鄧嬌嬌，朱文旭，張 巖，殷 有，周永斌＊

(1. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，遼寧 沈陽 110161；2. 中國森林生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)遼寧遼河平原森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，遼寧 昌圖 112500)

遼西北風(fēng)沙區(qū)是典型的生態(tài)脆弱區(qū)，位于我國科爾沁沙地南緣，該區(qū)水資源不足，氣候干燥，植被覆蓋率低，大風(fēng)頻繁，是三北防護(hù)林體系建設(shè)工程的重點(diǎn)治理區(qū)域。自20世紀(jì)50年代以來，我國一直在實(shí)施大規(guī)模沙漠化治理工程[1]，進(jìn)行大面積人工造林[2]。1978年以來，我國啟動了世界上最大的造林項目“三北防護(hù)林帶發(fā)展計劃”[3]。近四十年來，該地區(qū)營造了大面積防護(hù)林，在生態(tài)修復(fù)中起著重要的作用。防護(hù)林體系的構(gòu)建是改善沙區(qū)生態(tài)環(huán)境的有效措施，不僅有助于減輕風(fēng)沙危害[4]，防止土壤退化，而且防護(hù)林種植有助于改良土壤，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[5]，從而影響土壤微生物的活性。

土壤微生物是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要生物驅(qū)動力之一[6]，是土壤生物地球化學(xué)循環(huán)中最核心的部分[7]，是控制生態(tài)系統(tǒng)中C、N和其他養(yǎng)分流的關(guān)鍵[8]，在推動土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[9]。而且，土壤微生物也是最敏感的指標(biāo)之一[10-12]，較土壤理化特性更能反映土壤質(zhì)量。諸多研究表明，植被類型、土壤特性以及土壤微生物具有一定的相關(guān)性[13-14]，土壤理化性質(zhì)及養(yǎng)分含量的改變會顯著影響微生物群落功能多樣性[15-16]，土壤微生物在提高土壤氮、磷、鉀，改善土壤質(zhì)量等方面也具有重要作用[17]。微生物多樣性較高表明土壤養(yǎng)分補(bǔ)充性能較好，且微生物對底物的利用率高[18]。其中，土壤真菌是土壤中的主要分解者之一，能夠分解土壤中的有機(jī)物(植物殘體)，為植物提供養(yǎng)分[19]，部分真菌有助于提高植物的抗逆性，維持植物正常生長。同時，土壤真菌在促進(jìn)土壤穩(wěn)固、團(tuán)聚體的形成以及改善土壤結(jié)構(gòu)方面具有重要作用[20]，對土壤環(huán)境乃至整個生態(tài)系統(tǒng)都會產(chǎn)生重要影響。在生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)過程中，真菌群落的變化是一個關(guān)鍵性指標(biāo)[21]，不同樹種土壤真菌數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)具有顯著差異[19，22]。除真菌群落多樣性和結(jié)構(gòu)之外，微生物功能也是反映土壤質(zhì)量的重要因子。其中，F(xiàn)UNGuild軟件的開發(fā)利用有助于我們更好地研究真菌功能類群，且已被眾多的學(xué)者用于真菌功能群的研究[23-24]。

目前，針對遼西北風(fēng)沙區(qū)防護(hù)林的研究主要集中在不同防護(hù)林土壤C、N、P垂直分布特征[25]，土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)方面[26]，而針對該地區(qū)不同防護(hù)林土壤真菌的多樣性及功能尚無系統(tǒng)報道。因此，本研究以遼寧省西北部的昌圖縣付家林場典型的人工防護(hù)林，樟子松人工林(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、油松人工林(P. tabuliformis Carrière)、楊樹人工林(Populus ×canadensis Moench)為研究對象，探討不同人工防護(hù)林下土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和功能特征，以期為該地區(qū)植被恢復(fù)和人工林固沙造林樹種的選擇提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于遼寧鐵嶺市昌圖縣付家林場，地處科爾沁沙地東南邊緣，位于遼寧、內(nèi)蒙古、吉林三省區(qū)交匯處，地勢平坦，地貌屬遼河沖積平原兼有少量沙丘。土壤類型大部分為風(fēng)沙土。該地屬溫帶半濕潤半干旱大陸性季風(fēng)氣候，最高氣溫為35.6 ℃，最低氣溫為-31.5 ℃，降雨集中在7—8月，年平均降水量400～550 mm，年蒸發(fā)量1 843 mm，遠(yuǎn)高于年降水量，極度干旱。該地區(qū)的原有植被為少量的灌木和草本，現(xiàn)植被以樟子松和楊樹等形成的防風(fēng)固沙林為主(表1)。

