Effects of Phyllostachys edulis Invasion on Soil Bacterial Community Structure in Cunninghamia lanceolata Forest
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摘要:目的
分析毛竹Phyllostachys edulis入侵杉木 Cunninghamia lanceolata林后的细菌群落结构特征，揭示毛竹入侵杉木林对土壤细菌群落结构与林分及土壤环境因子之间的关系。
方法采用高通量测序技术分析毛竹入侵杉木林后土壤细菌群落结构及其与土壤理化因子的相关关系。
结果3种林型土壤共获得36门108纲241目354科552属2 939个OTU土壤细菌。3种林型土壤中的优势菌门为酸杆菌门Acidobacteria、变形菌门Proteobacteria和绿弯菌门Chloroflexi，3个菌门的相对丰度占总量的71.15%～76.07%。杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤酸杆菌门的相对丰度显著高于毛竹纯林土壤酸杆菌门的相对丰度（P<0.05），毛竹纯林和杉木毛竹混交林土壤中变形菌门的相对丰度显著高于杉木纯林土壤中变形菌门的相对丰度（P<0.05），杉木纯林土壤中绿弯菌门的相对丰度显著高于毛竹纯林土壤中绿弯菌门的相对丰度（P<0.05）。从3种林型中鉴别出的相对丰度均大于1%的细菌纲为酸杆菌纲Acidobacteriae、α-变形菌纲Alphaproteobacteria、纤线杆菌纲Ktedonobacteria、浮霉菌纲Planctomycetes、γ-变形菌纲Gammaproteobacteria、放线菌纲Actinobacteria、嗜热油菌纲Thermoleophilia、Vicinamibacteria和酸微菌纲Acidimicrobiia。优势菌纲为酸杆菌纲和α-变形菌纲。3种林型中鉴别出的相对丰度在1%以上的细菌属为HSB_OF53-F07、热酸菌属Acidothermus、念珠菌固体杆菌属Candidatus_Solibacter、酸杆菌属Acidibacter、Bryobacter和慢生根瘤菌属Bradyrhizobium。优势菌属和土壤环境因子的Spearman相关性分析表明，土壤含水率和有效磷含量是影响土壤细菌群落的主要因子。
结论毛竹入侵杉木林后对土壤细菌群落有显著影响，杉木毛竹混交林和毛竹纯林土壤中单独出现的非优势菌属可为研究毛竹入侵杉木林过程中土壤细菌群落的变化提供重要参考。
Abstract:ObjectiveThis paper aims to elucidate the impacts of soil bacterial community structure after Phyllostachys edulis invaded Cunninghamia lanceolata forest, and reveals the relationship between bacterial community diversity and structure and forest types as well as soil environment factors.
MethodIllumina MiSeq high throughput sequencing and OTU analysis were used to assess the soil bacterial community structure and its correlation with soil physical and chemical factors in Cunninghamia lanceolata forest invaded by Phyllostachys edulis （CP） to compare with that in Phyllostachys edulis forest （PF） and Cunninghamia lanceolata forest （CF）.
ResultA total of
2939 OTU soil bacteria of 36 phyla, 108 classes, 241 orders, 354 families, 552 genera were obtained from this 3 forest stand samples, among them Acidobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi were the predominant bacterial phyla, accounting for 71.15%-76.07%. The relative abundance of Acidobacteria in CF and CP was significantly higher than that in PF（P<0.05）, the relative abundance of Proteobacteria in CF was significantly lower than that in other two forests, the relative abundance of Chloroflexi in CF was significantly higher than that in PF. The bacteria with relative abundance of more than 1% identified in the 3 forest sample plots are: Acidobacteriia, Alphaproteobacteria, Ktedonobacteria, Planctomycetes, Gammaproteobacteria, Actinobacteria, Thermoleophilia, Vicinamibacteria and Acidimicrobiia, Acidobacteriia and Alphaproteobacteria are two dominant classes. The bacterial genera with relative abundance of more than 1% identified in the 3 forests are: HSB_OF53-F07, Acidothermus, Candidatus Solibacter, Acidobacterium, Bryobacter and Bradyrhizobium. Spearman correlation analysis between dominant bacterial genera and soil environmental factors showed that, soil water content and available phosphorus are the main factors affecting soil bacterial community.ConclusionThe invasion of Phyllostachys edulis into the Cunninghamia lanceolata forest has a significant impact on the soil bacterial community. The non-dominant bacteria isolated from the CP and the PF can provide an important reference for studying the changes of bacterial community during this intrusion process.
