嚴(yán)少娟 劉怡萌 孫艷麗 林興生 羅海凌 林輝 林占熺 孫紅英

摘 要：為探明鹽堿脅迫對(duì)巨菌草根際土壤微生物多樣性及酶活性的影響，該文設(shè)置了7個(gè)鹽堿梯度，利用SPSS和Illumina高通量測(cè)序分析巨菌草根際土壤生理指標(biāo)和微生物多樣性。結(jié)果表明：（1）各處理間，巨菌草根際土壤真菌和細(xì)菌結(jié)構(gòu)均存在差異;12‰鹽堿濃度下，真菌優(yōu)勢(shì)菌綱為糞殼菌綱（68.5%）、散囊菌綱（16.3%），細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌綱為綠彎菌綱（8.5%）、擬桿菌綱（13.5%）、芽單胞菌綱（5.6%）和δ-變形菌綱（3.7%）;6‰鹽堿濃度時(shí)，真菌優(yōu)勢(shì)菌綱為座囊菌綱（27.7%），細(xì)菌優(yōu)勢(shì)菌綱為厭氧繩菌綱（2.4%），當(dāng)鹽堿濃度提高至12‰時(shí)，該優(yōu)勢(shì)菌群的相對(duì)豐度分別降至2.5%和0.007%;真菌和細(xì)菌群落Chao指數(shù)和Shannon指數(shù)隨著鹽堿濃度的升高而降低，且與土壤鹽堿濃度顯著相關(guān)（P<0.01）。（2）低濃度鹽堿脅迫對(duì)巨菌草根際土壤脲酶、多酚氧化酶、堿性磷酸酶活性均有促進(jìn)作用，當(dāng)鹽堿濃度超過(guò)8‰時(shí)，土壤多酚氧化酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶活性受到抑制;種植巨菌草后，土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著提高（P<0.05）且鹽堿濃度顯著降低（P<0.05）;種植巨菌草對(duì)土壤鹽堿度的中和能力在中高濃度下較弱;鹽堿濃度為6‰時(shí)，巨菌草產(chǎn)量最高，且土壤中的速效養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)含量均高于其他鹽堿濃度。該研究表明，巨菌草能通過(guò)調(diào)節(jié)酶的濃度來(lái)適應(yīng)中低濃度鹽堿環(huán)境，且在不同濃度的鹽堿土壤中，產(chǎn)生相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)菌群來(lái)適應(yīng)該環(huán)境，種植巨菌草對(duì)中低濃度鹽堿土壤有一定改良作用。

關(guān)鍵詞： 鹽堿脅迫， 土壤微生物， 理化性質(zhì)， 土壤肥力， 耐鹽植物

中圖分類號(hào)：Q948.12

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1000-3142（2022）03-0491-10

Analysis of microbial diversities and enzyme activities of

rhizosphere soil of? Pennisetum giganteum （giant juncao）

under different degrees of saline-alkali stress

YAN Shaojuan1，2， LIU Yimeng2，3， SUN Yanli4， LIN Xinsheng2， LUO Hailing2，

LIN Hui2， LIN Zhanxi2， SUN Hongying1，2*

（ 1. College of Resource and Environment， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China; 2. National Engineering Research Center of Juncao， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China; 3. College of Life Sciences， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou 350002， China; 4. Lanshan Forest Bureau of Linyi， Shandong Province， Linyi 276001， Shandong， China ）

Abstract：Salinty and alkali are the serious stress in arid and semiarid area， which has a bad effect on plant growth. It is necessary for us to explore the variety of microbial community and the activity of enzyme in rhizosphere of Pennisetum giganteum（giant juncao） under saline-alkali environment. As a result， we set up the experiment with seven different kinds of saline-alkali concentrations， analyze the difference significance and correlation of physiological data under different saline-alkali concentrations with the method of SPSS， and analyzed the diversities of microbial communities with the method of Illumina high-throughput sequencing. The results were as follows： （1） The composition of microbial communities in rhizosphere soil of giant juncao differed at different saline-alkali stresses; The dominant groups were Sordariomycetes （68.5%）， Eurotiomycetes （16.3%）， Chloroflexia （8.5%）， Bacteroidia （13.5%）， Gemmatimonadetes （5.6%） and δ-Proteobacteria （3.7%） at the 12‰ saline-alkali concentration; The relative abundance of the Dothideomycetes （27.7%）and Anaerolineae （2.4%）? was sharply reduced to 2.5% and 0.007% when the saline-alkali concentration increased from 6‰ to 12‰; The Chao and Shannon indexes of the rhizosphere microbial community of giant juncao decreased with increasing saline-alkali concentration， and were significantly correlated with soil saline-alkali concentration? （P<0.01）. （2） The low concentration of saline-alkali stress had a positive effect on activities of urease， polyphenol oxidase and alkaline phosphatase in rhizophere soil of giant juncao， but activities of polyphenol oxidase， alkaline phosphatase and sucrase were inhibited when the saline-alkali concentration of soil exceeded 8‰; After planting giant juncao， the content of soil organic matter increased significantly （P<0.05） and the saline-alkali concentration were reduced significantly （P<0.05）; The neutralizing ability to soil alkalinity gradually weakened with the increasing saline-alkali concentration， and the neutralizing ability of soil salinity gradually weakened when the concentration exceeded to 8‰; When the saline-alkali concentration was 6‰， the production of giant juncao was the highest and the soil had higher contents of available nutrients and organic matter. The research indicates that growing giant juncao is beneficial to improving the fertility of saline-alkali soil by adjusting the enzyme concentration to better adapt to the medium and low concentration saline-alkali soil environment， and producing the corresponding dominant flora to adapt to the environment in different degrees of saline-alkali soil.