表 1 樣地信息Table 1 Sampling site information

2 研究方法

2.1 土壤樣品的采集與處理

2018年7月，分別在試驗區(qū)選擇楊樹人工林、樟子松人工林和油松人工林3塊樣地。分別在每個樣地中設(shè)置3塊20 m×20 m樣方，每個樣方間距100 m以上，去除表層石塊和落葉等雜物，在每個樣方內(nèi)采用“S”形多點(diǎn)取樣，利用土鉆在樹木周圍采集0～10 cm土層樣品，將土壤樣品混勻，作為1個重復(fù)，每個處理3個重復(fù)，共9個土壤樣品，放入無菌自封袋內(nèi)，做好標(biāo)記，放入冰盒帶回實(shí)驗室。去除土壤樣品中的植物殘根、石礫等雜物，研碎混勻，過2 mm篩。一部分土壤樣品風(fēng)干后用于土壤化學(xué)性質(zhì)的測定，一部分土壤樣品于4 ℃保存，用于可溶性有機(jī)碳的測定，另一部分于-80 ℃冰箱內(nèi)進(jìn)行冷藏保存，用于分子生物學(xué)的測定分析(3個樣地的3個樣方的樣品均作為一個獨(dú)立樣品進(jìn)行高通量測序)。

2.2 土壤化學(xué)性質(zhì)的測定

pH值采用2.5∶1的水土比，用pH計(TP310)進(jìn)行測定；土壤全氮含量采用元素分析儀(Elementar, Germany)進(jìn)行測定；土壤可溶性有機(jī)碳含量采用碳氮元素分析儀(TOC，Multi N/C 3100，Analytik Jena AG Multi N/C 3100，Analytik Jena AG)進(jìn)行測定；速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定。

2.3 土壤DNA提取和高通量測序

土壤總DNA提取采用美國OMEGA公司的MoBio PowerSoil? DNA Isolation Kit (MP Biomedicals，Santa Ana，CA，USA)試劑盒，每個樣品稱取約0.5 g新鮮土壤，按照試劑盒提取步驟進(jìn)行。用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA提取質(zhì)量(純度和完整性)，用核酸定量儀NanoDrop ND-1000 (Thermo Fisher Scientific， Waltham， MA，USA)檢測DNA提取物的濃度和純度。用引物ITS1F (5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′)和ITS2 (5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′)進(jìn)行真菌ITS區(qū)擴(kuò)增。PCR擴(kuò)增體系共25 μL，包含：DNA 模板 2 μL，各 1 μL 上下游引物 (10 μmol·L-1)，緩沖液 5 μL，Q5 高保真緩沖液 5 μL，0.25 μL 高保真 DNA 聚合酶 (5 U·μL-1)，dNTP(2.5 mmol·L-1)2 μL，超純水 (dd H2O) 8.75 μL。PCR 擴(kuò)增條件為：98 ℃ 預(yù)變性2 min，然后98 ℃ 15 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，25個循環(huán)，最后，72 ℃延伸5 min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)2%瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測，并對目標(biāo)片段進(jìn)行切膠回收，回收采用AXYGEN公司的凝膠回收試劑盒，產(chǎn)物送上海派森諾生物科技有限公司，采用TruSeq Nano DNA LT Library Prep Kit (Illumina公司)制備測序文庫。

