新疆野果林不同植被土壤微生物多樣性分析

中圖分類號：S188 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）01-0401-11

【結果】4種土壤中的全氮、全鉀、有機碳和易氧化有機碳都無顯著差異，而多個樹種共生林內的全磷含量顯著高于其他樣地內土壤全磷的含量。（2）4種土壤中細菌的OTU數顯著高于真菌，新疆野杏優勢林的土壤細菌、真菌豐度最高，草地的土壤細菌、真菌豐度最低。新疆野蘋果優勢林內土壤細菌共鑒定出30門76 綱135目185科233屬，土壤真菌共鑒定出7門20綱40目70科90屬;新疆野杏優勢林內土壤細菌共鑒定出31門78綱141目183科220屬，土壤真菌8門17綱35目69科94屬;多個樹種共生林內土壤細菌共鑒定出29門75綱137目179科221屬，土壤真菌共鑒定出7門15綱31目53科72屬；林中草地內土壤共鑒定出28門72綱126目162科201屬，土壤真菌共鑒定出5門13綱35目61科84屬。（3）門分類水平的細菌群落中，優勢菌為放線菌門、酸桿菌門和變形菌門，在真菌群落中優勢菌為子囊菌門、被孢霉門和擔子菌門；屬分類水平下，優勢細菌屬為RB41屬和 Rokubacteriales屬，優勢真菌屬為 Humicola屬、被孢霉屬和 Linnemannia屬?！窘Y論】新疆野果林不同植被下土壤細菌群落多樣性存在差異，林地的土壤微生物種類最豐富，而草地的土壤微生物種類較為貧乏。

0 引言

【研究意義】在生態系統中，土壤微生物是植物－土壤反饋的主導驅動因子[1-3]，植物可通過凋落物和根系分泌物改變土壤環境，使得土壤微生物群落發生變化，而土壤環境和微生物群落的改變又影響植物的生長和健康[4-5]，植物與土壤微生物之間存在緊密聯系，不同的植物可能傾向于選擇特定的土壤微生物群落，并調控著微生物的多樣性及數量，土壤微生物優勢種群及豐度也會因植物群落的不同而產生差異[6-7]。因此，研究不同植物下土壤微生物多樣性的變化，有助于更好地理解生態系統中的相互關系，尤其是樹種選擇及其對土壤生態系統的生態學和環境管理有重要意義。【前人研究進展】Waid的研究分析了植被類型和數量對生態系統的重要影響，包括林下凋落物和根系分泌物的差異，以及土壤微生物群落的變化。伍思宇等9研究發現，在不同樹種林下套種金花茶，其土壤微生物也不相同。劉煒璇等[\"研究發現，在不同植物群落下土壤微生物的群落結構存在差異性，土壤微生物組成與土壤理化性質存在相關性。曾全超[1研究發現，土壤微生物在黃土高原不同植被生態系統中呈現差異性，土壤細菌在草原植被下最為豐富，在森林植被下區最小。每種樹種均與一組特定的微生物互動，從而形成樹種特有的土壤微生物群落，這些互動可以直接或間接地影響土壤生態系統的多個方面，包括養分循環、有機物降解和土壤健康。在不同的植被內植物通過凋落物和根系對土壤微生物群落結構和多樣性產生影響，而土壤微生物多樣性又能影響有機質分解，養分釋放和土壤結構的形成，對植物養分吸收和生長產生影響[12。不同植被中土壤微生物多樣性對于王壤生態系統的穩定性和功能具有深遠影響，土壤微生物多樣性直接影響土壤生態系統的健康和功能[13-14]。甚至較高的微生物多樣性通常與更高的生態系統穩定性和生產力相關聯，因為微生物能夠更好地適應環境變化，提高養分利用效率[15]。因此，土壤微生物多樣性及其群落結構組成是評價其所在生態系統健康穩定的重要指標之一[16]?！颈狙芯壳腥它c】新疆鞏留縣野果林主要由新疆野蘋果（Malussieversii）新疆野杏（Armeniacavulgaris）等野生果樹植物資源組成，這種多樣性使得鞏留野果林成為理想的研究場所，目前有關野果林的研究大多集中于物種多樣性，而有關鞏留野果林土壤微生物多樣性的研究尚少。【擬解決的關鍵問題】研究新疆鞏留縣野果林不同植被土壤微生物，分析不同植被土壤微生物多樣性的特點，深入了解這一生態系統內微生物群落的組成、結構和功能，揭示野果林中的土壤微生物多樣性的復雜性和重要性，為生態系統管理和保護提供科學依據。

