1. 引言
土壤微生物是土壤生态系统的重要组成部分，其种类繁多，群落结构复杂，积极参与土壤中的物质转化和能量流动，促进植物的生长繁殖[1]，是评价土壤质量的重要生物指标[2]。目前，关于土壤微生物多样性的研究，多集中于不同耕作方式[3] [4]、不同植被[5]、重金属胁迫[6] [7]、不同施肥方式对土壤微生物群落结构的影响等方面[8]，但关于岩溶地区土壤微生物多样性的研究相对较少。土壤酶是具有生物催化作用的特殊蛋白质[9]，能够表征土壤中碳、氮、磷等物质循环状态[10]，常被用作衡量土壤肥力高低、土壤质量及生态环境质量好坏的重要生物指标，可以从侧面说明微生物的活性[11]。
桂西北属于典型的喀斯特岩溶地区，生态环境脆弱，石漠化问题比较严重。任豆(Zenia insignis Chun)是桂西北岩溶地区常见的乡土树种，也是我国特有的二级保护植物，其适应能力强，生长速度快，根系发达，耐干旱瘠薄，因此是石漠化地区造林的优良树种。目前，关于任豆的相关研究，主要集中在发芽实验、育苗、栽培试验、板材加工、饲料开发、重金属吸附作用等方面，而关于任豆对岩溶地区土壤微生物多样性的影响鲜有报道[12]。因此，本研究拟从不同植被根部土壤微生物多样性的角度考虑，利用高通量测序技术，从植物根部土壤细菌多样性、群落结构及其与土壤理化性质、土壤酶活性的相互关系等方面，通过对桂西北岩溶地区任豆人工林与保护状况良好的自然植被根部土壤微生物多样性的差异比较，说明任豆对岩溶地区土壤微生物多样性的影响，以便为岩溶地区植被恢复和石漠化治理提供理论参考。
2. 材料与方法
2.1. 土壤样品的采集及处理
本研究地点选择在广西河池市境内的宜州、都安、环江三个县(区)。在查阅文献和多次实地调查基础上，2021年1月至5月，分别到调查区域的39个不同采样点，采集了以任豆为优势种的人工林(退耕还林)样地及其邻近植被保护良好的自然植被对照样地0~20 cm的土壤样品。按五点采样法采集土样，充分混匀过筛后，取部分土壤样品装入灭菌袋中，将其密封并置于−86℃超低温冰冻箱中保存，用于测定土壤微生物多样性；另一部分土壤样品待自然风干后，用粉碎机将其粉碎，分别过20目、60目、100目的标准筛，密封于样品袋中并做好标记，用于土壤理化分析及酶活性的测定。
2.2. 实验方法
2.2.1. 土壤理化性质测定
土壤pH值测定用电位法，土壤水分含量测定用重量法，土壤有机质含量测定用重铬酸钾氧化–分光光度法，土壤全氮含量测定用半微量凯氏法，土壤碱解氮含量测定用碱解扩散法，土壤全磷含量测定用NaOH熔融–钼锑抗比色法，土壤速效磷含量测定用NaHCO3浸提–钼锑抗分光光度法，土壤全钾含量测定用NaOH熔融–火焰光度法，土壤速效钾含量测定用乙酸铵浸取–火焰光度计法[13]。
2.2.2. 土壤酶活性的测定
土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性的测定，分别使用靛酚蓝比色法，磷酸苯二钠比色法，高锰酸钾滴定法和3,5-二硝基水杨酸比色法[14]。
2.2.3. 土壤微生物多样性的测定
采用16S rRNA测序技术分析研究样地植物根部土壤的微生物多样性。土壤微生物总DNA使用MoBio PowerSoil® DNA Isolation Kit试剂盒进行提取。采用引物341F/806R与ITS5/ITS2分别扩增细菌16S rRNA基因V3-V4区与真菌ITS1区，后进行PCR扩增。扩增子于Illumina NovaSeq 6000平台进行PE250测序。所得序列经QIIME2质控、去噪后，以97%相似度进行OTU聚类，并分别通过Silva 138和UNITE 8.0数据库对细菌与真菌进行物种注释。
2.3. 数据处理
每个样品均做3个重复，结果取平均值。使用Qiime2软件分析土壤微生物测序数据，为了保证OTU聚类及后续分析的准确性，对样品的所有原始序列进行质控、纠正测序错误的序列、拼接、去嵌合体等步骤，得到有效序列并进行聚类分析，形成有代表性的OTU。将OTU与数据库进行比对获得物种注释信息，用于比较分析样品之间的物种组成差异。实验数据使用Excel 2019和SPSS 22.0进行处理和分析。
3. 结果与分析
3.1. 调查样地的土壤理化特性及土壤酶活性
不同植被调查样地的土壤理化特性及土壤酶活性测定结果见表1。由此可知，不同采样点之间，任豆人工林和对照样地植物根部土壤的理化特性有较明显的差异，大部分样地任豆根部土壤的pH值、SOM、TN、AN、TP、AP、TK、SUC、CAT高于对照样地，说明任豆能有效改善土壤质量，并使其恢复到较好的水平；任豆样地与对照样地的MC、AK、URE、ALP总体相差不大，说明任豆人工林样地已恢复到较好的状态。
Table 1. Comparison of soil basic physical and chemical characteristics and soil enzyme activity in different vegetation survey sites
表1. 不同植被调查样地土壤基本理化特性与土壤酶活性的比较
样品 编号 |
pH |
MC/% |
SOM/g∙kg−1 |
TP/g∙kg−1 |
AP/mg∙kg−1 |
TN/g∙kg−1 |
AN/mg∙kg−1 |
TK/g∙kg−1 |
AK/mg∙kg−1 |
SUC/mg∙g−1 |
URE/mg∙g−1 |
ALP/mg∙g−1 |
CAT/mg∙g−1 |
YMRD01 |
7.80 ± 0.04 |
5.28 ± 0.11 |
115.45 ± 3.73 |
3.92 ± 0.37 |
10.80 ± 0.19 |
2.37 ± 0.05 |
103.36 ± 1.03 |
4.52 ± 0.20 |
87.61 ± 1.63 |
44.34 ± 2.69 |
1.04 ± 0.04 |
1.61 ± 0.17 |
1.39 ± 0.01 |
YMDZ01 |
7.47 ± 0.05 |
7.77 ± 0.11 |
103.47 ± 2.90 |
4.25 ± 0.34 |
10.04 ± 2.06 |
1.55 ± 0.05 |
196.92 ± 7.71 |
5.97 ± 0.07 |
123.60 ± 1.21 |
49.71 ± 2.03 |
0.81 ± 0.06 |
2.07 ± 0.14 |
0.95 ± 0.18 |
YMRD02 |
7.08 ± 0.02 |
5.93 ± 0.18 |
82.87 ± 2.04 |
4.22 ± 0.35 |
7.39 ± 0.20 |
1.19 ± 0.07 |
249.69 ± 31.93 |
6.10 ± 0.14 |
98.50 ± 2.71 |
53.64 ± 4.62 |
0.40 ± 0.02 |
1.50 ± 0.05 |
0.65 ± 0.01 |
YMDZ02 |
7.42 ± 0.04 |
7.49 ± 0.08 |
101.08 ± 2.25 |
4.15 ± 0.33 |
6.85 ± 1.10 |
1.45 ± 0.07 |
191.45 ± 11.34 |
5.85 ± 0.02 |