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杉木Cunninghamia lanceolate和毛竹Phyllostachys edulis是我国南方重要且不可替代的用材树（林）种，但两者的纯林经营模式都存在水土流失、地力退化、效益低下等问题[1-2]，并且在实践中发现杉木林在地力衰退后极易受到毛竹的入侵[3]，特别是近年来我国南方地区因市场、劳动力等因素影响，导致大面积毛竹林弃管抛荒的情况[4]，加上随着保护力度的增大，自然保护区内严禁人为干扰等因素影响[5]，普遍出现了毛竹向邻近杉木林扩张的现象更为普遍[6]，进而引起土壤理化性质的改变和土壤微生物群落的变化[7]。对自然保护区内毛竹林的研究表明扩张会造成其他树种多样性降低[8]。有研究发现毛竹入侵阔叶林后土壤细菌未发生显著变化[9]，但是酸雨会改变土壤细菌群落结构[10]，而关于毛竹对杉木林的扩张研究主要集中在生长和植被组成[11]、扩张速度[12]、土壤质量改善[13]等方面，对毛竹入侵后杉木林后土壤细菌群落多样性变化的研究仍然较少，特别在自然保护区内的弃管毛竹林向杉木林扩张后的土壤细菌群落结构特征变化尚未见相关报道。微生物在土壤物质转化、能量循环中扮演重要角色[14]，研究表明良好的土壤细菌结构能促进林分的生长[15]。随着高通量技术的快速发展，可以更好更快地获取土壤微生物多样性信息[16]，而土壤细菌对环境变化的响应相对较快，是反映土壤质量的重要指标[17]。因此，本研究以杉木-毛竹混交林为研究对象，以杉木纯林和毛竹纯林为对照，用Illumina Miseq测序技术对毛竹入侵杉木林后土壤细菌群落的变化进行分析，探讨土壤细菌群落与土壤理化性质之间的关系，以期为杉木林土壤生态系统研究提供数据支撑。
1. 材料与方法
1.1 研究区域概况
本实验研究地点位于浙江省龙泉市凤阳山国家级自然保护区（百山祖国家公园），属武夷山系洞宫山山脉中段（119°06′～119°15′ E、27°46′～27°58′ N） ，面积为151.7 km2。地带性植被为中亚热带常绿阔叶林，植被垂直分布明显。有种子植物164科659属1 488种。保护区年均气温为12.8 ℃，年均降水量为2 400 mm，无霜期为 275 d[18]，人工杉木林和毛竹林主要分布在海拔1 400～1 500 m范围，保护区在20世纪70年代绿化荒山栽植毛竹，并采用鞭根诱导等方式在凤阳庙等地扩大毛竹林范围，但是后续由于自然保护区的保护力度增加，人为挖笋活动逐年减少，毛竹林逐渐进入失管状态并向邻近人工杉木林入侵扩张。
杉木纯林、毛竹纯林和杉木毛竹混交林的分布海拔均为1 500～1 589 m，坡度均在27°～32°，平均胸径分别为20.30、17.51和8.25 cm，平均树高分别为10.62、8.96和6.65 m。
1.2 研究方法
2021年9月，在凤阳山自然保护区海拔1 400～1 500 m的凤阳湖和凤阳庙等处选取海拔、立地条件、栽植年限等相近的杉木纯林、毛竹纯林及杉木毛竹混交林作为试验样地，依次在各林地内分别设置3块20 m×20 m的标准样地，共9个样地，每个样地按梅花形5点取样，首先去除表层的枯落物，挖取0～20 cm层土壤，相同样地中5个土样按照等质量混合后剔除可见根、石砾等杂质作为试验用土样。将土样分为两份，一份装入无菌自封袋中用小冰箱带回，置于−80 ℃冰箱中储存待测土壤细菌；另一份待风干后过0.2 mm筛用于土壤理化性质测定。
1.3 土壤理化性质测定
土壤pH采用电位法（土∶水质量比为1∶2.5）测定；土壤含水率采用烘干法测定；土壤有机质含量采用K2Cr2O7外加热法测定；全磷含量采用NaOH熔融-钼锑抗比色法（岛津-UV2450）测定，有效磷含量采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法（岛津-UV2450）测定；全钾含量采用NaOH熔融-火焰光度法（上分-FP6410）测定，速效钾含量采用CH3COONH4浸提-火焰光度法（上分-FP6410）测定；全氮含量采用浓硫酸-催化-流动分析仪（AA3）测定；碱解氮含量采用碱解-扩散法测定[19]。
1.4 DNA提取和高通量测序
按E.Z.N.A.® Soil DNA Kit试剂盒说明（Omega Bio-Tek）将每个样品称取约0.5 g 鲜土，进行土壤总DNA抽提，后用浓度1%琼脂糖凝胶电泳检测。依托上海美吉生物医药科技有限公司，采用Illumina公司的Miseq PE300平台测序。