2.4 真菌功能預(yù)測

將QIIME輸出的OUT表和物種信息表合并，上傳到FUNGuild網(wǎng)站，進(jìn)行比對和解析真菌群落的營養(yǎng)型、功能分組。依據(jù)營養(yǎng)方式劃分到病理營養(yǎng)型(pathotroph)、共生營養(yǎng)型(symbiotroph)和降解營養(yǎng)型(saprotroph)3個營養(yǎng)方式以及12個Guild類中，據(jù)此進(jìn)行真菌生態(tài)功能群分析。

2.5 統(tǒng)計分析

通過使用QIIME軟件對原始下機(jī)序列進(jìn)行過濾、拼接、去除嵌合體[27]，并對序列長度進(jìn)行篩選。然后，將有效數(shù)據(jù)進(jìn)行OTU歸類，對OTUs進(jìn)行群落豐富度指數(shù)和群落均勻度指數(shù)分析，包括Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)。不同人工林土壤特性、真菌多樣性指數(shù)和真菌群落組成差異比較采用單因素方差分析(one way ANOVA)，不同處理間的差異顯著性校驗采用最小顯著性差異法LSD(Least-Significant Difference)法。使用 RStudio v3.5.1 軟件中的“gplot”和“pheatmap”來構(gòu)建評價土壤真菌群落間多樣性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性熱圖。使用RStudio v3.5.1軟件中的“vegan”對相對豐度為前50的真菌屬以及不同真菌功能類群進(jìn)行聚類分析并繪制熱圖。采用Unweighted UniFrac距離來分析不同土壤樣品間真菌群落結(jié)構(gòu)的差異，并通過非度量多維尺度(NMDS)進(jìn)行可視化。采用Canoco 4.5中的典型相關(guān)分析(CCA)來研究土壤環(huán)境因子與土壤真菌群落功能類群的相關(guān)性。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同人工林土壤特性

通過測定，發(fā)現(xiàn)昌圖縣付家林場不同類型人工林的土壤化學(xué)性質(zhì)差異顯著(見表2)，楊樹人工林土壤pH值為5.92，顯著高于油松和樟子松人工林(P＜0.05)；楊樹人工林土壤可溶性有機(jī)碳和速效磷的含量分別為 105.46 g·kg-1和 16.00 g·kg-1，均顯著高于樟子松和油松人工林(P＜0.05)，樟子松人工林下土壤的全氮含量最高，為1.05 g·kg-1，顯著高于楊樹和油松人工林(P＜0.05)，楊樹人工林土壤C/N為9.15，顯著低于樟子松和油松人工林(P＜0.01)。通過比較，發(fā)現(xiàn)楊樹人工林能顯著增加土壤pH、土壤可溶性有機(jī)碳和速效磷的含量，降低土壤C/N。

表 2 不同人工林土壤特性Table 2 Soil properties for different plantation forests

3.2 不同人工林土壤真菌多樣性特性

通過對9個樣地的土壤樣品DNA測序分析，以97%相似性閥值進(jìn)行OTU聚類，獲得真菌群落結(jié)構(gòu)組成信息。真菌測序深度(Coverage)為97%，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對后可知，真菌包括15個門、54個綱和513個屬。測序結(jié)果經(jīng)去除嵌合體和低質(zhì)量的序列后，從所有樣品中共得到真菌ITS序列494，675條，平均每個土壤樣品有54 963條序列，平均長度為330 bp。為了確定樣品的稀疏曲線，從每個樣本中隨機(jī)選擇21 490個reads，在3%差異水平下，隨著實(shí)測序列數(shù)量的增加，曲線趨于平坦，表明本試驗獲得了大部分樣本信息，能夠反映不同人工林土壤真菌群落組成(圖1)。當(dāng)序列相似度為97%時，在真菌門水平上，樟子松人工林、油松人工林和楊樹人工林分別有579、464和708個 OTU(表 3)?；?Unweighted UniFrac距離的NMDS分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)樟子松人工林和油松人工林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)具有較大的相似性，都位于NMDS1軸的負(fù)半軸，而楊樹人工林真菌群落位于NMDS1軸的正半軸，與樟子松和油松人工林土壤真菌群落明顯沿NMDS1軸分開(圖2)。

