荒漠植物紅砂根際土壤細(xì)菌群落特征及土壤酶活性研究

摘要：為探究紅砂（Reaumuria soongorica）根際土壤（Rhizosphere soil，RS）細(xì)菌群落特征，以民勤縣青土湖紅砂RS與非根際土壤（control CK）為研究對象。利用高通量測序技術(shù)分析其RS細(xì)菌群落，并通過相關(guān)性分析探究RS特性與根際細(xì)菌多樣性之間的關(guān)系。結(jié)果顯示：紅砂RS與CK優(yōu)勢菌組成相似，但部分優(yōu)勢菌的相對豐度有顯著差異（Plt;0.05）。其中，與CK3相比，放線菌門（Actinobacteria）在RS3中相對豐度減少41.82%。紅砂RS細(xì)菌Alpha多樣性指數(shù)顯著高于對應(yīng)CK（Plt;0.05）。土壤細(xì)菌Shannon指數(shù)在RS3中提高最多，高于CK312.11%。紅砂RS與CK的蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶活性均存在顯著差異（Plt;0.05）。與CK2相比，RS2的脲酶活性增加88.61%;與CK3相比，RS3的堿性磷酸酶活性增加95.18%。紅砂RS與CK全磷、速效磷存在顯著差異（Plt;0.05）。RS1中速效磷含量增加最多，高于CK175.00%。綜上，紅砂RS細(xì)菌多樣性及土壤酶活性顯著高于CK，有助于改善荒漠土壤微環(huán)境。

關(guān)鍵詞：紅砂；根際土壤；細(xì)菌群落組成；細(xì)菌多樣性；土壤酶活性

中圖分類號：S812.2""" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A""""" 文章編號：1007-0435（2024）12-3764-10

收稿日期：2024-04-25；修回日期：2024-06-13

基金項(xiàng)目：國家自然基金項(xiàng)目（32160407）；甘肅省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（23YFFA0065）；草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題（KLGE202215）資助

作者簡介：

王雪瑩（2000-），女，漢族，甘肅平?jīng)鋈?，碩士研究生，主要從事荒漠林木土壤微生物、林木逆境生理生態(tài)研究，E-mail：m18093385785@163.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：zhongpf@gsau.edu.cn

Characteristics of Bacterial Community and Soil Enzyme Activity in

Rhizosphere Soil of Desert Plant Reaumuria Soongorica

WANG Xue-ying， BAO Xin-guang， ZHANG Feng， TAN Bing-bing， WANG Yu-ying， CHONG Pei-fang*

（College of Forestry of Gansu Agricultural University， Lanzhou， Gansu Province 730070， China）

Abstract：The bacterial community structure of Reaumuria soongorica，a desert plant，in the rhizosphere soil（RS） was investigated by studying both the rhizosphere and bulk soil of this dominant plant species in Qingtuhu area of Minqin County. High-throughput sequencing technology was employed to analyze the bacterial community characteristics in the rhizosphere soil，and correlation analysis was performed to explore the relationship between enzyme activity，physicochemical properties of the rhizosphere soil，and rhizosphere bacterial diversity. The results revealed that Actinobacteria and Proteobacteria were dominant bacteria presenting in both types of rhizosphere and bulk soil. Although their composition was similar，there were differences observed in their relative abundance（Plt;0.05）. Specifically，compared to control plots，RS3 plot exhibited a decrease in Actinobacteria's relative abundance by 41.82%，whereas an increase in Acidobacteria's relative abundance by 96.98%. Moreover，it was found that the bacterial Alpha diversity index of rhizosphere soil significantly exceeded bulk soil（Plt;0.05）. In particular，Shannon index of rhizosphere soil bacteria increased by 12.11% for RS3 plot. Additionally，the activities of sucrase，urease，alkaline phosphatase and catalase differed significantly between rhizosphere soil and bulk soil（Plt;0.05），and these activities demonstrated positive correlations with rhizosphere bacterial diversity（Plt;0.05）. Urease activity increased by 88.61% in RS2 plot compared to the control，while alkaline phosphatase activity increased by 95.18% in RS3 plot. Significant differences in total phosphorus and available phosphorus were observed between the rhizosphere and bulk soil（Plt;0.05）.The levels of available phosphorus in the rhizosphere soil showed the highest increase in RS1plot，with an elevation of 75.00%，compared to the control group. In conclusion，R.soongorica rhizosphere soil displayed significantly higher bacterial diversity and soil enzyme activity than its bulk soil，thereby contributing to enhancing the microenvironment of desert soils.

