1、DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2022-0663陈永成，李肖，蔡宜东，郭志国，张凡凡，马春晖.昆仑山沙区旱作紫花苜蓿根际/非根际土壤理化性质及真菌群落特征.草业科学,2023,40(5):1232-1242.CHENYC,LIX,CAIYD,GUOZG,ZHANGFF,MACH.Physicochemicalpropertiesandfungalcommunitycharacteristicsofdry-cultivatedalfalfarhizosphereandnon-rhizospheresoilsinthesandyareaofKunlunMountain
2、s.PrataculturalScience,2023,40(5):1232-1242.昆仑山沙区旱作紫花苜蓿根际/非根际土壤理化性质及真菌群落特征陈永成1，李肖1，蔡宜东2，郭志国2，张凡凡1，马春晖1（1.石河子大学动物科技学院,新疆石河子832000；2.新疆天物生态环保股份有限公司,新疆乌鲁木齐830000）摘要：以昆仑山沙区紫花苜蓿(Medicago sativa)根际与非根际(040cm)土壤为研究对象，基于高通量测序技术分析真菌群落结构及多样性与土壤理化性质的关系，以揭示紫花苜蓿种植对该区域土壤生态的潜在影响。土壤理化性质分析结果表明：根际土壤含水量、全氮、碱解氮、速效钾和有机质
3、含量整体均显著高于非根际(P0.05)。通过对20 个土壤样品进行高通量测序，共检测到 12 门 40 纲 91 目 190 科 384 属 625 种 1487 个操作性分类单元(OTUs)。根际土壤群落丰富度和多样性整体低于非根际。子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为共有优势菌门；赤霉菌属(Gbberella)、Filobasidiu 和 Naganishia 为共有优势菌属。枝孢属(Cladosporium)、链格孢属(Alternaria)和刺孢属(Phaeomycocentrospora)是非根际真菌群落的关键类群；Naganishia、Vish
4、niacozyma、Cystofilobasidium、赤霉菌属和镰孢菌属(Fusariella)是根际真菌群落的关键类群。冗余分析表明土壤有效磷、有效钾、碱解氮和电导率是影响土壤真菌群落分布的关键因素。赤霉菌属与土壤电导率和土壤有机质具有显著相关性(P0.05)，Naganishia、Vishniacozyma和 Cystofilobasidium 与土壤有机质、速效钾和碱解氮具有显著相关性(P0.05)，链格孢属与枝孢属与土壤全磷、有效磷、土壤含水量和全氮具有显著相关性(P0.05)。综上，昆仑山沙区紫花苜蓿种植通过提高土壤养分在根际的富集以及促进有益真菌丰度，以达到促进土壤生态环境的稳定
5、。关键词：高海拔；沙化地区；根际；土壤肥力；紫花苜蓿；真菌；群落结构文献标志码：A文章编号：1001-0629(2023)05-1232-11Physicochemical properties and fungal community characteristics of dry-cultivated alfalfarhizosphere and non-rhizosphere soils in the sandy area of Kunlun MountainsCHENYongcheng1,LIXiao1,CAIYidong2,GUOZhiguo2,ZHANGFanfan1,MAChunh
6、ui1(1.SchoolofAnimalScienceandTechnology,ShiheziUniversity,Shihezi832000,Xinjiang,China;2.XinjiangTianwuEcologicalEnvironmentalProtectionCo.,Ltd.,Urumqi830000,Xinjiang,China)Abstract:ThepotentialimpactofalfalfaplantingonsoilecologyintheKunlunmountainsandareaisunclear,thereforethisstudywasaimedatunde
7、rstandingthesoilecologyofthisareabyanalyzingalfalfaintherhizosphereandnon-rhizosphere(0 40 cm)using high-throughput sequencing technology.This analysis was conducted on 20 soil samples,and 1487operationaltaxonomicunits(OTUs)belongingto625species,384genera,190families,190orders,40classes,12phylawered
8、etected.Italsoshowedtherelationshipbetweenfungalcommunitystructureanddiversity,aswellasthephysicaland收稿日期：2022-08-23接受日期：2023-01-31基金项目：财政部和农业农村部“国家现代农业产业技术体系项目(CARS)”；师市重点领域科技攻关项目(KY2022GG07)；乌鲁木齐高新区(新市区)博士后科研项目“南疆高海拔地区苜蓿专用菌肥研发及应用”第一作者：陈永成(1998-)，男，新疆乌苏人，在读硕士生，研究方向为饲草生产与加工。E-mail:通信作者：张凡凡(1989-)，男，