采用引物515F（5'-GTGCCAGCMGCCGCGG-3'）和907R（5'-CCGTCAATTCMTTTRAGTTT-3'）对土壤细菌16SrDNA的V4-V5区进行PCR扩增，5×FastPfu缓冲液4 µL，0.4 μL FastPfu聚合酶，2.5 mM dNTPs 2 µL，上下游引物各0.8 µL（5 μM），10 ng Template DNA。PCR扩增程序为：95 ℃ 预变性3 min，6个循环（95 ℃ 30 s变性，55 ℃ 30 s，72 ℃ 45 s），最后72 ℃延伸10 min。产物用2%琼脂糖凝胶回收，AxyPrep DNA Gel Extraction Kit （Axygen Biosciences，Union City，CA，USA）纯化PCR产物，经Tris-HCl缓冲液洗脱后用2%琼脂糖电泳检测。
1.5 数据分析
数据用Flash软件（https://ccb.jhu.edu/software/FLASH/index.shtml，version 1.2.11）[20]进行拼接，fastp（https://github.com/OpenGene/fastp，version 0.19.6）软件[21]进行数据质控，用Uparse（http://drive5.com/uparse/，version
7.0.1090 ）软件[22]对97%相似度水平有效系列进行OTU聚类分析，并在聚类的过程中去除单序列和嵌合体。利用I-Sanger 生信云平台 （https://www.i-sanger.com/） 进行α 多样性分析 （Shannon指数、ACE指数、Chao1指数、Simpson指数等），用SPSS 21.0 进行单因素ANOVA 分析和Pearson 相关性分析；用Excel 2010制作相关图表。用PCoA和Spearman相关性分析对土壤细菌群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质的关系进行分析。2. 结果与分析
2.1 不同林分土壤理化性质
表1为3种林分的土壤理化性质。由表1可知，土壤pH值在3种林分中均无显著差异（P>0.05），土壤均呈弱酸性。3种林分土壤中全磷含量均呈显著差异（P<0.05），其中杉木纯林土壤全磷含量是毛竹纯林的2.10倍，是杉木毛竹混交林的4.65倍。土壤有机质、全氮、碱解氮和速效钾含量均表现为杉木毛竹混交林显著低于杉木纯林和毛竹纯林（P<0.05），在杉木纯林和毛竹纯林间不存在显著差异（P>0.05）。毛竹纯林土壤有效磷含量显著高于杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤有效磷含量（P<0.05），杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤有效磷含量差异不显著（P>0.05）。杉木纯林的土壤含水量最高，显著高于其他两种林分的土壤含水量（P<0.05）。全钾含量由高到低依次为：毛竹纯林、杉木纯林、杉木毛竹混交林。
表 1 3种林型土壤理化性质Table 1. 3 forest types of soil physicochemical properties林型 全氮/
（g·kg−1）全磷/
（g·kg−1）全钾/
（g·kg−1）碱解氮/
（mg·kg−1）有效磷/
（mg·kg−1）速效钾/
（mg·kg−1）有机质/
（g·kg−1）pH值 含水率/
%杉木纯林 4.28±0.45 a 2.14±0.22 a 15.93±0.57 a 159.07±8.80 a 0.81±0.18 b 84.67±8.39 a 108.54±11.35 a 4.48±0.16 a 79.28±5.42 a 毛竹纯林 4.06±0.78 a 1.02±0.20 b 16.07±0.88 a 155.24±25.06 a 1.18±0.04 a 95.00±6.08 a 103.83±19.36 a 4.85±0.29 a 61.98±9.63 b 杉木毛竹混交林 2.75±0.26 b 0.46±0.04 c 15.21±0.34 a 113.72±7.44 b 0.89±0.05 b 58.33±6.11 b 73.15±8.13 b 4.76±0.13 a 61.78±4.10 b 注：表中数据为平均值±标准差（n=3），同一列中不同小写字母表示在0.05水平下具有显著差异（P<0.05）；下同。 2.2 不同林型土壤细菌DNA测序分析
