互花米草入侵对盐城滨海湿地nirS型反硝化细菌多样性及群落结构的影响

刘志君 ，崔丽娟 *，李伟 ，李晶 ，雷茵茹 ，朱怡诺 ，王汝苗 ，窦志国

1.中国林业科学研究院湿地研究所，北京 100091；2.湿地生态功能与恢复北京市重点实验室，北京  100091

滨海滩涂湿地位于海陆交错地带，受海陆环境双重影响和制约，是最为脆弱的湿地生态系统类型之一（崔丽娟等，2006；李晶等，2018）。氮是生态系统植物生长重要的限制性资源，对维持生态系统的稳定具有重要意义（Dai et al.，2021）。滨海湿地中的氮素去除主要有微生物脱氮、植物吸收和沉积物储存3种主要途径（Deegan et al.，2012；Ledford et al.，2021）。除微生物脱氮外，其他脱氮过程都只是对氮素的短暂截留，吸收的氮素可以很快再次进入滨海湿地生态系统中（Hes et al.，2014）。微生物脱氮主要通过反硝化和厌氧氨氧化两个过程将活性氮转化为氮气或氧化亚氮，进而把氮从生态系统中永久性的去除（Eriksson et al.，2015）。土壤微生物主导的反硝化作用是 N2O排放的主要来源之一（Jia et al.，2020），也是从湿地生态系统中永久去除氮的主要途径，约有90%以上的微生物脱氮是由反硝化过程完成的（Li et al.，2020）。反硝化过程需要多种酶的参与，其中包括硝酸盐还原酶（Nar）、亚硝酸盐还原酶（Nir）、一氧化氮还原酶（Nor）、一氧化二氮还原酶（Nos）等（Zumft，1997）。其中Nir催化的亚硝酸盐还原过程是反硝化过程的关键限速步骤，该酶是由nirS或nirK基因编码（Braker et al.，2001）。但有研究指出，nirS型反硝化细菌比nirK型在自然环境中的分布更为普遍，其丰富度、微生物活性及多样性也更高（Mosier et al.，2010；Zhao et al.，2020），而且nirK基因在硝化作用相关功能微生物中也存在，因此目前研究主要以nirS基因作为研究环境中反硝化过程的分子标记。

滨海湿地植被可以通过改变土壤理化性质从而影响反硝化过程速率，进而影响滨海湿地脱氮过程（Zhang et al.，2016）。不同植物的功能性状不同，对反硝化过程的影响也是不同的。外来入侵植物具有更高的初级生产力，发达的根系可以向根际输送更多的氧气等等这些方面使环境因子发生变化，进一步影响反硝化的反应速率。互花米草（Spartina alterniflora）1979年被引入我国滨海湿地，目前已经成为最有我国沿海主要入侵物种之一（Li et al.，2009），互花米草的入侵成功的关键是该物种对环境的适应能力（左雪燕等，2021），其入侵后改变原生生态系统的养分循环从而对原生生态系统产生影响（Cui et al.，2019）。先前研究表明，互花米草群落和本地物种群落相比，表层和深层土壤的理化性质存在一定差异，例如有研究表明在0—100 cm的土壤剖面中，互花米草的根系生物量高于本地物种（Liao et al.，2007），这不仅会导致表层和深层土壤中的碳含量增加，还会导致土壤中氧的输送量增加；外来入侵植物会通过植物根系分泌物、脱落物等释放化感物质（Gao et al.，2019）。以上都会改变原生环境中土壤的理化性质，使土壤中反硝化微生物的活性发生变化，从而影响到土壤反硝化过程。而当前有关滨海湿地土壤nirS型反硝化细菌群落结构及多样性的研究多集中于表层土壤，且在入侵植物时间序列上的变化尚不清楚。因此，探究滨海湿地互花米草入侵时间序列上nirS型反硝化细菌群落多样性具有非常重要的科学意义。本研究选择江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区为研究地，采用空间代替时间的方法，对比分析不同入侵年限互花米草及本土植物芦苇群落土壤nirS型反硝化细菌组成及结构变化，并进一步探究其与土壤理化因子的相互关系，为评估互花米草入侵过程中滨海湿地土壤氮循环提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区（32°36′51″—34°28′32″N，119°51′25″—121°5′47″E）。互花米草于 1983 年被引种于该湿地内，在 30年的时间里依靠其强大的竞争力和繁殖能力迅速扩展成为大面积的互花米草沼泽。且该物种已经取代盐地碱蓬在盐城滨海湿地上先锋植物群落的地位并迅速扩散，逐渐在引种地形成了单一的优势植被群落（刘春悦等，2009）。互花米草的快速扩张对盐城滨海湿地生物多样性及其生态系统的功能和价值影响的研究亟待加强。本实验设置于保护区核心区，位于斗龙港和新洋港之间，属于弱潮区，潮汐类型为不规则的半日潮（王靖雯等，2017），属于暖温带气候，季风盛行，降水充沛。冬季盛行来自高纬度陆地的偏北风，夏季盛行来自太平洋的偏南风，年平均气温约为13.8 ℃，年平均降水量约为1000 mm。

