王峰，陳玉真，吳志丹，尤志明，余文權(quán)，俞曉敏，楊貞標(biāo),5*

有機(jī)管理模式對(duì)茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及功能的影響

王峰1,2,3，陳玉真2，吳志丹2，尤志明2，余文權(quán)4，俞曉敏3，楊貞標(biāo)3,5*

1. 福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州 350002；2. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，福建 福州 350012；3. 福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院園藝植物生物學(xué)及代謝組學(xué)研究中心，福建 福州 350002；4. 福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，福建 福州 350013；5. 美國(guó)加利福利亞大學(xué)河濱分校，加利福尼亞州 河濱 92506

以兩種不同管理方式（常規(guī)和有機(jī)種植）和3個(gè)坡位（上、中、下坡位）表層土壤（0～20?cm）為研究對(duì)象，通過野外調(diào)查、高通量測(cè)序、功能預(yù)測(cè)結(jié)合分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析，研究管理方式和坡位對(duì)土壤真菌群落結(jié)構(gòu)、功能特征和共發(fā)生網(wǎng)絡(luò)的影響。研究結(jié)果表明，管理方式和坡位對(duì)土壤真菌多樣性指數(shù)影響不顯著，且不存在交互作用。在門水平，管理方式及不同坡位樣地的優(yōu)勢(shì)真菌均為子囊菌門、擔(dān)子菌門和被孢霉門，管理方式?jīng)]有改變土壤優(yōu)勢(shì)真菌的種類，但影響其相對(duì)豐度。主坐標(biāo)分析（PCoA）顯示，管理模式導(dǎo)致茶園土壤真菌群落組成發(fā)生明顯改變，常規(guī)管理方式下不同坡位之間的土壤真菌群落結(jié)構(gòu)有顯著差異（<0.05），而有機(jī)種植下不同坡位之間無顯著差異（>0.05）。組間群落差異分析（LEfSe）表明，37個(gè)差異物種對(duì)管理方式非常敏感，不同管理方式富集了不同的真菌類群。共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)，有機(jī)茶園土壤真菌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、平均聚類系數(shù)、邊數(shù)、網(wǎng)絡(luò)中心性和網(wǎng)絡(luò)密度均明顯高于常規(guī)茶園，說明其生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。不同處理茶園土壤真菌以腐生營(yíng)養(yǎng)型為主（66.67%～70.18%），有機(jī)茶園土壤中內(nèi)生-垃圾腐生-土壤腐生-未定義腐生真菌、木材腐生真菌和動(dòng)物病原-內(nèi)生-植物病原-未定義腐生真菌的豐度顯著高于常規(guī)茶園，而未定義腐生真菌、植物病原真菌和動(dòng)物病原-植物病原-未定義腐生真菌的豐度則顯著降低。相關(guān)性分析和冗余分析結(jié)果表明，土壤全磷、有效磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量和pH值是影響茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的主要因子。綜上所述，有機(jī)管理方式對(duì)茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響，提高了土壤有益真菌的數(shù)量（被孢霉屬），增強(qiáng)了土壤真菌網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和抗干擾能力，降低了病原真菌的豐度（如擬盤多毛孢屬和假擬盤多毛孢屬等），具有良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

管理方式；坡位；真菌群落結(jié)構(gòu)；共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)分析；FUNGuild功能預(yù)測(cè)

茶樹（L.）是多年生葉用經(jīng)濟(jì)作物。近年來，在鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)扶貧政策推動(dòng)下，我國(guó)茶園面積持續(xù)增加，各地區(qū)茶葉總產(chǎn)量和產(chǎn)值創(chuàng)歷史新高，茶產(chǎn)業(yè)成為山區(qū)精準(zhǔn)扶貧、帶動(dòng)農(nóng)戶增收、促進(jìn)農(nóng)民就業(yè)等方面的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。然而，由于采用單一化的種植模式，受長(zhǎng)期頻繁耕作、噴藥、化肥施用等田間管理因素的影響，從幼齡茶園向成齡、老齡茶園演化過程中茶園土壤理化性質(zhì)發(fā)生一系列變化[2-5]，從而很大程度上影響了茶園土地生產(chǎn)力、茶葉產(chǎn)量及品質(zhì)[6-8]。王海斌等[9]發(fā)現(xiàn)，植茶過程中土壤中酸類物質(zhì)不斷積累促使酸化程度加劇，土壤養(yǎng)分循環(huán)和抗氧化的酶活性降低，土壤微生物種群結(jié)構(gòu)與功能呈現(xiàn)單一化趨勢(shì)。Arafat等[10-11]發(fā)現(xiàn)，由于茶園長(zhǎng)期單一栽培，茶園土壤pH下降和酚類物質(zhì)（兒茶素及其衍生物）積累導(dǎo)致土壤有益微生物（鞘氨醇單胞菌、芽孢桿菌和普雷沃氏菌等）相對(duì)豐度明顯降低。對(duì)連作地新種茶樹生理特性的分析也表明，連作能夠顯著抑制鐵觀音茶苗的生長(zhǎng)和生理指標(biāo)，證實(shí)了茶樹連作障礙現(xiàn)象的存在[12]。Yang等[13]研究發(fā)現(xiàn)，茶葉品質(zhì)的季節(jié)性變化與土壤真菌多樣性密切相關(guān)，其中兒茶素與真菌多樣性呈正相關(guān)，總氨基酸和茶氨酸與真菌多樣性呈負(fù)相關(guān)，表明土壤真菌多樣性有可能作為茶葉品質(zhì)的生物學(xué)指標(biāo)。Tang等[14]研究也發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期施氮條件下，茶園土壤真菌多樣性與茶葉產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，應(yīng)重視木質(zhì)素和纖維素分解等真菌在茶園的養(yǎng)分循環(huán)和有機(jī)質(zhì)分解中的作用，以利于茶樹生長(zhǎng)。由此可見，長(zhǎng)期傳統(tǒng)管理方式下茶園土壤理化性質(zhì)及土壤微生物環(huán)境的變化可能是導(dǎo)致茶樹連作障礙的主要原因。

