喀斯特石山老齡林檵木根際和非根際土壤微生物群落及酶活性的旱、雨季節變化

摘 要：" 為了解喀斯特地區土壤生物活性的季節變化及其影響因素，該文以檵木群落老齡林階段根際和非根際土壤微生物群落為研究對象，探討其酶活性變化以及與環境因子的關系。結果表明：（1） 雨季時，根際土壤pH值、有機質、全碳、全氮、全鉀、全磷含量和堿性磷酸酶、過氧化氫酶、脲酶活性低于非根際土壤，說明根際土壤養分淋失更嚴重且影響相關酶活性，旱季變化相反是根際土壤為供植物健康生長所采取的養分富集策略。（2） 根際和非根際土壤真菌多樣性為旱季顯著高于雨季，非根際土壤細菌多樣性為雨季顯著高于旱季，但根際土壤細菌多樣性季節差異不明顯；無論旱季還是雨季，根際和非根際土壤優勢真菌門為子囊菌門（Ascomycota）、被孢霉門（Mortierellomycota）和擔子菌門（Basidiomycota），優勢細菌門為放線菌門（Actinobacteriota）、變形菌門（Proteobacteria）、酸桿菌門（Acidobacteriota）；季節變化對根際和非根際土壤微生物群落結構影響差異顯著。（3） 不同季節下根際和非根際土壤微生物群落的主導因子不同，雨季時，根際土壤為pH、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性，非根際土壤為過氧化氫酶、堿性磷酸酶、纖維素酶活性和全鉀含量；旱季時，根際土壤為過氧化氫酶活性和土壤含水量，非根際土壤為纖維素酶和蔗糖酶活性；土壤酶活性與碳、氮、磷、鉀及土壤含水量顯著相關。（4） 與細菌相比，根際和非根際土壤真菌功能對季節變化的響應更敏感。綜上表明，根際和非根際土壤微生物群落及酶活性在雨季和旱季時所采取的適應性策略明顯不同，這為喀斯特地區植被恢復和土壤演替提供了理論參考。

關鍵詞： 喀斯特， 檵木群落， 老齡林， 旱雨季， 根際土壤， 土壤酶， 土壤微生物

中圖分類號：" Q948

文獻標識碼：" A

文章編號：" 1000-3142（2024）10-1848-16

收稿日期：" 2024-01-26

接受日期：" 2024-06-20

基金項目：" 國家自然科學基金（U21A2007）； 廣西創新驅動發展專項（桂科 AA20161002-1）； 廣西重點研發計劃項目（桂科 AB21220057， 桂科 AB21196065）。

第一作者： 王雅楠（1998—），碩士研究生，主要從事植物生態學研究，（E-mail）18863093719@163.com。

*通信作者：" 馬姜明，博士，教授，博士研究生導師，主要從事退化生態系統的恢復與重建研究，（E-mail）mjming03@gxnu.edu.cn。

Variations of microbial communities and enzyme activities in

rhizosphere and non-rhizosphere soils of aged Loropetalum chinense

forests in karst rocky mountains during dry and rainy seasons

WANG Yanan1，2， MA Jiangming1，2*， LIANG Yueming3， YANG Hao1，2

（1. Key Laboratory of Rare and Endangered Animal and Plant Ecology and Environmental Protection， Ministry of Education， Guilin 541006，

Guangxi， China; 2 Key Laboratory of Landscape Resource Conservation and Sustainable Utilization in the Lijiang River Basin of Guangxi，

Guilin 541006， Guangxi， China; 3." Key Dynamics Laboratory， Ministry of Natural Resources， Institute of Karst Geology，

Chinese Academy of Geological Sciences， Guilin 541006， Guangxi， China ）

Abstract：" To understand the seasonal changes and influencing factors of soil biological activity in karst areas， we investigated the changes in rhizosphere and non-rhizosphere soil microbial communities and enzyme activity of the Loropetalum chinense community in the aged forest stage of karst areas， as well as their relationships with environmental factors. The results were as follows： （1） During the rainy season， the pH value， organic matter， total carbon， total nitrogen， total potassium， total phosphorus contents， and alkaline phosphatase， catalase， and urease activities of rhizosphere soil were lower than those of non-rhizosphere soil， indicating that nutrient leaching in rhizosphere soil was more severe and affected the activity of related enzymes. In contrast， the changes in dry season were nutrient enrichment strategies adopted by rhizosphere soil for healthy plant growth. （2） The diversities of fungi in rhizosphere and non-rhizosphere soils were both significantly higher in the dry season than in the rainy season; the bacterial diversity of non-rhizosphere soil was significantly higher in the rainy season than in the dry season， but the seasonal differences in bacterial diversity of rhizosphere soil were not significant. Regardless of the dry and rainy seasons， the dominant fungal phyla in rhizosphere and non-rhizosphere soils were Ascomycota， Mortierellomycota， and Basidiomycota， while the dominant bacterial phyla were Actinobacteriota， Proteobacteria， and Acidobacteriota. The seasonal changes had significant differences in the structure of microbial communities in rhizosphere and non-rhizosphere soils. （3） The dominant factors of rhizosphere and non-rhizosphere soil microbial communities varied in different seasons. During the rainy season， the rhizosphere soil exhibited pH， catalase and alkaline phosphatase activities， while non-rhizosphere soil exhibited catalase， alkaline phosphatase， cellulase activities， and total potassium content; during the dry season， the rhizosphere soil exhibited catalase activity and soil water content， while non-rhizosphere soil exhibited cellulase and sucrase activity. In addition， soil enzyme activity was significantly correlated with carbon， nitrogen， phosphorus， potassium， and soil water content. （4） Compared to bacteria， fungal functions in rhizosphere and non-rhizosphere soils were more sensitive to seasonal changes. In summary， the adaptive strategies adopted for microbial communities and enzyme activities in rhizosphere and non-rhizosphere soils during the rainy and dry seasons are significantly different. The research results provide theoretical references for vegetation restoration and soil succession in karst areas.

