西藏拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落多样性及其对环境因子的响应

Diversity and Environmental Responses of the Rhizosphere Bacterial Community in Phragmites australis from the Lhalu Wetland, Xizang

摘要

为揭示拉鲁湿地芦苇（Phragmites australis）根际土壤细菌群落结构及其与环境因子的相关性，该研究通过土壤理化指标分析和16S rDNA扩增子高通量测序技术，对拉鲁湿地内不同采样地及区域的芦苇根际土壤细菌群落进行系统分析。共获得43 586个扩增子序列变异，注释结果涵盖64门162纲361目523科1 039属。结果表明：拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌优势门包括变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）；优势属主要为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）。相关性分析显示，土壤中钛和全钾含量是影响芦苇根际细菌群落组成的关键环境因子。综上，拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌资源丰富，解析其群落结构特征有助于从微生物生态学角度为拉鲁湿地的保护与管理提供科学依据。

Abstract

To investigate the bacterial community structure in the rhizosphere soil of common reed（Phragmites australis） in the Lhalu Wetland and its correlation with environmental factors， this study conducted a systematic analysis using soil physicochemical property measurements and 16S rDNA amplicon high-throughput sequencing. A total of 43 586 amplicon sequence variants were obtained， and the annotation results encompassed 64 phyla， 162 classes， 361 orders， 523 families， and 1 039 genera. The results indicated that the dominant bacterial phyla in the reed rhizosphere soil of the Lhalu Wetland were Proteobacteria， Actinobacteriota， and Acidobacteriota， with Sphingomonas being the predominant genus. Correlation analysis revealed that the contents of titanium and total potassium in the soil were the key environmental factors affecting the composition of the reed rhizosphere bacterial community. In summary， the rhizosphere soil of reeds in the Lhalu Wetland is rich in bacterial resources， and elucidating the characteristics of its community structure provides a scientific basis from the perspective of microbial ecology for the conservation and management of the Lhalu Wetland.

Graphical abstract

关键词

高寒湿地 / 芦苇 / 土壤细菌群落 / 多样性 / 高通量测序

Key words

alpine wetland / Phragmites australis / soil bacterial community / diversity / high-throughput sequencing

青藏高原高寒湿地是全球重要的生态系统之一，在其区域乃至全球气候调节、水源涵养和生物多样性维持方面发挥着不可替代的作用^［1］。位于拉萨市区的拉鲁湿地是典型的高寒草甸沼泽湿地，也是世界上海拔最高、面积最大的城市天然芦苇泥炭沼泽，被誉为“拉萨之肺”^［2］；其在维持城市生态平衡、调节气候、保护生物多样性等方面具有核心价值^［3-4］。然而，拉鲁湿地经历了严峻的退化历程，自1989年至2009年湿地面积由942.45 hm²缩减至685.33 hm²。造成这一退化的主要原因包括早期城市治理不足、砂石和泥炭的无序开采及过度放牧等人为活动^［4-5］，这些因素不仅导致湿地面积急剧缩小，还对拉萨城市生态环境和区域生态安全构成了威胁。深入理解拉鲁湿地的生态功能基础与环境响应机制，对于湿地保护与恢复具有重要的现实意义。

作为拉鲁湿地中广泛分布且具有重要意义的关键植被^［6］，芦苇（Phragmites australis）凭借其强大的根系，在吸收重金属污染物及净化水质中发挥核心作用^［7］。植物的根际细菌对环境压力具有快速响应的特性，因此常被用作诊断生态系统健康、预警环境变化的潜在生物指示器^［8］。作为土壤微生物的重要类群之一，细菌在养分转化、凋落物分解和物质循环中发挥着主导作用^［9-11］。然而，目前拉鲁湿地的研究仅聚焦于宏观生态格局的变化，如水生植物群落特征和水文过程等^{［6，12-15］}；对土壤微生物群落，尤其是芦苇根际土壤细菌的群落多样性、结构特征及其对环境因子的响应机制关注不足。这不仅限制了对湿地功能维持机制的理解，也制约了湿地健康评估与修复策略的制定。