148.17 ± 4.59 |
47.79 ± 1.20 |
0.80 ± 0.03 |
1.66 ± 0.14 |
1.04 ± 0.03 |
QTRD |
7.95 ± 0.05 |
4.20 ± 0.08 |
86.57 ± 1.62 |
3.68 ± 0.05 |
6.29 ± 0.33 |
1.07 ± 0.02 |
198.73 ± 22.63 |
3.77 ± 0.11 |
120.03 ± 2.69 |
34.04 ± 0.58 |
0.59 ± 0.03 |
1.84 ± 0.12 |
0.86 ± 0.07 |
QTDZ |
7.92 ± 0.04 |
2.79 ± 0.06 |
62.05 ± 5.58 |
3.61 ± 0.59 |
5.96 ± 0.48 |
0.88 ± 0.05 |
137.34 ± 4.01 |
3.30 ± 0.04 |
61.03 ± 1.15 |
26.43 ± 5.48 |
0.38 ± 0.00 |
1.72 ± 0.13 |
1.05 ± 0.10 |
XBFRD |
6.10 ± 0.09 |
3.10 ± 0.01 |
74.65 ± 2.06 |
4.12 ± 0.30 |
7.12 ± 1.22 |
1.13 ± 0.15 |
221.65 ± 18.00 |
2.97 ± 0.10 |
89.78 ± 3.11 |
63.87 ± 2.59 |
0.38 ± 0.01 |
1.34 ± 0.10 |
0.76 ± 0.02 |
XBFDZ |
5.86 ± 0.01 |
2.62 ± 0.03 |
65.08 ± 1.27 |
4.27 ± 0.16 |
6.28 ± 0.42 |
0.79 ± 0.04 |
216.21 ± 25.75 |
2.86 ± 0.08 |
41.41 ± 0.60 |
24.68 ± 0.89 |
0.15 ± 0.01 |
1.01 ± 0.02 |
1.31 ± 0.04 |
MLRD01 |
7.24 ± 0.06 |
5.38 ± 0.26 |
117.78 ± 8.35 |
4.56 ± 0.18 |
12.60 ± 0.32 |
1.30 ± 0.14 |
199.82 ± 7.71 |
5.11 ± 0.19 |
160.28 ± 5.87 |
65.71 ± 0.56 |
0.57 ± 0.05 |
1.74 ± 0.10 |
0.92 ± 0.10 |
MLDZ01 |
7.48 ± 0.02 |
9.91 ± 0.24 |
115.69 ± 3.63 |
3.90 ± 0.91 |
13.33 ± 1.04 |
2.03 ± 0.17 |
268.24 ± 5.68 |
4.15 ± 0.09 |
196.86 ± 10.79 |
75.77 ± 1.09 |
1.32 ± 0.01 |
1.88 ± 0.17 |
1.31 ± 0.06 |
MLRD02 |
6.80 ± 0.11 |
5.01 ± 0.06 |
96.51 ± 3.08 |
4.57 ± 0.42 |
8.56 ± 1.17 |
1.18 ± 0.08 |
160.87 ± 16.96 |
6.08 ± 0.17 |
144.92 ± 2.21 |
65.04 ± 3.04 |
0.41 ± 0.02 |
1.90 ± 0.09 |
0.86 ± 0.05 |
MLRD03 |
6.69 ± 0.08 |
4.46 ± 0.14 |
92.37 ± 2.34 |
4.62 ± 0.41 |
12.23 ± 1.82 |
1.00 ± 0.06 |
215.10 ± 22.12 |
5.96 ± 0.29 |
98.73 ± 3.23 |
69.89 ± 4.04 |
0.47 ± 0.05 |
1.24 ± 0.05 |
0.66 ± 0.04 |
MLDZ2-3 |
7.26 ± 0.06 |
7.82 ± 0.11 |
107.75 ± 1.19 |
4.55 ± 0.10 |
10.45 ± 1.44 |
1.67 ± 0.21 |
244.58 ± 11.34 |
5.51 ± 0.19 |
193.25 ± 3.10 |
64.58 ± 0.82 |
1.36 ± 0.04 |
1.85 ± 0.16 |
1.05 ± 0.06 |
JTRD01 |
7.38 ± 0.03 |
6.95 ± 0.13 |
102.70 ± 0.61 |
4.59 ± 0.07 |
8.48 ± 0.82 |
1.36 ± 0.14 |
146.33 ± 29.86 |
5.12 ± 0.36 |
154.23 ± 4.09 |
29.34 ± 2.15 |
1.16 ± 0.07 |
1.68 ± 0.08 |
1.30 ± 0.03 |
JTDZ01 |
7.71 ± 0.03 |
9.24 ± 0.09 |
115.16 ± 6.70 |
4.07 ± 0.08 |
13.58 ± 1.71 |
1.43 ± 0.02 |
181.99 ± 20.59 |
3.92 ± 0.03 |
191.08 ± 0.91 |
56.30 ± 3.41 |
1.65 ± 0.04 |
1.86 ± 0.06 |
1.40 ± 0.01 |
JTRD02 |
7.68 ± 0.04 |
5.89 ± 0.03 |
102.19 ± 1.93 |
5.67 ± 0.47 |
9.17 ± 0.38 |
1.28 ± 0.16 |
82.26 ± 5.15 |
5.36 ± 0.50 |
88.20 ± 1.52 |
43.77 ± 2.91 |
0.94 ± 0.04 |
1.97 ± 0.23 |
1.26 ± 0.03 |
JTRD03 |
7.81 ± 0.04 |
5.13 ± 0.12 |
94.96 ± 2.31 |
5.19 ± 0.40 |
6.20 ± 1.57 |
0.97 ± 0.03 |
145.23 ± 9.77 |
2.89 ± 0.07 |
75.54 ± 4.30 |
26.12 ± 1.17 |
1.06 ± 0.08 |
1.29 ± 0.13 |
1.38 ± 0.05 |
JTDZ2-3 |
7.76 ± 0.06 |
8.31 ± 0.19 |
125.65 ± 9.92 |
5.18 ± 0.41 |
9.84 ± 0.34 |
1.39 ± 0.04 |
184.54 ± 6.70 |
2.32 ± 0.04 |
186.83 ± 4.01 |
57.18 ± 5.08 |
1.63 ± 0.02 |
1.08 ± 0.12 |
3.48 ± 0.11 |
JTRD04 |
7.10 ± 0.10 |
4.54 ± 0.45 |
86.02 ± 5.33 |
5.76 ± 0.62 |
9.30 ± 1.19 |
0.92 ± 0.09 |
125.57 ± 0.51 |
4.05 ± 0.22 |
74.03 ± 3.27 |
38.85 ± 5.68 |
0.57 ± 0.03 |
0.70 ± 0.06 |
0.87 ± 0.04 |
JTDZ04 |
7.67 ± 0.02 |