Key words： saline-alkali stress， soil microorganisms， physical and chemical properties， soil fertility， salt-tolerant plant

鹽堿地由鹽土和堿土組成，可溶性鹽濃度達(dá)0.6%及以上的土壤叫做鹽土，pH值超過(guò)9，交換性鈉離子濃度達(dá)到陽(yáng)離子總代換量20%及以上的土壤叫做堿土（張鵬輝等，2017）。根據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織及世界糧農(nóng)組織的統(tǒng)計(jì)顯示，當(dāng)前全球的鹽堿地主要分布在歐亞大陸、非洲和美洲西部，總面積約為9.54×108 hm2。我國(guó)的鹽堿地總面積已經(jīng)多達(dá)9 913×104 hm2，分布于我國(guó)23個(gè)省（自治區(qū)）和市，已經(jīng)占據(jù)了我國(guó)國(guó)土總面積的10%（王景立等，2018），該現(xiàn)狀已嚴(yán)重威脅到我國(guó)的生態(tài)環(huán)境與糧食安全，研究出一種合適且具有生態(tài)效益的改良方法已迫在眉睫。

土壤根際微環(huán)境是土壤中的特殊微域之一，也是植物獲取養(yǎng)分的主要區(qū)域。在這塊區(qū)域里，植物、微生物、土壤相互作用（Ma et al.， 2015）。研究發(fā)現(xiàn)，土壤酶和微生物是土壤根際微環(huán)境中的活躍組分，對(duì)自然或人為因素造成的變化響應(yīng)比較敏感（Xie et al.， 2007）。土壤酶包括微生物細(xì)胞和動(dòng)植物殘?bào)w的胞內(nèi)酶以及土壤溶液和吸附在土壤顆粒表面的酶（關(guān)松蔭等，1986）。土壤肥力、理化性質(zhì)、植被和微生物種類與數(shù)量是影響土壤酶活性的主要因素。土壤鹽堿化可以改變土壤的一些理化性質(zhì)，可直接影響微生物的生存（Mo et al.， 2016），也可間接影響土壤微生物的生境，使微生物的種群、數(shù)量和活性以及土壤酶活性等方面受到損害，導(dǎo)致土壤微生態(tài)失衡，從而影響作物生產(chǎn)（Chen et al.， 2004）。因此，研究土壤酶活性和微生物的影響因素對(duì)植物更好地生長(zhǎng)具有重要意義。

菌草是指適合作為食用菌、藥用菌培養(yǎng)基并有綜合開(kāi)發(fā)利用價(jià)值的草本植物（林占熺，2013）。1989年，菌草開(kāi)始應(yīng)用于生態(tài)改良，主要用于砒砂、崩崗和沙地的治理（林占熺等，2019）。彭露等（2014）利用菌草耐鹽堿的特性，將其作為改良和利用鹽堿土地的作物并進(jìn)行了初步的研究，發(fā)現(xiàn)巨菌草能在鹽堿土地等生態(tài)脆弱地區(qū)種植并能快速成為優(yōu)勢(shì)種，對(duì)當(dāng)?shù)赝寥郎鷳B(tài)環(huán)境起到一定的改良作用。林興生等（2013a，b）、潘羿壅等（2018）初步研究了鹽堿脅迫對(duì)菌草生理指標(biāo)的影響，篩選出了抗性較好的巨菌草（Pennisetum giganteum），同時(shí)發(fā)現(xiàn)巨菌草可以通過(guò)抗氧化酶的作用來(lái)降低氧化傷害，使植株維持正常的生理代謝。林占熺等（2015）通過(guò)對(duì)巨菌草在不同類型鹽堿土地的生物學(xué)特性研究，發(fā)現(xiàn)其在治理鹽堿地方面具有可行性，尤其是在砂化鹽堿地上，表現(xiàn)出生物量大且能很好地固定土壤的優(yōu)點(diǎn)。利用該特點(diǎn)，巨菌草已廣泛應(yīng)用于內(nèi)蒙古阿拉善等地區(qū)，用以防風(fēng)固沙和改良鹽堿土壤。然而，鹽堿對(duì)巨菌草根際土壤微生物多樣性及酶活性的影響還未見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)設(shè)置不同鹽堿梯度實(shí)驗(yàn)，研究鹽堿脅迫對(duì)巨菌草根際土壤微生物和酶活性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

本實(shí)驗(yàn)于2019年3—10月在福建農(nóng)林大學(xué)（旗山校區(qū)）國(guó)家菌草工程技術(shù)研究中心育苗基地進(jìn)行。選取抗鹽堿能力強(qiáng)的巨菌草為材料，進(jìn)行土培盆栽實(shí)驗(yàn)。每盆（高25 cm，直徑30 cm）裝取土壤4.5 kg，扦插2根巨菌草扦插桿，出苗后間苗到1株。該實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)土壤為自然土，土壤理化性質(zhì)：pH值7.42、含鹽量0.667 g·kg-1、堿解氮含量0.133 1 g·kg-1、速效磷含量0.335 3 g·kg-1。

1.2 方法

巨菌草生長(zhǎng)1個(gè)月后進(jìn)行鹽堿脅迫實(shí)驗(yàn)。預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鹽堿濃度達(dá)到14‰時(shí)，巨菌草無(wú)法存活，因此，本實(shí)驗(yàn)設(shè)置7個(gè)鹽堿脅迫梯度[土壤鹽堿濃度：0（CK）、2‰、4‰、6‰、8‰、10‰、12‰]，每個(gè)梯度設(shè)置三個(gè)重復(fù)。所用鹽堿成分為Na2CO3和NaHCO3，按照摩爾比1∶1混合。脅迫完成后全生育期充足供水。