基于此，本研究以西藏拉鲁湿地芦苇根际土壤为研究对象，结合16S rDNA高通量测序和土壤理化指标，系统解析细菌群落多样性与结构特征，探讨关键环境因子对群落组成的调控机制，以期（1）揭示拉鲁湿地芦苇根际细菌群落组成与优势类群特征；（2）分析拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌空间分布格局及差异；（3）阐明主要环境因子对细菌群落结构变异的影响。该研究结果有助于深化对拉鲁湿地生态功能微生物学基础的理解，为湿地的保护与恢复管理提供科学支撑，同时，也可为其他高寒湿地微生物学研究与生态保护提供参考。

1 材料与方法

1.1　研究区域概况

拉鲁湿地（29°39′46″~29°41′6″ N，91°3′49″~91°6′51″ E），地处西藏自治区拉萨市西北角，东西长约5.1 km，南北宽约4.7 km，平均海拔约3 645 m，湿地保护总面积为1 220 hm^2［4］。该区域属高原温带半干旱季风气候，具有日照时间长、空气干燥、蒸发量大等特征；全年降水主要集中在6—9月，年均温7.5 ℃，年均相对湿度为45%^［13］。湿地地面坡度介于3‰~5‰，整体地势东北高、西南低，水流方向表现为自东向西^［15］。在植物多样性方面，拉鲁湿地北部和东部区域的植物多样性低于西部和中西部区域^［6］。

1.2　样地信息及土样采集方法

2024年9月，根据拉鲁湿地芦苇分布情况与水流走向布设采样点，共设置17个样地（表1）。依据样地空间分布特征，将其划分为4个区域：西部区域（XB）样地T1~T3；施工区域（SG）样地T5~T8；居民居住区域（JZ）样地T4，T9~T11；鸟类栖息区域（QX）样地T12~T17。

使用GPS对样地进行定位，并确定各样地的经纬度坐标。在芦苇丛周边去除表层残渣后，于50 cm×50 cm的样方内采集根际土壤：使用不锈钢铲挖取3~5株芦苇的根系及根区土壤，清除地表凋落物及砾石等；采用标准抖落法分离松散附着的根系土壤，再用软刷收集紧密黏附于根表的根际土壤，每个样地采集3份土壤样品，装入聚乙烯样品袋中密封，并做好信息标记，于-4 ℃条件下保存并运回实验室。

1.3　样品分析与环境因子测定

每个样地采集的3份独立土壤样品，分别用于不同试验。第1份土样用于高通量测序：每个生物学重复称取10 g土壤，分装于无菌离心管中（共3管，合计30 g），管口用封口膜密封并标记，17个样地共获得51份样品。这些样本置于超低温冰箱中-80 ℃冻存24 h后，在干冰保护下寄送至诺禾致源（天津）公司进行测序分析。第2份土样用于土壤环境因子测定：土壤在实验室经自然风干、去除杂质、研磨后，通过孔径约为150 µm筛网，之后将同一采样地3个生物学重复的预处理样品装入无菌离心管（共3管，每管10 g），17个样地共获得51份样品，送至四川蓝城检测技术有限公司进行环境因子测定。第3份土样置于超低温冰箱中-80 ℃密封保存，以备后续试验使用。

土壤含水量（soil water content，SWC）采用烘干称质量法测定；土壤元素含量（Ca、Fe、Ti、Mn、Zr、Sr、Rb）使用DELTA手持式XRF分析仪（DCC-6000，美国）测定，每个参数重复测定3次；土壤有机质（soil organic matter，SOM）使用重铬酸钾-硫酸溶液法依据《土壤检测第6部分：土壤有机质的测定》（NY/T 1121.6—2006）测定；土壤全氮（total nitrogen，TN）参照《土壤检测第24部分：土壤全氮的测定》（NY/T 1121.24—2012），采用自动凯氏定氮法测定；土壤全磷（total phosphorus，TP）采用碱熔-钼锑抗分光光度法测定，依据《土壤总磷的测定碱熔-钼锑抗分光光度法》（HJ 632—2011）；土壤全钾（total potassium，TK）参照《土壤和沉积物11种元素的测定碱熔-电感耦合等离子体发射光谱法》（HJ 974—2018）测定。

