土壤共有的優勢細菌門。其中，非蟻巢土壤中優勢細菌門豐度占比排序為：變形桿菌門（37.60%）>放線菌門（19.04%）>酸桿菌門（15.21%）>綠彎菌門（13.93%）>浮霉菌門（3.97%）>厚壁菌門（2.74%）>疣微菌門（1.67%）>芽單胞菌門（1.63%）>擬桿菌門（1.34%）及其他（2.26%）（圖1-A）;蟻巢土壤中優勢細菌門豐度占比排序為：放線菌門（31.86%）>綠彎菌門（28.98%）>變形桿菌門（17.30%）>酸桿菌門（6.70%）>浮霉菌門（3.71%）>藍細菌門（3.61%）>WPS-2（3.18%）>厚壁菌門（1.93%）及其他（1.05%）（圖1-B）。綜上可知，與非蟻巢土壤相比，蟻巢土壤中變形桿菌門、酸桿菌門和其他門類的細菌豐度占比下降，降幅分別為53.99%、55.95%和53.54%，而放線菌門和綠彎菌門細菌豐度占比升高，升幅分別為67.33%和108.04%;此外，蟻巢土壤中芽單胞菌門、擬桿菌門和疣微菌門等部分優勢細菌門類缺失，而藍細菌門和WPS-2富集成為蟻巢土壤中特有的優勢細菌門類。

在真菌門分類水平，蟻巢和非蟻巢土壤中豐度占比大于1%的優勢真菌門均有4個，分別是子囊菌門（Ascomycota）、擔子菌門（Basidiomycota）、被孢霉門（Mortierellomycota）和unclassified_k__Fungi門。其中，非蟻巢土壤中優勢真菌門豐度占比排序為：子囊菌門（53.48%）>擔子菌門（27.07%）>被孢霉門（14.84%）>unclassified_k__Fungi（4.15%）（圖2-A）;蟻巢土壤中優勢真菌門豐度占比排序為子囊菌門（60.08%）>擔子菌門（26.52%）>unclassified_k__Fungi（9.59%）>被孢霉門（2.90%）（圖2-B）。綜上可知，與非蟻巢土壤相比，蟻巢土壤中被孢霉門真菌豐度占比下降，降幅為80.46%，而unclassified_k__Fungi真菌豐度占比則大幅上升，升幅為131.08%。

2. 3. 2 蟻巢和非蟻巢土壤微生物屬分類水平分析

在細菌屬分類水平，非蟻巢土壤中豐度占比大于1%的優勢細菌屬排序為：norank_f__Xanthobacteraceae（15.82%）>norank_c__AD3（5.15%）>嗜酸棲熱菌屬（Acidothermus，5.05%）>Candidatus_Solibacter（3.28%）>norank_o__Elsterales（3.24%）>norank_ f__Gemmataceae（2.93%）>norank_c__Subgroup_6（2.88%）>慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium，2.48%）>norank_o__IMCC26256（2.22%）>norank_o__Acidobacteriales（1.89%）>norank_o__Subgroup_2（1.65%）>norank_c__TK10（1.57%）>norank_o__Gaiellales（1.56%）>Bryobacter（1.55%）>HSB_OF53-F07（1.39%）>norank_f__JG30-KF-AS9（1.17%）>Candidatus_Koribacter（1.14%）>Haliangium（1.02%）及其他（39.95%）;非蟻巢土壤中特有的優勢菌屬有：norank_c__Subgroup_6、norank_o__Gaiellales、no-rank_o__Subgroup_2、Candidatus_Koribacter和Ha-liangium（圖3-A）。蟻巢土壤中豐度占比大于1%的優勢細菌屬排序為：Conexibacter（8.92%）>嗜酸棲熱菌屬（7.26%）>norank_c__AD3（6.18%）>norank_ o__B12-WMSP1（4.06%）>unclassified_f__Ktedonobacteraceae（3.74%）>norank_o__Elsterales（3.55%）>norank_f__Xanthobacteraceae（3.23%）>norank_o__ Chloroplast（3.21%）>norank_p__WPS-2（3.18%）>HSB_OF53-F07（2.91%）>Bryobacter（2.48%）>norank_f__Gemmataceae（2.46%）>norank_c__TK10（2.33%）>norank_o__IMCC26256（2.13%）>FCPS473（1.74%）>norank_f__JG30-KF-AS9（1.51%）>分枝桿菌屬（Mycobacterium，1.34%）>鞘氨醇單胞菌屬（Sphingomonas，1.29%）>慢生根瘤菌屬（1.23%）>norank_f__JG30-KF-CM45（1.11%）>norank_o__Aci-dobacteriales（1.09%）=間孢囊菌屬（unclassified_ f__Intrasporangiaceae，1.09%）>Candidatus_Solibac-ter（1.03%）>中華單胞菌屬（Sinomonas，1.02%）及其他（30.72%）;蟻巢土壤中特有的優勢細菌屬有：Conexibacter、unclassified_f__Ktedonobacteraceae、norank_o__B12-WMSP1、norank_p__WPS-2、norank_ o__Chloroplast、分枝桿菌屬、FCPS473、鞘氨醇單胞菌屬、norank_f__JG30-KF-CM45、間孢囊菌屬和中華單胞菌屬（圖3-B）。