鹽堿脅迫90 d后，取根際土壤2份，1份立即存于-80 ℃冰箱，用于測(cè)定土壤微生物多樣性，1份自然風(fēng)干，用于測(cè)定土壤多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性和堿解氮、速效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量。土壤酶活性參考嚴(yán)昶升（1988）和林先貴（2010）的方法測(cè)定;土壤養(yǎng)分參考魯如坤（2000）和鮑士旦（2000）的方法測(cè)定。

微生物多樣性測(cè)定采用Illumina高通量測(cè)序分析。采用福州麥力公司快速無(wú)毒通用 DNA提取試劑盒，分別提取真菌和細(xì)菌 DNA;利用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)抽提的基因組DNA，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，在ITS1F_ITS2R和338F_806R測(cè)序區(qū)域合成帶有barcode的特異引物。PCR擴(kuò)增步驟： 首先95 ℃預(yù)變性 2 min;然后98 ℃變性10 s，62 ℃退火30 s，68 ℃延伸30 s，共27個(gè)循環(huán);最后延伸68 ℃ 10 min。接著進(jìn)行熒光定量，參照電泳初步定量結(jié)果，將PCR產(chǎn)物用QuantiFluor-ST藍(lán)色熒光定量系統(tǒng)（Promega公司）進(jìn)行檢測(cè)定量，選擇符合測(cè)序要求的樣品，由美吉生物公司完成測(cè)序。按照每個(gè)樣本的測(cè)序量要求，進(jìn)行相應(yīng)比例的混合。最后進(jìn)行Miseq文庫(kù)的構(gòu)建與測(cè)序。

1.3 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析采用Excel 2007軟件和SPSS 19.0軟件進(jìn)行處理，土壤理化性質(zhì)指標(biāo)為平行樣均值±標(biāo)準(zhǔn)差，對(duì)各處理間各類指標(biāo)的差異進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)（P<0.05）以及Pearson相關(guān)性分析。

使用Usearch、Mothur軟件計(jì)算97%的相似度分類單位（operational taxonomic units，OTU）數(shù)量、高級(jí)信息OTU豐度、Alpha多樣性及聚類等（Paul et al.， 2004; Susan et al.， 2010）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽堿脅迫下巨菌草根際土壤酶活性的變化

如圖1所示，隨著土壤鹽堿濃度的增加，巨菌草根際土壤多酚氧化酶活性呈先升高后降低趨勢(shì)（圖1：A），土壤鹽堿濃度在6‰～10‰時(shí)，顯著高于對(duì)照組（P<0.05）;根際土壤蔗糖酶活性呈逐漸降低趨勢(shì)（圖1：B），土壤鹽堿濃度在2‰～12‰時(shí)，顯著低于對(duì)照組（P<0.05）;根際土壤脲酶活性，隨鹽堿濃度呈逐漸升高趨勢(shì)（圖1：C），在6‰～12‰鹽堿濃度區(qū)間時(shí)，顯著高于對(duì)照組 （P<0.05）;根際土壤堿性磷酸酶活性，隨土壤鹽堿濃度的增加，呈先升高后降低趨勢(shì)（圖1：D），但在土壤鹽堿濃度超過(guò)6‰時(shí)，活性逐漸降低，且與對(duì)照組差異顯著（P<0.05）。

2.2 巨菌草根際土壤微生物對(duì)鹽堿脅迫的響應(yīng)

2.2.1 鹽堿脅迫下巨菌草根際土壤微生物的多樣性指數(shù)分析 對(duì)巨菌草產(chǎn)量有顯著差異的處理（0‰、6‰和12‰）（圖2）進(jìn)行微生物多樣性分析。如表1所示，各梯度間的真菌有效序列有顯著差異，與6‰相比，12‰的真菌有效序列減少了3.33%（P<0.05）; 進(jìn)行OTU聚類后，真菌OTU數(shù)量在土壤鹽堿濃度為12‰ 時(shí)最低，比6‰和0‰分別減少了19.7%和27.2%。細(xì)菌有效序列在各處理間均有顯著差異，其中土壤鹽堿濃度為6‰時(shí)最高（P<0.05）;細(xì)菌OTU 數(shù)量在土壤鹽堿濃度為12‰時(shí)，與 6‰和0‰時(shí)相比，分別減少了20.7%和26.9%。

如表2所示，根際土壤中真菌和細(xì)菌的Chao指數(shù)和Ace指數(shù)均會(huì)隨著鹽堿濃度的升高而降低，且不同處理之間差異顯著，Shannon指數(shù)也隨鹽堿濃度的升高而降低。通過(guò)Chao指數(shù)和Ace指數(shù)可以看出，巨菌草的根際土壤真菌和細(xì)菌群落豐富度與OTUs變化基本一致。本研究中細(xì)菌、真菌的Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均值隨鹽堿濃度的升高而升高，但變化不顯著。

2.2.2 鹽堿脅迫下巨菌草根際土壤真菌群落組成分析 根據(jù)測(cè)序分類的結(jié)果，以物種至少在一個(gè)樣本中的相對(duì)豐度達(dá)到0.1%以上為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得的真菌可以歸屬為4門(mén)8綱14目24科32屬。如圖3所示，根際土壤真菌在綱水平上的相對(duì)豐度差異情況如下：糞殼菌綱（Sordariomycetes）、散囊菌綱（Eurotiomycetes）和unclassified_p_Ascomycota的相對(duì)豐度在土壤鹽堿濃度為12‰時(shí)分別為68.5%、16.3%、8.1%，均高于其他兩種處理;座囊菌綱（Dothideomycetes）的相對(duì)豐度在土壤鹽堿濃度為12‰時(shí)，急劇減少，只有2.5%。

