吳昌明，范少輝，馮 云，申景昕，劉廣路

（國際竹藤中心 國家林業(yè)和草原局竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012）

生活在土壤中的微生物常通過代謝活動(dòng)促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)，改變土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)養(yǎng)分和能量的轉(zhuǎn)化。土壤微生物在養(yǎng)分循環(huán)與平衡、土壤質(zhì)量的改善中起著重要作用，揭示著生態(tài)系統(tǒng)功能的變化[1-2]。土壤微生物對外界環(huán)境條件的變化十分敏感，常作為反映土壤質(zhì)量及健康狀況的指標(biāo)。微生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與微生物的物種、功能、系統(tǒng)發(fā)育多樣性密切相關(guān)[3-5]。在不發(fā)生自然或人為干擾的條件下，陸地生態(tài)系統(tǒng)中的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，而不同的植被類型、氣候類型、經(jīng)營管理措施、土地利用方式、地形梯度會顯著影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[6-9]。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能的研究，經(jīng)歷了純培養(yǎng)、微平板分析、微生物生物量、生物標(biāo)記物、分子生物學(xué)等研究方法[10]?，F(xiàn)今，主要通過高通量測序技術(shù)對土壤中微生物的特定基因片段進(jìn)行測序，通過序列間可變區(qū)域的測定和比對可揭示微生物群落的多樣性[11]。例如：高尚坤[12]利用高通量測序技術(shù)對不同營林措施下馬尾松人工林的土壤微生物群落特征的研究表明，營林措施顯著改變了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，同時(shí)輕度采伐的細(xì)菌、真菌Alpha 多樣性和豐度顯著下降。胡華英等[13]對16S rDNA序列的V3+V4 區(qū)域進(jìn)行測定，研究發(fā)現(xiàn)，在杉木人工林中添加生物炭能改變土壤中細(xì)菌優(yōu)勢種群的豐度，且影響細(xì)菌群落的功能。李偉成等[14]運(yùn)用Illumina MiSeq 高通量測序技術(shù)研究了不同營林方式下中小徑級毛竹林土壤細(xì)菌群落的變化，經(jīng)α-多樣性和主坐標(biāo)分析表明，覆蓋經(jīng)營對土壤細(xì)菌群落的物種多樣性和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較大影響，細(xì)菌的豐度和種類得到提高。同樣在毛竹林生態(tài)系統(tǒng)，施磷措施能顯著改變土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，變形菌和子囊菌的相對豐度增加[15]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于福建省永安市，地處閩中偏西，雨量充沛，日照時(shí)間長，霜期短，熱量資源充足，屬典型的亞熱帶季風(fēng)山地氣候。四季夏長冬短，氣候溫暖濕潤，年均氣溫19.3℃；無霜期約為300 d，年均日照1 800 h，年降水量1 600 mm 左右，適于常綠闊葉林等亞熱帶林木生長。

2019年6月，于屬天寶巖自然保護(hù)區(qū)外沿北部，距永安市城區(qū)約28 km 的上坪鄉(xiāng)聯(lián)合村（117°27′43″E，26°00′20″N）進(jìn)行帶狀采伐毛竹林試驗(yàn)地調(diào)查。該村毛竹林由散戶承包，以合作社的形式經(jīng)營。經(jīng)營者連年挖筍獲取毛竹林的經(jīng)濟(jì)收益，毛竹林密度過大時(shí)，對密處進(jìn)行擇伐，改善毛竹林林分結(jié)構(gòu)。毛竹林間還散生檫木Sassafras tzumu、杉木Cunninghamia lanceolata、南酸棗Choerospondias axillaris、馬尾松Pinus massoniana等樹種；林下植被主要有白背葉Mallotus apelta、翅柃Eurya alata、紫金牛Ardisia japonica等灌木；草本植物主要是芒萁Dicranopteris pedata、狗脊Woodwardia japonica、淡竹葉Lophatherum gracile、金絲草Pogonatherum crinitum等，森林覆蓋度95%以上。土壤類型為花崗巖和砂巖風(fēng)化發(fā)育成的紅壤。