材料與方法

1.1材料

新疆鞏留縣野果林地處伊犁河谷中東部，天山支脈那拉提山北麓（ ，海拔1 2 0 0 ～ 1 3 5 0 m ，年降水量 2 7 0 ～ 2 8 0 m m ，屬于北溫帶大陸性半干旱氣候類型，年均氣溫 。土壤類型主要是山地黑棕色野果林土類，主要喬木樹種有新疆野蘋果（Malussieversii）、新疆野杏（Armeniacavulgaris）野i楂（Crataeguscuneata）等，灌木樹種有黑果小檗（Berberisatrocarpa）、小葉忍冬（Loniceramicrophylla）、疏花薔薇（Rosalaxa）等，草本有車軸草（Trifoliumcampestre）、稗草（Echinochloacrusgalli）、灰綠藜（Chenopodiumglaucum）鴨茅（Dactylisglomerata）等。

1.2 方法

1. 2. 1 試驗設計

2023年5月，在新疆鞏留縣野果林試驗地中，選擇環境條件相似的 5 0 m× 5 0 m 新疆野蘋果優勢林（M）、新疆野香優勢林（A）、多個樹種共生林（H）林中草地（CK）作為樣地，將草地作為對照。在每個樣地隨機設置3個 的樣方，移開表面凋落物后，使用土壤采樣環刀按5點取樣法采樣，采集 0 ～ 2 0 c m 土層的土壤樣品混勻后裝入已除菌的自封袋中標記為 M ， A ， H ， C K ，帶回實驗室?；靹蚝蟮耐寥肋^ 的篩以去除植物殘體和大塊石頭，貯存于已除菌的自封袋中，分為兩部分，一部分用于土壤基本理化性質測定，另一部分置于冰箱內 - 8 0 % 保存，用于土壤微生物檢測。表1

1. 2.2 測定指標

1. 2.2.1 土壤理化性質

土壤全氮采用凱氏定氮法測定[17]，土壤全磷含量采用鉬銻抗比色法測定[17]，全鉀采用火焰光度法測定[18]，土壤有機碳采用重鉻酸鉀氧化－外加熱法測定[1]，活性有機碳采用重鉻酸鉀－硫酸法測定[19] 。

1.2.2. 2 土壤微生物

采用高通量測序法測定土壤中的真菌、細菌的群落結構。

按照DNA試劑盒（生工生物工程（上海）股份有限公司）的操作說明，從冷凍的土壤樣品中提取基因組DNA，之后進行PCR擴增和反應。檢測土壤細菌的引物：16SrRNAV3-V4區域的341F（ -CCTACGGGRBGCASCAG ）和806R（ - GGACTACNNGGGTATCTAAT ）進行PCR 擴增[20]。檢測土壤真菌的引物：ITS1 區域的ITS5- 1737F（ - GGAAGTAAAAGTCGTAA- 和ITS2-2043（ -GCTGCGTTCT-TC ATCGATGC -3'）進行 PCR 擴增[21] 。

PCR反應體系為[22]： PCR Primer F（ 1 0 μ M ）’ 1 . 0 μ L Primer FR（ 1 0 μ M ）， 2 . 5 μ L gDNA，8. 0 μ L （204號 。PCR擴增程序為[22]： 預變性 變性 1 m i n ，5 7 % 退火 延伸 個循環，最后

7 2 % 延伸 。使用NewEngland Biolabs公司的Phusion @ High-FidelityPCRMasterMixwithGCBuffer和高效高保真酶進行PCR擴增。PCR產物用 1 % 瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA純度和濃度，對目的條帶使用膠回收試劑盒（ThermoScien-tific公司）回收產物。將PCR擴增純化后的產物送至上海派森諾生物科技股份有限公司進行IIlu-mina-MiSeq高通量測序。