Key words： karst， Loropetalum chinense community， aging forest， dry and rainy seasons， rhizosphere soil， soil enzymes， soil microorganisms

根際是連接植物-土壤-微生物之間相互作用的最重要區域，也是物質和能量循環的場所，與非根際土壤間差異性明顯（Xia et al.， 2022）。根際土壤酶和微生物群落對環境變化十分敏感，能更快地響應旱、雨季節變化導致的土壤變化（Thakur et al.， 2019）。旱、雨季變化使得地表土壤一直經歷干、濕循環作用，不僅通過改變土壤水分直接影響土壤酶活性和土壤微生物群落（Yang et al.， 2021），還通過影響植物群落和其他土壤理化性質對土壤酶活性和微生物群落產生間接影響（Lu et al.， 2019）。廣西是我國典型喀斯特地貌代表之一，屬熱帶、亞熱帶季風氣候，旱、雨季降水差異極大。喀斯特地區土層淺薄，土壤富鈣且儲水力差，對氣候變化響應敏感且承受力弱（陳燕麗等，2022），其脆弱的生態系統一旦遭受破壞，將會面臨植被易退化、難修復等嚴重石漠化生態問題。Wang等（2023）研究表明，喀斯特石漠化演變是多種因素綜合作用的結果，與氣候變化關系的探究目前主要集中在宏觀層面，若細化到林、草、微生物、動物、土壤養分對月份、季節氣候因子的響應研究，則將有助于人們在微觀層面上對石漠化演變和氣候作用機制更深入了解。目前，國內外已有學者對季節變化下喀斯特生態系統的調控進行研究。霍燦燦等（2022）研究發現廣西喀斯特區生長的山核桃葉片生理特性隨季節變化存在顯著差異，隨著不同環境因子變化表現出不同的適應機制；Wu等（2020）研究表明極端氣候事件會顯著降低喀斯特洼地土壤中的碳氮儲量；Leitner等（2020）研究表明全球氣候變化下對中歐喀斯特地區溫帶山地森林的NO3-淋出容易受到夏季干旱的影響；Sheng等（2016）研究表明濕季水分的再分配和干季蒸散發的空間變化是控制露頭周圍土壤水分格局的因素等。但是，對喀斯特區季節變化下根際土壤研究鮮有報道。因此，從植物根際和非根際土壤理化性質、酶活性與微生物之間的動態變化和關聯性對旱、雨季的響應規律展開研究有助于深入理解植被和土壤生態系統的調節機制。

檵木（Loropetalum chinensis）作為喀斯特生境植被恢復的優勢木本植物之一，在防治喀斯特石山石漠化、維持物種多樣性和生態系統穩定等方面均有重要的生態學意義（盤遠方等，2023）。目前，相關檵木的研究較多關注植物本身的變化，如藥用價值（Song et al.， 2023）、凋落物分解（Qin et al.，2017）、葉性狀（Cai et al.， 2023）等，而對檵木群落土壤生物因子的研究鮮有報道。因此，本文以檵木群落老齡林根際和非根際土壤為研究對象，采用Illumina高通量測序技術通過對雨、旱季的土壤理化性質、酶活性及微生物結構與多樣性指標進行相關性分析，擬探討：（1） 根際和非根際土壤理化性質、酶活性及微生物在旱季和雨季的變化情況；（2） 旱季和雨季，根際和非根際土壤生物與非生物因子間的相互作用；（3） 旱、雨季節下介導檵木根際和非根際土壤微生物群落和酶活性變化主要環境因子的差異。本研究結果有助于完善喀斯特地區土壤生態系統在微觀層面上應對季節變化的理論研究體系，為該地區石漠化治理提供科學依據。

1 研究區概況

研究地位于廣西壯族自治區桂林市陽朔縣興坪碼頭附近（110°31′ E、24°55′ N），處于廣西東北部。典型的巖溶地貌，土壤結構簡單，由白云巖、石灰巖風化形成的石灰土，土壤發育不全，土層較薄，深淺不一。屬中亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，海拔100～500 m，年均氣溫18.9 ℃，最冷的1月平均氣溫7.8 ℃，最熱的7月平均氣溫28 ℃；雨量充沛，年均降水量1 949.5 mm，降水量年分配不均，秋、冬干燥少雨；光照充足，全年無霜期300 d，年均蒸發量1 490～1 905 mm。本研究中檵木群落主要分布在山坡陽面（坡度15°～25°），呈集群分布。境內植物資源豐富，灌木層主要有楠藤（Mussaenda erosa）、子楝樹（Decaspermum gracilentum）、山合歡 （Albizia kalkora） 、魚骨木 （Canthium dicoccum）和檵木 （Loropetalum chinense），喬木層主要有桂花 （Osmanthus fragrans）、楓香樹（Liquidambar formosana） 、南酸棗 （Choerospondias axillaris）和檵木。

2 材料與方法

2.1 供試材料

根據研究區氣象站點對2018—2022年內雨季（5—7月）和旱季（8—10月）降水量的檢測數據（圖1），整個雨季為6月降雨量達到最高和整個旱季為10月降雨量達到最低。因此，選擇在6月和10月于研究區內采集土樣進行研究，并選取重要值≥1的物種進行采樣測量。

2.2 土樣采集與處理

2.2.1 土樣采集 研究區內設置3個20 m × 20 m的大樣地（每個樣地間距＞50 m），每個大樣地內設置5個5 m × 5 m的小樣地（每個樣方間距＞20 m）。分別于雨季（2022年6月）和旱季（2022年10月）進行土樣采集，每個土樣設3個重復。先將檵木周圍土壤表面可見的石塊和植物殘留物清理干凈，后用鏟子將根部四周的土壤下挖0～20 cm，采用“抖落法”收集附著于細根上的根際土壤（Li et al.， 2023），并進行混合作為根際混合樣；非根際土則在樣地內采用“S”型采樣法取樣，采集0～20 cm深度的檵木非根際土壤混成一個土樣。根際和非根際土壤采樣的每個小樣點的采土深度、數量力求一致，將采集的土樣分別裝入自封袋，編號后帶回實驗室。