采用Illumina Miseq测序，在9个土壤样品中，共测得 721 375个有效序列，碱基总数为270 236 273 bp，序列平均长度为374 bp。全部土样中统计比对出 2 939 个土壤细菌OTUs（图1）；3种林型共有1 867个土壤细菌OTUs，约占总土壤细菌OTUs的63.53%。其中，杉木纯林土壤细菌OTUs最低，为2 347个，特有OTUs 79个；毛竹纯林土壤细菌OTUs最高，为 2 506个，特有OTUs 317个；杉木毛竹混交林土壤细菌OTUs有2 405个，特有OTUs 91个。不同林型的土壤细菌OTUs数量不同，且不同的植被影响了土壤特有OTUs的数量，从而进一步影响土壤细菌群落结构和多样性。
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图 1 土壤细菌OTUs维恩图注：A—杉木纯林；B—毛竹纯林；C—杉木毛竹混交林。Figure 1. The Venn map of bacterial community at OTUs2.3 不同林型土壤细菌群落α多样性指数分析
3种林型土壤测序的Coverage指数均大于99.3%，涵盖了土壤中绝大部分的细菌序列，说明供试样品取样合理，土壤细菌群落结构置信度较高，能够真实地反映9个土壤样本的细菌群落，但仍可能会有一些微生物未检出。由表2可知，3种林型土壤细菌群落的Coverage指数均差异不显著（P>0.05），毛竹纯林土壤细菌群落的Shannon指数显著高于其它2种林型土壤细菌群落的Shannon指数（P<0.05），杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤细菌群落的Shannon指数差异不显著（P>0.05）。Ace 指数和Chao1 指数均为毛竹纯林土壤细菌群落最高，杉木纯林土壤细菌群落最低。毛竹纯林土壤细菌群落的Simpson指数显著高于杉木毛竹混交林土壤细菌群落的Simpson指数（P<0.05），与杉木纯林土壤细菌群落的Simpson指数差异不显著（P>0.05）。
表 2 3种林型土壤细菌群落α多样性指数Table 2. Diversity indies for soil bacteria communities in 3 forest types林型 Shannon 指数 Ace指数 Chao1指数 Simpson指数 Coverage指数 杉木纯林 5.63±0.12b 2 065.97±120.96a 2 056.31±124.53a 0.055±0.005ab 0.993±0.001a 毛竹纯林 5.82±0.05a 2 249.03±30.98a 2 234.87±43.61a 0.055±0.002a 0.993±0.000a 杉木毛竹混交林 5.58±0.10b 2 121.73±123.16a 2 121.62±141.02a 0.047±0.005b 0.993±0.001a 2.4 不同林型土壤细菌群落结构组成
对3种林型土壤样品进行测序，共获得36门108纲241目354科552属土壤细菌。细菌门水平的相对丰度见表3。由表3可知，相对丰度均大于1%的细菌门依次为：酸杆菌门Acidobacteria 、变形菌门Proteobacteria、绿弯菌门Chloroflexi、放线菌门Actinobacteria、浮霉菌门Planctomycetes、RCP2-54和Myxococcota，这7种菌门在3种林型中的相对丰度占比在90%以上，其中酸杆菌门、变形菌门和绿弯菌门是3种林型土壤中的优势菌门，3个菌门的相对丰度占总量的71.15%～76.07%。在杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤中酸杆菌门的相对丰度显著高于毛竹纯林土壤中酸杆菌门的相对丰度（P<0.05），前两者的相对丰度分别比毛竹纯林土壤中酸杆菌门的相对丰度高4.29%和5.11%。变形菌门和浮霉菌门的相对丰度在3个林型土壤中的排序由高到低依次为毛竹纯林>杉木毛竹混交林>杉木纯林，毛竹纯林和杉木毛竹混交林土壤中变形菌门的相对丰度显著高于杉木纯林土壤中变形菌门的相对丰度（P<0.05），毛竹纯林土壤中浮霉菌门的相对丰度显著高于杉木纯林土壤中浮霉菌门的相对丰度（P<0.05）。杉木纯林土壤中绿弯菌门的相对丰度显著高于毛竹纯林土壤中绿弯菌门的相对丰度（P<0.05）。放线菌门和Myxococcota的相对丰度均为毛竹纯林土壤中最高，杉木毛竹混交林土壤中最低。毛竹纯林土壤中放线菌门的相对丰度显著高于杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤中放线菌门的相对丰度（P<0.05），毛竹纯林土壤中Myxococcota的相对丰度显著高于杉木毛竹混交林土壤中Myxococcota的相对丰度（P<0.05）。RCP2-54的相对丰度为杉木纯林土壤中最高，其次为杉木毛竹混交林土壤，毛竹纯林土壤中最低，且在3种林型中均存在显著差异（P<0.05）。
