为了实现有效治沙和固沙林的可持续发展，研究人员在尊重自然的前提下，结合当地自然植被覆盖度特点，提出了低覆盖度治沙理论，在充分发挥乔木、灌木、草本植物各自的特性的同时，形成近自然地带性植被^［1］。低覆盖度行带式固沙林是由占地面积15%~25%的窄林带与占地面积75%~85%宽自然植被修复带组合形成的复合固沙植被模式^［2］。宽带间距固沙林起到沙障的作用，疏林形成的林间小气候能够促进林带间自然植被快速修复和土壤的形成^［3-7］，提高生物生产力，从而实现长久固碳，使带间植被、土壤、土壤微生物自然恢复成稳定群落^［8］，形成接近原初植被的稳定持续状态^［9-12］，是一项成功的固沙植被建设技术，能够有效实现生态防护与生态恢复作用。

土壤微生物是生态系统中不可或缺的组成部分，在物质循环和能量流动中起着重要作用^［13-14］，积极参与土壤有机质形成、土壤养分循环、土壤结构形成等过程^［15-17］。以低覆盖度行带式固沙林带间土壤为研究对象，对林带间土壤理化性质和土壤微生物群落进行分析，为低覆盖度固沙林带间土壤、土壤微生物恢复提供理论依据。

研究区域位于科尔沁沙地南部，坐落于内蒙古赤峰市敖汉旗，地理坐标为42°30′09″N、119°44′18″E。敖汉旗东临通辽市奈曼旗，西与辽宁省建平县接壤，南与辽宁省朝阳区毗邻， 北与赤峰市翁牛特旗隔老哈河相望，南北长176 km，东西宽122 km，总面积8 300 km²。属温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温6.9 ℃，最冷月12月平均气温-13.6 ℃；最热月7月平均气温23.6 ℃；年降水量310~460 mm，无霜期138 d，极端最大年降水量可达740 mm，降水自南向北递减。全旗有砾岩、砂岩、页岩、石灰岩等多种岩石，土壤有棕壤、褐钙土、草甸土、沼泽土及风沙土，常见草本植被有狗尾草（Setaria viridis）、盐蒿（Artemisia halodendron）、赖草（Leymus secalinus）、蒺藜（Mongolicum）、苍耳（Xanthium）、黑沙蒿（Artemisia ordosica）、芦苇（Phragmites australis）等。

选择树龄32 a的带宽25 m的低覆盖度行带式固沙林、树龄36 a常规固沙林（简称常规林）以及自然恢复地（简称对照）3种样地进行对比，在25 m带宽的低覆盖度行带式固沙林带间每隔5 m设置一个样点（简称5 m、10 m、15 m、20 m、25 m），垂直于林带每隔10 m设置一个平行样线（图1），在常规固沙林和自然恢复地随机选取3个样点进行研究调查。每个样点设置1 m×1 m的样方，每个样方按对角线5点取样法，取0~10 cm的土壤，将同一样方的土样混合后，取3个重复，一部分风干去杂、过筛后带回实验室进行土壤理化性质的测定；另一部分用泡沫箱密封和冷藏处理后送上海美吉生物医药科技有限公司进行微生物群落测序。

土壤容重采用环刀法；有机质采用重铬酸钾氧化-外加热法；碱解氮采用碱解扩散法；速效钾采用1 mol·L^-1 NH₄OAc浸提火焰光度法；速效磷采用0.5 mol·L^-1 NaHCO₃浸提钼锑抗比色法；pH值用pH酸度计电位法（水∶土=1∶1）。

土壤样品送至上海美吉生物医药科技有限公司通过Illumina测序。

DNA提取和PCR扩增。利用NanoDrop2000对DNA浓度和纯度进行检测，利用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA提取质量：338F（5'-ACTCCTACGGGA GGCAGCAG-3'）和806R（5'-GGACTACHVGGGT WTCTAAT-3'）可变区进行PCR扩增。

Illumina MiSeq测序。PCR产物用2%琼脂糖凝胶回收，并利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit纯化，用Tris-HCl洗脱后，用2%琼脂糖电泳检测。利用QuantiFluorTM-ST进行定量检测。根据Illumina MiSeq平台标准操作规程将纯化后的扩增片段构建PE2*300文库。