在真菌屬分類水平，非蟻巢土壤中豐度占比大于1%的優勢真菌屬排序為：Saitozyma（17.38%）>被孢霉屬（Mortierella，14.15%）>無莖真菌屬（Acaulium，12.71%）>unclassified_p__Ascomycota（10.76%）>Apiotrichum（7.04%）>unclassified_k__Fungi（4.15%）>青霉屬（Penicillium，3.04%）>unclassified_c__Sordariomycetes（2.57）>unclassified_f__Thyridariaceae（2.24%）>unclassified_f__Chaetomiaceae（2.08%）>木霉屬（Trichoderma，1.92%）>鐮孢霉屬（Fusarium，1.45%）>unclassified_o__Hypocreales（1.24%）>擬棘殼孢屬（Pyrenochaetopsis，1.21%）>綠僵菌屬（Me-tarhizium，1.01%）及其他（15.06%）;非蟻巢土壤中特有的優勢真菌屬有：無莖真菌屬、unclassified_c__ Sordariomycetes、木霉屬、unclassified_o__Hypocrea-les、擬棘殼孢屬和綠僵菌屬（圖4-A）。蟻巢土壤中豐度占比大于1%的優勢真菌屬排序為：瘦臍菇屬（Rickenella，13.69%）>節叢孢屬（Arthrobotrys，12.25%）>unclassified_k__Fungi（9.59%）>青霉屬（7.59%）>鐮孢霉屬（6.88%）>Saitozyma（6.09%）>unclassified_p__Ascomycota（3.67%）>unclassified_f__ Chaetomiaceae（3.19%）>被孢霉屬（2.90%）>梨孢霉屬（Coniosporium，2.42%）>unclassified_c__Eurotiomycetes（2.15%）=粗糙孔菌屬（Trechispora，2.15%）>Apiotrichum（2.08%）>unclassified_f__Thyridariaceae（1.85%）>unclassified_o__Pezizales（1.79%）>unclassified_o__Pleosporales（1.28%）>Xepicula（1.24%）>莖點霉屬（Phoma，1.18%）>曲霉屬（Aspergillus，1.14%）及其他（15.06%）;蟻巢土壤中特有的真菌屬有：瘦臍菇屬、節叢孢屬、梨孢霉屬、unclassified_c__Eurotiomycetes、粗糙孔菌屬、unclassified_o__Pezizales、unclassified_o__Pleosporales、Xe-picula、莖點霉屬和曲霉屬（圖4-B）。