2.2.3 鹽堿脅迫下巨菌草根際土壤細(xì)菌群落組成分析 如圖4所示，土壤細(xì)菌在綱水平上的相對(duì)豐度差異情況如下：鹽堿濃度為12‰時(shí)，巨菌草根際土壤中，綠彎菌綱（Chloroflexia）、擬桿菌綱（Bacteroidia）、芽單胞菌綱（Gemmatimonadetes）和δ-變形菌綱（δ-Proteobacteria）的相對(duì)豐度分別為8.5%、13.5%、5.6%和3.7%，均高于其他兩種土壤生境;α-變形菌綱（α-Proteobacteria）和γ-變形菌綱（γ-Proteobacteria）的相對(duì)豐度在土壤鹽堿濃度為6‰時(shí)，占比分別為23.03%和8.8%，大于土壤鹽堿濃度為12‰和0‰時(shí)的土壤生境;厭氧繩菌綱（Anaerolineae）的相對(duì)豐度隨土壤鹽堿濃度升高而減少，在12‰鹽堿土壤中僅有0.007%。

2.3 種植巨菌草前后土壤鹽堿及營(yíng)養(yǎng)元素的變化

如表3所示，種植巨菌草后的土壤鹽堿度均有降低。種植巨菌草對(duì)土壤堿度的中和能力隨鹽堿濃度的升高逐漸減弱，對(duì)土壤鹽度的中和能力在中低鹽堿濃度隨鹽堿濃度的升高而升高，但濃度超過(guò)8‰時(shí)逐漸減弱。

如表4所示，種植巨菌草后土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著小于未種植巨菌草的土壤（P<0.05），且鹽堿濃度為6‰時(shí)的堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著大于鹽堿濃度為12‰的土壤（P<0.05）。土壤有機(jī)質(zhì)含量隨鹽堿濃度的升高顯著減少（P<0.05）。種植巨菌草后的土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于未種植巨菌草的土壤（P<0.05）。

3 討論與結(jié)論

3.1 鹽堿脅迫對(duì)巨菌草根際土壤酶活性的影響

土壤酶在土壤環(huán)境中通過(guò)不同微生物類群生理代謝產(chǎn)生（Baldrian， 2009），是反映土壤肥力的重要指標(biāo)（Petric et al.， 2011; You et al.， 2014）。土壤酶活性的變化反映了土壤微生物對(duì)環(huán)境改變的響應(yīng)機(jī)制（Cusack et al.， 2011）。土壤多酚氧化酶是抗氧化酶的一種，本研究中，在鹽堿濃度為6‰～10‰時(shí)，顯著升高68.5%～122.4%（P<0.05）。潘羿壅等（2018）發(fā)現(xiàn)植物通過(guò)抗氧化酶作用降低氧化傷害，維持其正常生理代謝，本研究巨菌草在中低程度鹽堿土壤中，多酚氧化酶濃度較高，說(shuō)明巨菌草可以較好地適應(yīng)鹽堿環(huán)境。蔗糖酶可以將碳水化合物水解成微生物繁殖所需要的養(yǎng)分，其活性可以用來(lái)表征土壤生物學(xué)活性，作為評(píng)價(jià)土壤熟化程度的指標(biāo)（耿玉清和王冬梅，2010）。陳孔飛等（2020）研究發(fā)現(xiàn)沙棗林土壤中蔗糖酶活性隨鹽堿濃度升高而降低，與本文研究結(jié)果蔗糖酶在2‰～12‰鹽堿濃度時(shí)顯著降低6.9%～77.8%（P<0.05）相一致，說(shuō)明巨菌草根際土壤微生物活性隨鹽堿濃度的升高顯著降低。脲酶在土壤中很活躍，直接參與到土壤中有機(jī)氮的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，土壤中脲酶活性的提高有助于將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為可被植物直接利用的有效氮（薛冬等，2005）。顏路明和郭詳泉（2017）研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)鹽堿處理的香樟幼苗根際土壤中的脲酶活性，在一定濃度的鹽堿脅迫下有升高趨勢(shì)，與本研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明巨菌草在中高濃度鹽堿土壤環(huán)境中仍有較強(qiáng)的氮素轉(zhuǎn)化能力，對(duì)鹽堿土壤環(huán)境有較好的適應(yīng)性。土壤磷酸酶活性有酸性、中性和堿性3種（Frankenberger et al.， 1983），其活性大小影響土壤中有機(jī)磷的循環(huán)速度且活性易受pH影響（王涵等，2008）。本研究中，堿性磷酸酶在鹽堿濃度為2‰～10‰時(shí)，顯著升高15.0%～68.9% （P<0.05）。劉磊（2017）研究發(fā)現(xiàn)，兩種甜菜根際土壤的堿性磷酸酶隨處理水平的增加呈“中-高-低”的趨勢(shì)，與本研究結(jié)果一致，這充分印證了巨菌草在中低濃度鹽堿環(huán)境中能較好生長(zhǎng)。也有不同觀點(diǎn)，如楊曉娟等（2013）和唐健等（2016）的研究表明，林地土壤的磷酸酶與pH值正相關(guān)，其原因可能是土壤酶活性受到林齡的影響顯著，受pH的影響不大。綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)，中度鹽堿脅迫對(duì)巨菌草的根際土壤脲酶、多酚氧化酶、堿性磷酸酶活性有促進(jìn)作用，而當(dāng)土壤鹽堿濃度超過(guò)8‰時(shí)，巨菌草的根際土壤多酚氧化酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶會(huì)受到抑制，這說(shuō)明巨菌草在中低鹽堿土壤中，能較好地維持正常生理代謝。