2.2.2 樣品保存 對采集的土壤樣品去除動植物殘體、石礫等其他雜物，過2 mm（10目）土篩后分成3部分備用：第一部分，用于測定土壤酶活性的新鮮土樣放于4 ℃冰箱保存；第二部分，用于分析土壤微生物群落結構和多樣性的新鮮土樣放于超低溫冰箱（-80 ℃）保存；第三部分，用于測定土壤理化性質的土樣經風干后研磨過0.125 mm（100目）土篩后常溫下保存。

2.3 土壤指標測定

2.3.1 土壤理化性質測定（鮑士旦，2000） 土壤含水量（soil water content，SWC）用烘干法測定；土壤pH值用pH計（Mettler-Toledo， S40 SevenMultiTM，

Greifensee， Switzerland）測量，水土比為2.5∶1（m/V）；土壤全碳（total carbon，TC）、全氮（total nitrogen，TN）含量用過100目篩的風干土用元素分析儀直接測定；土壤有機質（soil organic matter，SOM）含量用重鉻酸鉀稀釋熱法測定；土壤全磷（total phosphorus，TP）含量采用HClO4-H2SO4熔融——鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀（total potassium，TK）含量用NaOH熔融——火焰光度計法測定。

2.3.2 土壤酶活性測定（Li et al.， 2016） 土壤蔗糖酶（sucrase，SUC）、纖維素酶（cellulase，CEL）活性用3，5-二硝基水楊酸比色法測定；堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）活性用磷酸苯二鈉比色法測定；脲酶（urease，URE）活性用苯酚鈉—次氯酸鈉比色法測定；過氧化氫酶（catalase，CAT）活性用胞外酶的方法測定。

2.3.3 土壤微生物群落組成和多樣性分析 微生物多樣性云分析采用高通量測序技術和當前主流的擴增子測序數據降噪方法DADA2/Deblur，對16S/18S/ITS/功能基因等特定區段的高通量測序序列進行錯誤校正，獲得每個樣本的ASV代表序列及豐度表，基于序列降噪結果進行微生物多樣性分析。完成基因組DNA抽提后用1%瓊脂糖凝膠檢測DNA完整性，用NanoDrop2000檢測DNA的純度和濃度。細菌16S rRNA基因V3+V4區引物為338F （5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3）和 806R （5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′），真菌18S rRNA 基因ITS1區引物為ITS1F（5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）。在引物末端加上測序接頭進行PCR擴增，并對其產物進行純化、定量和均一化構建PE文庫，將建好的文庫先進行文庫質檢，質檢合格的文庫用Illumina（上海美吉生物醫藥科技有限公司）進行測序。

2.4 數據處理

土壤理化性質及酶活性用Excel 2022軟件進行數據整理，其差異顯著性和相關性用SPSS 23.0軟件進行分析。土壤微生物群落組成和多樣性分析，先根據測序質量對雙端Reads進行質控和過濾，再根據雙端Reads之間的overlap關系進行拼接，獲得質控拼接后的優化數據。使用序列降噪方法（DADA2/Deblur）等處理優化數據，獲得ASV（amplicon sequence variant）代表序列和豐度信息。用R語言（V4.1.3）進行群落組成分析及相關性熱圖分析等，用QIIME軟件，對樣本Alpha多樣性指數（SOBS、ACE、Chao、Shannon、Shannoneven、Pd）和Beta多樣性（PCoA）分析，用Cannoco 5.0軟件進行RDA分析，用FUNGuild （v1.0）、PICRUSt2 （v2.2.0-b）分別進行真菌、細菌群落的功能預測分析。

3 結果與分析

3.1 土壤含水量及理化性質的旱、雨季節動態

由圖2可知，根際和非根際的SWC雨季顯著高于旱季（Plt;0.05），旱季時期SWC約占雨季的50%；無論旱季還是雨季，SWC含量均表現為非根際土高于根際土。

檵木群落根際和非根際土壤pH、SOM、TC、TN、TP和TK含量對旱、雨季節變化表現出顯著性差異（Plt;0.05，圖3）。雨季根際土偏弱酸性，pH約6.78；旱季根際土偏弱堿性，pH約7.15，而非根際土都偏弱堿性，無季節性差異（P＞0.05）。雨季，土壤TC、TN、TK、TP、SOM的含量均表現為非根際土高于根際土，旱季則反之。根際和非根際SOM均為雨季高于旱季，而土壤TP含量為旱季高于雨季；非根際土壤TC、TN、TK含量雨季高于旱季，而根際土壤則相反。

3.2 土壤微生物及酶活性的旱、雨季節動態

3.2.1 土壤酶活性分析 由圖4可知，無論旱季還是雨季，土壤SUC、CEL活性為根際土高于非根際土，而土壤ALP、CAT活性則相反；雨季，土壤URE活性為根際土低于非根際土，旱季則反之。旱、雨季節變化對土壤酶活性的影響相對顯著（Plt;0.05）。根際土壤SUC、CEL活性為雨季高于旱季，而URE、ALP活性則相反；非根際土壤SUC、CEL、URE和ALP活性都為雨季高于旱季，而根際和非根際土壤CAT活性為旱季高于雨季。

3.2.2 土壤微生物多樣性分析 由表1可知，無論旱季還是雨季，真菌和細菌多樣性變化均表現為根際土顯著高于非根際土（Plt;0.05）。此外，根際和非根際土壤真菌多樣性變化均表現為旱季顯著高于雨季；非根際土壤細菌多樣性變化表現為雨季顯著高于旱季，而根際土壤細菌多樣性旱、雨季節變化不明顯（P＞0.05），說明根際土壤細菌群落更穩定、更復雜，從而導致較低的微生物代謝活動。