1.3 數據處理

使用Uparse軟件對所有土壤樣品的全部有效數據在 9 7 % 相似度水平下進行聚類，獲得Op-erationalTaxonomieUnits（OTU），根據OTU聚類結果對每個OTU的序列做物種注釋，得到對應的物種信息和豐度信息[23]。繪制稀疏曲線來探究樣品數據是否合理，通過Venn圖、 多樣性指數和物種群落組成堆積圖分析土壤微生物多樣性和微生物群落結構組成。

2 結果與分析

2.1 不同植被下土壤理化性質

研究表明，全氮、全鉀、有機碳和易氧化有機碳在新疆野蘋果優勢林、新疆野杏優勢林、多個樹種共生林和林中草地均無顯著差異，全磷含量表現出差異性，在多個樹種共生林地內顯著高于其他樣地。表2

2.2 不同植被下土壤微生物測序

研究表明，不同植被凋落物下土壤細菌和土壤真菌的稀釋曲線最終趨于平坦，試驗測序的數據可以反映土壤細菌和土壤真菌群落組成情況。且細菌OTU數范圍為 ，真菌OTU數范圍為 1 5 0 ～ 2 5 0 ，細菌的OTU數高于真菌OTU數。圖1

共檢測到土壤細菌OTUs數為15704個，不同植被下土壤細菌所共有的OTUs個數有361個，占所有樣品細菌OTUs總數的 2 . 3 0 % ，新疆野杏優勢林、新疆野蘋果優勢林、多個樹種共生林和林中草地分別有 2 3 8 5 ， 2 0 8 0 ， 2 3 3 6 和2299個特有OTUs，分別占所有樣品OTUs總數的 1 5 . 1 9 % ！1 3 . 2 5 % . 1 4 . 8 8 % 和 1 4 . 6 1 % ，其中新疆野杏優勢林特有OTUs數最多，新疆野蘋果優勢林特有OTUs數最少;共檢測到土壤真菌OTUs數為1533個，不同植被下土壤真菌所共有的OTUs個數有33個，占所有樣品真菌OTUs總數的 2 . 1 5 % ，新疆野杏優勢林、新疆野蘋果優勢林、多個樹種共生林和林中草地分別有279、276、222和248個特有

OTUs，分別占所有樣品真菌OTUs總數的1 8 . 2 0 % . 1 8 . 0 0 % 、 . 1 4 . 4 8 % 和16. 1 8 % ，其中新疆野杏優勢林特有OTUs數最多，多個樹種共生林特有OTUs數最少。圖2

圖1 不同植被下土壤微生物的稀疏曲線

注：A：野杏優勢林;M：新疆野蘋果優勢林;H：多個樹種共生林地;CK：林中草地，下同Notes：A：Armencagarisdointforst；：Malussieversionanforest;sbiotiostofuliplepecis；CKta-land，the same as below

Fig.1 Sparsecurveofsoilmicroorganismsunderdifferentvegetation

注： 圖中每個色塊代表一個樣本，色塊間的重疊區域指示相應樣本間所共有的OTUs數目，沒有重疊部分的數字代表樣本特有的OTUs個數

Notes：IntheVenfigure，achcolorblockrepresntsasample，andtheoverlappngareabetweethecolorbocksindicatestheumberof OTUssharedamong thecorespondingsamples，whiletheumberwitoutoverlappngpartrepresents theumberofOUsuiquetotheaple

2.3 不同植被下土壤微生物群落結構組成

2.3.1 不同植被下土壤微生物物種分類

研究表明，新疆野杏優勢林土壤細菌共鑒定 出31門78綱141目183科220屬，土壤真菌8門 17綱35目69科94屬；新疆野蘋果優勢林土壤細 菌共鑒定出30門76綱135目185科233屬，土 壤真菌共鑒定出7門20綱40目70科90屬；多 個樹種共生林土壤細菌共鑒定出29門75綱137 目179科221屬，土壤真菌共鑒定出7門15綱31 目53科72屬；林中草地土壤細菌共鑒定出28門 72綱126目162科201屬，土壤真菌共鑒定出5 門13綱35目61科84屬；新疆野香優勢林的土 壤細菌、真菌種類較高，草地的土壤細菌、真菌種 類較低。表3