Key words：Reaumuria soongorica;Rhizosphere soil;Bacterial community composition;Bacterial diversity;Soil enzyme activity

土壤微生物參與荒漠生態(tài)系統(tǒng)土壤物質(zhì)循環(huán)與能量流動［1］，它與所分泌的酶能夠在荒漠土壤代謝過程中發(fā)揮重要作用［2］?；哪貐^(qū)自然條件極端且多變，其土壤微生物群落組成特征和多樣性對極端環(huán)境變化的響應(yīng)速度較快［3］，并且與土壤功能多樣性聯(lián)系密切，是維持荒漠地區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、評估土壤養(yǎng)分的關(guān)鍵因子之一［4］。細(xì)菌作為土壤微生物原核生物當(dāng)中豐度最高的類群，對環(huán)境變化敏感，能夠通過改變自身群落結(jié)構(gòu)來提高對環(huán)境的適應(yīng)能力［5-6］。因此，土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性特征是反映荒漠地區(qū)生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的重要指標(biāo)之一。在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中，植物-土壤-微生物間關(guān)系緊密并且能夠產(chǎn)生不同影響，形成了復(fù)雜的有機(jī)整體。荒漠土壤微生物中關(guān)鍵微生物類群能夠?qū)闹髦参锷L產(chǎn)生積極影響，使寄主植物提高對荒漠極端環(huán)境的適應(yīng)能力、抵御病原菌危害以及促進(jìn)植物吸收養(yǎng)分［7］。

植物根際是聯(lián)系荒漠植物-土壤-微生物相互作用的重要橋梁，它能夠在生長階段產(chǎn)生低分子化合物，即根際分泌物［3］，使土壤微生物定殖于根際，對荒漠根際微生物的形成和分布具有調(diào)控作用，對植物生長、營養(yǎng)和健康產(chǎn)生重要影響［6］。盡管荒漠生態(tài)系統(tǒng)干旱、鹽堿、貧瘠，但仍然有豐富的微生物定殖于荒漠植物根際，并對荒漠植物的生長與抗逆性產(chǎn)生積極影響［8］。同時，荒漠植物根際微生物中包含許多對植物生長和響應(yīng)逆境脅迫有積極影響的微生物類群，包括具有多種功能的植物根際促生菌（Plant growth promoting rhizobacteria，PGPR）、生防菌等，其中細(xì)菌是荒漠根際土壤中最豐富的類群［9］，對荒漠生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)具有重要意義。正因如此，荒漠植物根際微生物已成為目前研究的熱點(diǎn)。劉爽等［10］以荒漠豆科植物灌叢為研究對象，對根際氨氧化和反硝化微生物群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)檸條（Caragana korshinskii）根際氨氧化細(xì)菌以變形菌門（Proteobacteria）為優(yōu)勢。楊鴻儒等［11］對四合木（Tetraena mongolica）、白刺（Nitraria tangutorum）等根際固氮微生物進(jìn)行分離培養(yǎng)并研究功能特性，最終得到22株固氮菌。這些研究豐富了荒漠植物根際微生物的內(nèi)容，也為這方面的研究提供了參考價值。