表 3 不同林型土壤细菌优势门、纲和属的相对丰度Table 3. The relative abundances of dominant bacteria at phylum, class and genus level林型 门水平下优势细菌的相对丰度/% 酸杆菌门 变形菌门 绿弯菌门 放线菌门 浮霉菌门 RCP2-54 Myxococcota 杉木纯林 （33.23±1.48）a （23.84±2.93）b （16.74±1.63）a （6.08±0.36）b （5.97±0.27）b （3.22±0.12）a （1.60±0.25）ab 毛竹纯林 （28.94±0.94）b （31.51±2.13）a （10.70±1.76）b （8.96±1.52）a （7.59±0.82）a （1.88±0.05）c （2.07±0.40）a 杉木毛竹混交林 （34.05±1.51）a （29.70±3.21）a （12.31±3.56）ab （5.49±0.60）b （6.47±0.84）ab （2.53±0.33）b （1.30±0.24）b 林型 纲水平下优势细菌的相对丰度/% 酸杆菌纲 α-变形菌纲 纤线杆菌纲 浮霉菌纲 γ-变形菌纲 放线菌纲 嗜热油菌纲 Vicinamibacteria 酸微菌纲 杉木纯林 （30.66±1.43）a （18.87±2.06）b （13.47±1.34）a （5.53±0.32）b （4.98±0.89）b （3.19±0.71）b （1.69±0.43）ab （1.31±0.11）a （1.19±0.41）a 毛竹纯林 （25.63±0.95）b （23.55±1.97）a （7.50±1.16）b （7.09±0.82）a （7.95±0.78）a （4.84±0.56）a （2.56±0.69）a （1.66±0.14）a （1.54±0.35）a 杉木毛竹
混交林（31.54±1.08）a （24.39±2.77）a （9.68±3.04）ab （6.03±0.79）ab （5.31±0.47）b （3.09±0.62）b （1.33±0.19）b （1.43±0.29）a （1.04±0.19）a 林型 属水平下优势细菌的相对丰度/% HSB_OF53-F07 热酸菌属 念珠菌固体杆菌属 酸杆菌属 Bryobacter 慢生根瘤菌属 杉木纯林 （5.27±0.33）a （2.36±0.58）a （2.15±0.23）a （2.06±0.47）a （1.18±0.25）a （0.62±0.18）b 毛竹纯林 （2.32±0.49）b （2.60±0.18）a （2.38±0.51）a （2.49±0.30）a （1.12±0.27）a （1.85±0.23）a 杉木毛竹混交林 （3.84±1.41）ab （2.39±0.51）a （2.47±0.57）a （2.10±0.29）a （1.71±0.78）a （1.28±0.47）a 从3种林型中鉴别出的相对丰度均大于1%的细菌纲为：酸杆菌纲 Acidobacteriae、α-变形菌纲Alphaproteobacteria、纤线杆菌纲Ktedonobacteria、浮霉菌纲Planctomycetes、γ-变形菌纲 Gammaproteobacteria、放线菌纲Actinobacteria、嗜热油菌纲Thermoleophilia、Vicinamibacteria和酸微菌纲Acidimicrobiia。杉木毛竹混交林土壤中酸杆菌纲的相对丰度最高，毛竹纯林土壤中酸杆菌纲的相对丰度最低。杉木毛竹混交林和杉木纯林土壤中酸杆菌纲的相对丰度显著高于毛竹纯林土壤中酸杆菌纲的相对丰度（P<0.05）。杉木毛竹混交林和毛竹纯林土壤中α-变形菌纲的相对丰度显著高于杉木纯林土壤中α-变形菌纲的相对丰度（P<0.05）。杉木纯林土壤中纤线杆菌纲的相对丰度显著高于毛竹纯林土壤中纤线杆菌纲的相对丰度（P<0.05）。