2. 4 物種Venn分析結果

基于屬、種分類水平的Venn圖可知，屬分類水平蟻巢和非蟻巢土壤中共有的細菌屬為342個，其中，非蟻巢土壤中特有的細菌屬達100個，而蟻巢土壤中特有的細菌屬僅有48個（圖5-A）;種分類水平蟻巢和非蟻巢土壤中共有的細菌種為621個，其中，非蟻巢土壤中特有的細菌種達225個，而蟻巢土壤中特有的細菌種僅有100個（圖5-B）。表明蟻巢土壤中特有的細菌屬和種水平數量均呈下降趨勢。

基于屬、種分類水平的Venn圖可知，屬分類水平蟻巢和非蟻巢土壤中共有的真菌屬為253個，其中，非蟻巢土壤中特有的真菌屬為84個，而蟻巢土壤中特有的真菌屬達104個（圖6-A）;種分類水平蟻巢和非蟻巢土壤中共有的真菌種為352個，其中，非蟻巢土壤中特有的真菌種為140個，而蟻巢土壤中特有的真菌種達172個（圖6-B）。表明蟻巢土壤中特有的真菌屬和種水平數量均呈上升趨勢。

綜上結果表明，螞蟻筑巢不僅改變了果園土壤中細菌屬和種分類水平上的群落結構，而且降低了果園土壤中細菌屬和種水平的數量;同時，螞蟻筑巢亦改變了果園土壤中真菌屬和種分類水平上的群落結構，提高了果園土壤中真菌屬和種分類水平的數量。

3 討論

一般情況下，果園大多存在立地條件較差、土壤養分含量低、結構不協調及土地生產力較低等問題（史進，2016）。果園土壤理化及生物學性狀受氣候、土壤類型和栽培管理方式等因素的影響（張超博等，2020）。現代農業中，由于過度依賴化肥、農藥及除草劑等人工合成物質，不僅容易導致水果品質下降，果園生態環境亦遭受嚴重威脅。現階段，隨著生態理念認知的加深，營造多樣性豐富的生態果園，生產優質、高產的綠色乃至有機果品已成為當代水果產業發展的必然趨勢，其中，果園生草、園下養殖及飼養蚯蚓（蟬）等均是構建生態果園行之有效的手段（侯婷等，2019;朱紹丹等，2019）。

螞蟻個體總數超過地球上所有其他動物個體數的總和，不僅數量龐大而且分布廣泛，除了部分害蟻，如小家蟻屬（Monomorium）、大頭蟻屬（Pheidole）和行軍蟻屬（Dorylus）對人類造成危害外，大多數螞蟻對人類有益，改良土壤、提高土壤肥力是螞蟻的有益功能之一（周善義，2001）。楊建秀等（2020）研究發現，螞蟻筑巢定居活動能顯著增加土壤中營養元素含量，顯著提高土壤肥力，蟻巢內土壤氮磷鉀含量顯著高于蟻巢周圍土壤，且不同螞蟻種類對土壤的影響能力存在差異。但至今人們對蟻巢土壤仍缺乏系統的研究，果園蟻巢形成的利與弊尚無定論，導致當前南方果園的管理者針對果園中常出現的蟻穴多采取噴灑化學農藥消滅的措施進行處理，對果園生態環境造成潛在威脅。

眾所周知，微生物是生態系統中功能活躍，開發潛力最大、最寶貴的生物資源庫（Vannier et al.，2018）。土壤中豐富的微生物多樣性在陸地生態系統中發揮著重要作用（馮美利等，2019;楊尚東等，2019）。微生物群落結構越豐富、物種越均勻及多樣性越豐富時，植物對抗病原菌的綜合能力就越強（楊尚東等，2020）。本研究分析發現，指示微生物（細菌和真菌）豐富度的ACE和Chao1指數，以及指示多樣性的Shannon和Simpson指數在蟻巢和非蟻巢土壤中均無顯著差異，但蟻巢形成明顯改變了果園土壤細菌和真菌不同分類水平的組成，尤其在屬、種分類水平上，其中，雖然蟻巢形成降低了果園土壤中細菌屬、種分類水平的數量，但提高了果園土壤中真菌屬、種分類水平的數量。