2 材料與方法

2.1 供試土樣

供試土樣來源于南亞熱帶分布區(qū)的帶狀采伐毛竹林試驗(yàn)地，以不同采伐帶寬的土樣為研究對象，保留帶的土樣為對照，供試混合土壤樣品共15 個(gè)。

2.2 樣品采集與處理

為避免地形等造成的試驗(yàn)誤差，樣地應(yīng)選擇在坡度、坡向、海拔等大致相同的位置。設(shè)置采伐帶寬為3、6、9、12 m，長20 m 的采伐樣地組3 個(gè)；4 個(gè)寬度處理的帶狀采伐措施有3 個(gè)采伐處理區(qū)組（A、B、C），共15 塊固定樣地。采伐方法：在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)將采伐帶內(nèi)的毛竹垂直等高線全部伐除，采伐帶間設(shè)置保留帶（保留帶寬度為采伐帶的2 倍）。采伐后將竹枝等剩余物清理出樣帶。用PVC 管將采伐帶與保留帶進(jìn)行界定，便于后期毛竹林更新的監(jiān)測。采伐帶與保留帶不采取任何人工營林措施，分別在采伐帶、保留帶內(nèi)設(shè)置取樣點(diǎn)。

采伐前，設(shè)置20 m×20 m 的臨時(shí)樣方，對樣方內(nèi)的毛竹進(jìn)行每木調(diào)查，紀(jì)錄胸徑、年齡（度數(shù)）、株高等實(shí)測因子。其中毛竹年齡按度數(shù)統(tǒng)計(jì)：Ⅰ度為1年生，Ⅱ度為2～3年生，Ⅲ度4～5年生，Ⅳ度為6～7年生。另外，記錄樣地所在位置的坡度、坡向、坡位、海拔等地形條件（表1）。

表1 樣地區(qū)組基本信息Table 1 Basic information of sample plot group

2019年11月1日，在3、6、9、12 m 采伐帶、24 m 保留帶內(nèi)采集0～20 cm 的表層土壤，“棋盤式”9 鉆為一個(gè)混合土樣，去除枯枝落葉、碎石等雜質(zhì)后裝入塑封袋混勻，然后取少量表層混合新鮮土樣于25 mL 離心管中，保存于干冰盒，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室存于-80℃超低溫冰箱，并盡快用于土壤微生物DNA 的提取。將塑封袋內(nèi)剩余土壤密封，帶回實(shí)驗(yàn)室用鮮土過2 mm 篩，待自然風(fēng)干后用于測定土壤化學(xué)性質(zhì)。分別將3、6、9、12 m采伐帶內(nèi)的土壤樣品標(biāo)記為SW3m、SW6m、SW9m、SW12m，24 m 保留帶標(biāo)記為Res。

2.3 養(yǎng)分及酶活性分析

土壤pH 值：用水∶土為2.5∶1 的玻璃電極法測定；土壤有機(jī)質(zhì)（SOM）：高溫外熱重鉻酸鉀氧化-容量法；全氮（TN）：凱氏-蒸餾滴定法；全磷（TK）：氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法；全鉀（TK）：氫氧化鈉熔融-火焰原子吸收分光光度法；堿解氮（AN）：堿解擴(kuò)散法；有效磷（AP）：鹽酸-氟化銨提取-鉬銻抗比色法；速效鉀（AK）：乙酸銨提取-火焰原子吸收分光光度法；脲酶（Ure）：比色法；磷酸酶（Pho）：磷酸苯二鈉比色法；過氧化氫酶（Cat）：容量法[23]。化學(xué)分析中使用到的儀器：火焰原子吸收分光光度計(jì)（型號：Z-2300，日本日立公司）；分光光度計(jì)（型號：UV-754，上海精密科學(xué)儀器有限公司）。

2.4 高通量測序

提取土壤微生物基因組DNA，細(xì)菌用16S rRNA 的V3+V4 區(qū)域引物進(jìn)行PCR 擴(kuò)增（338F:5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3'/806R:5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3'）；PCR 擴(kuò)增程序：初始DNA 在98℃下變性2 min；98℃下退火30 s、50℃下退火30 s，70℃下退火60 s，循環(huán)30次；最后在72℃下延伸5 min。PCR 產(chǎn)物檢測質(zhì)量合格，將PCR 產(chǎn)物回收后送北京百邁客生物科技有限公司進(jìn)行建庫測序（www.biocloud.net），測序儀器為Illumina HiSeq 2500。