3.2 鹽堿脅迫對(duì)巨菌草根際土壤微生物的影響

Lauber等（2009）認(rèn)為鹽堿程度是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的主要因素之一。在極端鹽堿土壤中，分布著大量的喜鹽堿菌類，而非耐鹽堿菌類則不占有優(yōu)勢(shì)（石偉，2011;李新，2015;李新等，2016）。在不同程度鹽堿土壤中，耐鹽堿的菌株為主要組分，本研究詳細(xì)描述了巨菌草根際土壤真菌、細(xì)菌在綱水平上的表現(xiàn)。在真菌群落內(nèi)，綱水平下的糞殼菌綱、散囊菌綱和unclassified_P_Ascomycota，均與土壤鹽堿濃度正相關(guān)，逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌群;綱水平下的座囊菌綱相對(duì)豐度均與土壤鹽堿濃度負(fù)相關(guān)，逐漸成為劣勢(shì)菌群。在細(xì)菌群落內(nèi)，綱水平下的綠彎菌綱、擬桿菌綱、芽單胞菌綱和δ-變形菌綱豐度隨土壤鹽堿濃度升高而提高，逐漸成為優(yōu)勢(shì)菌群，其耐鹽堿性比其他菌群更強(qiáng);綱水平下的放線菌綱和γ-變形菌綱豐度，均隨土壤鹽堿濃度增加而減少，逐漸成為劣勢(shì)菌群，以上結(jié)論與李新（2015）在不同程度鹽堿脅迫的條件下得到的土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌群高度一致。

結(jié)合巨菌草地上部產(chǎn)量，分析根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，真菌、細(xì)菌的有效序列數(shù)與巨菌草的產(chǎn)量正相關(guān)（P<0.05），真菌OTUs和細(xì)菌OTUs與土壤鹽堿濃度負(fù)相關(guān)（P<0.01）。根際土壤微生物Chao指數(shù)、Ace指數(shù)、Shannon指數(shù)均會(huì)隨鹽堿濃度升高而降低，表明土壤鹽堿濃度越高，其根際土壤中的細(xì)菌類群越少，與前人研究結(jié)果基本一致（Karen & Pamela， 2006）。范俊崗等（1995）的研究還證實(shí)，根系分泌物中含有助于植物生長(zhǎng)的植物生長(zhǎng)素及氨基酸，可促進(jìn)產(chǎn)量的提高，由此推測(cè)微生物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，也可能是受植物根系分泌物的影響，根系分泌物為根際土壤微生物系統(tǒng)提供所需要的碳源和能源等充足的營(yíng)養(yǎng)條件，還影響著根際微生物的多樣性（田晴等，2020）。本研究中，座囊菌綱在鹽堿濃度6‰時(shí)為優(yōu)勢(shì)菌綱，而在12‰鹽堿濃度時(shí)數(shù)量減少，可能為巨菌草的促生菌類，這與葉文雨等（2020）的研究長(zhǎng)勢(shì)良好的巨菌草根際土壤優(yōu)勢(shì)菌綱為座囊菌綱等相一致，說(shuō)明巨菌草根際土壤微生物群落數(shù)量會(huì)隨鹽堿濃度升高而減少，但是會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)菌群來(lái)維持土壤微環(huán)境的平衡。

3.3 種植巨菌草對(duì)土壤鹽堿濃度及營(yíng)養(yǎng)元素的影響

土壤pH值是反應(yīng)土壤酸堿化程度的主要指標(biāo)，也是影響土壤肥力的重要因素之一（陳苗苗，2017）。種植巨菌草后的土壤pH值減小，可解釋為植物死去的根葉在腐解過(guò)程中，形成大量的有機(jī)酸類加上植物根系分泌的有機(jī)酸，對(duì)堿性鹽類起到了中和作用（涂書(shū)新等，2000）。減小幅度隨著土壤鹽堿梯度的升高而逐漸降低， 說(shuō)明巨菌草對(duì)高濃度鹽堿脅迫的調(diào)節(jié)能力較為一般，吳振振等（2016）研究發(fā)現(xiàn)，鹽堿土壤的pH隨甘草種植時(shí)間的增加呈下降趨勢(shì)， 與本研究結(jié)果一致。導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)惡化的一個(gè)重要原因是土壤鹽分濃度過(guò)高，土壤鹽分的變化情況是衡量鹽土改良效果的關(guān)鍵指標(biāo)（陳琴，2012）。本研究中，各個(gè)鹽堿梯度的土壤種植巨菌草后，含鹽量均有一定程度減小，這可能是因?yàn)榫蘧萆L(zhǎng)發(fā)育需從土壤中吸收一定的鹽分。李瑞利（2010）研究發(fā)現(xiàn)，種植五種耐鹽植物后，土壤含鹽量明顯下降，尤其是在表層的根系層，這與本研究結(jié)果保持一致。土壤含鹽量減小幅度隨土壤鹽堿梯度的升高呈先升高后降低趨勢(shì)，這說(shuō)明一定程度的含鹽量可能會(huì)促進(jìn)巨菌草生長(zhǎng)發(fā)育及對(duì)土壤鹽分的吸收，但在土壤含鹽量過(guò)高時(shí)，巨菌草生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制，對(duì)土壤鹽度的改善能力也隨之減弱。種植巨菌草后，鹽堿土壤中的堿解氮、速效磷和速效鉀含量均顯著小于未種植土壤，說(shuō)明巨菌草能在鹽堿環(huán)境中較好地吸收土壤中的速效養(yǎng)分，維持正常生長(zhǎng)，從而適應(yīng)該鹽堿土壤環(huán)境。

綜上所述，巨菌草能通過(guò)調(diào)節(jié)酶的濃度來(lái)適應(yīng)中低濃度鹽堿環(huán)境，且在不同程度的鹽堿土壤中，產(chǎn)生相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)菌群來(lái)適應(yīng)該環(huán)境。種植巨菌草對(duì)中低濃度鹽堿土壤有一定改良作用，顯著提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量，且pH值和含鹽量會(huì)有一定程度減小，其改良能力隨鹽堿濃度的升高逐漸減弱。

參考文獻(xiàn)：

BALDRAIN P， 2009. Microbial enzyme-catalyzed processes in soils and their analysis[J]. Plant Soil Environ， 55（9）： 370-378.