本研究中，與非蟻巢土壤相比，在門分類水平下果園蟻巢土壤中變形桿菌門、酸桿菌門和其他門類的細菌豐度占比下降，放線菌門和綠彎菌門細菌豐度占比上升;同時，芽單胞菌門、擬桿菌門和疣微菌門等優勢菌門類缺失，藍細菌門和WPS-2細菌成為蟻巢土壤中特有的優勢細菌門。至今研究已發現，放線菌門細菌具有降解纖維素和幾丁質的功能，是土壤養分供給的主要來源（靳新影等，2020）;綠彎菌門細菌傾向于生活在營養充足的環境中，大量的營養元素有利于綠彎菌門細菌生長繁殖（趙立君等，2020）;而酸桿菌門細菌適合在有機碳含量低的貧瘠環境中生存（Sul et al.，2013）。基于優勢細菌門類綠彎菌門細菌的特性，進一步證實螞蟻筑巢有助于提高土壤肥力的觀點。另一方面，與非蟻巢土壤中相比，蟻巢土壤擁有與非蟻巢土壤相同的優勢真菌門類組成，但被孢霉門真菌占比下降;unclassified_ k__Fungi真菌占比上升。

與非蟻巢土壤相比，在屬分類水平下果園蟻巢土壤富集了Conexibacter、unclassified_f__Ktedonobacteraceae、norank_o__B12-WMSP1、norank_p__ WPS-2、norank_o__Chloroplast、分枝桿菌屬、FCPS-473、鞘氨醇單胞菌屬、norank_f__JG30-KF-CM45、間孢囊菌屬和中華單胞菌屬等特有優勢細菌屬，但同時亦缺失了norank_c__Subgroup_6、norank_o__ Gaiellales、norank_o__Subgroup_2、Candidatus_Koribacter和Haliangium等非蟻巢土壤中的優勢細菌屬。研究已發現，分枝桿菌屬細菌是一類具有降解石油烴功能的細菌（葛延妍，2017）;鞘氨醇單胞菌屬細菌則是降解復雜芳香族污染物的一類細菌（黃海東等，2009），表明蟻巢土壤中富集了具有降解有機污染物功能的優勢細菌屬。另一方面，與非蟻巢土壤相比，果園蟻巢土壤富集了瘦臍菇屬、節叢孢屬、梨孢霉屬、unclassified_c__Eurotiomycetes、粗糙孔菌屬、unclassified_o__Pezizales、unclassified_o__Pleosporales、Xepicula、莖點霉屬和曲霉屬等特有的優勢真菌屬，但亦缺失了無莖真菌屬、unclassified_c__Sordario-mycetes、木霉屬、unclassified_o__Hypocreales、擬棘殼孢屬和綠僵菌屬等非蟻巢土壤特有的優勢真菌屬。研究發現，常見的石油烴降解真菌，如青霉屬（Velmurugan et al.，2010;丁自立等，2016）、尖孢鐮刀菌（Fusarium）（Jacob et al.，2013）和曲霉屬（Iram et al.，2015;丁自立等，2016）等具有分泌抗生素以及對重金屬污染具有較強抗性等特性（葛延妍，2017），表明蟻巢土壤中富集了具有降解石油烴和抵御土壤重金屬污染能力的優勢真菌屬。

4 結論

蟻巢形成改變了果園土壤中的細菌群落和真菌群落組成，其中，蟻巢土壤中富集的優勢細菌傾向于生存在土壤肥力更高的土壤中。蟻巢土壤中蘊含著豐富的具有分泌抗生素和生物修復功能的微生物資源，是一個潛在的生物資源寶藏。

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（責任編輯 麻小燕）