真菌在農(nóng)業(yè)土壤中廣泛存在，其作為土壤動(dòng)植物殘?bào)w的分解者、互惠者或病原體調(diào)節(jié)著土壤養(yǎng)分循環(huán)、有機(jī)質(zhì)形成與分解、土壤肥力保持、動(dòng)植物殘?bào)w分解和抑制病蟲害等重要的土壤生物學(xué)過程[15-16]，也是衡量土壤生態(tài)系統(tǒng)功能和作物生產(chǎn)力的重要指標(biāo)[17]。有研究表明，真菌群落結(jié)構(gòu)通常會(huì)因農(nóng)業(yè)管理模式改變而發(fā)生變化[18]，長(zhǎng)期傳統(tǒng)管理方式在很大程度上導(dǎo)致土壤真菌多樣性降低[19]。有機(jī)種植體系通過對(duì)土壤理化性質(zhì)的逐步改善為土壤真菌的繁殖提供了適宜的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，進(jìn)而提高土壤真菌數(shù)量、活性及多樣性[20-21]，并且可以抑制土壤致病菌的生長(zhǎng)[22]。然而，因地理氣候、種植時(shí)間、有機(jī)肥來源、輪作及有機(jī)物覆蓋措施的差異，有機(jī)管理方式對(duì)土壤真菌的影響并非都是正效應(yīng)，甚至由于不恰當(dāng)?shù)亩逊屎褪┯眯笄萦袡C(jī)肥可能導(dǎo)致土壤中一些致病菌增加[23-24]。因此，研究不同地區(qū)、不同耕作類型土壤真菌群落結(jié)構(gòu)對(duì)管理方式的響應(yīng)具有重要意義。

以往研究表明，按照有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)程管理，有機(jī)茶園土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量和微生物生物量碳明顯增加[25-26]，有機(jī)種植能夠促進(jìn)茶園土壤肥力的良性循環(huán)。然而，茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和功能對(duì)有機(jī)管理方式的響應(yīng)規(guī)律并不明晰。另外，福建省大多數(shù)茶園是山坡地開墾而來，不同坡面養(yǎng)分在降雨侵蝕過程中的再分配引起土壤理化性質(zhì)的改變[27]，從而導(dǎo)致土壤微生物群落發(fā)生改變。在此背景下，本研究以相鄰常規(guī)茶園（對(duì)照）和有機(jī)茶園為對(duì)象，基于高通量測(cè)序技術(shù)、FUNGuild功能預(yù)測(cè)和分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，分析兩種管理方式下茶園土壤真菌多樣性、群落組成及功能沿坡位的變化趨勢(shì)，探討其不同坡位上的差異及影響因素，以期為合理評(píng)估有機(jī)茶園的環(huán)境效益提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也可為有機(jī)茶園進(jìn)一步推廣和應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于福建省武夷山市中遠(yuǎn)生態(tài)茶業(yè)有限公司茶葉種植基地（117°56' E，27°34' N），該基地茶園為典型的丘陵山地茶園，海拔435?m。研究區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年平均日照時(shí)數(shù)1?629?h，年平均氣溫18.2℃，相對(duì)濕度70%～85%，年平均降水量1?926.9?mm，降雨集中在每年3月至6月?；貎?nèi)茶園分常規(guī)茶園和有機(jī)茶園兩種類型，均由原生林地開墾而來，坡度為22°，土壤類型為花崗巖母質(zhì)發(fā)育的紅壤。茶樹品種均為肉桂，種植時(shí)間為2000年，雙條行種植，株距40?cm。常規(guī)茶園為大宗機(jī)采茶園（采摘輪次為每年春、夏和秋3次），每年施復(fù)合肥（以N、P2O5、K2O的質(zhì)量比為15∶15∶15計(jì)）2?250?kg·hm-2，施肥方式為撒施，按照春季追肥期（2月底至3月初）、秋季追肥期（8月中旬至9月初）和冬季基肥期（12月底至次年1月初）3∶3∶4比例施入，梯壁除草，病蟲害防治以化學(xué)防治為主。有機(jī)茶園按照有機(jī)管理方式進(jìn)行，每?jī)赡晔┯枚蛊娠灧??250?kg·hm-2，梯壁留草。常規(guī)茶園和有機(jī)耕作茶園中間種植杉木保護(hù)行。

1.2 土壤樣品采集與處理

在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，選取同一坡面的常規(guī)茶園（Conventional tea garden，CTG）和有機(jī)茶園（Organic tea garden，OTG）作為研究樣地，每種類型茶園從山頂?shù)缴侥_分別在上坡位、中坡位、下坡位各設(shè)置3個(gè)典型樣方（10?m×10?m），以保證樣方的代表性，共計(jì)18個(gè)樣方。上坡位距離坡頂約10?m，3個(gè)坡位之間各相距約30～50?m，采樣時(shí)間為2021年3月。每個(gè)樣方按多點(diǎn)混合法取樣，5個(gè)采樣點(diǎn)分別位于茶行中線位置、茶行兩邊滴水線和茶行中間，混合為1個(gè)土樣。采樣時(shí)同步用容積為100?cm3的環(huán)刀采集原狀土樣，用于測(cè)定土壤容重。去除可見植被根及小石塊后，將樣品裝入滅好菌的自封袋中，迅速放入盛有冰袋的保溫箱帶回實(shí)驗(yàn)室。部分樣品過2?mm篩后保存于–80℃冰箱，用于土壤微生物多樣性分析，其余樣品自然風(fēng)干后進(jìn)行土壤理化性質(zhì)分析。

1.3 土壤理化性質(zhì)測(cè)定

土壤理化性質(zhì)測(cè)定方法參見《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[28]。土壤pH值采用pH計(jì)（pHS-25型）測(cè)定，取10?g土壤與超純水以1∶2.5比例混勻并靜置30?min，取上清液測(cè)定pH；土壤有機(jī)質(zhì)（Soil organic matter，SOM）采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法；土壤全氮（Total nitrogen，TN）含量采用凱氏定氮法；土壤全磷（Total phosphorus，TP）采用氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法；土壤全鉀（Total potassium，TK）采用NaOH熔融-火焰光度計(jì)法；土壤堿解氮（Alkaline-N，AN）采用堿解擴(kuò)散法；土壤速效磷（Available phosphorus，AP）采用0.5?mol·L-1NaHCO3浸提-鉬銻抗比色法；土壤速效鉀（Available potassium，AK）用乙酸銨浸提（1?mol·L-1）-火焰光度計(jì)法；土壤陽離子交換量（Soil cation exchange capacity，CEC）采用乙酸銨法；土壤容重（Soil bulk density，BD）采用環(huán)刀法。