甘肅省民勤縣位于石羊河下游［12］，是巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠交匯的重要區(qū)域，對于阻擋兩大沙漠合圍起到至關(guān)重要的作用［13］，其綠洲區(qū)域作為天然屏障，能夠指示生態(tài)環(huán)境變化、防風(fēng)固沙、減緩荒漠?dāng)U張。近年來，由于民勤縣極端的氣候條件、上游生態(tài)水源減少［14］、植被稀疏、撂荒地大幅增加［15］等多種因素，導(dǎo)致荒漠化、鹽漬化等生態(tài)環(huán)境問題加?。?6］。紅砂（Reaumuria soongorica）是檉柳科（Tamaricaceae）超旱生灌木，是我國干旱、半干旱荒漠區(qū)主要的建群種與優(yōu)勢種［17-20］，具有較強(qiáng)的耐鹽堿及耐旱能力［21-22］，因此對民勤縣鹽堿地改良和荒漠生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和恢復(fù)具有重要意義［23］。目前對紅砂的相關(guān)研究主要集中于形態(tài)特征［24-25］、生理特性［26］、種質(zhì)資源［27］、耐鹽性［28］等方面，對其根際微生物的研究主要集中于組成特征。如潘雅清［29］以鄂爾多斯荒漠草原典型鹽生植物白刺、紅砂等為研究對象，對其根際微生物群落組成進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)紅砂根際優(yōu)勢菌門為變形菌門、厚壁菌門（Firmicutes）、放線菌門（Actinobacteria）及芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）。李欣玫等［30］對甘肅安西極旱荒漠植物紅砂根際微生物群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行探究，結(jié)果顯示紅砂根際土壤微生物中革蘭氏陰性菌含量高于其他幾種荒漠植物。然而，紅砂耐鹽性和抗旱性與根際微生物是否有關(guān)？紅砂根際細(xì)菌群落組成與多樣性有何特征？其根際細(xì)菌多樣性與土壤酶活性、理化性質(zhì)是否有關(guān)聯(lián)等一系列問題尚不明確。因此，本文以民勤縣青土湖區(qū)紅砂根際土壤為研究對象，利用高通量測序技術(shù)，分析紅砂根際細(xì)菌群落組成和多樣性特征，并結(jié)合土壤特性探究根際細(xì)菌多樣性與土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性。以期為篩選該地區(qū)根際促生細(xì)菌奠定基礎(chǔ)，同時為荒漠生態(tài)恢復(fù)提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省民勤縣青土湖區(qū)，平均海拔1032 m。該地屬于溫帶大陸性荒漠氣候，降水較少，但蒸發(fā)量大，多種因素導(dǎo)致該區(qū)干旱頻發(fā)。年均溫度7.6℃左右，最低氣溫可達(dá)到-29.5℃，最高氣溫可達(dá)到41.7℃。年均降水113.2 mm，主要集中于6—9月。據(jù)調(diào)查，該區(qū)以耐旱灌木和草本植物為主，其中包括紅砂、豬毛菜（Caroxylon passerinum）、黑果枸杞（Lycium ruthenicum）等［31］。

1.2" 土壤樣品采集與處理

2023年4月，選擇連續(xù)3天無降水的時間，以紅砂種群作為優(yōu)勢種群或單一種群為前提，在民勤縣青土湖區(qū)西渠鎮(zhèn)選擇3個樣地，分別確定其中心位置，設(shè)置大小為100 m×100 m的標(biāo)準(zhǔn)樣方。在標(biāo)準(zhǔn)樣方內(nèi)根據(jù)五點(diǎn)法設(shè)置5個大小為10 m×10 m的小樣方，在小樣方內(nèi)隨機(jī)選取5株長勢一致的紅砂，去除其土壤表面凋落層，挖開根系周圍土壤，于0～20 cm土層采集紅砂根系。將根系表面松動土壤抖落后，用小毛刷輕刷下附著在根系表面約2 mm的土壤作為根際土。同時，選取周圍無植被覆蓋的裸地，采集0～20 cm土層土壤作為非根際土。為避免污染，樣品采集過程中所有實(shí)驗(yàn)工具均經(jīng)過消毒處理。完成采樣后，將小樣方內(nèi)所得根際土壤混合均勻，分成3份分別裝入無菌袋中低溫保存。其中，1份儲存于-80℃冰箱，用于根際土壤微生物DNA提取；2份自然陰干后2 mm過篩，儲存于4℃冰箱，分別用于土壤酶活性測定及土壤理化性質(zhì)測定。根據(jù)不同樣地，將根際土壤分別編號為RS1，RS2，RS3，非根際土壤分別編號為CK1，CK2，CK3，每個樣地設(shè)置5個重復(fù)。

1.3" 根際土壤酶活性及理化性質(zhì)測定

土壤堿性磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉比色法；土壤蔗糖酶和淀粉酶活性測定采用3，5—二硝基水楊酸比色法；土壤脲酶活性測定采用靛酚藍(lán)比色法；土壤過氧化氫酶活性測定采用容量法［32］。采用pH計(jì)（德國Sartorius PB10）測定土壤pH值，土水質(zhì)量比為m土∶m水=1∶1.5；采用電導(dǎo)率儀（雷磁DDSJ308F）測定土壤電導(dǎo)率；采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機(jī)質(zhì)；采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定土壤全磷；采用0.5 mol·L-1NaHCO3法測定土壤速效磷［33］。