数据处理。使用Trimmomatic软件对原始数列测序序列进行质量控制，并用FLASH软件根据overlap关系进行拼接，按照97%的相似水平进行非重复序列OTU聚类，在聚类过程中去除嵌合体，得到OTU的代表序列，可以对OTU进行多种多样性指数分析，以及对测序深度的检测。基于分类学信息，采用RDP classifier贝叶斯算法对97%相似水平的OTU代表序列在域（Domain）、界（kingdom）、门（Phylum）、纲（Class）、目（Order）、科（Family）、属（Genus）以及种（species）水平上进行群落结构的统计分析。

采用Microsoft Excel 2010进行数据整理统计，采用Origin 2021软件进行绘图，利用SPSS （version26）软件进行方差分析，利用单因素方差分析（One-way ANOVA）和多重比较（Duncan）对数据进行差异显著性检验。土壤微生物多样性和组成结构利用上海美吉生物医药科技有限公司提供的i-Sanger平台（http：//www.i-ranger.com）进行分析。

土壤容重表现为常规林>25 m>5 m>10 m>20 m>15 m>对照，对照样地土壤容重最小为1.28 g·cm^-3，而行带式固沙林带间的土壤容重均高于对照样地（表1），说明行带式固沙林带间的土壤结构紧实稳固，而对照样地的土壤生态系统趋于稳定，根系量大且密集，因此土壤容重最小，对照样地与其他样地土壤容重差异不显著。pH值8.35~8.69，呈碱性，常规林>5 m≈10 m>25 m>20 m>15 m>对照，林带间的各位置都小于常规林，说明低覆盖度行带式固沙林通过一定年限的恢复能够降低土壤pH值，对碱性土壤具有一定的改良作用。对照样地与行带式固沙林带间样地差异显著，行带式固沙林带间不同位置之间土壤pH差异不显著。有机质含量4.95~7.99 g·kg^-1，对照样地与25 m和常规林样地差异显著，行带式固沙林带间其他位置与对照样地差异不显著，有机质含量对照>15 m>20 m>5 m≈10 m>25 m>常规林。速效钾含量对照>20 m>15 m>10 m>5 m>25 m>常规林，5 m、25 m、常规林样地与对照样地差异显著，15 m和20 m与常规林样地差异显著。对照样地速效磷含量最高，为5.68 mg·kg^-1，对照>15 m>20 m>10 m>5 m>25 m>常规林，对照样地与其他样地差异显著。碱解氮含量为41.25~61.05 mg·kg^-1，对照>25 m>15 m>20 m≈10 m>5 m>常规林，对照样地和常规林样地与行带式固沙林带间样地差异显著。

通过Illumina MiSeq高通量测序对土壤样品进行测序，细菌共有优化序列1 348 817条，真菌优化序列1 327 889条。在97%的相似水平下对优化序列进行OTU聚类，共得到细菌OTU数目4 917个，真菌OTU数目1 116个。在97%相似水平下进行分类学分析，共检测出细菌群落37门、113纲、263目、403科、697属和1 359种，检测出真菌群落9门、29纲、75目、164科、316属和455种。

图2表明，各样地细菌群落在门分类水平上具有较高的多样性，相对丰度位于前10的分别为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、厚壁菌门（Firmicutes）、黏菌门（Myxomycophyta）、Bacteroidota、Methylomirabilota和Patescibacteria，其他菌门群落占1.9%~3.4%。放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门为优势菌群。在5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、常规林、对照样地中，放线菌门相对丰度分别是38.8%、39.7%、41.2%、42.2%、40.7%、35.7%、43.4%，变形菌门分别是13.7%、11.0%、14.4%、17.0%、16.1%、17.7%、24.5%，酸杆菌门分别是16.0%、21.8%、12.8%、11.3%、20.5%、21.6%、7.9%，绿弯菌门分别是15.9%、14.8%、15.1%、13.2%、15.0%、11.9%，这4个优势菌门占据了土壤细菌群落组成80%以上。

各样地真菌群落组成在门分类水平如图3所示。主要真菌门为子囊菌门（Ascomycota）、未分类的真菌门类（unclassified_k_Fungi ）、被孢菌门（Mortierellomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、球囊菌门（Glomeromycota）以及壶菌门（Chytridiomycota），相对丰度小于0.01合并为其他。主要优势门为子囊菌门，相对丰度分别为45.5%~72.5%，在5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、常规林、对照样地丰度分别为45.5%、47.8%、61.3%、60.1%、59.9%、35.5%、72.5%；未分类的真菌门在常规林样地丰度比较高，占比45.9%。被孢菌门在行带式固沙林带间样地中比较丰富，丰度为10.1%~27.5%。