1.2 实验设计和样品采集

采样于2020年10月开展，根据不同时期遥感图像叠加和往年研究设立的人工标志物确定入侵时间，分别设置了江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区核心区的4个样地：本土植物芦苇、1989年互花米草入侵群落、2003互花米草入侵群落、2017年互花米草入侵群落，入侵时间分别为31年、17年、3年，用PA、SA31、SA17、SA3表示（图1）。沿海潮间带采样点海拔相同，受潮汐影响较为一致。每个样地随机设置6个1 m×1 m的样方，样方之间距离不少于100 m，每个样方内采用五点取样法使用土钻一式三份取样按0—20、20—40 cm的土壤。采集的样品剥离表层凋落物后，将每个样点中的同一层的土壤充分混合，形成复合土壤样品，装入无菌自封袋中，并用冰盒保存带回实验室。将样品分为2部分，1份置于−80 ℃超低温冰箱保存，用于后续微生物实验的测定；1份放置于4 ℃冰箱，用于后续理化指标的测定（风干，研磨粉碎，过2 mm筛，上机测试等操作步骤）。

1.3 数据测定

土壤含水率（Soil Water Content，SWC）采用烘干称量法（105 ℃，6—8 h至恒定质量）；土壤全氮全碳（Total Nitrogen，TN；Total Carbon，TC），采用 Vario PYRO cube（Elemental，Germany）元素分析仪测定；土壤总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）采用重铬酸钾外加热滴定器滴定；土壤氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3−-N）用氯化钾浸提后用流动分析仪测定；土壤pH使用pH计测定（水土质量比1꞉2.5）；土壤盐度（Salinity）采用电导率法测定，以5꞉1的水土比通过离心法制备水浸提液，使用便携式电导率仪（DDS-307A，中国上海）测定，以此作为土壤盐度，单位为 mS·cm−1。

根 据 DNrasy PowerSoil Kit（Product of Germany）试剂盒说明书进行土壤样品总 DNA抽提，土壤反硝化菌群多样性及群落组成采用第二代高通量测序平台（Illumina Miseq）进行测序分析；对每份土壤样品采用nirS型反硝化细菌引物对cd3aF （ 5′-GTSAACGTSAAGGARACSGG-3′） 和R3cdR（5′-GASTTCGGRTGSGTCTTGA-3′），长度约为400 bp。对V3-V4可变区进行PCR扩增，PCR扩增程序为：95 ℃预变性3 min，接着进行25个循环，包括95 ℃变形30 sec，57 ℃退火30 min，72 ℃延伸45 sec；循环结束后72 ℃延伸10 min，10 ℃延伸 5 min。扩增体系为 20 μL，5×FastPfu Buffer 4 μL，2.5 mM dNTPs 2 μL，Forward Primer（5 μM）0.8 μL，Reverse Primer（5 μM）0.8 μL，FastPfu Polymerase 0.4 μL，BSA 0.2 μL，Template DNA 10 ng，补超纯水（ddH2O）至20 μL。