本研究基于BrayCurtis距離的主坐標分析（principal coordinate analysis，PCoA）顯示，季節變化對根際和非根際土壤微生物群落結構影響差異顯著（Plt;0.05），能夠解釋真菌群落結構差異的76.65% （圖5：A）和細菌群落結構差異的67.48% （圖5：B）。

3.2.3 土壤微生物群落組成 在門水平上，無論旱季還是雨季，根際與非根際土壤真菌群落的優勢菌群是子囊菌門、被孢霉門和擔子菌門。擔子菌門的相對豐度為非根際土高于根際土，而被孢霉門和羅茲菌門（Rozellomycota）則反之。季節變化對真菌群落組成豐度變化影響顯著（Plt;0.05）。根際和非根際土壤被孢霉門的相對豐度為雨季高于旱季；根際土壤子囊菌門的相對豐度為旱季高于雨季；根際土壤擔子菌門的相對豐度為雨季高于旱季，而非根際土反之（圖6：A）。

在門水平上，無論旱季還是雨季，根際與非根際土壤細菌群落的優勢菌群是放線菌門、變形菌門、酸桿菌門。變形菌門的相對豐度根際土高于非根際土，而放線菌門相反。季節變化對細菌群落組成豐度變化影響顯著（Plt;0.05）。根際和非根際土壤變形菌門的相對豐度為雨季高于旱季，而酸桿菌門相反（圖6：B）。根際土壤放線菌門的相對豐度為旱季高于雨季，而非根際土相反。這說明植物根系可根據其自身的生命活動選擇性地改變（提高或降低）某些細菌的相對豐度或多樣性，形成更有利于其自身生長發育的微生物群落結構。

3.3 土壤理化性質、微生物及酶活性間的相關性

由7可知，雨季，根際土壤ALP與TN、TP呈顯著正相關，與TK呈極顯著正相關，URE與TC呈顯著正相關；根際土壤CAT與SWC、TK呈顯著負相關，與TP呈極顯著負相關；非根際土壤URE與SWC、TC、TK呈顯著正相關，與TN呈極顯著正相關。旱季，根際土壤SUC與SWC呈顯著正相關，根際土壤CEL與SOM呈顯著負相關；非根際土壤SUC與pH呈顯著正相關，TK與URE、ALP呈顯著正相關，CAT與TN呈極顯著正相關。可見，根際和非根際土壤因子之間相互作用的活躍性雨季強于旱季，與土壤水分變化密切相關。

冗余分析（redundancy analysis，RDA）結果（圖8）表明，根際和非根際土壤的環境因子對真菌和細菌群落結構變異的總解釋度分別為64.48%、63.58%。其中，SWC、CEL、CAT、CEL驅動土壤真菌落結構發生分離（圖8：A）。pH、TK、SWC、SUC、CAT、ALP、CEL導致細菌群落結構的差異（圖8：B）。這表明真菌和細菌群落結構受到不同環境因素的影響。

由圖9可知，雨季，影響根際和非根際土壤真菌群落變化的主要環境因子是CAT、ALP，均與土壤真菌群落呈正相關。旱季，驅動根際土壤真菌群落變化的關鍵因子是CAT，與土壤真菌被孢霉門和羅茲菌門呈負相關；驅動非根際土壤真菌群落變化的關鍵因子是CEL，與土壤真菌群落呈正相關。總體上，季節變化下影響根際和非根際土壤真菌群落結構的環境因子差異顯著（Plt;0.05），土壤酶活性在調節真菌群落變化中占主要作用。

不同季節影響根際和非根際土壤細菌群落結構的環境因子差異顯著（Plt;0.05，圖10）。雨季，影響根際土壤細菌群落變化的主要因子是pH，與土壤細菌群落多呈負相關；影響非根際土壤細菌群落變化的主要因子是ALP、CEL和TK，ALP與綠彎菌門（Chloroflexi）和浮霉菌門（Planctom-ycetota）呈正相關，CEL與放線菌門呈負相關，TK與細菌群落呈正相關。旱季，影響根際土壤細菌群落變化的主要因子是SWC，與土壤細菌群落多呈負相關，影響非根際土壤細菌群落變化的主要因子是SUC，與放線菌門呈負相關，與綠彎菌門和芽單胞菌門（Gemmatimonadota）呈正相關。土壤理化和酶活性在調節細菌群落變化中均占主要作用。

3.4 根際和非根際土壤微生物功能預測

由圖11可知，旱、雨季節變化對根際和非根際土壤真菌群落功能的影響更為顯著（Plt;0.05）。無論根際土還是非根際土，土壤真菌中營腐生功能的菌群占比為雨季大于旱季，說明雨季時土壤腐殖質分解速率加快。然而，細菌群落功能的季節性變化并不明顯（P＞0.05），表明真菌群落功能對季節變化響應更為敏感。

4 討論

4.1 季節變化對根際和非根際土壤理化性質的影響

本研究結果顯示，SWC在雨季和旱季均為非根際土高于根際土，與Zhang等（2018）研究結果不一致，是因為喀斯特區獨特的地上地下二元結構，水容易通過落水洞、管道與裂隙流失（盧中科等，2023），植物為維持自生長形成發達的根系， 導致根部土層更淺薄，土壤蓄水能力更弱。雨季根際土偏弱酸性，可能是因為土壤含水量高、通透性差，在缺氧條件時林下枯枝落葉的主要分解者產生有機酸溶于水輸入土壤中使pH值降低（王杰等，2014）；旱季根際土偏弱堿性，與喀斯特地區土壤富鈣密切相關；而非根際土都偏弱堿性，無季節性差異，說明土壤水熱條件改變對非根際土壤pH的影響較小。旱季變化規律相反是根際土壤應對干旱脅迫的一種適應策略，協調內部機制使養分富集，供植物健康生長。根際和非根際SOM均為雨季高于旱季，而土壤TP含量則反之。Matías等（2011）研究表明，降水多使得凋落物分解效率高，土壤有機質增加。P作為喀斯特區植被生長的限制性因素之一，降水可能會使P淋失嚴重（Ma et al.， 2023）。