1.4 土壤微生物DNA提取和ITS高通量測(cè)序

稱取0.5?g新鮮土壤樣品，采用土壤DNA提取試劑（Fast DNA? Spin Kit for Soil，USA）進(jìn)行提取，提取過程參照說明書進(jìn)行。提取的DNA用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)樣品質(zhì)量，用NanoDrop 2000超微量分光光度計(jì)檢驗(yàn)DNA的濃度和純度，稀釋合格后的樣品保存于–80℃冰箱用于PCR擴(kuò)增。真菌選用ITS1F（5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′）和ITS2R（5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）進(jìn)行擴(kuò)增。擴(kuò)增體系為20?μL反應(yīng)體系：2?μL的10×Buffer，2?μL的dNTPs（2.5?mmol·L-1），0.8?μL的Forward Primer（5?μmol·L-1），0.8?μL的Reverse Primer（5?μmol·L-1），0.2?μL的rTaq Polymerase，0.2?μL的牛血清白蛋白（BSA）和10?ng的模板DNA，補(bǔ)dd H2O至20?μL。擴(kuò)增條件為：95℃預(yù)變性3?min；95℃ 30?s，55℃ 30?s，72℃ 45?s，35個(gè)循環(huán)；72℃延伸10?min，10℃直到反應(yīng)完成。采用Illumina Miseq高通量測(cè)序平臺(tái)測(cè)定代表真菌ITS序列，委托上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成測(cè)序工作。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

MiSeq測(cè)序得到的是雙端序列數(shù)據(jù)，首先根據(jù)PE reads之間的overlap關(guān)系，將成對(duì)的reads拼接（merge）成一條序列，同時(shí)對(duì)reads的質(zhì)量和merge的效果進(jìn)行質(zhì)控過濾，利用FLASH軟件（Version 1.2.11）根據(jù)序列首尾兩端的barcode和引物序列區(qū)分樣品得到有效序列，并校正序列方向。質(zhì)控后獲得的有效數(shù)據(jù)，采用Uparse軟件（version 7.0.1090，http://drive5.com/uparse）按照97%相似性對(duì)非重復(fù)序列（不含單序列）進(jìn)行OTU聚類，在聚類過程中去除嵌合體，得到OTU的代表序列。采用RDP classifier貝葉斯算法對(duì)97%相似水平的OTU代表序列進(jìn)行分類學(xué)分析，并分別在各分類水平上對(duì)每個(gè)樣本的群落物種組成進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，真菌數(shù)據(jù)庫(kù)參考Unite數(shù)據(jù)庫(kù)（Release 8.0，http://unite.ut.ee/index.php）。使用QIIME軟件（Version 1.9.1）計(jì)算真菌Sbos、Chao1、Shannon、Simpson、ACE指數(shù)以及多樣性距離矩陣，使用R語言（Version 3.3.1）vegan軟件包進(jìn)行主坐標(biāo)分析（PCoA）和作圖，研究樣本群落組成的相似性或差異性。采用LEfSe軟件根據(jù)分類學(xué)組成對(duì)樣本按照不同的分組條件進(jìn)行線性判別分析（LDA），找出對(duì)樣本劃分產(chǎn)生顯著性差異影響的物種（Biomarker），LDA Score的篩選值設(shè)置為3.5。土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性采用冗余分析（Redundancy analysis，RDA），采用R語言vegan包進(jìn)行分析和作圖。利用FUNGuild軟件（Version 1.0）將高通量測(cè)序獲得的真菌標(biāo)志基因（marker）序列信息與已知真菌功能注釋數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)[29]。下載運(yùn)行結(jié)果后對(duì)結(jié)果進(jìn)行篩選，為了提高真菌功能群的可信度，只保留置信度“極可能”（highly probable）和“很可能”（probable）兩個(gè)等級(jí)。不同處理方差分析（ANOVA）、多重比較（Duncan′s test）及相關(guān)分析用SPSS 19.0軟件完成。在美吉云平臺(tái)進(jìn)行共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)分析（NetworkX），采用Spearman correlation（>0.7）分析方法，保留<0.05的相關(guān)OTU構(gòu)建關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶園土壤真菌群落α多樣性

通過對(duì)18個(gè)土壤樣本中真菌ITS基因的高通量測(cè)序得到990?365條有效序列，平均長(zhǎng)度為239.97?bp。在97%的相似度下進(jìn)行OTU聚類，18個(gè)土壤樣品共獲得2?449個(gè)真菌OTU，各樣本的覆蓋率指數(shù)（Coverage）均在99.80%以上（表1）。從物種稀釋曲線可以看出（圖1），絕大多數(shù)樣品的稀釋曲線先快速上升而后轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛厣仙砻鞅狙芯康臏y(cè)序深度適宜，能夠代表土壤真菌群落組成信息。

樣品的多樣性分析結(jié)果顯示（表1），管理方式和坡位對(duì)茶園土壤真菌多樣性影響較小?？傮w而言，在坡位尺度上，常規(guī)茶園土壤真菌多樣性大多以上坡位最大，中坡位次之，下坡位最低，有機(jī)茶園土壤真菌α多樣性變化趨勢(shì)則相反。同一坡位，有機(jī)茶園中坡位和下坡位土壤真菌多樣性均高于常規(guī)茶園（中坡位的Shannon指數(shù)除外），上坡位則表現(xiàn)為常規(guī)茶園大于有機(jī)茶園。雙因素方差分析結(jié)果表明，種植方式和坡位對(duì)土壤真菌多樣性指數(shù)影響不顯著，且不存在交互作用。