乳酸菌是定居在動(dòng)物腸道中的正常微生物，常被選用菌種進(jìn)行發(fā)酵飼料，具有潛在的益生作用，有利于維護(hù)動(dòng)物的腸道健康。因其能夠代謝生成大量乳酸，降低飼料pH值，且飼料發(fā)酵后具有酸香味，從而能極大地提高動(dòng)物的食欲。同時(shí)，經(jīng)乳酸菌發(fā)酵后，能提高飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的含量，降低抗?fàn)I養(yǎng)因子含量，具有一定的抑菌作用，能夠防止雜菌污染，提高發(fā)酵飼料的品質(zhì)[4-5]。一般來說，乳酸菌發(fā)酵飼料常采用固態(tài)發(fā)酵技術(shù)，既能降低成本，又能利用其厭氧發(fā)酵的特點(diǎn)進(jìn)行深層發(fā)酵，利于大規(guī)模發(fā)酵的應(yīng)用。

2.5 數(shù)據(jù)處理與分析

2.5.1 測序數(shù)據(jù)處理

使用FLASH（version 1.2.11）軟件進(jìn)行序列（reads）拼接，將拼接得到的序列用Trimmomatic（version 0.33）進(jìn)行質(zhì)量過濾，并用UCHIME（version 8.1）去除嵌合體，得到高質(zhì)量的優(yōu)化序列（Clean Tags）。用USEARCH（version 10.0）在相似性為97%的水平上對序列進(jìn)行聚類，以測序所有序列數(shù)的0.005%作為閾值過濾OTU?；贠TU 分析結(jié)果，用RDP Classifier：置信度閾值為80%（version 2.2，http://sourceforge.net/projects/rdpclassifier/）上分析細(xì)菌（16S rRNA）序列；選擇Silva 數(shù)據(jù)庫（Release132，http://www.arb-silva.de）。利 用Mothur（version v.1.30，http://www.mothur.org/）分析細(xì)菌的Alpha 多樣性指數(shù)。通過BugBase 軟 件（https://bugbase.cs.umn.edu/）預(yù)測復(fù)雜細(xì)菌功能途徑的生物水平覆蓋以及生物可解釋表型。使用R 軟件的picante 包對土壤微生物的系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)進(jìn)行計(jì)算[24]。細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)包括系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)（PD，Phylogenetic diversity，標(biāo)識群落系統(tǒng)發(fā)育樹的枝長總和）、凈種間親緣關(guān)系指數(shù)（NRI，Net Relatedness index）、凈最近種間親緣關(guān)系指數(shù)（NTI，Nearest taxon index）。

2.5.2 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用SPSS 21.0 軟件的單因素方差分析（選擇最小顯著差法（LSD）進(jìn)行多重比較，顯著性水平為95%）分析門水平下不同采伐帶寬間土壤細(xì)菌的物種相對豐度，分析不同采伐處理間土壤細(xì)菌群落α 多樣性、BugBase 功能預(yù)測特征、系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)的差異性。用R（v.3.6.3）軟件vegan 包中的 binary jaccard 算法分析細(xì)菌群落特征相似性，作非度量多維標(biāo)定法（NMDS）圖，利用置換多元方差分析（PERMANOVA）檢驗(yàn)不同采伐帶寬間β 多樣性的差異顯著性。用R 軟件完成門水平土壤細(xì)菌與土壤養(yǎng)分、酶活性的冗余分析（RDA），可視化土壤養(yǎng)分、酶活性對土壤細(xì)菌群落的重要程度。用mantel 檢驗(yàn)土壤養(yǎng)分、酶活性對土壤細(xì)菌群落造成的影響程度，通過顯著相關(guān)性判斷影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化的相關(guān)養(yǎng)分或酶活指標(biāo)。分別使用Excel、R 軟件作圖。

3 結(jié)果與分析

通過高通量測序分析了15 個(gè)樣帶的15 個(gè)混合樣品，細(xì)菌（16S rRNA）測序共獲得序列（Reads）數(shù)1 199 145，優(yōu)化序列（Clean tags）數(shù)1 125 429。對所有優(yōu)化序列進(jìn)行OTU 劃分，按照97%相似性閾值對非重復(fù)序列（不含單序列）進(jìn)行OTU 聚類，得到OTU 的代表序列915 條。在門、綱、目、科、屬、種中對OTU 進(jìn)行聚類，共得到細(xì)菌17 門、40 綱、85 目、126 科、195 屬、213 種。