4.2 季節變化對根際和非根際土壤微生物及酶活性的影響

季節變化對土壤微生物及酶活性水平波動的影響占主導地位。本研究中，根際土壤SUC、CEL活性和非根際土壤SUC、CEL、URE和ALP活性都為雨季高于旱季，適當水分范圍內酶活性較高，土壤物質與能量代謝旺盛；而根際和非根際土壤CAT活性在雨季降低，可能是因水分過多而形成厭氧環境，從而抑制酶活性。本研究高通量測序結果表明，無論旱季還是雨季，根際土壤真菌和細菌多樣性均顯著高于非根際土，這與Steinauer等（2016）的研究結果相反，說明檵木的根系活動導致其根際土壤真菌和細菌群落出現一定的富集現象。根際和非根際土壤真菌多樣性變化均表現為旱季顯著高于雨季，這是因為土壤含水量減少，好氧真菌活動增強，促使土壤有機質分解速率加快，有利于增加土壤真菌數量及多樣性（張樹萌等，2018）；而根際土壤細菌多樣性旱、雨季節變化不明顯，說明根際相比于非根際土壤細菌群落更穩定、更復雜，導致較低的微生物代謝活動（熊文君等，2021）。本研究根際與非根際土壤優勢真菌群與Song等（2021）的研究結果一致。無論旱季還是雨季， 被孢霉門和羅茲菌門的豐度為根際土高于非根際土，可能是因為其具有促進植物根系吸收養分、抑制病原菌等功能（Miao et al.， 2016），在植物根際中占比較大。根際和非根際土壤被孢霉門的豐度在雨季較高，而子囊菌門的豐度在旱季較高，說明不同真菌群具有不同的生活習性。一方面，適宜的土壤水分會增強部分土壤生物活性；另一方面，土壤水分低、通氣條件好的環境適合部分土壤生物生存與繁殖（Challacombe et al.， 2019）；根際土壤擔子菌門的豐度為雨季較高，而非根際土反之，原因是擔子菌門營腐生或寄生，在潮濕的土壤中分解木質纖維素（徐鵬等，2022），并且可與植物共生形成菌根，提高植株對養分的吸收和利用。此外，本研究中根際和非根際土壤優勢細菌群與Wang等（2020）研究結果一致。無論旱季還是雨季，變形菌門的豐度在根際土中較高，放線菌門則相反，是因為變形菌門屬富營養菌， 能夠增強土壤固氮能力，土壤有機質含量越高，其生長狀況越好（Zhang et al.， 2016）。放線菌門具有分解幾丁質、纖維素和脂類等難降解有機物的功能（Kalam et al.， 2022），非根際土表層覆蓋的枯枝落葉被降解后用于土壤微環境生物生存。根際和非根際土壤變形菌門的豐度在雨季較高，酸桿菌門則相反。吳憲等（2020）研究表明，變形菌門參與土壤有機質、氮、磷循環等過程，維持土壤生態穩定。酸桿菌門為寡營養細菌門，可降解結構復雜的纖維素和木質素，為土壤提供養分。因此，雨季土壤水熱條件改變，加快土壤有機物料分解與吸收，變形菌門豐度增加參與養分循環。旱季土壤養分含量降低，為維持植物生長，土壤微生物群落適當調整，增加酸桿菌門豐度為土壤提供營養源。

通過對土壤真菌和細菌群落進行FUNGuild和PICRUSt2功能預測可以更加直觀的認識其在土壤微生態環境中的重要作用。根際和非根際土壤真菌中營腐生功能的菌群在雨季占比較大。這可能是雨季時土壤水分增加，表層腐敗物質增多，腐生真菌發揮作用提供更多養分（李茂森等，2022）。此外，根際和非根際土壤細菌的新陳代謝功能通路相對豐度最高，土壤細菌可通過代謝活動參與土壤養分循環與轉化，進而促進植物生長（楊盼等，2020）。