2.2 茶園土壤真菌群落組成及差異物種

2.2.1 土壤真菌群落組成

各樣地茶園土壤真菌OTUs可劃分為14個(gè)門、55個(gè)綱、136個(gè)目、312個(gè)科和659個(gè)屬。根據(jù)圖2-a，在門水平上，茶園土壤真菌主要包含子囊菌門（Ascomycota）、擔(dān)子菌門（Basidiomycota）、被孢霉門（Mortierellomycota），其相對(duì)豐度分別占31.20%～68.41%、13.09%～36.98%和3.36%～51.33%，占到所有真菌總數(shù)的84.11%～95.62%。與常規(guī)茶園相比，有機(jī)管理方式茶園土壤中被孢霉門和羅茲菌門（Rozellomycota）的相對(duì)豐度分別顯著提高了749.99%和59.84%（＜0.05），子囊菌門和擔(dān)子菌門的相對(duì)豐度顯著降低了27.54%～50.06%（＜0.05）。在屬水平上（圖2-b），相對(duì)豐度較高（>1%）的為被孢霉屬（）、沙蜥屬（）、青霉菌屬（）、雙擔(dān)菌屬（）、籃狀菌屬（）、假黑粉霉屬（）、木霉屬（）、鐮刀屬（）和白杯絲座孢屬（）。常規(guī)茶園中土壤真菌屬水平相對(duì)豐度前三位的分別是沙蜥屬（19.18%）、雙擔(dān)菌屬（7.68%）和青霉菌屬（6.98%），有機(jī)茶園中土壤真菌屬水平相對(duì)豐度前三位的分別是被孢霉屬（34.29%）、沙蜥屬（9.11%）和g__unclassified_k__Fungi（5.48%）。與常規(guī)茶園相比，有機(jī)茶園土壤中被孢霉屬、短梗蠕孢屬（）和unclassified_f__Microascaceae相對(duì)豐度極顯著增加（<0.01），青霉菌屬、雙擔(dān)菌屬、籃狀菌屬、假黑粉霉屬、木霉屬、白杯絲座孢屬和unclassified_o__Chaetothyriales的相對(duì)豐度極顯著降低（<0.01）。

注：CTGU、CTGM、CTGL分別表示常規(guī)茶園上、中、下坡位樣本，OTGU、OTGM、OTGL分別表示有機(jī)茶園上、中、下坡位樣本

表1 管理方式和坡位對(duì)茶園土壤真菌α多樣性的影響

注：U，上坡位；M，中坡位；L，下坡位。不同大寫字母表示不同管理方式之間的差異，不同小寫字母表示坡位之間的差異（<0.05）；M×S表示管理方式和坡位交互效應(yīng)

Note: U, upper slope. M, middle slope. L, lower slope. Different capital letters indicate significant differences between different management practices at the same slope position at the 0.05 level. Different lowercase letters indicate significant differences between different slope positions under the same management practice at the 0.05 level. M×S for joint effect of planting pattern and slope position

2.2.2 土壤真菌多樣性

土壤真菌多樣性用來比較不同環(huán)境條件下真菌群落結(jié)構(gòu)的差異性，基于Bray-Curtis距離算法的PCoA分析可用來研究樣本群落組成的相似性或差異性。由圖3-a可知，常規(guī)管理方式和有機(jī)管理方式茶園土壤中的真菌群落結(jié)構(gòu)明顯不同（2=0.444?4；=0.001）。在常規(guī)管理方式茶園中，不同坡位之間的樣品能夠明顯區(qū)分（2=0.689?4；=0.005）（圖3-b）；在有機(jī)管理方式茶園中，上坡位和中坡位的茶園土壤樣品較為緊密地聚集在一起，且明顯與下坡位樣品分開（圖3-c）。置換多元方差分析（PERMANOVA）結(jié)果表明（表2），不同管理方式土壤真菌群落達(dá)到極顯著的差異（<0.01），而不同坡位土壤真菌群落無顯著差異（>0.05），管理方式可以解釋真菌群落41.75%的差異，坡位可以解釋真菌群落12.80%的差異，管理方式對(duì)茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響更大。

圖2 門（a）和屬（b）水平上土壤樣本真菌群落組成

注：a）以不同管理方式分組，b）常規(guī)茶園不同坡位分組，c）有機(jī)茶園不同坡位分組

表2 置換多元方差分析結(jié)果

2.2.3 土壤真菌LEfSe分析

LEfSe分析中，本研究選擇LDA Score大于3.5的差異物種進(jìn)行進(jìn)化分枝圖和柱狀圖展示（圖4），其中常規(guī)茶園和有機(jī)茶園分別有16種和21種。常規(guī)茶園土壤中富集的真菌主要包括子囊菌門、擔(dān)子菌門和毛霉門（Mucoromycota）的一些物種（圖4-a），如子囊菌門中的散囊菌綱（Eurotiomycetes）、刺盾炱目（Chaetothyriales）、小蔓毛殼科（Herpotrichiellaceae）、梨孢霉屬、、Sporocadaceae、頂多毛孢屬（）、斑替枝孢瓶霉（）和Bartaliniaceae；擔(dān)子菌門中的雙擔(dān)菌綱（Geminibasidiomycetes）、雙擔(dān)菌目、Geminibasidium和Geminibasidiales；毛霉門中的Umbelopsidomycetes。有機(jī)茶園土壤中富集的微生物主要包括子囊菌門、擔(dān)子菌門和球囊菌門的一些物種，如屬于節(jié)擔(dān)菌綱（Wallemiomycetes）中節(jié)擔(dān)菌目（Wallemiales）、節(jié)擔(dān)菌科（Wallemiaceae）、節(jié)擔(dān)菌屬（）；屬于子囊菌綱中（Sordariomycetes）的小囊菌目（Microascales）、黑盤孢科（Melanconidaceae）、黑盤孢屬（）、短梗蠕孢屬（）、小囊菌科（Microascaceae）、無莖真菌屬（）；屬于散囊菌綱（Eurotiomycetes）的外瓶柄霉屬（）；屬于被孢霉綱（Mortierellomycetes）的被孢霉目（Mortierellales）、被孢霉科（Mortierellaceae）和被孢霉屬（）。