9.01 ± 0.07 |
129.62 ± 9.44 |
4.11 ± 0.20 |
18.17 ± 0.83 |
1.48 ± 0.10 |
197.75 ± 6.19 |
3.59 ± 0.07 |
137.74 ± 11.58 |
21.48 ± 0.79 |
1.87 ± 0.02 |
0.95 ± 0.01 |
2.20 ± 0.06 |
JTRD05 |
6.64 ± 0.02 |
4.26 ± 0.12 |
74.42 ± 2.46 |
3.28 ± 0.06 |
11.25 ± 0.20 |
0.77 ± 0.03 |
144.86 ± 16.48 |
4.21 ± 0.37 |
106.53 ± 1.09 |
55.34 ± 2.76 |
0.60 ± 0.01 |
1.46 ± 0.09 |
0.68 ± 0.04 |
JTDZ05 |
7.82 ± 0.06 |
7.14 ± 0.09 |
107.26 ± 3.04 |
2.70 ± 0.21 |
14.89 ± 2.20 |
1.09 ± 0.04 |
196.90 ± 16.99 |
3.57 ± 0.35 |
118.45 ± 9.08 |
52.17 ± 4.98 |
0.60 ± 0.05 |
0.33 ± 0.03 |
0.86 ± 0.04 |
HYRD01 |
7.64 ± 0.05 |
6.89 ± 0.02 |
90.56 ± 1.56 |
2.70 ± 0.39 |
15.05 ± 1.70 |
0.94 ± 0.05 |
157.23 ± 19.56 |
3.80 ± 0.14 |
62.65 ± 2.23 |
65.58 ± 0.93 |
0.60 ± 0.04 |
0.07 ± 0.01 |
0.75 ± 0.04 |
HYDZ01 |
6.29 ± 0.07 |
4.04 ± 0.02 |
89.56 ± 3.38 |
2.85 ± 0.14 |
13.73 ± 2.28 |
0.93 ± 0.05 |
148.50 ± 15.45 |
5.59 ± 0.40 |
46.90 ± 3.13 |
64.12 ± 1.94 |
0.50 ± 0.02 |
0.07 ± 0.04 |
0.51 ± 0.04 |
HYRD02 |
5.27 ± 0.49 |
3.07 ± 0.01 |
102.69 ± 0.86 |
2.95 ± 0.24 |
15.11 ± 1.54 |
0.69 ± 0.04 |
163.06 ± 5.95 |
3.52 ± 0.49 |
50.90 ± 0.60 |
17.36 ± 1.29 |
0.35 ± 0.04 |
0.20 ± 0.02 |
0.51 ± 0.03 |
HYDZ02 |
4.89 ± 0.08 |
2.51 ± 0.04 |
109.73 ± 8.41 |
3.21 ± 0.30 |
17.44 ± 2.45 |
0.66 ± 0.05 |
147.29 ± 22.31 |
6.79 ± 0.20 |
31.80 ± 1.04 |
14.69 ± 2.85 |
0.31 ± 0.02 |
0.24 ± 0.05 |
0.55 ± 0.03 |
BYRD |
6.47 ± 0.37 |
7.27 ± 0.03 |
84.41 ± 4.60 |
3.13 ± 0.15 |
24.31 ± 1.82 |
1.08 ± 0.10 |
208.19 ± 29.86 |
7.20 ± 0.20 |
63.62 ± 1.04 |
42.25 ± 3.73 |
1.42 ± 0.07 |
0.08 ± 0.01 |
0.51 ± 0.02 |
BYDZ |
6.71 ± 0.45 |
6.08 ± 0.03 |
74.09 ± 6.39 |
2.88 ± 0.24 |
21.78 ± 1.01 |
0.91 ± 0.04 |
224.21 ± 22.69 |
6.46 ± 0.12 |
56.78 ± 4.43 |
39.97 ± 1.90 |
1.31 ± 0.19 |
0.14 ± 0.07 |
0.41 ± 0.03 |
LRRD01 |
7.26 ± 0.01 |
9.65 ± 0.03 |
80.09 ± 1.97 |
2.34 ± 0.05 |
22.26 ± 1.93 |
1.21 ± 0.11 |
142.20 ± 21.22 |
11.26 ± 0.22 |
110.32 ± 2.82 |
58.46 ± 11.40 |
1.11 ± 0.09 |
0.09 ± 0.00 |
0.87 ± 0.03 |
LRRD02 |
6.36 ± 0.38 |
7.98 ± 0.01 |
59.79 ± 1.77 |
2.51 ± 0.09 |
19.40 ± 3.45 |
1.21 ± 0.13 |
74.61 ± 4.64 |
16.78 ± 0.69 |
100.34 ± 7.23 |
41.21 ± 9.00 |
1.12 ± 0.06 |
0.05 ± 0.02 |
1.10 ± 0.04 |
LRDZ1-2 |
6.78 ± 0.44 |
9.49 ± 0.01 |
93.35 ± 2.80 |
2.32 ± 0.13 |
19.82 ± 1.17 |
1.52 ± 0.04 |
108.95 ± 11.19 |
11.86 ± 0.90 |
167.20 ± 6.10 |
36.10 ± 2.72 |
0.98 ± 0.05 |
0.09 ± 0.04 |
1.27 ± 0.04 |
DSRD01 |
6.96 ± 0.24 |
7.45 ± 0.20 |
57.33 ± 2.92 |
2.86 ± 0.16 |
37.33 ± 4.18 |
1.11 ± 0.26 |
195.46 ± 3.62 |
14.12 ± 0.90 |
92.57 ± 3.95 |
44.95 ± 12.39 |
0.92 ± 0.01 |
1.86 ± 0.17 |
0.51 ± 0.04 |
DSRD02 |
7.40 ± 0.02 |
7.25 ± 0.06 |
91.64 ± 1.20 |
3.20 ± 0.17 |
42.15 ± 3.31 |
1.03 ± 0.02 |
171.44 ± 4.63 |
14.46 ± 0.50 |
125.43 ± 2.75 |
60.77 ± 6.43 |
1.64 ± 0.19 |
2.13 ± 0.21 |
0.69 ± 0.06 |
DSDZ1-2 |
7.36 ± 0.02 |
8.48 ± 0.05 |
79.23 ± 3.83 |
2.17 ± 0.12 |
20.89 ± 0.41 |
1.02 ± 0.05 |
133.58 ± 6.69 |
15.39 ± 0.72 |
176.27 ± 5.59 |
43.83 ± 6.90 |
1.66 ± 0.08 |
1.79 ± 0.17 |
1.10 ± 0.08 |
SCRD |
6.55 ± 0.12 |
2.89 ± 0.05 |
34.50 ± 2.61 |
2.61 ± 0.18 |
22.87 ± 1.51 |
0.53 ± 0.09 |