1.4 数据处理与分析

土壤微生物反硝化基因测定和测序：采用Illumina平台对群落 DNA片段进行双端（Pairedend）测序，使用基于OTU聚类的Vsearch（Edgar et al.，2011）软件对数据进行聚类分析，在97%相似度水平对高质量序列聚类，并分别输出代表序列和OTU表；使用FrameBot（v1.2）对功能基因进行校正，FrameBot分析之后，可获得矫正的核酸序列和蛋白序列，而非目的片段将被去去除，后续将使用矫正的核算序列及进行分析；使用 QIIME2（2019.4）进行物种分类学注释，采用nt（ftp://ftp.ncbi.nih.gov/blast/db/）数据库进行注释；利用 QIIME2（2019.4）计算土壤样品的细菌 α多样性：物种数、Shannon指数、Chao 1指数、inverse Simpson指数和覆盖度（Good’s coverage），使用未抽平的 OTU表，调用“qiime diversity alphararefaction”命令，设置参数“- -p-steps 10- -p-mindepth 10 - -p-iterations 10”，即最小抽平深度为10，参数“- -p-max-depth”设为全体样本最低测序深度样本序列量的95%，再在这一深度与最小深度之间均匀选取10个深度值，每个深度值抽平10次，计算所选的alpha多样性指数。选取最大抽平深度时的得分平均值作为alpha多样性指数。

数据分析：使用Excel整理数据，在分析前进行正态性及方差齐性检验，使用SPSS 26软件对文中数据结果进行方差分析（ANOVA）；使用R软件（Version 2.15.3）基于Bray-Curtis distance对土壤反硝化细菌群落进行非度量多维尺度（nonmetric multidimensional scaling，NMDS）分析，并对结果进行Adonis检验；使用R软件（Version 2.15.3）将数据Hellinger标准化处理，以环境因子为解释变量对土壤反硝化细菌结构组成进行 RDA分析，并进行显著性检验（P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 盐城滨海湿地土壤 nirS型反硝化细菌 alpha多样性

对互花米草入侵不同年限群落以及本地物种芦苇土壤nirS型反硝化细菌的alpha多样性进行分析，由表1可得，不同土层的各样点覆盖率均在97%以上，表明测序数据量合理，测序结果可以反应样地的真实情况。从丰富度来看，不同土壤深度中均表现为PA样点和SA3样点的丰富度最高，且显著高于另外两个样地（P<0.05）。香农-维纳指数（Shannon）以及逆辛普森指数（Inverse Simpson）最高值均出现在本土植物芦苇群落中，其中香农-维纳指数在两个土壤深度中均有显著性差异，而逆辛普森指数仅在20—40 cm土层中与互花米草群落存在显著性差异（P<0.05），表明互花米草的入侵会降低土壤中细菌的alpha多样性。通过图2可以看出，随着入侵时间的增加，互花米草不同入侵年限的alpha多样性指数均表现为先降低后上升的趋势，但在 0—20 cm土壤中多样性指数变化的差异并不显著，而在20—40 cm土壤中存在显著性差异。

表1 各样点反硝化细菌丰度与alpha多样性Table 1 The abundance and alpha diversity of denitrifying microorganisms at each sample point

由表2可知，江苏盐城滨海湿地互花米草不同入侵年限对土壤nirS型反硝化细菌的影响达到显著水平（P<0.05），土壤深度对nirS型反硝化细菌的多样性特征未产生显著影响（P<0.05），且入侵年限和土壤深度变化的交互效应也未对土壤nirS型反硝化细菌多样性产生显著影响（P<0.05）。

表2 入侵时间和土层深度对滨海湿地土壤反硝化细菌Shannon指数影响的双因素方差分析Table 2 Two-factor variance analysis of the impact of invasion time and soil depth on the Shannon index of soil denitrifying microorganisms in coastal wetlands