2.3 茶園土壤真菌功能類群

利用FUNGuild數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)常規(guī)茶園和有機(jī)茶園土壤真菌群落進(jìn)行比對(duì)研究，結(jié)果可分為病理營(yíng)養(yǎng)型（Pathotroph）、腐生營(yíng)養(yǎng)型（Saprotroph）、共生營(yíng)養(yǎng)型（Symbiotroph）、病理-腐生過渡型（Pathotroph-Saprotroph）、病理-腐生-共生過渡型（Pathotroph-Saprotroph-Symbiotroph）、病理-共生過渡型（Pathotroph-Symbiotroph）、腐生-共生過渡型（Saprotroph-Symbiotroph）和腐生-病理-共生過渡型（Saprotroph-Pathotroph-symbiotroph）。從營(yíng)養(yǎng)類型看（圖5），茶園土壤真菌以腐生營(yíng)養(yǎng)型為主，豐度為66.67%～70.18%，其次為病理營(yíng)養(yǎng)型，豐度為8.73%～13.58%。方差分析結(jié)果表明，有機(jī)管理方式下共生營(yíng)養(yǎng)型真菌在茶園中的豐度（1.30%）顯著低于常規(guī)種植茶園（5.26%），其他營(yíng)養(yǎng)類型真菌所占比例變化不顯著。

對(duì)上述8種營(yíng)養(yǎng)類型真菌進(jìn)一步分類，共劃分出19個(gè)主要功能分組（圖6），各樣品中未定義腐生真菌（Undefined Saprotroph）占功能群的比例最大，各個(gè)比例的所在范圍為15.36%～36.65%；其次為未知分類真菌（unknown）和真菌寄生-未定義腐生真菌（Fungal Parasite-Undefined Saprotroph），兩者的比例分別為14.36%～22.44%和7.07%～26.11%。與常規(guī)茶園相比，由于施用有機(jī)肥和生草覆蓋，有機(jī)茶園中土壤中內(nèi)生-垃圾腐生-土壤腐生-未定義腐生真菌（Endophyte-Litter Saprotroph-Soil Saprotroph-Undefined Saprotroph）、木材腐生真菌（Wood Saprotroph）和動(dòng)物病原-內(nèi)生-植物病原-未定義腐生真菌（Animal Pathogen-Endophyte-Plant Pathogen-Undefined Saprotroph）的豐度顯著增加（<0.05），而未定義腐生真菌、植物病原菌（Plant Pathogen）和動(dòng)物病原-植物病原-未定義腐生真菌（Animal Pathogen-Plant Pathogen-Undefined Saprotroph）的豐度則顯著降低（<0.05）。

2.4 土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系

土壤理化性質(zhì)和真菌群落多樣性的相關(guān)性分析見表3。其中土壤真菌Sobs指數(shù)與土壤pH呈顯著正相關(guān)；Chao1指數(shù)與土壤AK和pH呈顯著正相關(guān)；Shannon指數(shù)與土壤SOM和TN分別呈顯著和極顯著負(fù)相關(guān)；Simpson指數(shù)與土壤SOM和TN呈極顯著正相關(guān)。圖7-a為土壤真菌門群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子之間的RDA分析圖，前兩個(gè)排序軸分別解釋了真菌群落變化的57.22%和13.97%，兩者共解釋了72.19%。茶園土壤有效磷（AP，2=0.663，=0.001）、全鉀（TK，2=0.629，=0.001）、有機(jī)質(zhì)（SOM，2=0552，=0.001）、陽離子交換量（CEC，2=0.551，=0.002）、全磷（TP，2=0.573，=0.006）和pH（2=0.490，=0.007）為主導(dǎo)真菌門群落變化的關(guān)鍵環(huán)境因子。在屬水平上（圖7-b），前兩個(gè)排序軸分別解釋了真菌群落變化的60.16%和9.99%，兩者共解釋了70.15%。土壤有效磷（AP，2=0.667，=0.001）、全磷（TP，2=0557，=0.002）、全鉀（TK，2=0.552，=0.004）、陽離子交換量（CEC，2=0.493，=0.006）、全氮（TN，2=0.464，=0.007）、pH（2=0.434，=0.014）和有機(jī)質(zhì)（SOM，2=0.405，=0.018）是主導(dǎo)真菌屬群落變化的關(guān)鍵環(huán)境因子。

圖4 土壤真菌LEfSe分析的柱狀圖（a）（LDA值>3.5）和進(jìn)化分支圖（b）

圖5 茶園土壤主要真菌營(yíng)養(yǎng)型

圖6 茶園土壤主要真菌功能類群

2.5 茶園土壤真菌共現(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)

為了進(jìn)一步探究不同管理方式下茶園土壤真菌群落互作關(guān)系，基于顯著相關(guān)性的方法分別構(gòu)建了常規(guī)茶園和有機(jī)茶園土壤真菌群落的分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖（圖8），并計(jì)算了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫再|(zhì)（表4）。結(jié)果表明，與常規(guī)茶園相比，有機(jī)茶園真菌生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、平均聚類系數(shù)、邊數(shù)、網(wǎng)絡(luò)中心性和網(wǎng)絡(luò)密度均明顯增加，網(wǎng)絡(luò)直徑和平均最短路徑長(zhǎng)度則明顯減小，這表明有機(jī)管理方式茶園土壤真菌網(wǎng)絡(luò)規(guī)模更大、關(guān)系更復(fù)雜、傳遞性更強(qiáng)。此外，有機(jī)茶園網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間正相關(guān)關(guān)系優(yōu)勢(shì)明顯，說明該區(qū)土壤真菌群落關(guān)系趨向相互合作，有助于提升土壤的自我修復(fù)潛力。

表3 土壤真菌α多樣性指數(shù)與土壤理化性質(zhì)之間的Spearman相關(guān)性分析

注：SOM，土壤有機(jī)質(zhì)；TN，總氮；AN，堿解氮；TP，總磷；AP，速效磷；TK，總鉀；AK，速效鉀；CEC，陽離子交換量；BK，土壤容重。*，<0.05；**，<0.01

Note: SOM, Soil organic matter. TN, Total nitrogen. AN, Alkaline-N. TP, Total phosphorus. AP, Available phosphorus. TK, Total potassium. AK, Available K. CEC, Cation exchange capacity. BK, Soil bulk density. *,<0.05. **,<0.01