3.1 土壤細(xì)菌優(yōu)勢門的分布特征

發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的主要優(yōu)勢門為酸桿菌門（Acidobacteria）、變形菌門（Proteobacteria）、放線菌門（Actinobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、疣微菌門（Verrucomicrobia）、浮霉菌門（Planctomycetes）等，相對豐度累計(jì)占到95%以上。酸桿菌門、變形菌門、放線菌門相對豐度分別超過10%，在毛竹林土壤中大量存在，說明這三門細(xì)菌在毛竹林土壤功能中具有重要作用。由表2可知，毛竹林帶狀采伐后，土壤放線菌門的相對豐度在3 m 采伐帶顯著增加（P＜0.05），其余細(xì)菌類群無顯著變化；綠彎菌門、擬桿菌門（Bacteroidetes）、厚壁菌門（Firmicutes）的相對豐度呈上升趨勢，浮霉菌門的相對豐度呈下降趨勢，不同采伐帶寬間無顯著性差異。

表2 不同采伐寬度下細(xì)菌門水平相對豐度的變化Table 2 Variety of relative abundance of bacteria in different cutting widths at phylum level %

3.2 土壤細(xì)菌的α 多樣性特征

α 多樣性（Alpha diversity）反映的是單個(gè)土樣物種豐度（Richness）及物種多樣性（Diversity），有多種衡量指標(biāo)：Ace、Chao1 多度指數(shù)，Shannon、Simpson 多樣性指數(shù)。Ace、Chao1 多度指數(shù)表示物種數(shù)量的多少。Shannon 指數(shù)值越大，Simpson 指數(shù)值越小，說明樣品的物種多樣性越高[25]。由圖1可知，不同采伐帶寬間的細(xì)菌Ace、Chao1 多度指數(shù)有顯著性差異（P＜0.05），而不同采伐帶寬間的細(xì)菌Shannon 和Simpson 多樣性指數(shù)無顯著差異。SW3m、SW9m 的Ace 多度指數(shù)顯著大于Res（P＜0.05），具體表現(xiàn)為：SW3m＞SW9m＞SW6m＞SW12m＞Res。SW3m 的Chao1 多度指數(shù)顯著大于Res、SW12m（P＜0.05），與SW6m、SW9m 間無顯著差異，具體表現(xiàn)為：SW3m＞SW9m＞SW6m＞SW12m＞Res。不同采伐處理間的細(xì)菌Ace 與Chao1 多度指數(shù)表現(xiàn)出相同的趨勢，Shannon 和Simpson 多樣性指數(shù)互為反向規(guī)律。

圖1 細(xì)菌的α 多樣性Fig.1 Bacterial α diversity

3.3 土壤細(xì)菌的β 多樣性特征

使用Binary jaccard 算法分析不同處理間細(xì)菌的β 多樣性。結(jié)果如圖2所示，不同采伐帶寬的細(xì)菌β 多樣性與保留帶（Res）有較顯著差異，SW3m、SW6m、SW12m 與Res 的坐標(biāo)平均距離最近，其次是SW9m，說明SW9m 改變了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)；SW9m 的組內(nèi)坐標(biāo)距離最近，群落結(jié)構(gòu)最相似。PERMANOVA 分析結(jié)果表明，不同處理間與不同處理組內(nèi)重復(fù)的β 多樣性差異不顯著，不同采伐帶寬下細(xì)菌（R2=0.356,P=0.038）的物種組成受到較顯著影響。不同處理組的細(xì)菌β 多樣性大小排序：SW12m＞Res＞SW3m＞SW6m＞SW9m（圖3）。

圖2 土壤細(xì)菌的NMDS 圖像Fig.2 NMDS diagram of soil bacteria

圖3 土壤細(xì)菌的PERMANOVA 分析箱型圖像Fig.3 PERMANOVA analysis box diagram of soil bacteria

3.4 土壤養(yǎng)分、酶活性的變化特征

由表3可知，毛竹林帶狀采伐后，表層（0～20 cm）土壤的TP含量發(fā)生了顯著變化（P＜0.05），SW3m、SW6m 的TP 含量顯著升高，其他養(yǎng)分指標(biāo)及酶活性無顯著影響。土壤SOM、TK 含量呈減小，Pho 含量呈增大的趨勢。