90.63 ± 2.57 |
7.40 ± 0.35 |
49.77 ± 1.56 |
13.66 ± 4.88 |
0.55 ± 0.05 |
0.85 ± 0.06 |
0.31 ± 0.06 |
SCDZ |
6.39 ± 0.02 |
4.10 ± 0.08 |
60.26 ± 2.13 |
2.35 ± 0.13 |
26.83 ± 5.86 |
0.86 ± 0.05 |
124.48 ± 6.18 |
7.33 ± 0.50 |
40.67 ± 1.07 |
35.22 ± 4.16 |
0.71 ± 0.02 |
0.99 ± 0.12 |
0.56 ± 0.03 |
XBRD01 |
7.01 ± 0.17 |
9.35 ± 0.05 |
72.89 ± 2.15 |
3.08 ± 0.29 |
17.72 ± 4.63 |
1.12 ± 0.19 |
89.17 ± 5.67 |
12.19 ± 0.35 |
90.83 ± 1.31 |
61.20 ± 1.59 |
0.56 ± 0.07 |
0.18 ± 0.08 |
0.46 ± 0.04 |
XBRD02 |
7.56 ± 0.01 |
10.20 ± 0.12 |
96.01 ± 5.64 |
2.67 ± 0.30 |
50.41 ± 1.74 |
1.32 ± 0.12 |
189.02 ± 5.65 |
8.13 ± 0.31 |
102.43 ± 7.90 |
54.98 ± 7.65 |
1.51 ± 0.06 |
0.50 ± 0.10 |
0.91 ± 0.02 |
XBDZ1-2 |
7.26 ± 0.50 |
10.75 ± 0.20 |
100.63 ± 5.50 |
3.34 ± 0.81 |
4.90 ± 0.75 |
1.13 ± 0.11 |
130.06 ± 3.04 |
12.79 ± 0.39 |
123.99 ± 6.15 |
68.96 ± 0.93 |
0.85 ± 0.05 |
0.16 ± 0.04 |
0.92 ± 0.01 |
注：① 样地编号中，YM、QT、XB、ML、JT、HY、BY、LR、DS、SC分别表示采样点叶茂、清潭、祥贝、明利、旧屯、怀远、北牙、拉仁、独山、三岔，字母RD和DZ表示任豆样地和对照样地；② 土壤理化指标中，字母MC、SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK、SUC、URE、ALP、CAT分别为水分、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性，下同。
3.2. 土壤细菌物种Venn图分析
本研究的样本共39个，按植被类型和地域差异两个不同角度进行分组，第一大组为自然植被对照组(DZ) 17个样本和以任豆为优势种的任豆组(RD) 22个样本，第二大组为都安组(DA) 6个样本、环江组(HJ) 14个样和宜州组(YZ) 19样本。OTU Venn图可清楚地展示样品之间特有或共有的OTU。图1和图2为不同调查样地土壤细菌群落的Venn图。由图2可知，RD组特有的土壤细菌OTU数为12210，且高于DZ组，说明种植任豆能在一定程度上优化土壤微生物的生长环境。由图1可知，YZ特有的土壤细菌OTU数为10054，HJ为5872，DA为2850，YZ特有的土壤细菌OTU最高。
Figure 1. Venn diagram of soil bacteria in different survey areas
图1. 不同调查区域土壤细菌的Venn图
Figure 2. Venn diagram of soil bacteria in different vegetation plots
图2. 不同植被样地土壤细菌的Venn图
3.3. 土壤细菌群落的Alpha多样性
Alpha多样性是指一个样本中物种的多样性。常用Observed OUT、Shannon以及Chao1指数等表示，指数值愈高，表明该样品物种多样性愈复杂。由表2和表3可知，不同调查样地土壤样品细菌的覆盖率均达98%以上，能够比较真实反映被测样品中土壤细菌群落的情况。在不同植被样地中，RD的细菌Alpha多样性指数大于DZ，说明任豆样地土壤微生物菌群高于对照样地；在不同区域调查样地中，Alpha多样性指数大小排序是：DA > YZ > HJ，说明都安组的土壤细菌群落丰富度和多样性高于其他地区。
Table 2. Soil bacterial diversity index of different vegetation plots
表2. 不同植被样地土壤细菌多样性指数
样品 编号 |
Chao1 指数 |
Faith’s Phylogenetic Diversity 指数 |
Observed OTU 指数 |
Shannon 指数 |
Simpson 指数 |
覆盖率Coverage |
RD |
919.28 |
63.02 |
912.05 |
9.20 |
0.998 |
0.98 |
DZ |
842.94 |
59.98 |
835.47 |
9.05 |
0.998 |
0.98 |
Table 3. Soil bacterial diversity index of survey sites in different regions
表3. 不同区域调查样地土壤细菌多样性指数
样品 编号 |
Chao1 指数 |
Faith’s Phylogenetic Diversity 指数 |
Observed OTU 指数 |
Shannon 指数 |
Simpson 指数 |
覆盖率 Coverage |
YZ |
911.72 |
62.87 |
903.58 |
9.13 |
0.997 |
0.98 |
HJ |
820.24 |
58.45 |
813.64 |
9.06 |
0.997 |
0.98 |
DA |
958.00 |
65.57 |
951.5 |
9.33 |
0.998 |
0.98 |
3.4. 土壤细菌群落的Beta多样性
β多样性是对不同样品间的细菌群落构成进行比较。本研究对群落组成结构进行NMDS分析，由图3和图4可知，RD与DZ间细菌群落结构不存在显著差异(p > 0.05)。DA与HJ、YZ间细菌群落结构存在显著差异(p < 0.05)，HJ与YZ间细菌群落结构不存在显著差异(p > 0.05)。
Figure 3. Comparison of soil microbial β diversity in different vegetation plots
图3. 不同植被样地土壤微生物β多样性比较
Figure 4. Comparison of soil microbial β diversity in different regional survey sites
图4. 不同区域调查样地土壤微生物β多样性比较
3.5. 土壤细菌群落结构分析
3.5.1. 门水平