圖7 門水平（a）和屬水平（b）土壤真菌豐度與土壤性質(zhì)的冗余分析

注：a)，常規(guī)茶園；b)，有機(jī)茶園。圖中節(jié)點(diǎn)的大小表示物種豐度大小，不同顏色表示不同的物種；紅色線表示相互作用關(guān)系為正相關(guān)，綠色線表示相互作用關(guān)系為負(fù)相關(guān)；線的粗細(xì)表示相關(guān)性系數(shù)的大小

表4 不同管理方式下土壤真菌分子網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫再|(zhì)

3 討論

3.1 有機(jī)種植模式對(duì)茶園土壤真菌多樣性的影響

有機(jī)管理方式是一種能維持土壤、生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)體系，不依賴化學(xué)農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、飼料添加劑等物質(zhì)，而采用有機(jī)肥、生物農(nóng)藥及生物防治體系滿足農(nóng)作物的生長(zhǎng)需要?？偟膩碚f，由于采取有機(jī)肥、覆蓋物及輪作措施，有機(jī)管理方式有利于提高土壤微生物的豐度和多樣性[20]，且有機(jī)管理方式的土壤真菌群落結(jié)構(gòu)與常規(guī)種植明顯不同[30]。本研究結(jié)果表明，中坡位和下坡位有機(jī)茶園土壤真菌多樣性指標(biāo)大多高于常規(guī)茶園，上坡位則表現(xiàn)為常規(guī)茶園大于有機(jī)茶園，但無顯著性差異，這與以往的研究結(jié)果存在差異[31]。

關(guān)于種植模式對(duì)真菌多樣性的研究結(jié)果不一致，可能與不同區(qū)域有機(jī)種植持續(xù)時(shí)間、管理方式及地理位置差異有關(guān)。相比而言，土壤真菌群落比細(xì)菌群落更穩(wěn)定，部分真菌具有多種營(yíng)養(yǎng)方式，更易受到植被變化和非隨機(jī)過程的影響[32]。Li等[33]通過薈萃分析認(rèn)為真菌菌落受干擾的影響較小，保護(hù)性耕作對(duì)細(xì)菌多樣性有顯著影響，但對(duì)真菌群落多樣性無顯著影響，并強(qiáng)調(diào)了耕作措施強(qiáng)度和時(shí)間的重要性。本研究中，有機(jī)茶園管理時(shí)間相對(duì)較短，且隔年才施用2?250?kg·hm-2豆粕餅肥，因而其對(duì)土壤真菌多樣性的影響不明顯。有研究表明，土壤理化性質(zhì)的改變是種植模式影響土壤微生物的重要途徑[34]。在本研究中卻發(fā)現(xiàn)，常規(guī)茶園土壤pH較低但速效磷含量大量盈余，與有機(jī)茶園之間的理化性質(zhì)差異較大，但二者土壤真菌群落的多樣性差異卻并不顯著。這可能是因?yàn)樵诓鑸@生態(tài)系統(tǒng)中，茶園植被與土壤理化性質(zhì)兩者綜合對(duì)土壤真菌群落產(chǎn)生影響。同時(shí)，有機(jī)茶園梯壁采用自然生草模式控制雜草和補(bǔ)充有機(jī)肥源，小區(qū)域內(nèi)的空間環(huán)境變化比常規(guī)茶園大，加之生草覆蓋過程根系分泌物中可能會(huì)影響某些特定真菌微生物的繁殖[35]，從而使得地上植物群落、土壤真菌、土壤理化性質(zhì)和空間結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系變得更加復(fù)雜。

3.2 有機(jī)種植模式對(duì)茶園土壤真菌群落組成和功能的影響

雖然不同管理方式之間茶園土壤真菌多樣性變化不明顯，但常規(guī)和有機(jī)管理方式茶園土壤真菌群落組成及相對(duì)豐度發(fā)生了明顯變化，這與以往多數(shù)的研究結(jié)果一致[36-37]。在本研究中，兩種管理方式的茶園土壤真菌優(yōu)勢(shì)菌群有明顯差異，子囊菌門和擔(dān)子菌門是常規(guī)管理方式茶園土壤真菌的優(yōu)勢(shì)菌門，而有機(jī)管理方式茶園土壤中的優(yōu)勢(shì)真菌類群轉(zhuǎn)變?yōu)樽幽揖T、被孢霉門和擔(dān)子菌門。真菌群落組分PCoA分析表明，常規(guī)和有機(jī)管理方式下茶園土壤樣品能夠明顯區(qū)分（圖3），這說明有機(jī)管理方式改變了茶園土壤微生物群落組成。從坡面尺度來看，常規(guī)管理方式茶園不同坡位之間的樣品能夠明顯區(qū)分，而有機(jī)管理方式茶園中上坡位和中坡位的茶園土壤真菌群落聚集在一起，表明有機(jī)管理方式降低了茶園土壤真菌群落的坡面空間異質(zhì)性。丘陵山地坡面上，地形與管理方式?jīng)Q定土壤理化性質(zhì)及微生物變化的重要因素，坡面養(yǎng)分在降雨侵蝕過程中的再分配是造成其土壤理化性質(zhì)及微生物分布差異的主要因素[38]。福建省山地茶園大多采用等高梯臺(tái)種植方式，梯臺(tái)方式將坡面分割成若干梯面，改變了地表微地形，能夠一定程度攔截地表徑流，從而使得土壤養(yǎng)分沿茶園坡面進(jìn)行再分配，導(dǎo)致不同坡位的土壤真菌群落組成明顯不同；相比常規(guī)種植茶園梯臺(tái)清耕作業(yè)而言，自然生草所形成的隔離帶對(duì)整體坡面徑流分配和土壤侵蝕過程有分割攔截作用[39]，從而削弱了土壤水分、養(yǎng)分等土壤性質(zhì)在坡面的空間分布，進(jìn)而導(dǎo)致有機(jī)茶園不同坡位土壤真菌群落的差異性增加，使得不同坡位茶園土壤真菌群落存在明顯重疊區(qū)域。同時(shí)，有機(jī)茶園中有機(jī)肥及自然生草的存在，提供了土壤真菌異質(zhì)性的生境位[40]，這些區(qū)域可能被高度可變的真菌群落所占據(jù)，使土壤樣品間變異性更大。另外，在常規(guī)和有機(jī)管理方式茶園生態(tài)系統(tǒng)中植物并不相同，不同植物釋放的分泌物不同，也可能對(duì)土壤真菌群落有一定的影響[41]。