浮霉菌纲、γ-变形菌纲和Vicinamibacteria的相对丰度在3种林型土壤中均表现为毛竹纯林>杉木毛竹混交林>杉木纯林，毛竹纯林土壤中浮霉菌纲的相对丰度显著高于杉木纯林土壤中浮霉菌纲的相对丰度（P<0.05），γ-变形菌纲相对丰度为毛竹纯林显著高于杉木纯林和杉木毛竹混交林（P<0.05），Vicinamibacteria的相对丰度在3种林型间不存在显著差异（P>0.05）。放线菌纲、嗜热油菌纲和酸微菌纲的相对丰度为毛竹纯林土壤中最高，杉木毛竹混交林土壤中最低。毛竹纯林土壤中放线菌纲的相对丰度显著高于杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤中放线菌纲的相对丰度（P<0.05），嗜热油菌纲的相对丰度为杉木纯林显著高于杉木毛竹混交林，酸微菌纲的相对丰度在3种林型间均差异不显著（P>0.05）。
在细菌属的分类水平上，未分类属所占比例较高，为50.30%～57.39%。HSB_OF53-F07、热酸菌属Acidothermus、念珠菌固体杆菌属Candidatus_Solibacter、酸杆菌属Acidibacter、Bryobacter和慢生根瘤菌属 Bradyrhizobium是3种林型土壤中鉴别出的且相对丰度在1%以上的菌属。HSB_OF53-F07的相对丰度大小在3种林型土壤中依次为杉木纯林>杉木毛竹混交林>毛竹纯林，毛竹纯林土壤中HSB_OF53-F07的相对丰度比杉木纯林和杉木毛竹混交林土壤中HSB_OF53-F07的相对丰度分别低2.95%和1.83%，且与杉木纯林土壤中HSB_OF53-F07的相对丰度存在显著差异（P<0.05）。热酸菌属、念珠菌固体杆菌属、酸杆菌属、Bryobacter和慢生根瘤菌属5个菌属的相对丰度在3种林型土壤间均不存在显著差异（P>0.05）。
2.5 土壤细菌群落的主坐标（PCoA）分析
图2为3种林型在细菌OTU水平上进行的主坐标分析，第一坐标轴和第二坐标轴对土壤细菌群落OTU信息的解释度为67.48%，能够代表大多数变量的信息。PCoA分析结果表明，3种林型土壤细菌群落组成均存在显著差异（P=0.018，图2）。杉木纯林样地信息和杉木毛竹混交林样地信息具有连续性，杉木纯林A1、A2土壤细菌群落和杉木毛竹混交林C1、C2土壤细菌群落间具有一定的重叠，毛竹纯林与杉木毛竹混交林、杉木纯林均可分开，较好地反映了3种林型样地取样的实际情况。
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图 2 3种林型土壤细菌群落结构在OTU水平主坐标分析注：A1、A2、A3为杉木纯林土壤细菌群落；B1、B2、B3为毛竹纯林土壤细菌群落；C1、C2、C3为杉木毛竹混交林土壤细菌群落。Figure 2. PCoA of soil bacterial community structure at OTU level in 3 forest types2.6 环境因子对土壤细菌群落结构的影响
图3为土壤细菌丰度排名前20的优势菌属与土壤环境因子的Spearman相关性分析。由图3可知，土壤有效磷含量与HSB_OF53-F07、norank_f_norank_o_norank_c_AD3均呈显著负相关（P<0.05），与酸杆菌属、norank_f_norank_o_Vicinamibacterales呈显著正相关（P<0.05），与慢生根瘤菌属和Pedomicrobium均呈极显著正相关（P<0.01）。土壤含水率与慢生根瘤菌属、Pedomicrobium、Bryobacter、念珠菌固体杆菌属和Roseiarcus均呈显著负相关（P<0.05），与norank_f_Gemmataceae呈极显著负相关（P<0.01）。土壤pH与norank_f_norank_o_Vicinamibacterales呈极显著正相关（P<0.01）。土壤全钾含量与norank_f_Solirubrobacteraceae呈显著正相关（P<0.05）。
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图 3 土壤环境因子与细菌在属水平上的相关性Figure 3. Correlation between soil environmental factors and bacterial communities at genus level3. 讨论