1.4　高通量测序与生物信息学分析

经扩增检测合格的DNA样品用于文库构建。PCR产物经混合与纯化后，依次进行末端修复、A尾添加、接头连接及最终纯化。细菌16S rDNA基因V4区的扩增采用引物515F和806R，PCR反应体系包括15 µL Phusion Mix、0.2 µmol·L^-1引物及10 ng DNA。反应条件为98 ℃预变性 1 min；随后30个循环（98 ℃ 10 s，50 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s）；最后72 ℃延伸 5 min。扩增得到的产物，经过磁珠纯化、等量混合后，检测并回收目的条带，最终在Illumina NovaSeq 6000平台进行双端测序。

测序原始数据基于Barcode序列和引物信息拆分样本，利用FLASH软件对Reads进行拼接，生成原始标签数据（raw tags）。随后，使用Cutadapt去除残留引物序列，结合Fastp0.23.1过滤低质量序列，获得高质量clean tags。随后基于Silva 138.1数据库（https：//www.arb-silva.de/documentation/release-1381）识别并去除嵌合体序列，并采用DADA2方法去噪，最终获得ASVs（amplicon sequence variants）。ASVs的物种注释基于QIIME2平台的Classify-sklear算法，采用预训练的Naive Bayes分类器和Silva 138.1数据库LTP分类框架进行由界至种的七级注释，并生成标准化相对丰度表。

1.5　数据处理

本研究数据分析主要包括：细菌群落多样性分析、土壤环境因子差异检验及环境因子与细菌群落的相关性分析3个部分。

基于QIIME2平台计算细菌群落α多样性指数（包括Observed_features、Shannon、Simpson、Chao1、Goods_coverage及Pielou_e指数），并利用R4.0.3软件中的plyr包绘制稀疏曲线以评估测序深度。β多样性分析基于Bray-Curtis距离矩阵，采用非度量多维尺度分析（NMDS）和主坐标分析（PCoA）方法，通过R语言中的ade4包完成；其结果可视化使用ggplot 2 3.4.0包。为评估不同区域间细菌群落结构的差异显著性，采用了Anosim（相似性分析）非参数检验。

为检验不同样地间土壤理化性质的差异，使用SPSS 26.0软件对数据进行单因素方差分析（One-way ANOVA）。对于满足方差齐性且ANOVA检验显著的因子（P<0.05），进一步采用Duncan多重比较法（α=0.05）进行事后检验，以确定具体哪些区域间存在显著差异。

为探究土壤环境因子与细菌物种丰度间的关联，利用Canoco 5.0软件进行冗余分析（RDA），并绘制RDA排序表以直观展示其关系。同时，基于R4.0.3软件计算环境因子与物种丰度之间Spearman相关系数，并使用Origin 2024软件将相关系数以热图形式可视化。

本研究原始数据已提交至NCBI数据库（https：//www. ncbi.nlm.nih.gov），并通过SRAToolkit在线工具（https：//github.com/ncbi/sra-tools）进行处理，获得登录号PRJNA1262125。

2 结果与分析

2.1　拉鲁湿地芦苇根际土壤测序结果分析

采用Illumina NovaSeq 6000平台对拉鲁湿地17个样地的51份芦苇根际土壤样品进行高通量测序，共获得43 586条ASVs。稀释曲线（图1）结果表明，随着测序量的增加，曲线逐渐趋于平缓，说明当前测序深度已能够充分覆盖样品中细菌群落的真实多样性。

2.2　拉鲁湿地芦苇根际土壤环境因子分析

2.2.1　拉鲁湿地不同样地芦苇根际土壤环境因子特征

表2数据显示，拉鲁湿地不同样地芦苇根际土壤的元素含量存在显著差异：Ca含量在T1样地最高，且T1、T2显著高于其他样地（P<0.05），T10样地最低；Ti含量的高值区为T3样地，低值区为T9样地；Fe含量在T12样地含量最高，T3样地最低；Mn含量在T11样地显著高于其他样地（P<0.05），T10样地最低；Zr含量在T11、T16样地较高，T2、T9样地较低；Sr含量以T16样地最高，T9样地最低；Rb含量的最高值出现在T13样地，而在T9样地最低。

