《Forests》：Fungal Communities and Their Environmental Correlates in BSCs Under Sand-Fixing Plantations in Alpine Sandy Land
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生物土壤结皮（biological soil crusts, BSCs）中的真菌群落是高寒沙地生态系统中尚未充分研究的领域，尤其是其与长期固沙林恢复之间的关联仍不清楚。研究人员选择共和盆地四种固沙林（Salix psammophila、Salix cheilo
生物土壤结皮（biological soil crusts, BSCs）中的真菌群落是高寒沙地生态系统中尚未充分研究的领域，尤其是其与长期固沙林恢复之间的关联仍不清楚。研究人员选择共和盆地四种固沙林（Salix psammophila、Salix cheilophila、Caragana korshinskii和Populus simonii）作为研究样地，分别采集裸沙、藻结皮和藓结皮样品，测定土壤理化性质和胞外酶活性，并利用Illumina高通量测序技术对真菌ITS1区域进行表征。研究人员系统分析了不同结皮类型下真菌群落关键预测生态功能群及其环境因子的变化规律，并揭示了预测生态功能群的分化特征。主要结果如下：（1）在门水平上，子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为优势菌门，属水平上Preussia、Alternaria、Paraphoma和Endocarpon为优势菌属。（2）藓结皮的真菌丰富度和均匀度最高，藻结皮次之，裸沙最低；此外，主坐标分析-相似性分析（PCoA-ANOSIM）进一步揭示了不同固沙林之间BSC真菌群落结构的显著差异。（3）Spearman相关性分析、典范对应分析（CCA）和Mantel检验表明，固沙林通过改变土壤理化性质和胞外酶活性影响真菌群落分化；pH、速效钾（AK）和速效磷（AP）与两种结皮类型的真菌群落组成均相关，而碱性磷酸酶（ALP）和蔗糖酶（SUC）分别在藻结皮和藓结皮中具有额外重要性。（4）FUNGuild功能预测表明，未定义腐生真菌（Undefined Saprotroph）是研究区BSC真菌群落的主要预测生态功能群，腐生营养型（saprotrophy）是主要的营养模式。本研究揭示了高寒沙地不同固沙林下不同结皮类型BSC真菌群落的组成和结构，并识别了与这些群落相关的环境因子，可为未来高寒沙地生态系统恢复提供微生物学基础。
高寒沙地生态系统是荒漠化防治的关键区域，植被恢复是应对土地荒漠化的重要措施之一。生物土壤结皮（BSCs）是由藻类、地衣、苔藓等自养生物与细菌、真菌、古菌等异养生物协同作用形成的有机复合体，具有水土保持、碳氮循环调节以及维管植物生态关系调控等重要生态功能。真菌作为BSCs中微生物群落的关键组成部分，通过菌丝结构和胞外聚合物黏结土壤颗粒，并分泌水解酶参与碳、氮、磷循环，对结皮的发育和土壤微生态功能的维持具有重要贡献。然而，以往关于BSCs真菌群落的研究多集中于温带荒漠，对高寒沙地的关注极其有限，且已有研究仅涉及理化性质和细菌群落，缺乏对不同树种固沙林下BSCs真菌群落的系统比较。尤其是在高海拔低温胁迫条件下，不同树种与结皮类型如何通过土壤环境因子影响真菌群落构建与功能分化，仍不清楚。此外，已有研究大多仅关注BSCs理化性质，未将碳、氮、磷循环相关酶活性纳入真菌群落组装机制的综合解释，也缺乏从功能层面对植被恢复调控BSCs养分循环机制的探讨。为此，研究人员以青海共和盆地1990年营造的四种固沙林（Salix psammophila、Salix cheilophila、Caragana korshinskii和Populus simonii）为对象，采集裸沙、藻结皮和藓结皮样品，结合土壤理化性质、胞外酶活性测定以及高通量ITS测序，系统研究了高寒沙地不同固沙林下BSCs真菌群落的结构、多样性、环境相关性及功能预测，旨在为区域生态恢复提供科学精准的微生物学依据。