不同调查样地植物根部土壤细菌门水平的物种相对丰度分析结果见表4，相对丰度大于5%的优势菌门分别为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门。DA的放线菌门与绿弯菌门的相对丰度分别为26.47%和7.93%，两者的相对丰度高于HJ和YZ；YZ变形菌门与厚壁菌门的相对丰度分别为31.67%和6.70%，其细菌相对丰度高于DA和HJ；HJ的酸杆菌门与硝化螺旋菌门的相对丰度高于DA和YZ；RD中的酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门的相对丰度明显高于DZ，DZ中的变形菌门、放线菌门的相对丰度明显高于RD。说明在门水平上，不同调查样地的土壤细菌群落结构相似，但丰度有一定的差异。
Table 4. Comparison of relative abundance of soil bacterial phyla at different survey sites
表4. 不同调查样地土壤细菌门水平的相对丰度比较
细菌类群 |
相对丰度(%) |
DA |
HJ |
YZ |
DZ |
RD |
变形菌门(Proteobacteria) |
29.19 |
28.63 |
31.67 |
30.85 |
29.69 |
放线菌门(Actinobacteria) |
26.47 |
26.09 |
26.12 |
27.15 |
25.39 |
酸杆菌门(Acidobacteria) |
19.09 |
19.24 |
16.14 |
17.19 |
18.11 |
绿弯菌门(Chloroflexi) |
7.93 |
7.68 |
6.00 |
6.49 |
7.22 |
厚壁菌门(Firmicutes) |
5.55 |
6.06 |
6.70 |
5.30 |
7.07 |
硝化螺旋菌门(Nitrospirae) |
5.84 |
6.55 |
6.02 |
6.19 |
6.18 |
疣微菌门(Verrucomicrobia) |
1.16 |
1.25 |
2.56 |
2.37 |
1.49 |
拟杆菌门(Bacteroidetes) |
1.67 |
1.51 |
1.70 |
1.54 |
1.69 |
芽单胞菌门(Gemmatimonadetes) |
1.21 |
1.08 |
1.23 |
1.05 |
1.27 |
浮霉菌门(Planctomycetes) |
0.54 |
0.60 |
0.59 |
0.61 |
0.57 |
WS3 |
0.41 |
0.64 |
0.42 |
0.43 |
0.54 |
Unspecified_Bacteria |
0.29 |
0.22 |
0.18 |
0.23 |
0.20 |
AD3 |
0.06 |
0.02 |
0.17 |
0.11 |
0.09 |
稀有门类 |
0.59 |
0.42 |
0.51 |
0.49 |
0.48 |
3.5.2. 纲水平
不同调查样地植物根部土壤细菌纲水平的物种相对丰度分析结果见表5。相对丰度大于5%的纲有Alphaproteobacteria、Thermoleophilia、Acidobacteria_6、Actinobacteria、Deltaproteobacteria、Nitrospira和Bacilli，其中Alphaproteobacteria、Thermoleophilia、Acidobacteria_6在各组的相对丰度均大于10%，占比最高；在不同植被样地中，DZ的Alphaproteobacteria、Thermoleophilia相对丰度高于RD，RD的Acidobacteria_6相对丰度高于DZ；在不同区域调查样地中，Alphaproteobacteria和Thermoleophilia在YZ的相对丰度最高，Acidobacteria_6在HJ的相对丰度最高。
Table 5. Comparison of relative abundance of soil bacterial classes at different survey sites
表5. 不同调查样地土壤细菌纲水平的相对丰度比较
细菌类群 |
相对丰度(%) |
DA |
HJ |
YZ |
DZ |
RD |
α-变形菌纲(Alphaproteobacteria) |
16.12 |
15.21 |
18.30 |
17.78 |
16.14 |
嗜热油菌纲(Thermoleophilia) |
12.45 |
12.69 |
12.76 |
13.32 |
12.20 |
酸杆菌纲(Acidobacteria_6) |
13.85 |
14.28 |
10.04 |
11.47 |
12.67 |
放线菌纲(Actinobacteria) |
6.72 |
5.94 |
7.08 |
6.69 |
6.56 |
δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria) |
5.95 |
6.43 |
6.77 |
6.71 |
6.37 |
硝化螺旋菌纲(Nitrospira) |
5.84 |
6.55 |
6.02 |
6.19 |
6.18 |
杆菌纲(Bacilli) |
5.22 |
5.84 |
6.47 |
5.15 |
6.75 |
酸微杆菌(Acidimicrobiia) |
5.48 |
5.14 |
4.54 |
5.14 |
4.71 |
β-变形菌纲(Betaproteobacteria) |
4.48 |
4.64 |
4.22 |
3.93 |
4.78 |
Ellin6529 |
2.75 |
2.98 |
2.22 |
2.43 |
2.69 |
γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria) |
2.64 |
2.36 |
2.38 |
2.43 |
2.40 |
[Chloracidobacteria] |
2.41 |
1.89 |
1.98 |
1.93 |
2.07 |
[Spartobacteria] |
1.03 |
1.10 |
2.42 |
2.20 |
1.38 |
MB_A2_108 |
1.58 |
1.83 |
1.39 |
1.53 |
1.61 |
厌绳菌纲(Anaerolineae) |
1.51 |
1.25 |
0.67 |
0.82 |
1.15 |
稀有纲类 |
11.98 |
11.88 |
12.72 |
12.27 |
12.33 |
3.5.3. 目水平
不同调查样地植物根部土壤细菌目水平的物种相对丰度分析结果见表6。在RD、DZ、DA、HJ、YZ五组调查样地中，相对丰度大于1%的细菌菌群相对丰度之和分别为73.75%、74.96%、73.25%、74.31%、74.58%，其共有的优势菌目为Rhizobiales、iii1_15、Gaiellales、Actinomycetales、Nitrospirales、Bacillales，且相对丰度均大于5%。
Table 6. Comparison of relative abundance of soil bacterial orders at different survey sites