土壤生态改变主要通过植被群落在生长过程中根系分泌物、凋落物等对土壤生态结构和营养状况的改变，或者是土壤微生物的数量和活性改变土壤理化性质或生物学性状两种方式[23]。在毛竹向杉木林扩展的过程中，土壤养分随着植被结构的变化而发生规律性变化[24]。相关研究表明，毛竹入侵阔叶林后土壤pH和有效磷含量显著增加[25]。而本文中毛竹入侵杉木林后，土壤pH和有效磷含量有所增加，但差异不显著。土壤全氮含量在毛竹入侵后呈下降趋势，这与李永春等[23]毛竹入侵后土壤总氮含量下降的结论相同。原因可能是毛竹具有旺盛的生长力及强大的扩鞭能力[26]，鞭根周转及不同植物对养分的需求不同，都是引起毛竹入侵后林地养分差异的主要原因[23]。本研究中毛竹纯林土壤中酸杆菌门的相对丰度显著低于另两种林型土壤中酸杆菌门的相对丰度，这跟毛竹纯林的土壤pH高有关，酸杆菌门更适宜在酸性土壤中生存，与李伟成等[27]对毛竹入侵马尾松Pinus massoniana 林纯林土壤中的酸杆菌门所占比例显著低于竹针混交和常绿针叶混交林土壤中的酸杆菌门所占比例的结论相似。本研究发现，在土壤细菌纲和属的分类水平上，土壤优势菌纲在杉木毛竹混交林和杉木林土壤中均差异不显著，杉木毛竹混交林相较于杉木林也仅有两个土壤优势菌属间存在显著差异。有13种非优势菌属单独出现在杉木毛竹混交林土壤中，54种非优势菌属出现在毛竹纯林土壤中。有研究认为，非优势种群或特有种群在毛竹入侵邻域过程中具有重要的指示作用[27]，对单独出现在杉木毛竹混交林和毛竹纯林土壤中的非优势菌属所发挥的作用还需进一步研究。土壤细菌群落在OTU水平的PcoA分析结果表明，3种林型土壤中细菌群落组成存在显著差异，说明毛竹入侵杉木纯林后导致土壤细菌群落结构发生了显著变化，这与王奇赞等[9]研究的天目山毛竹入侵未导致土壤细菌群落结构发生显著变化的结论不同。
4. 结论
3种林型的土壤样品共获得36门108纲241目354科552属2 939个OTU土壤细菌，土壤中优势菌门为酸杆菌门、变形菌门和绿弯菌门，3个菌门的相对丰度占总量的71.15%～76.07%。优势菌纲为酸杆菌纲和α-变形菌纲，优势菌属和土壤环境因子的Spearman相关性分析表明，土壤含水率和有效磷含量是影响土壤细菌群落的主要因子。
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图 1 土壤细菌OTUs维恩图
注：A—杉木纯林；B—毛竹纯林；C—杉木毛竹混交林。
Figure 1. The Venn map of bacterial community at OTUs
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图 2 3种林型土壤细菌群落结构在OTU水平主坐标分析
注：A1、A2、A3为杉木纯林土壤细菌群落；B1、B2、B3为毛竹纯林土壤细菌群落；C1、C2、C3为杉木毛竹混交林土壤细菌群落。
Figure 2. PCoA of soil bacterial community structure at OTU level in 3 forest types
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图 3 土壤环境因子与细菌在属水平上的相关性
Figure 3. Correlation between soil environmental factors and bacterial communities at genus level
表 1 3种林型土壤理化性质
Table 1 3 forest types of soil physicochemical properties
林型 全氮/
（g·kg−1）全磷/
（g·kg−1）全钾/
（g·kg−1）碱解氮/
（mg·kg−1）有效磷/
（mg·kg−1）速效钾/
（mg·kg−1）有机质/
（g·kg−1）pH值 含水率/
%杉木纯林 4.28±0.45 a 2.14±0.22 a 15.93±0.57 a 159.07±8.80 a 0.81±0.18 b 84.67±8.39 a 108.54±11.35 a 4.48±0.16 a 79.28±5.42 a 毛竹纯林 4.06±0.78 a 1.02±0.20 b 16.07±0.88 a 155.24±25.06 a 1.18±0.04 a 95.00±6.08 a 103.83±19.36 a 4.85±0.29 a 61.98±9.63 b 杉木毛竹混交林 2.75±0.26 b 0.46±0.04 c 15.21±0.34 a 113.72±7.44 b 0.89±0.05 b 58.33±6.11 b 73.15±8.13 b 4.76±0.13 a 61.78±4.10 b 注：表中数据为平均值±标准差（n=3），同一列中不同小写字母表示在0.05水平下具有显著差异（P<0.05）；下同。 