拉鲁湿地不同样地芦苇根际土壤的环境因子分析结果显示（表3），SWC、SOM、TN、TP含量在不同样地间差异显著，而TK含量无显著差异。SWC在不同样地间的变幅较大，为58.40~582.00 g·kg^-1，其中T9样地的SWC含量最高，T11样地含量显著较低（P<0.05）。SOM含量为10.10~230.00 g·kg^-1，以T9样地最高，T14样地最低。TN含量分布在0.80~9.72 g·kg^-1，T9样地含量最高，T14样地最低。TP含量差异相对较小，为0.49~0.95 g·kg^-1，T2样地含量最高，T14样地最低。TK含量为15.90~24.90 g·kg^-1，T14样地含量最高，T9样地含量最低。

进一步分析表明，T9样地的SWC、SOM和TN含量均显著高于其他样地（P<0.05），但其TK含量显著较低（P<0.05）。T14样地的TK含量较高，而SOM、TN和TP含量显著低于其他样地（P<0.05）。T2样地的TP含量显著高于其他样地（P<0.05）。

2.2.2　拉鲁湿地不同区域芦苇根际土壤环境因子特征

为深入揭示拉鲁湿地不同区域芦苇根际土壤的理化特征，本研究开展了区域间的比较分析。结果显示（表4），居住区域（JZ）的SWC、SOM和TN含量均显著高于其他区域（P<0.05）；西部区域（XB）中TP含量最高，显著高于其他区域（P<0.05）；TK在各区域间无显著差异。土壤元素分析表明，Ca在西部区域（XB）含量最高，且显著高于其他区域（P<0.05）；Ti、Mn和Sr含量在栖息区域（QX）最高；Fe、Zr和Rb含量也在栖息区域（QX）达到最高值，并显著高于其他区域（P<0.05）。

2.3　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落组成特征

2.3.1　拉鲁湿地不同样地芦苇根际土壤细菌群落组成特征

高通量测序结果表明，按100%的序列相似性水平，细菌序列归类为43 586个ASVs，注释鉴定出64门、162纲、361目、523科和1 039属。图2A显示，前10的优势菌门及其相对丰度分别为变形菌门（Proteobacteria，37.70%）、放线菌门（Actinobacteriota，16.00%）、酸杆菌门（Acidobacteriota，12.40%）、拟杆菌门（Bacteroidete，7.70%）、绿弯菌门（Chloroflexi，6.30%）、浮霉菌门（Planctomycetota，4.50%），芽单胞菌门（Gemmatimonadota， 4.20%）、粘菌门（Myxococcota，2.20%）、疣微菌门（Verrucomicrobia，2.10%）、脱硫杆菌门（Desulfobacteria，0.94%）。图2B显示，细菌属水平丰度排名前10的分类单元为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas，3.09%）、Ellin6067（1.82%）、MND1（1.62%）、Nocardioides（1.54%）、黄杆菌属（Flavobacterium，1.46%）、unidentified_Vicinamibacterales（1.23%）、芽球菌属（Blastococcus，0.84%）、假单胞菌属（Pseudomonas，0.94%）、气单孢菌属（Aeromonas，0.47%）、不动杆菌属（Acinetobacter，0.41%）。

2.3.2　拉鲁湿地不同区域芦苇根际土壤细菌群落组成特征

如图3A所示，拉鲁湿地不同区域根际土壤细菌门水平分析表明：变形菌门（Proteobacteria）为优势类群，相对丰度为30.7%~43.0%；放线菌门（Actinobacteriota）与酸杆菌门（Acidobacteriota）为次优势门，二者的相对丰度分别为12.9%~20.6%和11.2%~13.9%。属水平群落结构表明（图3B），鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）在4个区域均为优势菌属，相对丰度为7.6%~35.7%，其次是黄杆菌属（Flavobacterium，1.81%~22.60%）、Ellin6067（10.3%~19.1%）、假单胞菌属（Pseudomonas，1.5%~15.3%）。

2.4　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落多样性分析

2.4.1　拉鲁湿地不同样地芦苇根际土壤细菌α多样性分析

α多样性指数由图4A所示，Chao1指数和Observed_features指数在T10样地值最高；Chao1指数在T7样地值最低，Observed_features指数在T1样地观测到的特征数最少。Shanno指数、Simpson指数和Pielou_e指数整体波动较小。17个样地中的Goods_coverage指数均高于0.99，表明测序深度已充分覆盖样本中的微生物多样性。