同一種作物的長(zhǎng)期連續(xù)種植和土地重復(fù)利用容易引起土傳病害（多為病原真菌）的發(fā)生，其原因在于長(zhǎng)期連作導(dǎo)致有益真菌數(shù)量和種類減少，病原微生物富集[42]，如大麗輪枝菌、尖孢鐮刀菌、黃萎輪枝孢菌、腐霉菌和絲核菌等。有研究表明，實(shí)行間作、套作或混作等有機(jī)管理方式能夠降低土傳病害的發(fā)生[43]，增加土壤中一些抑病性真菌的相對(duì)豐度和組成。通過LEfSe分析，發(fā)現(xiàn)常規(guī)和有機(jī)模式下茶園土壤中共有37種菌種存在顯著性差異，其中常規(guī)茶園土壤富集真菌主要集中于散囊菌綱、子囊菌綱和雙擔(dān)菌綱，有機(jī)茶園則集中于子囊菌綱、被孢霉綱、節(jié)擔(dān)菌綱及unclassified_p__Basidiomycota（屬于擔(dān)子菌門）。本研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)茶園中被孢霉屬、節(jié)擔(dān)菌屬、短梗蠕孢屬、粗糙孔菌屬（）的相對(duì)豐度顯著高于常規(guī)茶園，尤其是被孢霉屬相對(duì)豐度顯著提高了828.26%。已有研究表明，被孢霉屬是被孢霉科中的一個(gè)大屬，具備活化土壤中的磷、分解有機(jī)物（木質(zhì)素、纖維素、半纖維素及果膠等）能力，能夠促進(jìn)植物根系吸收礦質(zhì)元素[44]，還可以與病原體爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)和產(chǎn)生抗生素物質(zhì)，加強(qiáng)對(duì)病原菌的抑制[45]。被孢霉屬是有機(jī)茶園土壤真菌的優(yōu)勢(shì)菌屬（相對(duì)豐度34.29%），說明自然生草和施用有機(jī)肥有利于被孢霉生長(zhǎng)繁殖，從而緩解茶樹連作障礙。擬盤多毛孢屬（）和假擬盤多毛孢屬（）是導(dǎo)致茶葉斑病和輪斑病的主要病原菌[46]，常規(guī)茶園中這兩類真菌相對(duì)豐度分別為1.01%和0.57%，是有機(jī)茶園的6.23倍和23.45倍。值得注意的是，有機(jī)茶園土壤中黑盤孢屬（）和鐮刀菌屬（）出現(xiàn)了一定程度的富集，而這兩種病原真菌可侵染茶樹或引發(fā)潰瘍病[47]，這說明自然生草有機(jī)茶園需要預(yù)防茶樹潰瘍病的發(fā)生。

不同管理方式在改變茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也改變了土壤真菌群落的生態(tài)功能。本研究結(jié)果表明，茶園土壤真菌功能類群中腐生營(yíng)養(yǎng)型真菌比例最大，其次為病理營(yíng)養(yǎng)型真菌，共生營(yíng)養(yǎng)型真菌的比例最小。與常規(guī)茶園相比，有機(jī)管理方式提高腐生營(yíng)養(yǎng)型真菌含量的同時(shí)，也抑制了病理營(yíng)養(yǎng)型真菌的生長(zhǎng)，說明自然生草和有機(jī)肥施用造成腐生營(yíng)養(yǎng)型真菌富集，同時(shí)降低了從宿主細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)來源、對(duì)植物生長(zhǎng)具有負(fù)面影響的病理型真菌[48]。從功能分組上可以看出，未定義腐生真菌比例最大，這類真菌類群還無法依據(jù)現(xiàn)有研究結(jié)果進(jìn)行區(qū)分，對(duì)其功能的研究仍需深入。與常規(guī)茶園相比，有機(jī)茶園土壤中內(nèi)生-垃圾腐生-土壤腐生-未定義腐生真菌、木材腐生真菌和動(dòng)物病原-內(nèi)生-植物病原-未定義腐生真菌的豐度顯著增加，且這類群大多來自腐生真菌（籃狀菌屬、短梗蠕孢屬和粗糙孔菌屬），這可能是自然生草還園為腐生真菌的生長(zhǎng)提供了合適的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境。相反，有機(jī)茶園土壤中植物病原真菌和動(dòng)物病原-植物病原-未定義腐生真菌的豐度顯著降低，也進(jìn)步說明有機(jī)管理方式能夠抑制茶園土壤病原菌的繁殖，這可能與有機(jī)茶園真菌生態(tài)網(wǎng)絡(luò)更為復(fù)雜有關(guān)。有機(jī)茶園真菌網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)、邊數(shù)和聚類系數(shù)明顯增加（表4），意味著有機(jī)管理方式下茶園土壤真菌物種之間的直接作用增多，間接作用減少，而這種網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的增加會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，也意味著其抵抗外界干擾能力越強(qiáng)[49]。