1.4" 土壤根際微生物DNA提取與高通量測序分析

土壤樣品分析利用16S rRNA擴(kuò)增子測序技術(shù)。采用土壤DNA提取試劑盒，根據(jù)說明書從土壤樣品中提取DNA后，利用瓊脂糖凝膠電泳和NanoDropOne檢測DNA純度和濃度。PCR擴(kuò)增以及產(chǎn)物電泳檢測以基因組DNA為模板，根據(jù)測序區(qū)域的選擇，使用帶barcode引物和PremixTaq進(jìn)行PCR擴(kuò)增。細(xì)菌16S rDNAV3-V4擴(kuò)增引物為515F-806R。

反應(yīng)體系為25 μL，即2x Premix Tap 25 μL。正、反向引物（10 μmol·L-1）各1 μL，DNA 50 ng，無核酸酶水補(bǔ)至總體系50 μL。其中，PCR反應(yīng)條件為94℃預(yù)變性5 min；94℃變性30 s，52℃退火30 s，72℃延伸30 s，30個循環(huán)；72℃終延伸10 min。使用1%瓊脂糖凝膠進(jìn)行電泳檢測。依照等質(zhì)量原則計(jì)算各樣品所需體積，將各PCR產(chǎn)物混合，然后使用E.Z.N.A@Gel Extraction Kit（Omega，USA）凝膠回收試劑盒純化PCR混合產(chǎn)物。最終，使用Illumina Nova 6000平臺上機(jī)測序。測序及物種注釋工作委托廣東美格基因科技有限公司完成。

1.5" 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

原始測序數(shù)據(jù)由Fastp（v0.14.1）分別對雙端RawReads數(shù)據(jù)進(jìn)行滑窗質(zhì)量剪裁（-W4-M20），同時利用Cutadapt（v1.14-e0.2）去除引物信息，完成質(zhì)控和拼接，得到有效序列。用Usearch（v10.0.240）軟件對樣品有效序列按97%的閾值進(jìn)行OTU聚類。使用Usearch-sintax（v10.0.240）對樣品OTU完成物種注釋?；谖锓N注釋及相對豐度，使用R語言（v3.6.0）完成細(xì)菌物種組成柱狀圖。根據(jù)抽平后的OTU，采用Usearch-alpha_div（v10.0.240）完成細(xì)菌Alpha多樣性指數(shù)計(jì)算，包括Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)、Pielou指數(shù)和覆蓋度），并利用SPSS26.0軟件對紅砂根際與非根際細(xì)菌Alpha多樣性指數(shù)進(jìn)行單因素顯著性分析。基于PCoA對紅砂根際土壤細(xì)菌群落差異進(jìn)行分析。利用SPSS 26.0軟件對紅砂根際土壤酶活性進(jìn)行單因素顯著性分析，對紅砂根際土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)與土壤酶活性、土壤理化性質(zhì)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 紅砂根際土壤細(xì)菌群落組成與結(jié)構(gòu)特征

紅砂根際與非根際土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖中以挑選豐度大于0.01%的細(xì)菌門類群為原則，小于0.01%則歸類為其他。在門分類水平，紅砂根際土壤中發(fā)現(xiàn)了10個優(yōu)勢菌門，非根際土壤中發(fā)現(xiàn)了12個優(yōu)勢菌門（相對豐度gt;1%），紅砂根際土壤優(yōu)勢菌門主要包括放線菌門（Actinobacteria）、變形菌門（Proteobacteria）。次優(yōu)勢菌門包括擬桿菌門（Bacteroidetes）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、浮霉菌門（Planctomycetes）、酸桿菌門（Acidobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）、奇古菌門（Thaumarchaeota）、綠彎菌門（Chloroflexi）以及疣微菌門（Verrucomicrobia）。與CK1相比，RS1放線菌門相對豐度減少了38.93%，綠彎菌門相對豐度減少了14.34%，變形菌門相對豐度增加了38.70%，擬桿菌門相對豐度增加了95.93%，浮霉菌門相對豐度增加了63.41%；與CK2相比，RS2放線菌門相對豐度減少了38.64%，綠彎菌門相對豐度增加了45.00%，酸桿菌門相對豐度增加了44.93%，變形菌門相對豐度增加了50.00%；與CK3相比，RS3放線菌門相對豐度減少了41.82%，綠彎菌門相對豐度減少了32.83%，酸桿菌門相對豐度增加了105.70%，變形菌門相對豐度增加了40.54%。研究結(jié)果表明（表1），紅砂根際土壤與非根際土壤優(yōu)勢菌門組成基本相同，但在部分優(yōu)勢菌門的相對豐度上有差異（Plt;0.05）。