表6. 不同调查样地土壤细菌目水平的相对丰度比较
细菌类群 |
相对丰度(%) |
DA |
HJ |
YZ |
DZ |
RD |
根瘤菌目(Rhizobiales) |
12.15 |
11.06 |
13.08 |
12.63 |
11.89 |
iii1_15 |
12.40 |
12.85 |
9.12 |
10.42 |
11.38 |
Gaiellales |
8.78 |
8.98 |
9.04 |
9.45 |
8.62 |
放线菌目(Actinomycetales) |
6.30 |
5.51 |
6.68 |
6.26 |
6.16 |
硝化螺旋菌目(Nitrospirales) |
5.84 |
6.55 |
6.02 |
6.19 |
6.18 |
芽孢杆菌目(Bacillales) |
5.17 |
5.82 |
6.47 |
5.13 |
6.74 |
酸微菌目(Acidimicrobiales) |
5.48 |
5.14 |
4.54 |
5.14 |
4.71 |
土壤红杆菌目(Solirubrobacterales) |
3.67 |
3.71 |
3.73 |
3.87 |
3.58 |
红螺菌目(Rhodospirillales) |
2.64 |
3.06 |
3.98 |
3.90 |
3.09 |
互营杆菌目(Syntrophobacterales) |
3.06 |
3.37 |
3.60 |
3.69 |
3.24 |
Unspecified_Ellin6529 |
2.75 |
2.98 |
2.22 |
2.43 |
2.69 |
粘球菌目(Myxococcales) |
1.94 |
1.93 |
2.01 |
1.91 |
2.02 |
Unspecified_Betaproteobacteria |
2.03 |
2.26 |
1.66 |
1.73 |
2.09 |
[Chthoniobacterales] |
1.03 |
1.10 |
2.42 |
2.20 |
1.38 |
稀有目类 |
26.75 |
25.69 |
25.42 |
25.04 |
26.25 |
3.5.4. 科水平
不同调查样地植物根部土壤细菌科水平的物种相对丰度分析结果见表7。由此可知，DA、HJ和RD的优势菌群均为未指明的菌科Unspecified_iii1_15，其相对丰度分别为9.31%、10.17%、9.04%，其中HJ的相对丰度最大；YZ和DZ的优势菌科分别为Hyphomicrobiaceae和Gaiellaceae，其相对丰度分别为9.09%和9.11%。DA的次优势菌科为Hyphomicrobiaceae、Gaiellaceae以及未指明菌科0319_6A21；HJ的次优势菌科为Gaiellaceae、Hyphomicrobiaceae以及未指明菌科0319_6A21，YZ的次优势菌科为Gaiellaceae、未指明菌科Unspecified_iii1_15、Bacillaceae和0319_6A21，RD的优势菌科为Hyphomicrobiaceae、Gaiellaceae以及Bacillaceae，DZ的次优势菌为Hyphomicrobiaceae、未指明菌科Unspecified_iii1_15以及未指明菌科0319_6A21。说明在科水平上，不同调查样地植物根部的土壤细菌群落结构组成相似，但优势菌科不同，相对丰度也有差异。
Table 7. Comparison of relative abundance of soil bacterial families at different survey sites
表7. 不同调查样地土壤细菌科水平的相对丰度比较
细菌类群 |
相对丰度(%) |
DA |
HJ |
YZ |
DZ |
RD |
生丝微菌科(Hyphomicrobiaceae) |
8.42 |
8.29 |
9.09 |
9.01 |
8.46 |
Unspecified_iii1_15 |
9.31 |
10.17 |
7.30 |
8.13 |
9.04 |
Gaiellaceae |
8.36 |
8.68 |
8.69 |
9.11 |
8.26 |
0319_6A21 |
5.29 |
5.52 |
5.27 |
5.37 |
5.36 |
芽孢杆菌科(Bacillaceae) |
4.37 |
4.86 |
5.47 |
4.30 |
5.68 |
互营杆菌科(Syntrophobacteraceae) |
3.06 |
3.37 |
3.60 |
3.69 |
3.24 |
Unspecified_Solirubrobacterales |
2.69 |
2.99 |
2.83 |
3.10 |
2.69 |
Unspecified_Ellin6529 |
2.75 |
2.98 |
2.22 |
2.43 |
2.69 |
Unspecified_Betaproteobacteria |
2.03 |
2.26 |
1.66 |
1.73 |
2.09 |
红螺菌科(Rhodospirillaceae) |
1.40 |
1.34 |
2.31 |
1.88 |
1.78 |
[Chthoniobacteraceae] |
1.03 |
1.10 |
2.42 |
2.20 |
1.38 |
EB1017 |
1.65 |
1.63 |
1.50 |
1.59 |
1.56 |
慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae) |
1.37 |
1.07 |
1.97 |
1.51 |
1.58 |
Unspecified_0319_7L14 |
1.58 |
1.83 |
1.33 |
1.49 |
1.59 |
Unspecified_Rhodospirillales |
1.24 |
1.69 |
1.53 |
1.91 |
1.26 |
mb2424 |
2.16 |
1.72 |
1.07 |
1.39 |
1.53 |
小单芽孢菌科(Micromonosporaceae) |
1.71 |
1.24 |
1.39 |
1.25 |
1.49 |
稀有科类 |
41.59 |
39.23 |
40.35 |
39.89 |
40.33 |
3.5.5. 属水平
不同调查样地植物根部土壤细菌属水平的物种相对丰度分析结果见表8。相对丰度大于1%的菌属共有17个，其中未指明菌属Unspecified_iii1_15、Unspecified_Gaiellaceae、Rhodoplanes、Unspecified_0319_6A21、Bacillus以及Unspecified_Syntrophobacteraceae为各调查样地植物根部土壤细菌的共优菌属，其相对丰度均大于3%；在DA、HJ、YZ、RD和DZ组中，相对丰度均大于4.70%的优势菌属有Unspecified_iii1_15、Unspecified_Gaiellaceae、Unspecified_0319_6A21以及Rhodoplanes，其累计相对丰度分别为28.71%、29.09%、27.66%、28.37%、28.30%。由此可见，在不同区域调查样地中，HJ优势菌属的相对丰度占比最大，其次为DA和YZ；在不同植被调查样地中，RD和DZ的优势菌属相对丰度仅差0.07%。