土壤微生物Alpha多样性可以反映土壤微生物的多样性情况，Ace、Chao指数表示群落丰富度，Shannon、Simpson指数表示群落多样性，Coverage指数反映测序结果是否代表样本的真实情况，数值越高，覆盖率越高。Coverage指数都是0.98或者0.99，本次测序深度能够比较好地反映土壤微生物群落的组成情况。

土壤细菌群落Ace指数对照>15 m>20 m>10 m>5 m>25 m，对照样地与常规林样地和20 m差异显著；Chao指数变化趋势和Ace相同，对照样地与20 m差异显著；各个样地之间Shannon指数差异不显著；对照样地Simpson指数最小，群落多样性最大（表2）。

对照样地土壤真菌群落丰富度最高，Ace指数为338.71。Ace指数对照>20 m>15 m>10 m>5 m>25 m>常规林，对照和20 m样地与其他样地差异显著；Chao指数变化趋势与Ace指数相同，对照和常规林分别与行带式固沙林带间样地差异显著。对照样地群落多样性最大，Shannon指数15 m>20 m>10 m>5 m>常规林>25 m，对照与常规林和25 m差异显著；Simpson指数与Shannon指数相反，Simpson指数越大真菌微生物群落多样性越小，变化趋势也相反，行带式固沙林带间样地之间差异不显著，常规林和25 m与对照差异显著（表3）。

上述结果表明，低覆盖度行带式固沙林带间样地的土壤微生物群落多样性指数基本都高于常规林样地，土壤微生物群落丰富度和多样性随带宽的增加表现出增加的趋势，说明行带式固沙林带间植被和土壤的恢复为微生物提供良好的生存空间和充足的营养物质，从而促进了土壤微生物群落恢复。

由放线菌门与pH值呈显著负相关（图4）；肠杆菌门（Entotheonellaeota）与速效钾、有机质呈显著正相关，与速效磷呈显著正相关，与pH值呈显著负相关，与土壤容重呈显著负相关；Bdellovibrionota与速效磷呈显著正相关；疣微菌门（Verrucomicrobiota）与速效钾呈显著负相关，与有机质呈极显著负相关，与碱解氮、速效磷土壤呈显著负相关，与pH呈显著正相关，与土壤容重呈显著正相关。

RDA1、RDA2解释率分别为69.16%和24.16%累计解释率为93.32%，具有生物统计学意义，第一排序轴与有机质、碱解氮、速效磷和速效钾呈负相关，与土壤容重和pH呈正相关。各环境因子对细菌群落组成的影响程度速效钾、土壤容重、有机质最大，其次是pH、速效磷、碱解氮，可见土壤速效钾、有机质、土壤容重是影响细菌群落结构的重要因子。速效钾、有机质、速效磷以及碱解氮呈正相关，土壤容重和pH呈正相关，速效钾、有机质、速效磷以及碱解氮与土壤容重和pH呈负相关（图5）。

子囊菌门（Ascomycotina）与速效钾和速效磷呈显著正相关，与有机质呈极显著正相关，与碱解氮显著正相关，与pH呈显著负相关，与土壤容重呈极显著负相关；球囊菌门（Glomeromycota）与速效钾呈显著正相关；未分类的真菌门类（unclassified_k_ Fungi）与有机质呈显著负相关，与土壤容重呈显著正相关（图6）。

RDA1、RDA2解释率分别为74.75%和22.96%，累计解释率为97.71%，能很好地反映真菌群落组成与土壤因子的关系，第一排序轴与土壤容重和pH呈正相关，与有机质、速效钾、速效磷和碱解氮呈负相关。土壤速效钾、速效磷、碱解氮、有机质以及土壤容重因子是影响真菌群落结构的重要因子，速效钾、有机质、速效磷以及碱解氮呈正相关，土壤容重和pH呈正相关，速效钾、有机质、速效磷以及碱解氮与土壤容重和pH呈负相关（图7）。

低覆盖度行带式固沙林促进带间植被群落恢复，改善土壤结构肥力和微生物的生存环境，植被的恢复影响土壤理化性质，并间接影响土壤微生物群落结构和土壤微生物多样性。行带式固沙林带间的微生物多样性指数均高于常规林样地的，带宽的增加改善了土壤微生物的生存环境条件，林带间的枯枝落叶增加了地表覆盖物，从而促进土壤养分和土壤微生物数量的增加，同时也是低覆盖度行带式固沙林促进植被恢复和土壤肥力改善共同影响的结果^［8］。