通過分析發(fā)現(xiàn)，付家林場不同人工林土壤真菌群落多樣性指數(shù)存在顯著差異，楊樹人工林土壤真菌的Simpson指數(shù)、Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)分別為0.980、905.96和931.47，都顯著高于其他(P ＜0.05)；油松人工林最低，分別為0.942、472.46和471.26。不同人工林土壤真菌的Shannon指數(shù)無顯著差異 (表 3)。土壤 pH值與 ACE指數(shù) (r =0.81，P ＜ 0.01)和Chao1 指數(shù)(r = 0.81，P ＜ 0.01)呈極顯著正相關(guān)；土壤DOC與土壤真菌Simpson指數(shù) (r = 0.86，P ＜ 0.01)，ACE 指數(shù) (r = 0.79，P ＜ 0.05)和Chao1指數(shù)(r = 0.78，P ＜ 0.05)呈顯著正相關(guān)。土壤AP與土壤真菌ACE指數(shù)(r = 0.86，P ＜ 0.01)和Chao1指數(shù)(r = 0.86，P ＜ 0.01)呈極顯著正相關(guān)，土壤C/N與土壤真菌Simpson指數(shù)(r = -0.80，P＜0.01)，ACE(r = -0.91，P＜0.01)和 Chao1 指數(shù)(r = -0.91，P ＜ 0.01)呈極顯著負(fù)相關(guān) (圖 3)。

圖 1 3個真菌群落高通量測序的ITS rDNA稀疏曲線Fig. 1 Rarefaction curves of ITS rDNA for high throughput sequencing of three fungal communities

3.3 不同人工林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)特征

研究發(fā)現(xiàn)，付家林場不同樣地土壤真菌群落組成存在差異，根據(jù)真菌的高級分類可知[28]，所得序列屬于14門(不包括unidentified)，優(yōu)勢菌門為子囊菌門(Ascomycota)和擔(dān)子菌門(Basidiomycota)，它們的相對豐度分別為49.58% ～ 59.56%和23.99% ～29.77%。其他相對豐度占1%以上的門分別為被孢霉門(Mortierellomycota) (3.89%)、油壺菌門（Olpidiomycota)(1.28%)和壺菌門(Chytridiomycota)(1.21%)。油松人工林中子囊菌門的相對豐度最高，而油松人工林土壤中擔(dān)子菌門、被孢霉門和壺菌門的相對豐度均最低(圖4)。

在綱水平上，平均相對豐度大于1%的綱共有9個，分別為座囊菌綱(Dothideomycetes)(13.86%～20.68%)、傘菌綱(Agaricomycetes)(12.83%～22.28%)、糞殼菌綱(Sordariomycetes) (6.38%～23.09%)、散囊菌 綱 (Eurotiomycetes) (0.26%～23.80%)、 銀 耳 綱(Tremellomycetes)(5.93%～13.55%)、錘舌菌綱(Leotiomycetes) (5.44% ～6.68%)、被孢霉綱(Mortierellomycetes) (2.13%～4.83%)、盤菌綱(Pezizomycetes)(0.22%～7.06%)和GS18 (0.17% ～2.58%)。其中，座囊菌綱、傘菌綱、錘舌菌綱、被孢霉綱和盤菌綱的相對豐度在不同人工林樣地中無顯著差異。在楊樹人工林土壤中糞殼菌綱和銀耳綱的相對豐度最高，且顯著高于其他人工林樣地(P＜0.05)，然而，在油松人工林土壤中散囊菌綱相對豐度含量最高，顯著高于其他樣地 (P＜0.05) (圖 5)。