研究人员主要采用了以下关键技术与方法：研究样地位于青海省共和盆地沙珠玉荒漠化防治试验站和造林基地，选取四种1990年栽植的固沙林——Salix psammophila（SL）、Salix cheilophila（WL）、Caragana korshinskii（NT）和Populus simonii（XYY），样方设置参照原文记载。在每个林分内随机设置3个60 m×60 m样方，并另设6个6 m×6 m小样方用于结皮盖度和厚度调查，采集每个样方内裸沙（0–2 cm）、藻结皮（0–2 cm）和藓结皮（0–2 cm），每种植被类型每种结皮设置3个重复，共36份土壤样品。总碳（TC）、土壤有机质（SOM）、pH、土壤含水量（SWC）、全氮（TN）、速效钾（AK）、铵态氮（AN）、速效磷（AP）以及蔗糖酶（SUC）、过氧化氢酶（CAT）、碱性磷酸酶（ALP）和脲酶（URE）等指标测定均按既定方案进行。真菌群落分析采用MagaBio Soil Genomic DNA Purification Kit提取DNA，以ITS1F/ITS2R引物扩增真菌ITS1区域，利用Illumina平台高通量测序，UPARSE以97%相似度聚类获得操作分类单元（OTUs），以UNITE真菌ITS数据库（Release 8.0）进行物种注释；随后以Kruskal–Wallis秩和检验比较类群间差异，利用Mothur计算α多样性，基于Bray–Curtis距离进行主坐标分析（PCoA）并辅以ANOSIM检验，通过Spearman相关性分析、典范对应分析（CCA）和Mantel检验解析群落–环境关联，最后使用FUNGuild v1.1预测功能生态群。
研究结果如下：
**3.1 真菌群落组成**
门水平上，Ascomycota和Basidiomycota为优势菌门，二者合计占真菌序列总数的80%以上，构成BSCs真菌群落核心；其余菌门丰度较低，其中Chytridiomycota在NT林藓结皮中相对丰度最高，Mortierellomycota仅少量存在于WL和XYY林。属水平上，SL、WL和NT林的藻结皮与藓结皮真菌组成较为相似，优势菌属为Preussia、Alternaria、Paraphoma和Endocarpon；XYY林与其他三种林分差异显著，其藻结皮中Coprinellus丰度大幅升高，藓结皮中Tremella高度富集，同时Knufia、Bradymyces和Cladosporium相对丰度亦较高。
**3.2 门水平组间差异**
Mortierellomycota、Blastocladiomycota和Zoopagomycota在样地及结皮类型间差异显著（p < 0.05）。Mortierellomycota在XYY林藓结皮中丰度最高，且总体上藓结皮高于藻结皮；Blastocladiomycota主要富集于SL和WL林藻结皮；Zoopagomycota仅在SL林藻结皮中有极少量检出。
**3.3 真菌群落α多样性**
Ace、Chao1、Shannon和Simpson指数显示，所有林分中藻结皮和藓结皮的真菌丰富度和均匀度均显著高于裸沙，且藓结皮最高、藻结皮居中、裸沙最低。四种林分中，XYY林的藻结皮和藓结皮α多样性均最高，Simpson指数则最低，表明XYY林BSCs真菌群落多样性最丰富、均匀度最高。
**3.4 真菌群落β多样性**
PCoA基于Bray–Curtis距离显示，四种固沙林的藻结皮和藓结皮真菌群落均呈现清晰分离，PC1和PC2分别解释20.51%和13.49%的变异，累计贡献率为34.00%；ANOSIM结果表明组间真菌群落结构差异显著（R = 0.98743，p = 0.001）。同一林分内藻结皮和藓结皮样品聚在一起，不同林分间则呈现林分特异性，以XYY林尤为明显。
**3.5 影响BSC真菌群落的环境因子分析**
在藻结皮中，Spearman分析显示Ascomycota与TN和TC显著正相关，Blastocladiomycota与SOM极显著正相关，Mortierellomycota与SWC极显著正相关且与AK显著相关，而Basidiomycota与所测环境变量无显著正相关。CCA表明pH、AK、AP和ALP是四种林分藻结皮真菌群落结构的主要正向关联因子。Mantel检验进一步显示，各林分藻结皮真菌群落与多数环境因子显著关联，其中XYY林整体关联强度最高，NT林最弱；TC、SUC、SOM、URE、AP、ALP等指标间存在极显著正相关，pH与TC和AK呈明显负相关。