3.5 土壤細(xì)菌與養(yǎng)分、酶活性的關(guān)系

對土壤門水平細(xì)菌與土壤養(yǎng)分、酶活性進(jìn)行冗余分析（RDA），結(jié)果表明（圖4），第一主坐標(biāo)軸（RDA1）解釋了31.03%的變異，第二主坐標(biāo)軸（RDA2）解釋了19.38%的變異，土壤養(yǎng)分及酶活性等性質(zhì)解釋了細(xì)菌門水平上50.41%的變異?？梢猿醪酱_定測定的土壤養(yǎng)分及酶活性指標(biāo)中，全磷、全氮、速效氮、過氧化氫酶、C∶P、N∶P 是土壤門水平細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的主要驅(qū)動(dòng)因子。在不同采伐帶寬下，全磷、全氮對SW3m 的門水平細(xì)菌影響最大，速效氮、C∶P、N∶P對Res 的門水平細(xì)菌影響最大，過氧化氫酶對SW12m 的門水平細(xì)菌影響最大。前十門水平細(xì)菌的厚壁菌門、擬桿菌門、浮霉菌門在RDA 分析中的因子載荷值較高，是帶狀采伐后土壤中變化較為明顯的細(xì)菌類群。通過mantel檢驗(yàn)進(jìn)一步分析（表3），確定門水平細(xì)菌群落主要受全氮（R=0.31，P=0.046）、全磷（R=0.19，P=0.040）、C/P（R=0.40，P=0.026）、N:P（R=0.29，P=0.038）的驅(qū)動(dòng)。

表3 門水平細(xì)菌與土壤養(yǎng)分及酶活性的mantel 檢驗(yàn)?Table 3 Mantel test of between bacteria and soil nutrient,enzyme activity at phylum level

圖4 門水平細(xì)菌群落與土壤養(yǎng)分、酶活性的RDA 分析Fig.4 RDA analysis of bacterial community and soil nutrient,enzyme activity at phylum level

表3 不同采伐處理下土壤養(yǎng)分及酶活性的變化?Table 3 Vareity of soil nutrients and enzyme activities under different cutting treatments

3.6 土壤細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育學(xué)特征

由圖5可知，毛竹林帶狀采伐后細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)（PD）升高：SW3m＞SW9m＞SW6m＞SW12m＞Res，且SW3m 的細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)顯著大于SW12m、Res（P＜0.05）；帶狀采伐后隨著采伐寬度的增大，細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育凈種間親緣關(guān)系距離指數(shù)（NRI）先減后增：SW12m＞SW9m＞Res＞SW3m＞SW6m；細(xì)菌凈最近種間親緣關(guān)系指數(shù)（NTI）降低：Res＞SW9m＞SW6m＞SW3m＞SW12m，且不同采伐處理間的差異未達(dá)到顯著性水平。

圖5 細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)Fig.5 Phylogenetic diversity index of bacteria at different cutting widths

4 討 論

本研究中的毛竹林土壤表層（0～20 cm），細(xì)菌三大優(yōu)勢門為酸桿菌門、變形菌門與放線菌門，不同于Zhang 等[15]發(fā)現(xiàn)的變形菌門為主要群落構(gòu)建類群。而與Xiao 等[26]在毛竹林0～10 cm表層土壤發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌優(yōu)勢門酸桿菌門、變形菌門、綠彎菌門（Chloroflexi）相類似。與非根際細(xì)菌組成不同，酸桿菌門主要在根際土壤聚集[27]，本研究酸桿菌門作為優(yōu)勢類群可能與毛竹林土壤中根系分布密集有關(guān)。經(jīng)帶狀采伐后，3 m 采伐帶的土壤放線菌門顯著增加，而6、9、12 m 采伐帶的土壤放線菌門無顯著變化。放線菌門通常參與降解植物木質(zhì)素和纖維素[28]，優(yōu)先參與植物殘?bào)w和枯落物的碳源分解[29]。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是毛竹林帶狀采伐后，在不同采伐帶寬的樣地中的進(jìn)行采伐剩余物清理時(shí)，3 m 采伐帶中采伐剩余物清理得不夠徹底，3 m 采伐帶中的采伐剩余物較多，采伐帶內(nèi)土壤溫度增加[30]，致使土壤放線菌門迅速增加，以分解采伐帶中殘留較多的采伐剩余物。