在屬分類水平，圖1中以挑選豐度大于0.01%的細(xì)菌屬類群為原則，小于0.01%則歸類為其他。紅砂根際土壤中發(fā)現(xiàn)了6個優(yōu)勢菌屬，非根際土壤中發(fā)現(xiàn)了8個優(yōu)勢菌屬（相對豐度gt;1%），紅砂根際土壤優(yōu)勢菌屬主要包括芽孢桿菌屬（Bacillus）、Ohtaekwangia、類諾卡氏菌屬（Nocardioides）、海洋桿菌屬（Pontibacter）、鏈霉菌屬（Streptomyces）以及亞硝化球菌屬（Candidatus_Nitrososphaera）。與CK1相比，RS1和CK1中，類諾卡氏菌屬相對豐度減少了12.37%，鏈霉菌屬相對豐度減少了34.34%，芽孢桿菌屬相對豐度增加了17.45%，Ohtaekwangia相對豐度增加了23.61%。此外，海洋桿菌屬相對豐度占比分別為1.61%，0.02%，亞硝化球菌屬相對豐度占比分別為0.79%，0.23%。研究結(jié)果表明（表2），紅砂根際土壤與非根際土壤優(yōu)勢菌屬基本相同，但在部分優(yōu)勢菌屬的相對豐度上有差異（Plt;0.05）。

2.2" 紅砂根際細(xì)菌多樣性分析

測序結(jié)果顯示，所有樣本的Goods coverage均在98%以上，并且稀釋曲線隨著測序深度增加，紅砂根際所有土壤樣本稀釋曲線均趨于平穩(wěn)，表明測序深度已涵蓋所有樣本信息，測序結(jié)果能夠反映紅砂土壤各樣本中不同細(xì)菌的多樣性，可以進(jìn)行后續(xù)分析。

紅砂根際土壤與非根際土壤共30個樣品，經(jīng)過細(xì)菌16S rRNA基因高通量測序，分別獲得1 304 170條、1 287 445條有效序列，細(xì)菌OTU總數(shù)分別為37 566個、28 698個。如圖2所示，所有土壤樣品之間共有的細(xì)菌OTU為1545個。與CK相比，RS所有細(xì)菌OTU數(shù)量均大于CK，表明紅砂根際細(xì)菌比非根際周圍更加多樣，并且RS2與CK2之間OTU數(shù)量差異最大。

根據(jù)細(xì)菌Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)以及Pielou指數(shù)，對紅砂根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性進(jìn)行綜合評估。從表3分析可知，RS1，RS2，RS3處理組的Shannon指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)均顯著高于對應(yīng)CK組（Plt;0.05）。與對應(yīng)CK相比，Shannon指數(shù)分別提高了10.05%，9.95%，12.11%，Chao1指數(shù)分別提高了37.24%，31.39%，30.80%，ACE指數(shù)分別提高了37.94%，26.99%，23.26%。此外，對應(yīng)根際細(xì)菌Pielou指數(shù)分別提高了2.15%，5.85%，8.27%，Simpson指數(shù)分別降低了44.38%，45.32%，57.66%。

如圖3所示，通過PcoA進(jìn)一步分析紅砂非根際和根際土壤細(xì)菌OTU組成差異。第一軸細(xì)菌群落的聚類解釋率為22.9%，第二軸的解釋率為12.3%。其中，RS1分布于二、三象限，CK1僅分布于二象限，RS2分布于三象限，CK2分布于一、三、四象限，RS3分布于三、四象限，CK3分布于一、四象限，則說明，同一樣地中，紅砂根際土與對應(yīng)非根際土間細(xì)菌組成結(jié)構(gòu)相似。

2.3" 紅砂根際土壤酶活性及理化性質(zhì)

2.3.1" 紅砂根際土壤酶活性" 由圖4可知，紅砂根際土壤樣品與非根際土壤樣品蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶以及過氧化氫酶的活性存在顯著差異（Plt;0.05）。與CK1相比，RS1樣品中蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶的活性分別提高了23.95%，84.92%，83.01%，59.09%；與CK2相比，RS2樣品中其四個指標(biāo)的活性分別提高了83.41%，88.61%，84.78%，20.58%；與CK3相比，RS3樣品中四個指標(biāo)的活性分別提高了59.38%，87.18%，95.18%，29.27%。