2.3.2土壤細菌群落結構組成

研究表明，在門分類水平上，展示相對豐度最高的10種，其他歸為others。在4種土壤中優勢細菌類群為放線菌門Actinobacteriota、酸桿菌門Acidobacteriota和變形菌門Proteobacteria，合計占比在 70 % 左右。其中放線菌門在草地土壤中相對豐度最高，占比 3 0 . 6 9 % ，其次為新疆野香優勢林土壤，相對豐度占比為 2 9 . 9 7 % ，在新疆野蘋果優勢林土壤中相對豐度占比為 2 1 . 0 8 % ，在多個樹種共生林土壤中相對豐度最低，占比 2 0 . 5 8 % ;酸桿菌門和變形菌門在多個樹種共生林土壤中相對豐度最高，占比分別為 2 4 . 2 6 % . 2 2 . 2 8 % ，在新疆野蘋果優勢林土壤中相對豐度占比分別為2 3 . 2 3 % 21.46%，在新疆野杏優勢林土壤中相對豐度占比分別為 2 0 . 4 3 % . 2 1 . 0 9 % ，在草地土壤中相對豐度最低，占比分別為 1 7 . 7 8 % ） 1 7 . 8 9 % 。圖3

在屬分類水平上，4種土壤中群落相對豐度前30的細菌占總細菌群落 5 0 . 2 1 % 以上，Others相對豐度占屬水平細菌群落的 4 7 . 9 5 % 14 9 . 7 9 % 。其中， R B 4 1 屬和Rokubacteriales屬為優勢細菌群落（相對豐度 gt; 4 % ）。 R B 4 1 屬在新疆野蘋果優勢林土壤中相對豐度最高，為 8 . 2 1 % ，在草地土壤中相對豐度最低，為 5 . 3 8 % ;Rokubac-teriales屬在草地土壤中相對豐度最高，為6 . 3 9 % ，在新疆野杏優勢林土壤中相對豐度最低，為 4 . 1 7 % 。圖4

2.3.3 土壤真菌群落結構組成

研究表明，在門分類水平上，在4種土壤中優勢真菌類群為子囊菌門Ascomycota、被孢霉門Mortierellomycota和擔子菌門Basidiomycota，相對豐度占比合計在 80 % 以上。其中子囊菌門在新疆野杏優勢林、新疆野蘋果優勢林、多個樹種共生林和草地土壤中的相對豐度最高，占比分別為7 9 . 6 4 % （204號 . 7 4 . 8 6 % ， 6 9 . 9 8 % 和 5 2 . 1 6 % ；被孢霉門在新疆野杏優勢林、新疆野蘋果優勢林、多個樹種共生林和草地土壤中的相對豐度占比分別為1 5 . 7 8 % 、11. 32 % （20 ， 1 1 . 9 9 % 和 4 0 . 5 8 % ;擔子菌門在新疆野杏優勢林、新疆野蘋果優勢林、多個樹種共生林和草地土壤中的相對豐度占比分別為4 . 2 3 % 5.88% 1 5 . 8 9 % 和 3 . 2 2 % 。子囊菌門在新疆野杏優勢林土壤中相對豐度最高，在草地土壤中相對豐度最低；被孢霉門在草地土壤中相對豐度顯著高于其他植被的土壤，在新疆野蘋果優勢林土壤中相對豐度最低；擔子菌門在多個樹種共生林地土壤中的相對豐度顯著高于其他植被的土壤，在草地土壤中相對豐度最低。圖5

在屬分類水平上，4種土壤中群落相對豐度前30的真菌占總真菌群落 5 0 . 6 7 % 以上，Others相對豐度占屬水平細菌群落的 3 3 . 4 3 % ＼～4 9 . 3 3 % 。其中，Humicola屬、被孢霉屬Mortierella和Linnemannia屬為優勢真菌類群（相對豐度 gt; 4 % ）。Humicola屬在新疆野蘋果優勢林土壤中相對豐度最高，為 1 4 . 1 7 % ，在草地土壤中相對豐度最低為 8 . 2 7 % ;被孢霉屬在草地土壤中相對豐度顯著高于其他植被土壤，為 1 2 . 8 6 % ，在新疆野蘋果優勢林土壤中最低，為 3 . 7 6 % ;Linnemannia屬在草地土壤中最高，為 6 . 2 7 % ，在新疆野蘋果優勢林土壤中最低，為 4 . 6 1 % 。圖6