9、新疆乌鲁木齐人，副教授，博士，研究方向为草地资源与生态。E-mail:共同通信作者：马春晖(1966-)，男，新疆哈密人，教授，博士，研究方向为饲草生产与加工。E-mail:1232-1242草业科学第40卷第5期5/2023PRATACULTURALSCIENCEVol.40,No.5http:/chemicalpropertiesofthesoil.Analysisofsoilphysicalandchemicalpropertiesindicatedthatthewatercontent,totalnitrogen,availablenitrogen,availablepotassium
10、andorganicmatterintherhizosphereweresignificantlyhigherthanthoseinthenon-rhizosphere(P0.05).Therichnessanddiversityoftherhizospheresoilcommunityarelowerthanthoseofthenon-rhizosphere.AscomycotaandBasidiomycotaarethecommondominantphylum;Gbberella,FilobasidiuandNaganishiaarethecommondominantgenera.Clad
11、osporium,AlternariaandPhaeomycocentrosporaarethekeygroupsofnon-rhizospherefungal communities.Naganishia,Vishniacozyma,Cystofilobasidium,Gibberella and Fusariella are the key groups ofrhizospherefungicommunity.Redundancyanalysisshowedthatsoilavailablephosphorus,potassium,nitrogenandelectricalconducti
12、vitywerethekeyfactorsaffectingthedistributionofsoilfungalcommunities.Thereisasignificantcorrelationbetween fungi and soil electrical conductivity and soil organic matter(P 0.05),Naganishia,Vishniacozyma andCystofilobasidium with soil organic matter,available potassium and available nitrogen(P 0.05),
13、and Alternaria andCladosporium with soil total phosphorus,available phosphorus,soil water content and total nitrogen(P 0.05).Inconclusion,alfalfaplantingintheKunlunMountainsandareacanpromotethestabilityofthesoilecologicalenvironmentbyincreasingtheenrichmentofsoilnutrientsintherhizosphereandpromoting
14、theabundanceofbeneficialfungi.Keywords:highaltitude;desertificationarea;rhizosphere;soilfertility;alfalfa;fungi;communitystructureCorresponding author:ZHANGFananE-mail:MAChunhuiE-mail:天然草地作为重要的自然资源，直接影响新疆整体生态环境的稳定；而近年来随全球气候变化和人类活动致使新疆草地退化、自然灾害等生态问题频发1，严重威胁新疆乃至全国的生态环境安全与经济社会发展，因此如何维持生态安全和稳定是目前亟待解决的重要
15、问题。南疆大面积土地属干旱或半干旱区，尤其昆仑山北部山区是全国沙尘天气发生最频繁地区，受干旱气候影响，降水极少、土壤沙质化严重，形成了独具特色且极为脆弱的生态环境2。复杂多变的区域环境以致诸多农作物均不能有效建植。紫花苜蓿(Medicago sativa)作为栽培草地建植、沙化土地修复、土壤环境改良和退耕还林还草工程的首选草种，具有高产优质、抗逆性强等诸多优点3，能够在涵养水源和固持水土等方面发挥重要作用4。昆仑山沙区种植紫花苜蓿同时面临干旱、气温变化剧烈与海拔较高等挑战；那么其能否通过提高根际有益真菌丰度和土壤质量进而巩固土壤生态环境的稳定，是本研究试图揭示的问题。微生物作为土壤生态系统的重
16、要组成部分，与植物、土壤理化性质之间联系紧密且相互制约5，其不但参与土壤有机质分解、腐殖质形成等养分转化和能量循环过程；且在调节土壤微生态稳定性、土壤形成、肥力积累等过程中也起着极为重要的作用6。根际作为土壤微域结构的主要类型之一，其同时受到植物根系及生长活动、环境因素及微生物活动等多方面的影响7。例如：植物根系分泌物可以为根际微生物的生长繁殖提供营养；根际微生物可以通过自身一系列复杂活动加快土壤中有机质矿化，增加土壤有效养分、提高植物对养分的吸收8-9；同时，植物的根系在生长发育过程中产生的生物活性物质，可以为根际吸引大量有益微生物聚居，并促进植物的生长发育10-11。近年来，有关根际土壤微生物的数量变化及群落分布逐渐成为生态学领域的研究重点；其中真菌作为土壤微生物的重要组成部分，在土壤有机质的降解、养分循环、土传病害的发生以及植株的生长有重要的作用12；同时维持生态系统的功能完整性12-13；此外，由于受植株及植物根系生长等活动的影响，根际土壤的理化和生物学特征显著区别于非根际土壤14-15，而环境因素是影响土壤中微生物群落分布的主要因素之一16。那么针对昆仑山高海拔沙区这一特殊区