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表 2 3种林型土壤细菌群落α多样性指数
Table 2 Diversity indies for soil bacteria communities in 3 forest types
林型 Shannon 指数 Ace指数 Chao1指数 Simpson指数 Coverage指数 杉木纯林 5.63±0.12b 2 065.97±120.96a 2 056.31±124.53a 0.055±0.005ab 0.993±0.001a 毛竹纯林 5.82±0.05a 2 249.03±30.98a 2 234.87±43.61a 0.055±0.002a 0.993±0.000a 杉木毛竹混交林 5.58±0.10b 2 121.73±123.16a 2 121.62±141.02a 0.047±0.005b 0.993±0.001a
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表 3 不同林型土壤细菌优势门、纲和属的相对丰度
Table 3 The relative abundances of dominant bacteria at phylum, class and genus level
林型 门水平下优势细菌的相对丰度/% 酸杆菌门 变形菌门 绿弯菌门 放线菌门 浮霉菌门 RCP2-54 Myxococcota 杉木纯林 （33.23±1.48）a （23.84±2.93）b （16.74±1.63）a （6.08±0.36）b （5.97±0.27）b （3.22±0.12）a （1.60±0.25）ab 毛竹纯林 （28.94±0.94）b （31.51±2.13）a （10.70±1.76）b （8.96±1.52）a （7.59±0.82）a （1.88±0.05）c （2.07±0.40）a 杉木毛竹混交林 （34.05±1.51）a （29.70±3.21）a （12.31±3.56）ab （5.49±0.60）b （6.47±0.84）ab （2.53±0.33）b （1.30±0.24）b
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林型 纲水平下优势细菌的相对丰度/% 酸杆菌纲 α-变形菌纲 纤线杆菌纲 浮霉菌纲 γ-变形菌纲 放线菌纲 嗜热油菌纲 Vicinamibacteria 酸微菌纲 杉木纯林 （30.66±1.43）a （18.87±2.06）b （13.47±1.34）a （5.53±0.32）b （4.98±0.89）b （3.19±0.71）b （1.69±0.43）ab （1.31±0.11）a （1.19±0.41）a 毛竹纯林 （25.63±0.95）b （23.55±1.97）a （7.50±1.16）b （7.09±0.82）a （7.95±0.78）a （4.84±0.56）a （2.56±0.69）a （1.66±0.14）a （1.54±0.35）a 杉木毛竹
混交林（31.54±1.08）a （24.39±2.77）a （9.68±3.04）ab （6.03±0.79）ab （5.31±0.47）b （3.09±0.62）b （1.33±0.19）b （1.43±0.29）a （1.04±0.19）a
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林型 属水平下优势细菌的相对丰度/% HSB_OF53-F07 热酸菌属 念珠菌固体杆菌属 酸杆菌属 Bryobacter 慢生根瘤菌属 杉木纯林 （5.27±0.33）a （2.36±0.58）a （2.15±0.23）a （2.06±0.47）a （1.18±0.25）a （0.62±0.18）b 毛竹纯林 （2.32±0.49）b （2.60±0.18）a （2.38±0.51）a （2.49±0.30）a （1.12±0.27）a （1.85±0.23）a 杉木毛竹混交林 （3.84±1.41）ab （2.39±0.51）a （2.47±0.57）a （2.10±0.29）a （1.71±0.78）a （1.28±0.47）a
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