2.4 不同植被下土壤微生物多樣性

2.4.1 Alpha多樣性

研究表明，新疆野蘋果優勢林、新疆野杏優勢林和多個樹種共生林的土壤中細菌Chao1指數、Shanoon指數和Simpson指數均顯著高于草地土壤，草地土壤細菌豐富度和多樣性無其他3種土壤中細菌豐富度和多樣性高。4種土壤樣品中真菌Chao1指數無明顯顯著差異，4種土壤中王壤真菌豐富度差異不大，Shanoon指數在4種土壤中真菌多樣性存在差異，新疆野杏優勢林土壤顯著高于草地土壤，而Simpson指數在4種土壤樣品中無明顯顯著差異，新疆野杏優勢林的土壤真菌多樣性最高，草地土壤真菌多樣性最低。表4

2.4.2 Beta多樣性

研究表明，新疆野蘋果優勢林和多個樹種共生林的土壤樣品中細菌物種組成相似，新疆野杏優勢林和多個樹種共生林的土壤樣品中真菌結構相差不大，而草地與其他3種土壤樣品的微生物構成差距較大。點與點之間距離的遠近代表樣品中群落的差異程度。圖7

注：第1主成分軸（PCo1）和第2主成分軸（PCo2）表示2個選定的主坐標軸，坐標軸括號中的百分比代表了對應的坐標軸所能解釋的樣本差異數據的比例;PCol軸和PCo2軸的刻度是相對距離，無實際意義;不同顏色的點代表不同的樣本，2樣本點越接近，2樣本的物種組成越相似

3討論

3.1土壤微生物參與養分循環、有機物質降解、植物健康和生態系統的穩定性等多個重要生態過程[24]。研究基于高通量測序技術，對新疆野蘋果優勢林、新疆野杏優勢林、多個樹種共生林和林中草地的土壤微生物多樣性進行研究，通過測序分析發現在土壤中細菌的OTU數明顯高于真菌，表明細菌在環境資源豐富的情況下呈更高的豐度和多樣性，可能是由于野果林植物的根系分泌物對細菌有利，促進細菌數量增加，對真菌有抑制作用[25-26]。物種分類統計和Venn 圖的結果表明，在同一生態系統下，不同植被的土壤微生物群落具有一定的共性和特異性[27]，新疆野杏優勢林的土壤微生物種類最豐富，而草地的土壤微生物種類較低，這可能與土壤性質和植被類型有關[28]，野杏是深根性物種，根系發達，產生根系分泌物吸引土壤微生物，與土壤微生物之間的相互作用增強。細菌和真菌的特有OTU數量在不同樣地之間存在差異，不同土壤中的微生物群落結構存在一定的差異。

3.2通過對新疆野蘋果優勢林、新疆野杏優勢林、多個樹種共生林和林中草地的土壤微生物群落結構組成分析結果表明，在門分類水平上，放線菌門、酸桿菌門和變形菌門為優勢細菌類群，在4種土壤中種類和豐度無顯著差異。變形菌門和放線菌門的豐度增加有助于土壤中物質的降解，從而增強土壤的環境穩定性[29-30]，促進土壤養分的增加。酸桿菌是一種寡養細菌，適合在營養較低的土壤環境中分布[31]，在植物殘體分解中起重要作用。在真菌群落中子囊菌門、被孢霉門和擔子菌門為優勢類群，真菌的優勢菌種類無差異，但其豐度卻表現出了顯著差異。子囊菌門和擔子菌門在新疆野蘋果優勢林、新疆野杏優勢林和多個樹種共生林土壤中豐度比在草地土壤中高，被孢霉門與其相反，在草地土壤中豐度更高，由此可知子囊菌門和擔子菌門大多存在于林地土壤中，而被孢霉門多存在于草地土壤。可能與不同植被類型有關[32]，林地植被主要為喬木，還包括灌木和草本，植被豐富；而草地植被較為單一。子囊菌門大多為腐生菌可降解一些難以降解的物質[33-34]，擔子菌門能降解木質素等物質，在木質素含量較高的植被中廣泛存在[35]，子囊菌門和擔子菌門的菌根真菌和植物的根系互惠共生，促進植物對養分的吸收，提高植物抗性。相對于草地，林地的木質素含量更高，植物種類多，所能產生的凋落物和根系分泌物更多，更有利于菌根真菌的生存，子囊菌門和擔子菌門也就更豐富。在細菌類群下的RB41屬Rokubacteriales屬和真菌類群下的Humi-cola屬、被孢霉屬、Linnemannia屬等在4種土壤中優勢，這些菌屬在土壤中可增強土壤養分循環和提高植物抗逆性[36-37] 。