4.3 季節變化對根際和非根際土壤理化、酶和微生物間相關性的影響

土壤微生物及酶活性與土壤理化因子密切相關。本研究的相關性和冗余分析結果表明，雨季非根際土壤URE與SWC、TC、TN、TK呈顯著正相關。URE催化尿素水解成氨，促進植株吸收，可反映土壤的供氮能力（Nevins et al.， 2021）；土壤脲酶活性與有機質和速效鉀含量呈顯著正相關（潘語卓等，2023），與本研究結果一致。根際土壤ALP與TN、TP、TK呈顯著正相關，這與嚴紹裕（2020）研究結果相似，反映出土壤碳氮磷鉀在土壤酶活性變化中發揮重要作用。土壤CAT、ALP活性是影響根際和非根際土壤真菌群落變化的主要因子，與土壤真菌呈正相關。這是由于微生物群落與土壤酶活性高度的自相關性，CAT、ALP分別參與土壤碳、氮、磷循環，酶活性促進土壤養分相互促進（Wang et al.， 2015）。土壤pH在根際土壤細菌群落變化中占主導作用，與土壤細菌群落多呈負相關。Stewart等（2017）研究顯示，植物凋落物使根際土壤pH酸化，pH與土壤微生物多樣性呈負相關，土壤pH與一些土壤特性密切相關，可能會通過影響土壤條件（養分、水分狀況等）共同驅動微生物群落的變化；土壤ALP、CEL活性和TK含量在非根際土壤細菌群落變化中起主要作用，APL與綠彎菌門和浮霉菌門呈正相關，原因是綠彎菌門和浮霉菌門促進土壤碳、氮和磷循環，并且土壤C、N、P循環正向作用于土壤ALP活性，彼此間聯系密切（Hou et al.， 2019）；CEL與放線菌門呈負相關，TK與細菌群落呈正相關，楚海燕等（2019）研究表明土壤細菌可以釋放植物可利用的鉀、磷和其他微量元素。旱季，根際土壤CEL與SOM呈顯著負相關，可能與干旱脅迫抑制土壤CEL活性和植物生長營養需求有關；非根際土壤SUC與pH呈顯著正相關，周澤建等（2022）研究表明互花米草土壤有機碳含量與蔗糖酶活性呈顯著正相關，而碳源的攝入能顯著提高土壤pH值。土壤CAT活性是影響根際土壤真菌變化的主要因子，與土壤真菌被孢霉門和羅茲菌門呈負相關，主要原因是CAT活性受土壤水分影響顯著，土壤水分減少在一定程度上對CAT活性起到激活作用（Zhang et al.， 2016）。而土壤真菌被孢霉門和羅茲菌門活性減弱與土壤環境條件改變密切相關，如養分、水分含量下降及根系分泌物等（肖方南等，2021）；土壤CEL活性是影響非根際土壤真菌變化的主要因子，與土壤真菌呈正相關。土壤CEL和真菌活性均下降，這與土壤中碳含量減少有關，已被證實（Men et al.， 2023），土壤CEL活性影響土壤碳素代謝，提供可利用的碳源營養物質。旱季脅迫使得土壤養分匱乏，直接或間接影響富營養型真菌的數量和多樣性。SWC在根際土壤細菌群落變化占主導作用，與土壤細菌群落多呈負相關，說明土壤通透性增強，好氧細菌和寡營養型細菌占比較大。土壤SUC活性在非根際土壤細菌群落變化中起主要作用，與放線菌門呈負相關。Han等（2021）研究發現放線菌門對干旱具有較強的抵抗性，較差土壤環境質量會抑制土壤生物活性，需要調整細菌豐度來分解提供植物及自身生長所需的營養物質。

5 結論

旱、雨季節變化對根際和非根際土壤pH、SWC、SOM、TC、TN、TP、TK、SUC、CEL、CAT、URE和ALP的影響差異顯著。其中，雨季根際土偏弱酸性，旱季根際土偏弱堿性，而非根際土都偏弱堿性，無季節性差異。旱季顯著提高根際和非根際土壤真菌多樣性，雨季顯著提高非根際土壤細菌多樣性，但根際土壤細菌多樣性旱、雨季節變化不明顯。無論旱季還是雨季，根際和非根際土壤真菌群落的優勢類群為子囊菌門、被孢霉門和擔子菌門，細菌群落的優勢類群為放線菌門、變形菌門、酸桿菌門。雖然群落組成相似，但在不同季節和土壤類型的影響下各菌門相對豐度差異顯著。根際和非根際土壤生物與非生物因子間相互作用的活躍性雨季強于旱季。土壤酶活性與C、N、P、K及SWC含量顯著相關。季節變化下驅動根際和非根際土壤真菌和細菌群落發生變化的關鍵因子差異顯著，土壤CAT、ALP和CEL主要影響真菌群落，土壤pH、ALP、CEL、TK、SUC和SWC主要影響細菌群落。旱、雨季節變化對根際和非根際土壤真菌群落功能的影響較為顯著，而對細菌群落功能的影響不顯著，可能是因為真菌對各種環境變化更敏感。

參考文獻：

BAO SD， 2000. Soil agrochemical analysis ［M］." Beijing： China Agriculture Press." ［鮑士旦， 2000. 土壤農化分析 ［M］." 北京： 中國農業出版社.］

CAI WQ， ZHANG DM， ZHANG X， et al.， 2023. Leaf color change and photosystem function evaluation under heat treatment revealed the stress resistance variation between Loropetalum chinense and L. chinense var. rubrum ［J］." PeerJ， 11： e14834.

CHALLACOMBE JF， HESSE CN， BRAMER LM， et al.， 2019. Genomes and secretomes of Ascomycota fungi reveal diverse functions in plant biomass decomposition and pathogenesis ［J］." BMC Genom， 20（1）： 976.

CHEN YL， TANG MR， ZHANG H， et al.， 2022. Differences in response of vegetation coverage and net primary productivity to SPEI drought index in karst areas of Guangxi ［J］." J Arid Meteorol， 40（6）： 1042-1050." ［陳燕麗， 唐梅蓉， 張會， 等， 2022. 廣西喀斯特地區植被覆蓋度和凈初級生產力對SPEI干旱指數的響應差異 ［J］." 干旱氣象， 40（6）： 1042-1050.］

CHU HY， LI RN， LI JW， et al.， 2019. The impact of subtropical forest transformation on soil microbial community structure ［J］." J Appl Environ Biol， 25 （1）： 23-28." ［楚海燕， 李若南， 李靖雯， 等， 2019. 中亞熱帶森林轉換對土壤微生物群落結構的影響 ［J］." 應用與環境生物學報， 25（1）： 23-28.］

HAN W， WANG G， LIU J， et al.， 2021. Effects of vegetation type， season， and soil properties on soil microbial community in subtropical forests ［J］." Appl Soil Ecol， 158： 103813.

HOU XL， HAN H， TIGABOU M， et al.， 2019. Changes in soil physico-chemical properties following vegetation" restoration mediate bacterial community composition and diversity in Changting， China ［J］." Ecol Eng， 138： 171-179.

HUO CC， ZHAO LJ， ZHU LQ， et al.， 2022. Seasonal dynamics of physiological characteristics of Carya cathayensis leaves in karst regions of Guangxi ［J］." Tropical Agric Sci， 42（9）： 44-50." ［霍燦燦， 招禮軍， 朱栗瓊， 等， 2022. 廣西喀斯特區山核桃葉片生理特性的季節動態 ［J］." 熱帶農業科學， 42（9）： 44-50.］

KALAM S， BASU A， PODILE AR， 2022. Difficult-to-culture bacteria in the rhizosphere：the underexplored signature microbial groups ［J］." Pedosphere， 32（1）： 75-89.