土壤微生物的α 與β 多樣性是反映土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。經(jīng)帶狀采伐后，3、9 m采伐帶的細(xì)菌物種豐度顯著增大，細(xì)菌物種多樣性無明顯變化；由于采伐帶內(nèi)受光面積增大，光輻射較強(qiáng)，土壤溫度升高，且細(xì)菌對溫度敏感，在土壤溫度增加條件下大量增殖，物種豐度增加；而毛竹林中散生有杉木、南酸棗等高大喬木，影響了部分采伐樣帶中的光合輻射，6、12 m 采伐帶中細(xì)菌物種豐度相較于保留帶無顯著變化。群體間的β 多樣性越小，群體間的物種類型越相似，9 m 采伐帶的細(xì)菌β 多樣性最小，說明相較于其他采伐帶，9 m 采伐帶內(nèi)的細(xì)菌群落物種組成發(fā)生改變，且在9 m 采伐帶內(nèi)細(xì)菌群落組成最相似；當(dāng)外界環(huán)境變化時(shí)，細(xì)菌因其較高的結(jié)構(gòu)多樣性和功能冗余（指特定環(huán)境條件下多種微生物行使同一種功能），會表現(xiàn)出較強(qiáng)的穩(wěn)定性[31]。

帶狀采伐后，全量養(yǎng)分在土壤表層中變化顯著的是全磷，速效養(yǎng)分在土壤表層無顯著性變化。放線菌門、厚壁菌門與全磷呈極顯著或顯著正相關(guān)，而與速效磷呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，另外，C∶P 在各采伐帶降低，C∶P 值越低（圖4），表明土壤中微生物對有機(jī)質(zhì)的礦化能力越強(qiáng)，磷的釋放能力越大[32]，說明放線菌門與厚壁菌門可能存在具有較強(qiáng)解磷功能的細(xì)菌類群。已有研究證明細(xì)菌主要采取r 生存策略，利用速效氮和根系分泌物等快速生長周轉(zhuǎn)[33-34]。帶狀采伐后，毛竹林土壤速效氮含量增加，為細(xì)菌多度的增加提供了養(yǎng)分基礎(chǔ)。浮霉菌門與速效氮顯著負(fù)相關(guān)，厚壁菌門與速效氮顯著正相關(guān)，說明速效氮對細(xì)菌不同類群的存在異向作用，速效氮含量的增加可促進(jìn)厚壁菌門細(xì)菌的生長，而抑制浮霉菌的生長。一般認(rèn)為，C∶N 與土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速率呈反比，C∶N 越低，有機(jī)質(zhì)礦化越快[35]。帶狀采伐后毛竹林土壤有機(jī)質(zhì)含量、C∶N減小，可能與土壤中細(xì)菌的數(shù)量增加有關(guān)。雖然表層土壤過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶酶活性在帶狀采伐下變化不顯著，但是其活性在一定程度上改變了細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)特征。帶狀采伐后，3 m 采伐帶過氧化氫酶減少，6、9、12 m 采伐帶增加，這與土壤中放線菌有關(guān)。毛竹林經(jīng)帶狀采伐后土壤緊實(shí)，好氧菌數(shù)量減少，厭氧菌數(shù)量增多，過氧化氫酶通過酶促反應(yīng)產(chǎn)生氧氣以保證好氧菌豐度的穩(wěn)定。

微生物的系統(tǒng)發(fā)育多樣性代表著環(huán)境生態(tài)位的多樣性，種間譜系距離越近，表明兩者的生態(tài)位越近[36]。毛竹林帶狀采伐引起土壤養(yǎng)分及酶活性的變化，從而造成細(xì)菌種群生態(tài)位發(fā)生調(diào)整。因此微生物系統(tǒng)發(fā)育多樣性代表了不同功能群體在生態(tài)系統(tǒng)中的多樣性，系統(tǒng)發(fā)育多樣性越高的微生物群落擁有的功能多樣性越高，且功能多樣性是反映生態(tài)系統(tǒng)群落穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[37-38]。帶狀采伐后，毛竹林土壤細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)（PD）升高，細(xì)菌在3 m 采伐帶顯著升高。植物多樣性假說認(rèn)為植物多樣性高可以產(chǎn)生更多的生態(tài)位空間，以容納多樣的土壤微生物類群，如土壤細(xì)菌、真菌等微生物的多樣性均隨著植物物種多樣性的增加而升高[39-41]。毛竹林的樹種結(jié)構(gòu)簡單，林下植被物種多樣性低，采伐帶內(nèi)的毛竹伐除后，草本層、灌木層植物大量更新或恢復(fù)，依附植物生長的細(xì)菌種群開始增殖，細(xì)菌的物種多樣性增大，導(dǎo)致細(xì)菌系統(tǒng)發(fā)育多樣性指數(shù)升高。