3.3 茶園土壤真菌群落變化與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

以往研究表明真菌群落結(jié)構(gòu)受到多種環(huán)境變量的綜合影響，如土壤pH[50]、有機(jī)質(zhì)[51]、速效養(yǎng)分[52]等。本研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、pH是影響土壤真菌多樣性的重要土壤因子，與多數(shù)的研究結(jié)果基本一致[51-52]。土壤pH被認(rèn)為是影響全球土壤真菌群落分布的重要預(yù)測(cè)因子[53]，其通過直接或間接地改變土壤養(yǎng)分有效性、酶活性及根系分泌物等影響土壤真菌群落結(jié)構(gòu)。Li等[54]研究結(jié)果也表明土壤pH是影響植茶過程中土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的重要因素。與常規(guī)茶園相比，由于施用豆粕有機(jī)肥和自然生草覆蓋使得有機(jī)茶園土壤pH顯著提高了0.36～0.50，因而導(dǎo)致了土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的變化。同時(shí)，除了土壤pH外，土壤中有機(jī)質(zhì)、磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素含量與真菌群落密切相關(guān)。有研究表明，土壤養(yǎng)分塑造了高原濕地真菌群落的垂直分布[55]，這與本研究中的RDA分析結(jié)果一致。由于長(zhǎng)期施用化肥，常規(guī)茶園土壤速效磷含量大量盈余（速效磷含量207.08～244.77?mg·kg-1），遠(yuǎn)超過高產(chǎn)茶園標(biāo)準(zhǔn)（>20?mg·kg-1），從而導(dǎo)致土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的變化。Liu等[56]研究發(fā)現(xiàn)，土壤有效磷含量大于53.6?mg·kg-1是導(dǎo)致真菌多樣性發(fā)生顯著變化的閾值；Lin等[57]發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期施磷會(huì)降低耕地土壤叢枝菌根真菌多樣性；Li等[58]研究發(fā)現(xiàn)，向土壤中施用大量有效磷可能導(dǎo)致植物有益微生物的消耗，同時(shí)增加致病微生物豐度并影響植物健康。因此，對(duì)于速效磷含量過高的茶園應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減施磷肥或短期內(nèi)不施磷肥來降低茶園土壤中病原真菌的數(shù)量，還可以通過增施有機(jī)肥或種植綠肥來提高土壤pH，從而，刺激土壤有益真菌的繁殖，進(jìn)而提高茶園土壤抗干擾能力。然而由于土壤微生物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，土壤理化性質(zhì)對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)的影響往往存在交互作用，且常規(guī)和有機(jī)管理方式下茶樹根系數(shù)量和分泌物的差異也并未得到很好闡述，針對(duì)這些問題還需通過深入地開展研究。

4 結(jié)論

本研究采用土壤真菌高通量測(cè)序技術(shù)結(jié)合FUNGuild功能比對(duì)，研究福建丘陵山區(qū)茶園土壤真菌群落多樣性和功能對(duì)不同管理方式和坡位的響應(yīng)。與常規(guī)茶園相比，有機(jī)管理方式對(duì)于茶園土壤真菌群落多樣性無明顯變化，但顯著改變了土壤真菌群落結(jié)構(gòu)，這主要與土壤全磷、有效磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、陽離子交換量和pH變化有關(guān)。常規(guī)管理方式茶園中不同坡位之間的真菌群落結(jié)構(gòu)能夠明顯區(qū)分，有機(jī)管理方式降低了茶園土壤真菌群落的空間異質(zhì)性。有機(jī)管理方式促進(jìn)腐生營(yíng)養(yǎng)型真菌的富集，降低了植物病原真菌和動(dòng)物病原-植物病原-未定義腐生真菌的相對(duì)豐度。此外有機(jī)種植還可增加真菌群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和穩(wěn)定性。因此，有機(jī)管理方式對(duì)茶園土壤真菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響，提高了土壤有益真菌的數(shù)量，增加了土壤真菌網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和抗干擾能力，降低病原真菌的豐度，具有良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。

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Effects of Organic Management Mode on Soil Fungal Community Structure and Functions in Tea Gardens

WANG Feng1,2,3, CHEN Yuzhen2, WU Zhidan2, YOU Zhiming2, YU Wenquan4, YU Xiaomin3, YANG Zhenbiao3,5*

1. College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 2. Tea Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350012, China; 3. FAFU-UCR Joint Center for Horticultural Biology and Metabolomics, Haixia Institute of Science and Technology, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 4. Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fuzhou 350013, China; 5. Institute of Integrative Genome Biology and Department of Botany and Plant Science, University of California, Riverside, CA 92506, USA

To study the soil fungal community compositions and functional groups under different management practices and slope positions, soil samples derived from the topsoil (0-20?cm) were collected from the upper, middle, and lower slope positions of conventional and organic tea gardens. High-throughput sequencing, functional predictions and the molecular ecological network analysis were performed to investigate the community structures, functional groups and ecological network of soil fungi, respectively. The two-way ANOVA including management practices and slope positions showed that the two-way interaction had no effect on the soil fungal community-diversity. Regardless of the management practices and the slope positions, the predominant fungal phyla were Ascomycota, Basidiomycota and Mortierellomycota. Management practices did not change the compositions of dominant fungal species, but affected their relative abundance. Principal coordinate analysis (PCoA) shows that the soil fungal community structures differed significantly among different management practices. The community structures of soil fungi at different slope positions were noticeably different under the conventional planting pattern (<0.05), but were similar under the organic planting pattern (>0.05). The linear discriminant analysis effect size (LEfSe) analysis shows that 37 biomarkers were very sensitive to the changes in the management, with different management practices enriching for different fungal populations. The numbers of degree, clustering, edges, degree centrality and closeness centrality of the fungal interaction network under the organic planting pattern were all higher than those under the conventional planting pattern, indicating that the fungal networks were more complex in the organic tea garden. Saprotrophic fungi were the dominant fungal group across all tea gardens (66.67%～70.18%). The effects of the management practices on soil fungal functions were obvious. Compared to those under the conventional planting pattern, the average abundance of endophyte-litter saprotroph-soil saprotroph, wood saprotroph and animal pathogen-endophyte-plant pathogen-undefined saprotroph significantly increased, but the average abundance of undefined saprotroph, plant pathogen and animal pathogen-plant pathogen-undefined saprotroph remarkably decreased. The spearman correlation analysis and the redundancy analysis (RDA) show that soil total phosphorus, available phosphorus, total potassium, organic matter, cation exchange capacity and pH were the main factors affecting the abundance and diversity of the soil fungal community. Organic planting drastically changes the structure and the compositions of the soil fungal community, enhances fungal network complexity and stability, and thus is beneficial to maintain the sustainable ecosystem in tea garden soil.

management practices, slope position, fungal community structure, collinear network analysis, FUNGuild functional prediction

S571.1；S143.1

A

1000-369X(2022)05-672-17

2022-02-28

2022-05-06

福建省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2021J01489）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFD0200903）、福建省科技廳公益類科研專項(xiàng)（2020R1029001、2021R1029002）、農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新聯(lián)盟專項(xiàng)（CXLM202202）

王峰，男，副研究員，主要研究方向?yàn)椴铇湓耘嗯c環(huán)境生態(tài)，82458lin@163.com。*通信作者：yang@ucr.edu