BAO SD， 2010. Soil agronomicanalysis [M]. 3rd ed. Beijing： China Agricultural Press： 22-114. [鮑士旦， 2010. 土壤農(nóng)化分析 [M]. 3版. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社： 22-114.]

CHEN GC， HE ZL， WANG YJ， 2004. Impact of pH on microbial biomass carbon and microbial biomass phosphorus in red soils[J]. Pedosphere， 14（1）： 9-15.

CHEN KF， ZHANG RZ， CAI LQ， et al.， 2020. Effects of salinization on soil nutrients and enzyme activities in Elaeagnus angustifolia forest [J]. Territory Nat Res Stud， 4（5）： 60-64. [陳孔飛， 張仁陟， 蔡立群， 等， 2020. 鹽漬化對(duì)沙棗林土壤養(yǎng)分和酶活性的影響[J]. 國(guó)土與自然資源研究， 4（5）： 60-64.]

CHEN MM， 2017. Evaluation of soil improvement effects of different tree species on coastal saline land in the Yellow River Delta[D]. Tai’an： Shandong Agricultural University： 15-17. [陳苗苗， 2017. 不同樹(shù)種對(duì)黃河三角洲濱海鹽堿地的土壤改良效應(yīng)評(píng)價(jià)[D]. 泰安： 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)： 15-17.]

CHEN Q， 2012. Research on the effect of willow on fertilization and improvement of coastal saline soil [D]. Nanjing： Nanjing Forestry University： 33-35. [陳琴， 2012. 柳樹(shù)對(duì)濱海鹽土的培肥改良效應(yīng)研究[D]. 南京： 南京林業(yè)大學(xué)： 33-35.]

CUSACK DF， SILVER WL， TORN MS， et al.， 2011. Changes in microbial community characteristics and soil organic matter with nitrogen additions in two tropical forests[J]. Ecology， 92（3）： 621-632.

FANG JG， 1995. Plant root secretion and its significance in forestry[J]. Plant Res， 15（2）： 246-251. [范俊崗， 1995. 植物根系分泌及其在林業(yè)中的意義[J]. 植物研究， 15（2）： 246-251.]

FRANKENBERGER JR， JOHANSON JB， NELSON CO， 1983. Urease activity in sewage sludge amended soils[J]. Soil Biol? Biochem， 15（5）： 543-549.

GENG YQ， WANG DM， 2010. Research progress on the determination method of soil hydrolase activity[J]. Chin J Eco-Agric， 20（4）： 387-394. [耿玉清， 王冬梅， 2010. 土壤水解酶活性測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 20（4）： 387-394.]

GUAN SY， 1986. Soil enzymes and their research methods[M]. Beijing： Agricultural Press： 56. [關(guān)松蔭， 1986. 土壤酶及其研究法[M]. 北京： 農(nóng)業(yè)出版社： 56.]

KAREN MC， PAMELA AM， 2006. The influence of tropical plant diversity and composition on soil microbial communities[J]. Microbial Ecol， 52 （2）： 226-238.

LAUBER CL， HAMAMDY M， KNIGHT R， et al.， 2009. Pyrosequencing-based assessment of soil pH as a predictor of soil bacterial community structure at the continental scale[J]. Appl Environ Microbiol， 75（15）： 5111-5120.

LI RL， 2010. Study on salt tolerance mechanism of two typical halophytes and application of salt tolerant plants to improve saline soil [D]. Tianjin： Nankai University： 56-58. [李瑞利， 2010. 兩種典型鹽生植物耐鹽機(jī)理及應(yīng)用耐鹽植物改良鹽漬土研究[D]. 天津： 南開(kāi)大學(xué)： 56-58.]

LI X， JIAO Y， DAI G， et al.， 2016. Soil bacterial community diversity under different degrees of saline-alkaline in the Hetao Area of Inner Mongolia[J]. Chin Environ Sci， 36（1）： 249-260. [李新， 焦燕， 代鋼， 等， 2016. 內(nèi)蒙古河套灌區(qū)不同鹽堿程度的土壤細(xì)菌群落多樣性[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)，? 36（1）： 249-260. ]

LI X， 2015. Study on microbial diversity of saline-alkali soils with different salinity levels[D]. Hohhot： Inner Mongolia Normal University： 24-25. [李新， 2015. 不同鹽堿程度鹽堿土壤微生物多樣性研究[D]. 呼和浩特： 內(nèi)蒙古師范大學(xué)： 24-25.]

LIN XG， 2010. Principles and methods of soil microbiology research[M]. Beijing： Higher Education Press： 128. [林先貴， 2010. 土壤微生物研究原理與方法[M]. 北京： 高等教育出版社： 128.]

LIN XS， LIN ZX， LIN DM， et al.， 2013a. Assessment on salt resistance at seedling stage of 5 species of juncao under NaCl stress[J]. J Fujian Agric Univ（Nat Sci Ed）， 42 （2）： 195-201. [林興生， 林占熺， 林冬梅， 等， 2013a. 5種菌草苗期抗鹽性的評(píng)價(jià)[J]. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 42（2）： 195-201.]