2.3.2" 紅砂根際土壤理化性質(zhì)" 由圖5可知，紅砂根際土壤樣品與非根際土壤樣品全磷、速效磷含量存在顯著差異（Plt;0.05）。與CK1相比，RS1樣品全磷、速效磷含量分別提高了66.47%，75.00%；與CK2相比，RS2樣品全磷、速效磷含量分別提高了50.41%，16.67%；與CK3相比，RS3樣品全磷、速效磷含量分別提高了20.87%，27.78%。

2.4" 紅砂根際土壤細(xì)菌多樣性與土壤酶活性相關(guān)性分析

對紅砂根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性指數(shù)和根際土壤酶活性以及土壤理化性質(zhì)分別進(jìn)行相關(guān)性分析。由表4可知，紅砂根際土壤蔗糖酶活性與根際土壤細(xì)菌ACE指數(shù)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）；脲酶活性與根際土壤細(xì)菌Chao1指數(shù)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05），與根際土壤細(xì)菌ACE指數(shù)呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.01）；堿性磷酸酶活性與根際土壤細(xì)菌ACE指數(shù)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)、Pielou指數(shù)與5種根際土壤酶活性之間相關(guān)性不顯著。以上結(jié)果表明，土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶對紅砂根際土壤細(xì)菌多樣性影響更加顯著。

紅砂根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性指數(shù)與根際土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性分析結(jié)果如表4所示，紅砂根際土壤pH值與Shannon指數(shù)、Pielou指數(shù)呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系（Plt;0.05）。Simpson指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)與土壤理化性質(zhì)之間相關(guān)性不顯著。以上結(jié)果表明，土壤pH值對紅砂根際土壤細(xì)菌多樣性影響更加顯著。

3" 討論

荒漠地區(qū)干旱、鹽堿、貧瘠的極端環(huán)境對植物生長有極大制約，但在荒漠植物生長發(fā)育過程中，仍然形成了特殊的根際微環(huán)境，其根際微生物能夠與植物、土壤相互作用［34］。本研究發(fā)現(xiàn)荒漠灌木紅砂根際優(yōu)勢細(xì)菌門包括放線菌門、變形菌門等，這與蔣星馳等［35］、滕澤宇等［36］、安芳嬌等［37］對荒漠地區(qū)優(yōu)勢細(xì)菌組成的相關(guān)研究結(jié)果基本一致，說明放線菌門、變形菌門等優(yōu)勢菌門能夠較好地適應(yīng)極端環(huán)境［38］。有研究表明，放線菌門具有獨(dú)特的絲狀結(jié)構(gòu)［34］、較強(qiáng)的產(chǎn)孢能力、多種紫外線修復(fù)機(jī)制以及有競爭優(yōu)勢的次級代謝合成能力［39］。同時，放線菌門還有部分菌屬具有特殊的嗜鹽、嗜堿、耐熱性［40-41］，嗜鹽性能夠使其能更好地適應(yīng)鹽漬環(huán)境。此外，荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)較弱，放線菌門與變形菌門是土壤有機(jī)碳分解過程的重要參與者，并且荒漠土壤細(xì)菌類群多數(shù)具有固氮能力，因此具有較好的荒漠土壤修復(fù)潛力［42-43］。有研究表明，擬桿菌門能夠定殖于高鹽分土壤環(huán)境中，一些菌種還能通過分泌抗生素等特殊物質(zhì)抑制病原菌的繁殖［38］。在次優(yōu)勢菌門中，厚壁菌門能夠產(chǎn)生內(nèi)孢子，具有較好的耐鹽、耐旱特性［44］。酸桿菌門被稱為“寡營養(yǎng)細(xì)菌”，也同樣能夠在貧瘠土壤當(dāng)中生存、繁殖。