LEITNER S， THOMAS D， JOHANNES K， et al.， 2020. Legacy effects of drought on nitrate leaching in a temperate mixed forest on karst ［J］. J Environ Manage， 262： 110338.

LI J， CHENG XY， CHU GX， et al.， 2023. Continuous cropping of cut chrysanthemum reduces rhizospheric soil bacterial community diversity and co-occurrence network complexity ［J］." Appl Soil Ecol， 185： 104801.

LI MS， WANG LY， YANG B， et al.， 2022. Effect of biochar on the structure and functional prediction of rhizosphere fungal communities in flue-cured tobacco during maturity ［J］." J Agric Resour Environ， 39（5）： 1041-1048." ［李茂森， 王麗淵， 楊波， 等， 2022. 生物炭對烤煙成熟期根際真菌群落結構的影響及功能預測分析 ［J］." 農業資源與環境學報， 39（5）： 1041-1048.］

LI YF， GENG YQ， ZHOU HJ， et al.， 2016. Comparison of soil acid phosphatase activity determined by different methods ［J］." Chin J Eco-Agric， 24（1）： 98-104.

LU XK， MO JM， ZHANG W， et al.， 2019. Effect of simulated atmospheric nitrogen deposition on forest ecosystems in China： an overview ［J］." J Trop Subtrop Bot， 27（5）： 500-522.

LU ZK， ZENG QM， SUN JC， et al.， 2023. Accumulation characteristics and risk assessment of heavy metals in forest soil of karst areas in western Guizhou ［J］." J NW For Univ， 38（6）： 81-88." ［盧中科， 曾欽朦， 孫建昌， 等， 2023. 貴州西部喀斯特地區森林土壤重金屬的累積特征及風險評價 ［J］." 西北林學院學報， 38（6）： 81-88.］

MA YZ， LIU WW， QIAO YZ， et al. 2023. Effects of soil salinity on foxtail millet osmoregulation， grain yield， and soil water utilization under varying water conditions ［J］." Agric Water Manage， 284： 108354.

MATIAS L， CASTRO J， ZAMORA R， 2011. Soil-nutrient availability under a global-change scenario in a Mediterranean mountain ecosystem ［J］." Glob Change Biol， 17（4）： 1646-1657.

MEN XX， BAO Y， WU MH， et al.， 2023. Soil enzyme activities responded differently to short-term litter input manipulation under coniferous and broad-leaved forests in the subalpine area of Southwest China ［J］." For Ecol Manage， 546： 121360.

MIAO CP， MI QL， QIAO XG， et al.， 2016. Rhizospheric fungi of Panax notoginseng： diversity and antagonism to host phytopathogens ［J］." J Ginseng Res， 40（2）： 127-134.

NEVINS CJ， LACEY C， ARMSTRONG S， 2021. Cover crop enzyme activities and resultant soil ammonium concentrations under different tillage systems ［J］." Eur J Agr， 126： 126277.

PAN YF， ZHUO WH， JIANG Y， et al.， 2023. Spatial distribution pattern and correlation analysis of dominant populations of Cyclobalanopsis glauca in karst rocky mountains of Guilin ［J］." Guihaia， 43（3）： 527-535." ［盤遠方， 卓文花， 姜勇， 等， 2023. 桂林巖溶石山青岡優勢種群空間分布格局及關聯分析 ［J］." 廣西植物， 43（3）： 527-535.］

PAN YZ， QIU ZL， WANG WH， et al.， 2023. Short term effects of mixed tillage and returning ryegrass and sweet potato on soil enzyme activity and nutrients ［J］." Jiangsu Agric Sci， 51（16）： 230-239." ［潘語卓， 邱澤龍， 王偉虎， 等， 2023. 黑麥草和苕子混合翻壓還田對土壤酶活性和養分的短期影響 ［J］." 江蘇農業科學， 51（16）： 230-239.］

QIN YH， MA JM， MEI JL， et al.， 2017. Preliminary dynamics of litter decomposition in different recovery stages of Loropetalum chinense community in karst areas of the Lijiang River Basin ［J］." Acta Ecol Sin， 37（20）： 6792-6799.

SHENG L， STEFFEN B， LIANG X， et al.， 2016. Seasonal changes in the soil moisture distribution around bare rock outcrops within a karst rocky desertification area （Fuyuan County， Yunnan Province， China） ［J］. Environ Earth Sci， 75（23）： 1-10.

SONG JF， JIANG ZH， WEI XL， et al.， 2023. Integrated transcriptomics and lipidomics investigation of the mechanism underlying the gastrointestinal mucosa damage of Loropetalum chinense （R. Br.） and its representative component ［J］." Phytomedicine， 114： 154758.

SONG X， FANG C， YUAN ZQ， et al.， 2021. Long-Term growth of alfalfa increased soil organic matter accumulation and nutrient mineralization in a semi-arid environment ［J］." Fron Environ Sci， 9： 649346.

STEINAUER K， JENSEN B ，STRECKER T， et al.， 2016. Convergence of soil microbial properties after plant colonization of an experimental plant diversity gradient ［J］." BMC Ecol， 16（1）： 19.

STEWART CE， ROOSENDAAL D， DENEF K， et al.， 2017. Seasonal switchgrass ecotype contributions to soil organic carbon，deep soil microbial community composition and rhizodeposit uptake during an extreme drought ［J］." Soil Biol Biochem， 112： 191-203.

THAKUR MP， DEL RIM， CESARZ S， et al.， 2019. Soil microbial， nematode， and enzymatic responses to elevated CO2 N fertilization， warming， and reduced precipitation ［J］." Soil Biol Biochem， 135： 184-193.

WANG J， LI G， XIU WM， et al.， 2014. Effects of nitrogen and water on soil enzyme activity and microbial biomass in Stipa baicalensis steppe， Inner Mongolia North China ［J］." J Agric Resour Environ， 31（3）： 237-245." ［王杰， 李剛， 修偉明， 等， 2014. 氮素和水分對貝加爾針茅草原土壤酶活性和微生物量碳氮的影響 ［J］." 農業資源與環境學報， 31（3）： 237-245.