LIN XS， LIN ZX， LIN H， et al.， 2013b. Physiological responses and alkaline-tolerance evaluation on 5 species of juncao under alkaline stress during seeding stage[J]. Plant Physiol J， 49 （2）： 167-174. [林興生， 林占熺， 林輝， 等， 2013b. 五種菌草苗期對(duì)堿脅迫的生理響應(yīng)及抗堿性評(píng)價(jià)[J]. 植物生理學(xué)報(bào)， 49（2）： 167-174.]

LIN ZX， TONG JF， 2008. Pennisetum sp. Lin planting method and its application as biomass energy power generation： CN200810071521.0[P]. [林占熺， 童金阜， 2008. 巨菌草種植方法及其作為生物質(zhì)能源發(fā)電的應(yīng)用： CN200810071521.0 [P]. 2008-12-17.]

LIN ZX， 2013. Juncao science [M]. 3rd ed. Beijing： National School of Administration Press： 14-15. [林占熺， 2013. 菌草學(xué)[M]. 3版. 北京： 國(guó)家行政學(xué)院出版社： 14-15.]

LIN ZX， LIN DM， SU DW， et al.， 2015. Effect of different salt-affected soils on biological characteristics of Pennisetum sp.[J]. SW Chin J Agric Sci， 28（2）： 675-680. [林占熺， 林冬梅， 蘇德偉， 等， 2015. 不同類型鹽漬地對(duì)巨菌草生物學(xué)特性的影響初探[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 28（2）： 675-680.]

LIN ZX， SU DW， LIN H， et al.， 2019. Constructing an ecological barrier by juncao along the Yellow River and its industrial application[J]. J Fujian Agric For Univ（Nat Sci Ed），? 48（6）： 803-812. [林占熺， 蘇德偉， 林輝， 等， 2019. 黃河菌草生態(tài)安全屏障建設(shè)的研究與應(yīng)用[J]. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 48（6）： 803-812.]

LIU L， 2017. Effects of mixed alkaline salts on root enzymes and rhizospheric microorganisms of sugar beet seedlings[D]. Harbin： Northeast Agricultural University： 33-35. [劉磊， 2017. 混合堿性鹽對(duì)甜菜苗期根系及根際土壤酶和微生物的影響[D]. 哈爾濱： 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)： 33-35.]

LU RK， 2000. Soil agrochemical analysis methods[M]. Beijing： China Agricultural Science and Technology Press： 34-38. [魯如坤， 2000. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M]. 北京： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科技出版社： 34-38 ]

MA L， MA K， YANG GL， et al.， 2015. Effects of continuous potato cropping on the diversity of soil microorganisms[J]. Chin J Eco-Agric， 23（5）： 589-596.

MO JJ， PENG SC， YE CH， et al.， 2016. Effects of salt stress on microbial biomass and enzyme activities in rhizospheric soil of sugarcane[J]. Guangdong Agric Sci， 43（6）： 103-108.

NIU SQ， JING CH， LIAO SQ， et al.， 2013. Bacterial population structure diversity in saline-alkali soil in Hexi corridor[J]. J N Norm Univ（Nat Sci Ed）， 49（2）： 90-95. [牛世全， 景彩虹， 廖世齊， 等， 2013. 河西走廊鹽堿土細(xì)菌種群結(jié)構(gòu)多樣性的研究[J]. 西北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 49（2）： 90-95.]

PAN YY， 2018. Study on the response mechanism of the growth physiological characteristics of Pennisetum giganteum z.x.Lin to salt-alkali mixed stress [D]. Hohhot： Inner Mongolia Agricultural University： 25-29. [潘羿壅， 2018. 巨菌草生長(zhǎng)生理特性對(duì)鹽堿混合脅迫的響應(yīng)機(jī)制研究[D]. 呼和浩特： 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)： 25-29.]

PAUL FK， JOSEPHINE YA， 2004. Bacterial diversity in aquatic and other environments： what 16s rdna libraries can tell us[J]. Fems Microbiol Ecol， 47（2）： 161-177.

PETRIC I， PHILIPPOT L， ABBATE C， et al.， 2011. Inter-laboratory evaluation of the ISO standard 11063 “Soil quality-method to directly extract DNA from soil samples” [J]. J Microbiol Method， 84（3）： 454-460.

PENG L， YANG YF， HOU YM， et al.， 2014.The biosafety assessment of introduced Pennisetum sp. in Fujian Province， China [J]. Fujian J Agric Sci， 29（11）： 1132-1137. [彭露， 楊一帆， 侯有明， 等， 2014. 福建省引種巨菌草Pennisetum sp. 的生物安全性評(píng)價(jià)[J]. 福建農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，? 29（11）： 1132-1137.]

SHI W， 2011. Screening and resistance-analysis of microorganism in extreme saline-alkaline soil [D]. Harbin： Northeast Forestry University： 32-33. [石偉， 2011. 極端鹽堿土壤細(xì)菌的分離篩選及抗鹽特性研究[D]. 哈爾濱： 東北林業(yè)大學(xué)： 32-33.]

SUSAN MH， DAVID MW， HILARY GM， et al.， 2010. Ironing out the wrinkles in therare biosphere through improved OTU clustering[J]. Environ Microbiol， 12（7）： 1889-1898.