在藓结皮中，Spearman分析显示Chytridiomycota与SWC显著正相关，Glomeromycota与CAT、AP、AK极显著正相关且与SUC显著正相关，Basidiomycota与AN和SOM极显著正相关并与AK和CAT显著正相关，Mortierellomycota与TC、AN、SOM、CAT和AK显著正相关；Ascomycota与所测环境变量无显著正相关。CCA表明pH、AK、AP和SUC是四种林分藓结皮真菌群落结构的主要正向关联因子。Mantel检验显示各林分藓结皮真菌群落与碳、氮、磷含量及多种胞外酶活性显著正相关，与pH和SWC负相关，其中XYY林整体关联强度最高，SL林最弱；藓结皮阶段TC、TN、AP和SOM与CAT、SUC、URE和ALP普遍呈极显著正相关。
**3.6 真菌群落功能预测**
FUNGuild预测结果显示，“未知”功能群在所有样品中占比最高，其中NT林藓结皮中未知功能真菌丰度最高。在已注释功能群中，未定义腐生真菌（Undefined Saprotroph）为所有BSC类型的优势功能群，真菌寄生-植物病原-植物腐生为第二大功能群，且其在XYY林BSCs中的丰度显著高于三种灌木林。XYY林藻结皮中粪腐生-植物腐生-木腐生、外生菌根和附生植物相关功能群富集，藓结皮中内生菌根相关功能群占相当比例；三种灌木林（SL、NT、WL）的预测功能群结构高度同质，未知功能真菌比例更高。从藻结皮到藓结皮，未定义腐生真菌比例总体下降，而XYY林中特定的粪腐生、植物腐生和木腐生亚类显著增加。
讨论部分总结如下：四种林分BSCs真菌群落在门水平上系统发育组成高度相似，Ascomycota为绝对优势门，Basidiomycota次之，这与干旱半干旱区BSCs真菌总体分布模式一致，归因于Ascomycota含黑色素细胞壁和休眠孢子等抗逆机制以及多种地衣共生和腐生功能群。XYY林作为唯一乔木树种，凋落物量大、木质素供应丰富，导致担子菌门和腐生真菌相对富集，α多样性也显著高于三种灌木林。随结皮发育，藻结皮阶段真菌群落主要受速效养分和磷循环酶活性制约，藓结皮阶段碳代谢酶活性成为关键关联因子，说明BSCs真菌群落由营养限制状态向碳代谢关联状态转变。功能预测方面，未定义腐生真菌占主导，XYY林功能群分化更复杂，而灌木林功能群同质性高。研究人员建议以WL林为主、搭配XYY林斑块的植被配置模式用于高寒沙地生态恢复，并指出BSCs真菌群落可能参与沙地表层碳氮循环，但需进一步实验验证；同时，本文采用97%相似度OTU聚类而非ASV方法，未来需借助DADA2等ASV方法提高分类学分辨率。
研究结论为：高寒沙地四种固沙林中，BSCs真菌群落在门水平上以Ascomycota和Basidiomycota为优势菌门，属水平以Preussia、Alternaria、Paraphoma和Endocarpon为主；藓结皮真菌丰富度和均匀度最高，藻结皮居中，裸沙最低；乔木林（XYY）BSCs真菌丰富度和多样性显著高于三种灌木林（SL、NT、WL）。PCoA-ANOSIM证实BSC真菌群落结构在不同固沙林间差异显著，且藓结皮分化程度大于藻结皮。Spearman相关性分析、CCA和Mantel检验综合表明，固沙林通过改变土壤理化性质和胞外酶活性影响BSC真菌群落分化，藓结皮真菌与环境因子的关联程度显著高于藻结皮；pH、AK、AP和ALP是藻结皮真菌群落结构的主要正向关联因子，pH、AK、AP和SUC与藓结皮真菌群落相关。FUNGuild预测显示未定义腐生真菌是优势预测功能群，腐生营养型为主要营养模式，且不同BSC类型和不同林分间预测功能群组成存在差异，XYY林腐生真菌丰度和预测功能群多样性高于三种灌木林。综上所述，四种固沙林BSCs的胞外酶活性和理化性质存在差异，这些差异与真菌群落结构、组成和预测功能群组成的变化相关联。本研究从植被、土壤环境到真菌群落和碳氮循环相关预测功能群全面揭示了BSCs的关联特征：从藻结皮到藓结皮，真菌群落多样性持续增加，结构框架保持稳定，以Ascomycota为优势菌门、其他菌门低丰度；环境因子呈阶段性变化，预测功能群发生定向重组，揭示了BSC真菌群落对高寒环境的适应策略以及土壤环境因子对这些群落的关联作用。该研究可为高寒沙地固沙林的可持续管理和退化沙地生态恢复提供微生物学基础。