凈種間親緣關(guān)系距離指數(shù)（NRI）、凈最近種間親緣關(guān)系指數(shù)（NTI）可度量群落結(jié)構(gòu)中的物種分布情況，若NRI/NTI＞0，則說明與零模型的隨機(jī)抽取的群落相比更傾向于聚集，即群落中親緣關(guān)系相近的物種更易聚集在一起，而NRI/NTI＜0，則呈現(xiàn)為系統(tǒng)發(fā)育發(fā)散，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的物種構(gòu)建群落[42-43]。本研究中細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育NRI、NTI均大于0，說明保留帶及各采伐帶的土壤細(xì)菌群落為系統(tǒng)發(fā)育聚集（phylogenetic clustering），微生物群落結(jié)構(gòu)的維持機(jī)制符合生態(tài)位理論，環(huán)境因子決定了微生物的群落結(jié)構(gòu)[44-45]，屬確定性過程。帶狀采伐對毛竹林土壤細(xì)菌的NRI、NTI 無顯著性影響，細(xì)菌的系統(tǒng)發(fā)育方向仍傾向于聚集。另外，毛竹林帶狀采伐后，土壤細(xì)菌的NTI 呈下降趨勢，說明土壤細(xì)菌近緣種間的系統(tǒng)發(fā)育距離變遠(yuǎn)，生態(tài)位也隨之分化。

本研究采用的高通量測序技術(shù)在細(xì)菌群落分析方面表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢，但是僅通過高通量測序這一研究方法對細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，難免會出現(xiàn)研究結(jié)果的偏差，后續(xù)研究中應(yīng)考慮加入微生物量、微生物生物標(biāo)記物或其他分子生物學(xué)研究方法，各研究結(jié)果間相互加以佐證，可提高研究結(jié)論的可靠性。本研究地點(diǎn)設(shè)在南亞熱帶毛竹林分布區(qū)，中、北亞熱帶分布區(qū)的毛竹林帶狀采伐后土壤細(xì)菌群落的響應(yīng)研究還未涉及，今后應(yīng)在區(qū)域尺度上探究帶狀采伐對微生物群落結(jié)構(gòu)特征的影響。另外，如今毛竹林模擬機(jī)械化采伐仍以人工采伐的方式進(jìn)行，未來采伐機(jī)械利用后，應(yīng)考慮采伐機(jī)械的大小、重量、承載力等因素對毛竹林土壤中細(xì)菌群落的影響。

5 結(jié) 論

以上結(jié)果反映了毛竹林土壤細(xì)菌對帶狀采伐干擾的響應(yīng)特征及響應(yīng)機(jī)制，毛竹林在帶狀采伐后的恢復(fù)初期，對地下土壤細(xì)菌群落的物種組成、多樣性及系統(tǒng)發(fā)育特征無顯著性影響，僅細(xì)菌的相對豐度在3、9 m 采伐帶顯著增高。土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在9 m 采伐帶最相似，說明經(jīng)帶狀采伐后，9 m 采伐帶的土壤細(xì)菌群落穩(wěn)定性相對較好。毛竹林經(jīng)帶狀采伐后短期恢復(fù)過程中，所設(shè)置的采伐帶寬還未達(dá)到土壤細(xì)菌群落的中度干擾程度。根據(jù)帶狀采伐后毛竹林生產(chǎn)力指標(biāo)及土壤性質(zhì)變化特征的已有研究成果，采伐帶寬設(shè)置6～9 m 較好，若短期內(nèi)使用帶狀采伐經(jīng)營毛竹林可設(shè)置9 m采伐帶寬，土壤細(xì)菌群落的恢復(fù)力和抵抗力較強(qiáng)，穩(wěn)定性較高。