4結論

在不同植被土壤中細菌具有更高的豐度，相比于草地，林地的土壤微生物群落更為豐富，更適合微生物活動。在4種植被下土壤微生物群落組成差異明顯，門分類水平的細菌群落中優勢菌為放線菌門、酸桿菌門和變形菌門，在真菌群落中優勢菌為子囊菌門、被孢霉門和擔子菌門，在林地土壤中子囊菌門和擔子菌門更為豐富，在草地土壤中被孢霉門更為豐富；這些菌在有機質降解、增強土壤養分循環和促進植物吸收方面起到重要作用。新疆野果林不同植被下土壤細菌群落多樣性存在差異，林地的土壤微生物種類最豐富，而草地的土壤微生物種類較為匱乏。

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Study on soil microbial diversity under different vegetation in Xinjiang wild fruit forests

LIU Xuebing1，Balejin2，Bian Bai3，Wulan Wushang1，Bayindala'

（1. Colege of Forestry and Landscape Architecture， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052， China; 2. Middle School of Unity Farm， the Ninth Agricultural Division， XPCC， Tacheng Xinjiang 834601， China;3. Agricultural Development Center of Shanghu Township， Emin County， Tacheng Xinjiang 834600， China）

Abstract：【Objective】To study soil microbial diversity under diffrent vegetation of Gongliu wild fruit forest.【Methods】Four diferent types of forest land with similar environmental conditions，namely Malus sieversii dominant forest，Armeniaca vulgaris dominant forest，multi-species symbiotic forest and forest grassland，were selected as sample sites.The soil physical and chemical properties of the four sample sites were collected and determined.Ilumina-MiSeq high-throughput sequencing technology was used to investigate the soil microbial diversity and community structure of the four sample sites.【Results】（1） There was no significant difference in total nitrogen，total potassium，organic carbon and easily oxidized organic carbon in the foursoils，and total phosphorus content in the symbiotic forest of multiple tree specieswas significantly higher than that in the other plots.（2）The OTU number of bacteria in the four soil species was significantly higher than that of fungi，and the abundance of bacteria and fungi in the soil in the dominant forest of Armeniaca vulgaris wasthe highest，while the abundance of bacteria and fungi in the soil of grassland was the lowest.The soil bacteria in the dominant forest of Malus sieversiidentified a total of3Ophylums，76 phylums，135orders， 185familiesand 233genera，and thesoil fungi identified a total of7 phylums，2O phylums，4Oorders，70 families and9O genera；thesoilbacteria in the dominant forest of Armeniaca vulgaris identified a total of 31 phylums，78 phylums，141orders，183 families and 22O genera，and the soil fungi identified a total of 8 phylums，17 phylums，35orders，69 families and94 genera;soil bacteria in the symbiotic forest of multiple species were identifiedas A total of 221 genera of soil bacteria and7 generaof soil fungi were identified in 29 phylums，75 phylums，137orders，179 families，and7 phylums，15orders，31 families，53families and 72 genera;a total of 201 genera of soil bacteria were identified in 28 phylums，72 phylums，126orders，162 families，and5phylums，13orders，35 families，61 familiesand84 genera of soil fungi were identified in soil of thegrassland in the forest.（3）In thebacterial communityatthephyla classification level，the dominant bacteria were Actinomycota，Acidobacteria and Proteobacteria，while in the fungal community，the dominant bacteria were ascomycetes，mortieromycota and basidiomycota.At the genus level，the dominant bacteria genera areRB41and Rokubacteriales，and the dominant fungi generaare Humicola，Mortierella and Linnemannia. 【Conclusion】There werediffrences in the diversityof soil bacterial communities under diferent vegetation in Gongliu wild fruit forest.The soil microbial species offorest land was the most abundant，whilethe soil microbial species of grassland was relatively poor.

Key words： wild fruit forest； soil microbial; high throughput sequencing; community structure