摘要
生物土壤结皮（BSCs）是高山沙地生态系统中的关键组成部分，然而它们中的固氮菌群落对种植类型和演替阶段的响应机制仍然知之甚少。本研究在高山沙地的三个演替阶段，分析了四种固沙植物（Salix psammophila SL、Caragana korshinskii NT、Salix cheilophila WL、Populus simonii XYY）下固氮菌群落的差异。通过测量土壤性质、微生物生物量和酶活性，以及进行nifH基因测序（Illumina），来表征群落组成及其与BSCs演替过程中环境因素之间的关系。研究结果表明，Skermanella、Mastigocladus和Nostoc是该研究区域中主要的固氮菌类。Nostoc在各种植物类型中均占主导地位，其中在XYY植物下的苔藓结皮中的平均相对丰度最高（37.92%）。随着BSCs的演替，固氮菌的α多样性增加，β多样性分析（PCoA结合ANOSIM）显示出不同种植类型之间的显著群落差异（方差解释率=50.91%，R = 0.59458，p = 0.001）。Spearman相关性和冗余分析（RDA）表明，固沙植物通过调节土壤物理化学性质和微生物代谢驱动了固氮菌群落的差异。此外，苔藓结皮中的固氮菌群落对环境变化的响应能力比藻类结皮中的更强。在COG功能类别中，J（翻译和核糖体生物发生，7.92%）、E（氨基酸代谢，10.14%）和C（能量生产，7.11%）被确定为该研究区域BSCs的核心基础功能。这些功能类别的相对丰度表现出趋同性。总之，不同的种植类型与不同的固氮菌群落组成相关，而这些关联主要受土壤环境因素的调控。同时，BSCs的演替伴随着群落结构和功能特征的增强分化。这些模式体现了植被和土壤性质与固氮菌群落及氮代谢功能之间的逐步响应机制。本研究为通过调节高山沙地BSCs中的固氮菌群落来提高人工生态系统的稳定性和长期恢复能力提供了理论基础。