在所有的樣品中共檢測出513個屬，其中，相對豐度大于1%的主要的真菌類群為Guehomyces(3.96%)、被孢霉屬(Mortierella) (3.88%)、青霉菌屬 (Penicillium) (3.31%)、Plectosphaerella (2.52%)、小 皮 傘 屬 (Marasmius) (2.50%)、 Knufia (2.33%)、Phallus (2.31%)、Devriesia (1.54%)、紅菇屬(Russula)(1.48%)，Trechispora (1.37%)、Microidium (1.35%)、Lectera (1.17%)和籃狀菌屬(Talaromyces)(1.10%)(圖6)。相對豐度前50的真菌屬的熱圖分析表明，不同植被類型的真菌群落結(jié)構(gòu)不同，可以劃分為兩個類群，其中樟子松人工林和油松人工林為一類，楊樹人工林為單獨(dú)一類(圖7)。

表 3 不同人工林土壤真菌多樣性指數(shù)Table 3 Soil fungal diversity index in different plantation forests

圖 2 不同人工林土壤真菌群落非度量多維尺度分析Fig. 2 Non-metric multidimensional scaling (NMDS)analysis based on Unweighted UniFrac distance under different plantation forests

圖 3 土壤特性與微生物多樣性間的相關(guān)性Fig. 3 The relationships between soil characteristics and soil fungal community diversity

圖 4 不同人工林土壤優(yōu)勢真菌門的相對豐度Fig. 4 The relative abundances of dominant fungal communities at phylum level

圖 5 不同人工林優(yōu)勢真菌綱相對豐度Fig. 5 The relative abundances of dominant fungal communities at class level

圖 6 不同人工林土壤真菌屬水平相對豐度Fig. 6 The relative abundances of fungal communities at genus level

3.4 不同人工林土壤真菌群落功能比較

真菌的生態(tài)功能類群是基于營養(yǎng)型來劃分的。根據(jù)FUNGuild數(shù)據(jù)庫的比對結(jié)果，對3種人工林真菌的營養(yǎng)型(trophic mode)進(jìn)行分類統(tǒng)計，結(jié)果如圖3所示，檢測到8個營養(yǎng)型(Trophic mode)，分別為致病菌-腐生-共生營養(yǎng)型(Pathogen-Saprotroph-Symbiotroph)、病理營養(yǎng)型(Pathotroph)、病理-腐生營養(yǎng)型(Pathotroph-Saprotroph)、病理-腐生-共生營養(yǎng)型 (Pathotroph-Saprotroph-Symbiotroph)、病理-共生營養(yǎng)型(Pathotroph-Symbiotroph)、腐生營養(yǎng)型(Saprotroph)、腐生-共生營養(yǎng)型(Saprotroph-Symbiotroph)和共生營養(yǎng)型(Symbiotroph)。該區(qū)3種人工林土壤真菌主要以腐生營養(yǎng)型為主，腐生-共生營養(yǎng)型次之。對不同人工林土壤真菌功能類群進(jìn)行聚類分析結(jié)果表明，不同人工林真菌群落功能可劃分為兩個類群，其中油松人工林和紅松人工林土壤真菌群落功能為一類，楊樹人工林土壤真菌功能類群為一類(圖8)。

圖 7 不同人工林相對豐度為前50的土壤真菌屬熱圖Fig. 7 The heatmap diagram of fungal genera with relative abundance of the top 50 in different plantation forest soils

為研究土壤真菌群落功能與土壤環(huán)境因子間的相關(guān)性，采用CCA分析對土壤環(huán)境因子和真菌群落功能類的關(guān)系進(jìn)行限制性排序分析，如圖9所示，土壤pH (r=0.76)、可溶性有機(jī)碳(r=0.61)、C/N(r=-0.83)和速效磷(r=-0.75)與CCA1軸的相關(guān)性較大，第一軸的解釋量為53.0%。土壤速效磷(r=-0.54)與第二軸的相關(guān)性較大，解釋量為36.5%。由此可見，土壤pH、可溶性有機(jī)碳、C/N和速效磷為土壤真菌群落功能的主要影響因子。