Table 8. Comparison of relative abundance of soil bacterial genera at different survey sites
表8. 不同调查样地土壤细菌属水平的相对丰度比较
细菌类群 |
相对丰度(%) |
DA |
HJ |
YZ |
DZ |
RD |
Unspecified_iii1_15 |
9.31 |
10.17 |
7.30 |
8.13 |
9.04 |
Unspecified_Gaiellaceae |
8.36 |
8.68 |
8.69 |
9.11 |
8.26 |
Rhodoplanes |
5.75 |
4.72 |
6.40 |
5.76 |
5.64 |
Unspecified_0319_6A21 |
5.29 |
5.52 |
5.27 |
5.37 |
5.36 |
Bacillus |
3.99 |
4.57 |
4.59 |
3.86 |
4.98 |
Unspecified_Syntrophobacteraceae |
3.05 |
3.37 |
3.60 |
3.69 |
3.23 |
Unspecified_Solirubrobacterales |
2.69 |
2.99 |
2.83 |
3.10 |
2.69 |
Unspecified_Ellin6529 |
2.75 |
2.98 |
2.22 |
2.43 |
2.69 |
Unspecified_Betaproteobacteria |
2.03 |
2.26 |
1.66 |
1.73 |
2.09 |
Unspecified_Hyphomicrobiaceae |
1.30 |
2.01 |
1.52 |
1.88 |
1.48 |
Unspecified_EB1017 |
1.65 |
1.63 |
1.50 |
1.59 |
1.56 |
Unspecified_0319_7L14 |
1.58 |
1.83 |
1.33 |
1.49 |
1.59 |
Unspecified_Rhodospirillales |
1.24 |
1.69 |
1.53 |
1.91 |
1.26 |
Unspecified_mb2424 |
2.16 |
1.72 |
1.07 |
1.39 |
1.53 |
Unspecified_Rhodospirillaceae |
0.89 |
0.97 |
1.80 |
1.42 |
1.32 |
Unspecified_C111 |
1.55 |
1.48 |
1.14 |
1.38 |
1.28 |
Unspecified_Myxococcales |
1.18 |
1.16 |
1.23 |
1.17 |
1.22 |
Others |
50.21 |
42.24 |
46.31 |
45.88 |
47.77 |
3.5.6. 种水平
不同调查样地植物根部土壤细菌种水平的相对丰度分析结果见表9。由此可知，Unspecified_iii1_15、Unspecified_Gaiellaceae、Unspecified_Rhodoplanes、Unspecified_0319_6A21为各组调查样地的共优种，且相对丰度均大于4.7 %；在不同区域调查样地中，DA和HJ的优势菌种均为未分类菌种Unspecified_iii1_15，相对丰度分别9.31%和10.17%；YZ的优势菌种为未分类菌种Unspecified_Gaiellaceae，相对丰度为8.69%；在不同植被样地中，RD的优势菌种为未分类菌种Unspecified_iii1_15，相对丰度为9.04%；DZ的优势菌种为未分类菌种Unspecified_Gaiellaceae，相对丰度为9.11%。
Table 9. Comparison of relative abundance of soil bacterial species levels in different survey plots
表9. 不同调查样地土壤细菌种水平的相对丰度比较
细菌类群 |
相对丰度(%) |
DA |
HJ |
YZ |
DZ |
RD |
Unspecified_iii1_15 |
9.31 |
10.17 |
7.30 |
8.13 |
9.04 |
Unspecified_Gaiellaceae |
8.36 |
8.68 |
8.69 |
9.11 |
8.26 |
Unspecified_Rhodoplanes |
5.75 |
4.72 |
6.40 |
5.76 |
5.64 |
Unspecified_0319_6A21 |
5.29 |
5.52 |
5.27 |
5.37 |
5.36 |
Unspecified_Syntrophobacteraceae |
3.05 |
3.37 |
3.60 |
3.69 |
3.23 |
Unspecified_Solirubrobacterales |
2.69 |
2.99 |
2.83 |
3.10 |
2.69 |
Unspecified_Ellin6529 |
2.75 |
2.98 |
2.22 |
2.43 |
2.69 |
Unspecified_Bacillus |
2.60 |
2.53 |
2.50 |
2.27 |
2.72 |
Unspecified_Betaproteobacteria |
2.03 |
2.26 |
1.66 |
1.73 |
2.09 |
Unspecified_Hyphomicrobiaceae |
1.30 |
2.01 |
1.52 |
1.88 |
1.48 |
Unspecified_EB1017 |
1.65 |
1.63 |
1.50 |
1.59 |
1.56 |
Unspecified_0319_7L14 |
1.58 |
1.83 |
1.33 |
1.49 |
1.59 |
Unspecified_Rhodospirillales |
1.24 |
1.69 |
1.53 |
1.91 |
1.26 |
Unspecified_mb2424 |
2.16 |
1.72 |
1.07 |
1.39 |
1.53 |
Unspecified_Rhodospirillaceae |
0.89 |
0.97 |
1.80 |
1.42 |
1.32 |
Others |
49.35 |
46.91 |
50.78 |
49.71 |
49.54 |
3.6. 土壤细菌群落与环境因子的相关性
为了说明环境因子对土壤细菌群落结构的影响，可对门水平的植物根部土壤细菌物种多样性与土壤理化因子的相关性进行比较分析，结果见图5和图6。
注：点代表物种，箭头表示环境因子，箭头连线长度表示环境因子与细菌群落分布和种类分布的相关程度。