WANG JQ， JIANG J， CHI YK，， et al.， 2023. Diversity and community structure of typhlocybinae in the typical karst rocky ecosystem， Southwest China ［J］." Diversity， 15（3）： 387.

WANG JQ， SHI XZ， ZHENG CY， et al.， 2020. Different responses of soil bacterial and fungal communities to nitrogen deposition in a subtropical forest ［J］." Sci Total Environ， 755（1）： 142449-142478.

WANG XB， SONG DL， LIANG GQ， et al.， 2015. Maize biochar addition rate influences soil enzyme activity and microbial community composition in a fluvo-aquic soil ［J］." Appl Soil Ecol， 96： 265-272.

WU FJ， LIU N， HU PL， et al.， 2020. Soil carbon and nitrogen dynamics during vegetation restoration and their responses to extreme water-logging disasters in a typical karst depression ［J］. Chin J Eco-Agr， 28（3）： 429-437.

WU X， WANG R， HU H， et al.， 2020. Response of bacterial and fungal communities to chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and straw in fluvo-aquic soil ［J］." Environ Sci， 41（10）： 4669-4681." ［吳憲， 王蕊， 胡菏， 等， 2020. 潮土細菌及真菌群落對化肥減量配施有機肥和秸稈的響應 ［J］." 環境科學， 41（10）： 4669-4681.］

XIA L， ZHAO B Q， LUO T， et al.， 2022. Microbial functional diversity in rhizosphere and non-rhizosphere soil of different dominant species in a vegetation concrete slope ［J］." Biotechnol Biotechnol Equip， 36（1）： 379-388.

XIAO FN， JIANG M， LI YY， et al.， 2021. Community structure and diversity of soil fungi in Tamarix chinensis shrubs in the lower reaches of Tarim River ［J］." Arid Land Geogr， 44（3）：759-768." ［肖方南， 姜夢， 李媛媛， 等， 2021. 塔里木河下游檉柳灌叢土壤真菌群落結構及多樣性分析 ［J］." 干旱區地理， 44（3）： 759-768.］

XIONG WJ， ZHU H， LI JB， et al.， 2021. The spatiotemporal distribution and influencing factors of bacterial communities in the rhizosphere and non-rhizosphere soil of Emei fir in Gongga Mountain ［J］." J Appl Environ Biol， 27（5）： 1130-1138." ［熊文君， 祝賀， 李家寶， 等， 2021. 貢嘎山峨眉冷杉根際、非根際土壤細菌群落的時空分布及影響因素 ［J］." 應用與環境生物學報， 27（5）： 1130-1138.］

XU P， RONG XY， LIU CH， et al.， 2022. The impact of extreme drought on fungal communities and ecological networks in temperate desert soil ［J］." Biodivers Sci， 30（3）： 70-83." ［徐鵬， 榮曉瑩， 劉朝紅， 等， 2022. 極端干旱對溫帶荒漠土壤真菌群落和生態網絡的影響 ［J］." 生物多樣性， 30（3）： 70-83.］

YAN SY， 2020. Soil enzyme activity and soil nutrient characteristics of wetland pine forests of different ages ［J］." J For Environ， 40（1）： 24-29." ［嚴紹裕， 2020. 不同林齡濕地松林土壤酶活性與土壤養分特征 ［J］." 森林與環境學報， 40（1）： 24-29.］

YANG P， ZHAI YP， ZHAO X， et al.， 2020. Effect of interaction between arbuscular mycorrhizal fungi and Rhizobium on Medicago sativa rhizosphere soil bacterial community structure and PICRUSt functional prediction ［J］." J Microbiol， 47（11）： 3868-3879." ［楊盼， 翟亞萍， 趙祥， 等， 2020. 叢枝菌根真菌和根瘤菌互作對苜蓿根際土壤細菌群落結構的影響及PICRUSt功能預測分析 ［J］." 微生物學通報， 47（11）： 3868-3879.］

YANG XC， ZHU K， LOIK ME， et al.， 2021. Differential responses of soil bacteria and fungi to altered precipitation in a meadow steppe ［J］." Geoderma， 384： 114812.

ZHANG B， KONG W， WU N， et al.， 2016. Bacterial diversity and community along the succession of biological soil crusts in the Gurbantunggut Desert， Northern China ［J］." J Basic Microb， 56（6）： 670-679.

ZHANG C， LIU GB， XUE S， et al.， 2016. Soil bacterial community dynamics reflect changes in plant community and soil properties during the secondary succession of abandoned farmland in the Loess Plateau ［J］." Soil Biol Biochem， 97： 40-49.

ZHANG SM， HUANG YM， NI YX， et al.， 2018. Effects of artificial forest and grass on soil fungal community at southern Ningxia Mountain ［J］. "J Environ Sci-Chin， 38（4）： 1449-1458." ［張樹萌， 黃懿梅， 倪銀霞， 等， 2018. 寧南山區人工林草對土壤真菌群落的影響 ［J］." 中國環境科學， 38（4）： 1449-1458.］

ZHANG T， LIN L， XIAO H， et al.， 2018. Research on occurrence and development of pasture drought events in alpine grassland using the drought threshold ［J］." Nat Hazards Earth Syst Sci， 305（9）： 1-18.

ZHOU ZJ， LUO CS， TAO YH， et al.， 2022. Characteristics of soil enzyme activity and its correlation with physicochemical factors in the Beihai Spartina alterniflora wetland ［J］." J Ocean Univ Chin， 42（6）： 97-103." ［周澤建， 羅昌盛， 陶玉華， 等， 2022. 北海互花米草濕地土壤酶活性特征及與理化因子相關性 ［J］." 廣東海洋大學學報， 42（6）： 97-103.］

（責任編輯 李 莉）