TANG J， DIAN ZY， WANG HL， et al.， 2016. Assessment of soil fertility of continuous plantation of Cunninghamia lanceolata in main producing regions in Guangxi[J]. J For Environ， 36（1）： 30-35. [唐健， 覃祚玉， 王會(huì)利， 等， 2016. 廣西杉木主產(chǎn)區(qū)連栽杉木林地土壤肥力綜合評(píng)價(jià)[J]. 森林與環(huán)境學(xué)報(bào)， 36（1）： 30-35.]

TIAN Q， GAO DM， LI H， et al.， 2020. Effects of wheat root exudates on the structure of fungi community in continuous cropping watermelon soil[J]. Chin Agric Sci， 53（5）： 1018-1028. [田晴， 高丹美， 李慧， 等， 2020. 小麥根系分泌物對(duì)西瓜連作土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 53（5）： 1018-1028.]

TU SX， SUN JH， GUO ZF， et al.， 2000. On relationship between root exudates and plant nutrition in rhizosphere [J]. Soil Environ Sci， 9（1）： 64-67. [涂書(shū)新， 孫錦荷， 郭智芬， 等， 2000. 植物根系分泌物與根際營(yíng)養(yǎng)關(guān)系評(píng)述[J]. 土壤與環(huán)境， 9（1）： 64-67.]

WANG H， WANG G， HUANG YY， et al.， 2008. Effects of pH changes on enzyme activities in acid soils [J]. Ecol Environ Sci， 17（6）： 2401-2406. [王涵， 王果， 黃穎穎， 等， 2008. pH變化對(duì)酸性土壤酶活性的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境， 17（6）： 2401-2406.]

WANG JL， HAN NN， FENG WZ， et al.， 2018. Summary of research on engineering technology and equipment for soda saline-alkali soil remediation in Northeast China[J]. Agric Technol， 38（23）： 1-4. [王景立， 韓楠楠， 馮偉志， 等， 2018. 東北蘇打鹽堿地整治工程技術(shù)與裝備研究綜述[J].? 農(nóng)業(yè)與技術(shù)， 38（23）： 1-4.]

WU ZZ， MA M， ZHANG XL， et al.， 2016. Effects of licorice on soil physical and chemical properties and soil enzyme activities in saline-alkali soils in Xinjiang[J]. J Agric， 6（6）： 24-29. [吳振振， 馬淼， 張旭龍， 2016. 甘草對(duì)新疆鹽堿地土壤理化性質(zhì)及土壤酶活性的影響[J]. 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào)， 6（6）： 24-29.]

XIE XC， ZHANG SH， WANG DS， et al.， 2007. Eco-toxlcological effects of abamectin on vegetable-growing soil microorganisms and enzymes activity[J]. Acta Pedol Sin， 44（4）： 740-743.

XUE D， YAO HY， HE ZL， et al.， 2005. Relationships between red soil enzyme activity and fertility [J]. Chin J Appl Ecol， 16（8）： 1455-1458. [薛冬， 姚槐應(yīng)， 何振立， 等， 2005. 紅壤酶活性與肥力的關(guān)系[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 16（8）： 1455-1458.]

YAN CS， 1988. Soil fertility research methods [M]. Beijing： Agricultural Press： 234-286. [嚴(yán)昶升， 1988. 土壤肥力研究方法[M]. 北京： 農(nóng)業(yè)出版社： 234-286.]

YAN LM， GUO XQ， 2017. Effects of salt-alkali stress on soil enzyme activities in the rhizosphere of Cinnamomum camphora seedlings [J]. Soils， 49（4）： 733-737. [顏路明， 郭祥泉， 2017. 鹽堿脅迫對(duì)香樟幼苗根際土壤酶活性的影響[J]. 土壤， 49（4）： 733-737.]

YANG XJ， LIAO CY， LI XM， et al.， 2013. Path analysis of soil enzyme activity and soil chemical properties of Pinus sylvestris forest in Yulin sandy area [J]. J Arid Land Resour Environ， 27（9）： 109-112. [楊曉娟， 廖超英， 李曉明， 等， 2013. 榆林沙區(qū)樟子松林土壤酶活性與土壤化學(xué)性質(zhì)的通徑分析[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境， 27（9）： 109-112.]

YE WY， XIE XZ， XU YY， et al.， 2020. High-throughput sequencing analysis of fungal community in rhizosphere soils of two plants formushroon cultivation （JUNCAO） [J]. Chin J Trop Crop， 41（3）： 556-563. [葉文雨， 謝序澤， 許鈺瀅， 等， 2020. 基于高通量測(cè)序技術(shù)分析2種菌草根際土壤真菌群落多樣性[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào)， 41（3）： 556-563.]

YOU YM，WANG J， HUANG XM， et al.， 2014. Relating microbial community structure to functioning in forest soil organic carbon transformation and turnover[J]. Ecol Environ， 4（5）： 1-15.

ZHANG PH， HOU XD， WANG J， 2017. Causes and amelioration measures of saline-alkali land in Xinjiang region [J]. Mod Agric Technol， 4（24）： 178-180. [張鵬輝， 侯憲東， 王健， 2017. 新疆地區(qū)鹽堿地成因及治理措施[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技， 4（24）： 178-180.]

（責(zé)任編輯 周翠鳴）

收稿日期：2021-04-21

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（31500265）;福建農(nóng)林大學(xué)科技創(chuàng)新專項(xiàng)基金（CXZX2017566， CXZX2019140G） [Supported by National Natural Science Foundation of China （31500265）; Special Fund for Science and Technology Innovation of Fujian Agriculture and Forestry University （CXZX2017566， CXZX2019140G）]。

第一作者： 嚴(yán)少娟（1994-），碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境生物學(xué)，（Email）shaojuan3446@163.com。

通信作者：孫紅英，博士，助理研究員，研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)學(xué)，（Email）shy198319@126.com。