土壤微生物是生态系统的重要组成部分，在调节自然生态系统功能、维持土壤结构、促进物质循环过程中发挥着重要作用。有学者认为，微生物群落组成在不同环境中可能存在较大的差异，但优势菌群基本相似^［18］。本研究发现，在土壤细菌群落结构组成门水平上，放线菌门、变形菌门、绿弯菌门和酸杆菌门为优势菌门，王小玲等^［19］、周子渊等^［20］研究发现放线菌门、变形菌门、绿弯菌门和酸杆菌门在不同处理下、不同样地中也是丰度最高的菌群，这与本研究结果一致。变形菌门和放线菌门积极参与土壤有机质转化、分解过程，有机质能够促进土壤结构形成^［21］，从而改善土壤质量。土壤微生物群落中变形菌门相对丰度越大，土壤越肥沃^［22］。绿弯菌门可以分解和吸附土壤有毒物质，也能促进土壤碳循环、氮循环和硫循环^［23］。酸杆菌门可以降解植物残体，参与单碳化合物代谢，具有光合能力^［24］。因此，本研究中发现的优势菌群在养分循环和改良土壤生产力等方面均发挥着重要的作用^［25］。子囊菌门在土壤真菌群落中占主导地位，陈秀波等^［26］、乔沙沙等^［27］通过对不同林型的土壤真菌群落组成的研究发现，子囊菌门和担子菌门相对丰度最大，这与本研究结果不太一致，担子菌门在本研究中相对丰度并不是最大，说明了微生物群落组成在不同环境中存在着差异。担子菌门和子囊菌门主要起代谢和分解有机质的作用^［28］，可以促进土壤的养分循环和植物生长。其中，子囊菌门多为土壤腐生菌，能够降解复杂的有机质，担子菌门对难分解物质的降解能力更强^［29］。在子囊菌门、担子菌门的作用下，本研究样地中的土壤凋落物的腐解程度增加，土壤有机养分含量升高，提高了土壤肥力，促进了行带式固沙林带间土壤的恢复。

土壤微生物群落与土壤理化性质密切相关，本研究发现放线菌门适宜在中性和偏碱性环境中生长，与pH值呈显著负相关关系，与彭晓辉等^［30］的研究结果一致；本研究发现肠杆菌门与有机质呈显著正相关关系，肠杆菌门在有机物分解和养分循环中发挥重要作用，与熊涵等^［31］结果一致。子囊菌门与速效钾和碱解氮呈正相关关系，与前人研究结果一致^［32］。球囊菌门与速效钾呈显著正相关关系^［33］。因此，在不同生境中，细菌对环境因子的响应情况存在差异，土壤理化性质是引起土壤微生物群落结构变化的重要因子。

一般认为土壤理化性质会影响土壤微生物群落结构的组成，王倩等^［34］发现pH、总磷和总钾是影响云杉人工林土壤微生物群落结构的主要理化因子。许多研究表明，影响微生物群落组成的主要因素是土壤pH值^［35］。曹宏杰等^［36］对不同植被类型土壤微生物进行研究，发现速效磷、铵态氮对微生物功能多样性具有显著的影响。李鹏等^［37］认为土壤有机碳、pH和速效磷是影响土壤真菌群落多样性的主要因素。本研究通过RDA分析发现，速效钾、土壤容重、有机质是影响土壤微生物群落结构的重要因子。由此可见，土壤微生物群落结构受环境因子的影响。

低覆盖度行带式固沙林带间土壤理化性质之间存在显著差异。有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量和土壤微生物多样性指数均随着带宽的增加而增大，促进了土壤和微生物的恢复，其中带间15 m位置恢复效果更明显，接近自然恢复样地。不同样地土壤样品共检测出细菌群落37门、113纲、263目、403科、697属和1 359种，真菌群落9门、29纲、75目、164科、316属和455种。

细菌群落优势菌群为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门，其中放线菌门相对丰度最高；真菌群落优势菌门为子囊菌门，被孢菌门是行带式固沙林样地次优势菌门。速效钾、土壤容重、有机质是影响土壤微生物群落结构的重要因子。