2.4.2　拉鲁湿地不同区域芦苇根际土壤细菌α多样性分析

ASVs聚类结果以Venn图展示（图4B），拉鲁湿地4个区域共有2 416个ASVs；居住区域（JZ）、栖息区域（QX）、施工区域（SG）和西部区域（XB）的特有ASVs数量分别为10 434、10 090、5 172和3 841个，数量关系表现为居住区域（JZ）>栖息区域（QX）>施工区域（SG）>西部区域（XB）。不同区域芦苇根际土壤细菌α多样性指数结果显示（图4C），Chao1指数在居住区域（JZ）和栖息区域（QX）显著高于西部区域（XB），施工区域（SG）处于中间水平；Goods_coverage指数在西部区域（XB）和施工区域（SG）较高，居住区域（JZ）最低，但区域间无显著差异；Observed_features指数在西部区域（XB）显著低于居住区域（JZ）和栖息区域（QX）；Pielou_e指数在4个区域间无显著差异；Shannon指数在栖息区域（QX）较高，西部区域（XB）最低，两者间差异显著（P<0.05）；Simpson指数在4个区域间均无显著差异。总体来看，居住区域（JZ）和栖息区域（QX）的物种丰富度最高，西部区域（XB）最低，施工区域（SG）处于中等水平。

2.4.3　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌β多样性分析

基于加权Unifrac距离矩阵进行UPGMA层次聚类分析，并整合门水平前10物种的相对丰度进行协同可视化（图5）。聚类时主要分为2个分支，上部分以西部区域（XB）和居住区域（JZ）为主，变形菌门占主导地位，且T9样地与其他样地差异较大；下部分群落结构相对复杂，放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门占比上升。通过Bray-Crutis距离使用PCoA分析（图6A），第一和第二主坐标分别解释23.50%、11.19%的变异度，图中西部区域（XB）和施工区域（SG）、居住区域（JZ）有部分交叉，表明区域间细菌群落存在相似性；栖息区域（QX）与居住区域（JZ）、西部区域（XB）相对独立，反映3个区域中的细菌群落结构差异较大。基于Bray-Curtis距离矩阵的非度量多维尺度分析NMDS（图6B）显示，4个区域的根际细菌群落呈现空间异质性。进一步采用ANOSIM相似性分析（R=0.645，P=0.001）与Adonis置换多元方差分析（R²=0.315，P=0.001）共同证实：组间差异大于组内差异，区域间细菌群落结构存在极显著差异（P<0.001）。整体看来，拉鲁湿地各采样地芦苇根际土壤细菌群落结构相似度较高，但区域间仍存在显著分化。

2.5　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌多样性与环境因子的相关性分析

热图分析结果显示（图7），土壤元素中除Ca与其他元素之间无显著相关性外，Fe、Ti、Mn、Zr、Sr、Rb之间均存在不同程度的正相关。SWC与Fe、Ti、Mn、Zr、Sr、Rb元素均呈极显著负相关（P<0.001），而与SOM、TN和TP则极显著正相关（P<0.01）。SOM、TN和TP三者间呈极显著正相关（P<0.001），且均与TK呈极显著负相关。此外，Ti与TP呈显著负相关（P<0.05）；Zr、Sr和Rb与SOM、TN、TP三者均呈显著负相关。Chao1指数与Observed_features指数呈极显著正相关（P<0.001），二者均与Goods_coverage指数呈极显著负相关（P<0.001）。Pielou_e指数与Shannon指数呈极显著正相关（P<0.001），与Simpson指数呈显著正相关（P<0.01）。Ca与Chao1、Observed_features指数呈显著负相关（P<0.05），与Goods_coverage指数呈显著正相关（P<0.05）；SWC与Pielou_e指数呈显著负相关（P<0.05），表明SWC对群落均匀度产生显著影响；Ti与Shannon指数显著正相关（P<0.05），表明其在调控群落多样性方面具有重要作用。