Figure 5. RDA analysis of soil environmental factors and soil bacterial community structure
图5. 土壤环境因子与土壤细菌群落结构的RDA分析
注：X轴上为环境因子，Y轴为物种。*0.01 ≤ p <0.05，**0.001 ≤ p < 0.01，***p < 0.001。
Figure 6. Thermal map of correlation between microbial species and environmental factors at phylum level
图6. 门水平的微生物物种与环境因子相关性热图
由此可知，pH和SOM与土壤细菌群落结构及种群分布的相关性最大；在被测的4种土壤酶中，URE与细菌群落结构组成的相关性最大，说明这三者对细菌群落的组成与分布影响较大。其中，变形菌门与AN、SOM呈正相关性，与pH呈显著负相关；放线菌门与AN、SOM、SUC呈正相关，与TN、pH、呈极显著正相关，与MC、URE、AK、CAT呈显著正相关性；疣微菌门与AN、SOM呈正相关，与pH、URE分别呈极显著或显著负相关；硝化螺旋菌门与AK、TN、pH、MC呈显著正相关性，与AP呈负相关；厚壁菌门与CAT、AK、URE、MC呈显著负相关，与TK、TP呈正相关；绿弯菌门与AK呈显著正相关性；拟杆菌门与MC、URE、pH、TN呈极显著负相关，与AK、CAT、SOM呈显著负相关，与AP呈正相关；酸杆菌门与AK、SUC、pH、ALP、TK、TP、AP呈正相关性，但不显著；浮霉菌门与AN、SOM、TN呈正相关，但不显著。
4. 讨论
4.1. 不同植被对植物根部土壤细菌多样性的影响
本研究选用的对照样地与任豆人工林样地相邻，其生境的地质背景基本一致。对照样地主要处于受人为干扰后的自然恢复早中期阶段，其植被类型以灌草丛为主，常见的优势物种有荩草、类芦、箬竹、干花豆(Fordia cauliflora)、红背山麻秆(Alchornea trewioides)、火棘(Pyracantha fortuneana)等。群落结构简单，乔木层缺失，灌木层盖度较低，草本层盖度较高，历史上存在间歇性的放牧和薪柴采集活动，这些干扰可能是导致其植被退化、演替停滞的主要原因。在本研究中，植物根部土壤细菌Alpha多样性和Bate多样性的分析结果，均表明任豆样地土壤细菌的多样性高于对照样地，且两者土壤细菌群落结构相似度较高。说明岩溶地区植被破坏之后，退耕还林或者种植任豆能改善土壤质量，使被破坏的土壤生态系统逐步得到恢复，并达到较好的水平。任豆为豆科植物，属于落叶乔木[15]，具有根瘤，能通过固氮作用将氮固定，促进氮循环，叶片凋落后分解速度快，可为土壤提供养分，增加土壤肥力；DA样地微生物多样性最高、HJ样地为最低，这可能与气温、降雨、海拔等环境因素有关。在河池市都安、宜州、环江三个县(区)中，都安县气候炎热，环江县气候温凉，宜州区则介于两者之间。土壤微生物群落结构容易受到气温、季节变化、海拔以及地形等因素影响，在相同的气候和土壤条件下，不同地区的土壤微生物多样性之间也存在差异[16]。
4.2. 不同植被对植物根部土壤细菌群落结构的影响
在门水平上，不同调查样地土壤细菌的优势菌门均为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门。在本研究中，丰度最高的都是变形菌门、其次为放线菌门、酸杆菌门，其相对丰度均大于15%，该结果与杨美玲[17]相关研究结果相似。变形菌门之所以在各种植物根际微生物中占据数量优势，可能是因为其在各种植物的根际微生物中增长速度比较快，具有较强的适应能力[18]。放线菌门为干旱半干旱区中分布较广的微生物菌群，能利用简单的小分子化合物维持自身的生存和生长，其菌丝体能够降解土壤中难溶性物质，并对自然界中碳、氮物质的循环起着重要作用，该细菌的相对丰度越高，越能适应低温、营养匮乏等极端的生态环境[19]。酸杆菌门具有降解植物残体和植物纤维素等大分子聚合物，其分布与土壤pH值、全磷、水分等环境因子有关[20]。厚壁菌门中许多种类为革兰氏阳性菌，能够形成芽孢，抵抗干旱、高温和营养胁迫等不良环境条件。此外，该菌门细菌的部分菌群参与了碳、氮循环的关键过程，如一些细菌种类具有发酵能力，可降解简单碳水化合物并产生有机酸；还有一些细菌种类参与反硝化作用或氮固定。因此，厚壁菌门菌群的出现，可能意味着任豆根部土壤中有机质转化和氮素利用过程的增强，反映了生态系统功能微生物类群对植物恢复过程的响应。在各分类水平上，DA、HJ、YZ、RD和DZ组的优势菌群相同，但相对丰度有差异，说明其土壤细菌的分布和群落结构组成相似。任豆是我国南方的速生树种，与根瘤菌共生，能够通过生物固氮作用将大气中的氮转化为可利用形态，促进氮循环，该树种凋落物具有氮含量高、碳氮比低的特点，属于易分解有机质，其快速分解释放出的氮源与易利用碳源有助于提升土壤肥力。这些特性进一步促进土壤中富营养型细菌的生长，并增强参与碳氮循环功能微生物群的代谢活性。由于任豆树对岩溶环境具有极强的适应能力，能有效改善其根际土壤环境，促进植物的营养代谢和物质循环[21]，因此，种植任豆能促进其根际土壤微生物生长环境的优化，从而影响其根际土壤微生物群落结构。
4.3. 环境因子对植物根部土壤细菌多样性及群落结构的影响
本研究结果表明，土壤pH值和SOM对细菌群落结构的影响显著。pH值是反映土壤性质的重要指标，也是影响作物生长和土壤健康程度的重要因素[22]，土壤pH值与SOM是影响土壤细菌群落组成、物种多样性以及群落分布的重要环境因子[23] [24]，本研究所得结果与之一致。在检测的4种土壤酶中，脲酶与细菌群落结构和种群分布有较大的相关性，说明土壤酶活性对土壤微生物群落结构及物种多样性具有重要的影响[25]。放线菌门、硝化螺旋菌门、绿弯菌门均与AK具有显著正相关；放线菌门、硝化螺旋菌门均与TN、MC、URE、pH值具有显著正相关性，本实验所得的结果与郑武扬[26]等人相似。因为诸多原因，本研究仅基于单一时间点采样，所以未能揭示研究区域不同植被土壤微生物群落的动态演替过程；此外，本研究侧重于不同植被土壤细菌群落结构分析，缺乏功能基因及代谢通量层面的探讨，可能限制了对其生态功能机制的深入解析。因此，如若条件许可，可以对不同植被调查样地开展长期的动态监测，并整合宏组学技术深入解析土壤微生物生态功能机制，揭示植物–土壤–微生物互作过程[27]。
5. 结论
(1) 不同植被对桂西北岩溶地区土壤微生物多样性具有不同的影响，任豆可有效改善土壤的基本理化特性，优化其土壤微生物群落结构，提高土壤微生物物种多样性；
(2) 土壤理化特性及多种环境因子对土壤微生物多样性具有重要的影响，其中，土壤pH值、有机质含量对土壤微生物群落结构及物种多样性影响的最大；
(3) 任豆样地与自然植被对照样地土壤微生物群落结构相似，但其物种多样性更高，说明任豆人工林样地已恢复到较好的状态。
基金项目
桂西北地方资源保护与利用工程中心资助项目(桂教科研[2012] 9号)，河池学院高层次人才科研启动费项目(XJ2018GKQ016)，广西高校大学生创新创业训练计划项目(202310605036)。
NOTES
*通讯作者。