荒漠植物通過對根部產(chǎn)生信號，從而引導(dǎo)根部分泌分子化合物來招募微生物，同時為微生物生長繁殖提供營養(yǎng)來源，使微生物較好作用于荒漠植物根際環(huán)境中［45］。測序結(jié)果表明，紅砂根際細(xì)菌OTU數(shù)目大于非根際細(xì)菌，這與Zhu等［46］對塔克爾莫乎爾沙漠銀砂槐（Ammodendron bifolium）的研究結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，荒漠灌木紅砂根際與非根際優(yōu)勢菌門組成相似度較高，說明該區(qū)土壤細(xì)菌群落組成結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。但兩者在豐度上具有顯著差異，并且紅砂根際土壤細(xì)菌Shannon指數(shù)、Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)均顯著高于對應(yīng)非根際土壤。一方面，可能是由于紅砂生長對養(yǎng)分的需求，使根際不斷從外界攝取養(yǎng)分，存在較強(qiáng)的物質(zhì)交換［47］；另一方面，可能是由于紅砂根系具有脫落的根毛及表皮細(xì)胞，并且其根系分泌物作為一種螯合劑，能夠?qū)⒔饘僭貜墓潭ǖ幕衔锂?dāng)中釋放，豐富了根際環(huán)境土壤養(yǎng)分，增加了細(xì)菌生長所需要的碳源和氮源，從而使非根際細(xì)菌類群通過趨化感應(yīng)向根際富集并定殖［48-49］。綜上結(jié)果，推測紅砂可能在荒漠鹽堿、干旱環(huán)境下能夠改變根系分泌物，從而招募一類有益根際微生物，使它更好地應(yīng)對脅迫［50］，此類根際微生物對維持荒漠地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要作用［51］。

土壤微生物和植物在荒漠生態(tài)系統(tǒng)中能夠分泌活性物質(zhì)來分解土壤有機(jī)質(zhì)及礦物質(zhì)，土壤細(xì)菌是分解過程的主要參與者，該過程能夠增加荒漠土壤酶活性與營養(yǎng)元素含量［52］。有研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物群落細(xì)菌群落豐度與多樣性和森林凋落物分解速率呈顯著正相關(guān)，說明細(xì)菌能夠促進(jìn)凋落物分解［53］。同時，有研究表明參與旱地灌叢土壤有機(jī)碳分解的微生物基因受到灌叢種類的影響［54］。本研究發(fā)現(xiàn)，紅砂根際土壤樣品蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性含量均顯著高于非根際土壤。并且，通過相關(guān)性分析表明，紅砂根際土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶與其根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性呈顯著正相關(guān)關(guān)系。這可能是由于植物根系自身能夠分泌酶，并且根際所產(chǎn)生的分泌物能夠促使紅砂根際細(xì)菌豐富度增加，并誘導(dǎo)其分泌活性物質(zhì)［56］，導(dǎo)致植物根際土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性含量增加［56］。

本研究發(fā)現(xiàn)，紅砂根際土壤樣品全磷及速效磷的含量均顯著高于非根際土壤。這可能是因?yàn)樵诨哪畢^(qū)土壤養(yǎng)分循環(huán)過程中，土壤與荒漠植物之間存在養(yǎng)分互換現(xiàn)象，當(dāng)植物吸收土壤磷后，最終會以分泌物和凋落物的方式將磷返還于土壤環(huán)境當(dāng)中。并且植物根際還能夠通過分泌有機(jī)酸，來提高根際土壤中磷的有效性，促進(jìn)植物對磷的吸收利用［57］。同時，有研究表明植物根際土壤微生物活性較高，能夠產(chǎn)生促進(jìn)土壤有機(jī)磷的礦化的磷酸酶，通過固定與釋放磷參與荒漠土壤磷循環(huán)，當(dāng)其死亡后，所固定的磷則會被釋放［58］。此外，土壤pH值能通過直接和間接途徑對土壤細(xì)菌數(shù)量、種類等方面產(chǎn)生影響，是影響微生物生命活動的關(guān)鍵因子之一［38］。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH值與紅砂根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性呈顯著正相關(guān)關(guān)系，這可能與荒漠區(qū)土壤細(xì)菌具有較好的耐堿特性相關(guān)。柳鑫鵬等［54］通過對松嫩平原鹽堿土菌株分離篩選，經(jīng)過驗(yàn)證，最終得到4株具有較強(qiáng)耐鹽堿能力的促生菌。王艷宇等［59］通過對大慶地區(qū)鹽堿土菌株分離篩選，最終獲得3株耐鹽菌株并進(jìn)行盆栽。

4" 結(jié)論

紅砂根際與非根際土壤優(yōu)勢細(xì)菌門組成基本一致，包括放線菌門、變形菌門、擬桿菌門等，但相對豐度有差異。紅砂根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性高于非根際土壤，其土壤酶活性與根際土壤細(xì)菌Alpha多樣性密切相關(guān)，土壤pH值是影響紅砂根際細(xì)菌Alpha多樣性的關(guān)鍵土壤理化因子。

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