2.6　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落与环境因子的RDA分析

采用冗余分析（图8）解析土壤环境因子与相对丰度前10的优势菌门之间的驱动-响应关系。结果显示，第1和第2轴对细菌群落结构变化的贡献率分别为62.48%和19.63%，两者共同解释了拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落结构变化的82.11%。其中Ti和TK具有较高的解释率（表5），分别为39.10%和21.00%，且P均为0.002，表明Ti和TK是驱动拉鲁湿地芦苇根际细菌群落的核心环境因子；TP、TN和Sr三者的P均小于0.05，也具有显著影响。

3 讨论

3.1　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落多样性特征

不同环境条件下的细菌群落多样性存在差异。4个区域中，Chao1和Observed_features指数呈极显著正相关（P<0.001），物种丰富度由大到小依次为居住区域（JZ）>栖息区域（QX）>施工区域（SG）>西部区域（XB）。居住区域（JZ）中SOM、TN、SWC含量均高于其他区域，因而具有较高的物种丰富度，有助于维持群落稳定性；这与钟文辉和蔡祖聪^［16］关于微生物多样性与土壤有机质含量关系密切的研究结果一致。Pielou_e和Simpson指数在不同区域间无显著差异，表明拉鲁湿地不同区域芦苇根际细菌群落分布均匀度相似，且核心优势种地位稳定。

在门分类层级中，变形菌门、放线菌门、酸杆菌门在17个样地中均占据主导地位，共同构成了本研究中的核心优势菌门；该结果与张玲豫等^［17］在河西走廊湿地芦苇根际微生物优势菌群的研究结论吻合，体现了不同区域湿地芦苇根际微生物群落结构的保守性与相似性。除上述三大优势菌门外，拟杆菌门和绿弯菌门在各样本中也呈现广泛分布特征，与长江口^［18］、北部湾^［19］、珠江三角洲^［20］、九龙江口^［21］、黄河三角洲^［22］等湿地土壤微生物优势菌群的研究结果趋同，进一步揭示了湿地生态系统中植被根际微生物群落组成的普遍性规律，表明不同地理区域的湿地生境可能对根际微生物群落的构建具有相似的选择性压力。在高寒湿地及其演替类型中，变形菌门是主要的优势细菌门类群，本研究与李金业等^［22］、李玉倩等^［23］及赵定蓉等^［24］研究结果一致，进一步证实变形菌门是湿地植被根际微生物群落的关键组成^［25］。

在属分类水平下，不同样地根际细菌群落组成存在显著差异。鞘氨醇单胞菌属为优势菌属，其广泛生态分布及强适应性可归因于它们进化出的代谢策略——能在寡营养环境中持续生存繁衍^［26］；其次是黄杆菌属和Ellin6067。齐雅柯^［27］对河西走廊湿地芦苇根际细菌的研究表明，相对丰度前3的属为类诺卡氏菌属、鞘氨醇单胞菌属和链霉菌属。这种差异可能与地区气候、海拔等环境因素导致的土壤微生物环境差异有关；不同的土壤生境塑造了特定的微生物群落组成，而微生物群落间的互作关系又进一步影响其结构特征^［28］。

3.2　拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落与环境因子间的关系

本研究通过冗余分析和热图分析揭示，Ti和TK是驱动拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落结构变化的2个重要环境因子。其中，Ti和TK贡献率最高且统计显著性最强（P<0.002），表明二者是该生态系统中细菌群落组装的核心驱动力。TP、TN和Sr同样有显著影响，但其解释率远低于Ti和TK。Ti的驱动作用主要体现在非生物环境筛选上。热图分析显示，Ti与其他金属元素之间均呈现极显著正相关（P<0.001），表明它们可能存在相同来源，这与白永飞等^［7］在拉鲁湿地芦苇不同部位金属元素富集规律研究中得出的结论一致。青藏高原有着较强的物理风化和独特的地质历史背景^［29］，本研究推测风化产物通过水流、冰川等搬运途径在湿地中沉积，形成了本研究区域高钛、高金属元素含量的土壤环境。这种环境筛选出了一批具备抗逆特性的细菌类群，包括放线菌门、芽孢杆菌门、浮霉菌门和绿弯菌门。在本研究中，放线菌门能够在Ti等多种元素环境中富集，可能得益于其作为革兰氏阳性菌的细胞壁结构。其细胞壁含有厚层的肽聚糖和带负电的磷壁酸，可通过静电作用吸附金属阳离子（如Ti⁴⁺）。此外，许多放线菌孢子的疏水性外壁可能在一定程度上物理阻隔了金属离子的渗透，这些特性可能共同促使它们在高金属离子浓度环境中占据优势^［30-31］。芽孢杆菌门通常能形成芽孢，对多种环境胁迫具有较强的抵抗能力；绿弯菌门以光能异养代谢为特征，其独特的3-羟基丙酸双循环光合途径使其在拉鲁湿地高海拔、强日照的独特光照条件下具备能量获取优势^［32］。TK的驱动作用则更多反映了生物互作过程。K是植物生长的必需元素，芦苇作为湿地优势植物，其生长状况和根系分泌物会强烈调节根际K循环，从而选择特定的细菌类群。与TK显著正相关的菌门包括变形菌门和拟杆菌门等。变形菌门作为典型的富营养型细菌，能快速利用根系分泌的有机物质，适应养分相对丰富的根际微区；拟杆菌门在本研究中与SOM含量呈正相关，该门细菌擅长降解复杂有机物，在湿地碳循环中扮演关键角色^［33］。