4 討論

4.1 土壤環(huán)境因子對不同人工林的響應(yīng)

不同人工防護(hù)林會顯著改變土壤化學(xué)特性。與樟子松和油松人工林相比，楊樹人工林土壤pH值最高(表1)。Yoshimura等人[29]研究發(fā)現(xiàn)，松樹林土壤pH值均較橡樹和樺樹林土壤低，這主要是由于針葉林凋落物含有較高的酸性物質(zhì)[30]。不同森林類型土壤C/N差異顯著[31]，本研究發(fā)現(xiàn)人工林土壤C/N依次為油松＞樟子松＞楊樹，與以往的研究結(jié)果類似[29]。凋落物是人工林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分歸還的重要組成部分，在很大程度上影響著土壤有機(jī)質(zhì)的形成[32]，與針葉樹樟子松和油松相比，楊樹能更好地提高土壤可溶性有機(jī)碳和速效磷的含量，這可能是由于不同樹種向土壤輸入的凋落物的質(zhì)量和數(shù)量不同所致[33]，在相同生境中，闊葉樹種枯落物分解速率大于針葉樹種[34]，與楊樹相比，樟子松和油松凋落物分解慢，養(yǎng)分釋放需要時間較長，歸還量較少，從而造成針葉人工林土壤中的速效養(yǎng)分的含量較低。由此可見，在同一氣候條件下，人工林樹種對土壤特性存在顯著影響，尤其是在闊葉林和針葉林之間。

圖 8 不同人工林土壤真菌群落功能熱圖Fig. 8 The heatmap of the fungal community functions in different plantation forest soils.

圖 9 不同人工林土壤真菌群落功能與土壤化學(xué)特性間的CCA分析Fig. 9 CCA analysis of the soil fungal functions with soil chemical characteristics in different plantation forest

4.2 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)對不同人工林的響應(yīng)

本研究發(fā)現(xiàn)，不同人工林土壤真菌在門、綱和屬的組成上具有一定的相似性，但是，不同人工林土壤真菌在門、綱和屬的相對豐度上存在一定差異。眾所周知，土壤微生物所利用的碳源主要來自于植物凋落物及根系分泌物，凋落物的豐富程度和品質(zhì)高低直接決定微生物的數(shù)量及群落結(jié)構(gòu)[35]，由于不同的植被類型具有不同的凋落物殘體和根系分泌物，所以使不同人工林土壤微生物的群落多樣性和結(jié)構(gòu)存在差異[36-38]。本研究發(fā)現(xiàn)，在付家林場3種人工林土壤中，子囊菌門真菌為優(yōu)勢菌門，擔(dān)子菌門次之，研究結(jié)果與湖南杉木人工林[39]、老撾熱帶草地[40]、關(guān)帝山森林土壤[41]、以及寧南山區(qū)人工林草[42]土壤中優(yōu)勢真菌門類群相一致。Curlevski等人[43]的研究也表明，澳大利亞亞熱帶森林土壤中的子囊菌門真菌群落多于擔(dān)子菌門。然而，有研究發(fā)現(xiàn)中國亞熱帶森林土壤的真菌群落主要以擔(dān)子菌門為主[44]。擔(dān)子菌和子囊菌均喜歡通氣好的土壤條件[45]，它們屬于陸生菌物，是土壤有機(jī)質(zhì)的主要分解者[46]。在森林土壤中，多數(shù)子囊菌為腐生菌，能夠分解角質(zhì)素和木質(zhì)素等許多較難降解的有機(jī)物質(zhì)，在養(yǎng)分循環(huán)中扮演著重要作用[47]，它們通常在偏酸性土壤中大量存在。本研究發(fā)現(xiàn)，在pH值最低的油松人工林土壤中，子囊菌門相對豐度最高。Heatmap和NMDS分析結(jié)果表明，不同人工林土壤真菌群落存在明顯差異，尤其針葉林與闊葉林之間的差異更大。本研究結(jié)果與He等人的研究結(jié)果相類似[48]，均表明人工林樹種不同，其土壤真菌群落組成也不同[49]。