RDA结果清晰地展示了群落结构分异的2个部分，形成了天然的对照：第一部分主要由Ti、Sr等金属元素驱动，塑造了以放线菌、芽孢杆菌、绿弯菌为代表的寡营养型群落。Ti与Shannon多样性指数呈显著正相关（P<0.05），暗示适度的金属元素压力可能抑制了某些优势菌群的过度生长，反而维持了较高的群落多样性。第二部分主要由SWC、TP、SOM、TN等因素驱动，富集酸杆菌门、脱硫菌门、疣微菌门等菌群，这些菌群多依赖有机质分解获取碳源，富养分生境为其提供充足代谢底物^［34］。酸杆菌门与SOM负相关，据研究^［35］发现其属于厌氧菌群，偏好潮湿、低氧生境，但通过胞外多糖合成与补偿溶质积累的机制，具备适应干旱环境的能力^［36］，这解释了其在拉鲁湿地（高海拔、长日照）土壤中高丰度的现象；脱硫菌门、疣微菌门与TP、SWC呈正相关关系，这与解维俊等^［37］研究结果一致，表明高水分条件带来的厌氧环境及充足的磷营养，为其进行硫酸盐还原等厌氧呼吸过程提供了必要条件^［38］。

本研究的主要局限性在于样本均来源于拉鲁湿地单一植被类型（芦苇）的根际，未来研究可拓展至不同植被类型或非根际土壤，以验证上述驱动因子的普适性。此外，本研究主要揭示了拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落的多样性及与其与环境因子的相关性，对于Ti、TK影响具体微生物的机理（如Ti离子的微生物耐受/转化机制，钾循环如何调控特定菌株的基因表达）仍有待通过宏基因组学、培养组学等技术进行深入探究。

4 结论

本研究以西藏拉鲁湿地芦苇根际土壤为研究对象，通过高通量测序及生态统计分析，阐明了西藏拉鲁湿地芦苇土壤根际细菌群落组成、多样性分布特征及其对环境因子的响应。通过16S rDNA高通量测序技术，对拉鲁湿地17个样地芦苇根际土壤进行分析，发现变形菌门、放线菌门、酸杆菌门为主要优势菌门，鞘氨醇单胞菌属为主要优势属。相关性分析显示，拉鲁湿地芦苇根际土壤群落结构和多样性受到多种环境因子的影响，Ti和TK是驱动该湿地微生物群落结构变化的核心力量。以上工作完善了对西藏拉鲁湿地芦苇根际土壤细菌群落结构认知，揭示了拉鲁湿地芦苇根际细菌群落的生态格局与维持机制，并为今后开展拉鲁湿地微生物生态修复提供理论基础。

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基金资助

国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目(2021YFE0113700)

西藏生态环境监测项目(GZFCG2024-23011)

西藏自治区科技计划基地与人才计划项目(XZ202501JD0019)

2025年中央财政支持地方高校改革发展专项资金 项目“雅江流域全要素监测网络建设项目”(00061349)

2025西藏大学生态环境学院“创新创业”项目(2025-CX-S018)