4.3 土壤真菌群多樣性與不同土壤環(huán)境因子間的相關(guān)性

土壤真菌多樣性是土壤質(zhì)量變化的敏感指標(biāo)，能夠反映真菌群落總體的動態(tài)變化[50]。本研究結(jié)果表明，不同人工林土壤真菌多樣性具有顯著差異，Myers等人[51]也得到相似的結(jié)果。其中，楊樹人工林土壤真菌的Simpson指數(shù)、Shannon指數(shù)、Chao1指數(shù)和ACE指數(shù)均高于樟子松和油松人工林，表明楊樹人工林土壤具有較高的真菌多樣性和均勻性，這主要是由于樟子松和油松均屬針葉林，針葉林枯枝落葉在分解過程中產(chǎn)生酸性物質(zhì)[52]，使土壤酸性增強(qiáng)，且針葉樹凋落物分解慢，養(yǎng)分歸還少[53]，微生物活性和多樣性受到限制?？梢?，植被類型不僅影響土壤養(yǎng)分特征，也顯著影響土壤微生物群落多樣性[54]。除此之外，森林生態(tài)系統(tǒng)中土壤真菌多樣性還受多種土壤環(huán)境因子的影響[55]，其中，土壤酸堿度也是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的重要環(huán)境因子[56]，土壤中碳、氮、磷等元素的含量也影響并制約著土壤中各類微生物群落的活性[57]，多樣性及其組成[58-59]。本研究結(jié)果表明，土壤pH值與真菌ACE指數(shù)和Chao1指數(shù)呈極顯著正相關(guān)，與關(guān)帝山森林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果相一致[40]。真菌群落對土壤pH適應(yīng)范圍較寬，pH在5～9之間的土壤均不會抑制真菌的生長[60]。本研究結(jié)果表明土壤的DOC、AP和C/N也對真菌的多樣性和真菌群落功能具有顯著影響，可能是由于不同植物物種會通過改變土壤結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)狀況從而間接地改變真菌的生存環(huán)境，影響土壤真菌群落多樣性以及功能特征[61]。

5 結(jié)論

楊樹、樟子松和油松為遼西北風(fēng)沙地區(qū)發(fā)揮生態(tài)效應(yīng)的主要造林樹種。本研究采用高通量測序與FUNGuild綜合分析的方法，對遼西風(fēng)沙區(qū)3種不同造林樹種的土壤真菌群落多樣性、真菌群落結(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：（1）楊樹人工林能顯著增加土壤pH值、土壤可溶性有機(jī)碳和速效磷的含量，降低土壤的C/N；（2）楊樹人工林能夠提高土壤微生物的多樣性，且土壤pH、可溶性有機(jī)碳、速效磷和C/N是影響該區(qū)真菌多樣性和真菌群落功能的主要因素；（3）3種人工林樣地中共有5個真菌門和13個優(yōu)勢真菌屬，其中，相對豐度最大的為子囊菌門和擔(dān)子菌門；（4）Heatmap和NMDS分析結(jié)果表明不同人工林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和功能具有一定差異，且在闊葉林和針葉林之間差異較大。試驗結(jié)果為遼西北風(fēng)沙地區(qū)不同針闊樹種造林土壤養(yǎng)分及土壤微生物的研究等提供數(shù)據(jù)支持，也為該地區(qū)土壤改善、生態(tài)環(huán)境治理和樹種選擇提供科學(xué)依據(jù)。