2.2 盐城滨海湿地土壤反硝化细菌beta多样性分析

图3为NMDS的分析结果，设定的排序轴数量为2，0—20 cm土壤深度和20—40 cm土壤深度应力值（Stress）分别为0.127、0.095，表明分析结果具有解释意义。基于Bray-Curtis距离的Adonis分析（非参数多元方差分析）表明，0—20 cm土壤深度各样点之间具有显著性差异（P=0.001），对群落变异的贡献为46.4%（R2=0.464）；20—40 cm土壤深度各样点之间具有显著性差异（P=0.001），对群落变异的贡献为57.9%（R2=0.579）。由图3可得，反硝化细菌群落组成差异可以明显将4种植物群落区分开，说明4种植物土壤反硝化细菌群落组成存在明显差异，且 0—20 cm土壤中各样点反硝化细菌群落组成差异要小于20—40 cm土壤中各样点反硝化细菌群落组成差异。此外，不同土层深度中均表现为SA17和SA31样点土壤反硝化细菌群落组成差异最小，而PA样点和SA3样点土壤反硝化细菌群落组成差异最大，这从某种程度上说明互花米草入侵刚发生时会使土壤中反硝化细菌群落结构产生较大变化，随着入侵时间的增加群落组成差异逐渐降低，但仍与本地物种芦苇土壤反硝化细菌群落组成存在较大差异。

图3 滨海湿地土壤nirS型反硝化细菌群落的NMDS分析Figure 3 NMDS analysis of nirS-type denitrifying microbial community in coastal wetland soil

2.3 盐城滨海土壤反硝化细菌群落结构组成

对盐城滨海湿地nirS型反硝化细菌属水平进行分析，由图4可得，大部分细菌属于变形菌门（Proteobacteria）中的 γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria，30.84%—51.73%）。两个土壤深度均存在特有的反硝化菌属，但相对丰度不高。0—20 cm中土壤深度中，Ideonella、副球菌属（Paracoccus）在20—40 cm土壤深度中并未检测到；20—40 cm土壤深度中，BacteriumO、Ruegeria等在0—20 cm土壤深度中并未检测到。

图4 各样点土壤反硝化细菌（属水平）Figure 4 Soil denitrifying microorganisms at each sample point (Genus level)

从入侵时间来看，两个土壤深度中反硝化细菌相对丰度变化并不一致。在0—20 cm土壤深度固氮弧菌属（Azoarcus）、嗜氢菌属（Hydrogenophilus）、海杆菌属（Marinobacter）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）等随着入侵时间的增加相对丰度不断增加，而色假高炳根氏菌属（Pseudogulbenkiania）、伯克氏菌属（Cupriavidus）等随着入侵时间的增加相对丰度不断减小；在20—40 cm土壤深度中，罗河杆菌属（Rhodanobacter）、嗜氢菌属（Hydrogenophilus）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、色盐杆菌属（Chromohalobacter）随着入侵时间的增加相对丰度不断增加，而固氮螺菌属（Azospirillum）、Sulfuritalea等随着入侵时间的增加相对丰度不断减小。在不同土壤深度中变化一致的反硝化细菌有假单胞菌属（Pseudomonas）、嗜氢菌属（Hydrogenophilus）、芽孢杆菌属（Bacillus）、磁螺菌属（Magnetospirillum）等。与本地物种芦苇土壤nirS型反硝化细菌相比，互花米草入侵后相对丰度明显增多的有罗河杆菌属（Rhodanobacter）、固氮弧菌属（Azoarcus）、嗜氢菌属（Hydrogenophilus）等，而假单胞菌属（Pseudomonas）在互花米草入侵后相对丰度减少。

2.4 盐城滨海湿地土壤环境因子对反硝化细菌的影响

本地物种芦苇（PA）以及互花米草不同入侵年限（SA3、SA17、SA31）采样点土壤理化性质如表3所示，由表可得，芦苇群落与互花米草群落之间以及入侵不同年限的互花米草群落之间土壤理化性质存在显著性差异（P<0.05）。从不同土壤深度来看，除C/N之外其余土壤理化指标在不同土壤深度中变化基本一致；从入侵年限来看，土壤含水率（SWC）、总碳（TC）、pH、总氮（TN）等指标含量随着入侵年限的增加而增加，而 C/N、总有机碳（TOC）、硝态氮（NO3−-N）等指标含量随着入侵年限的增加而减小。此外，盐度（Salinity）、铵态氮（NH4+-N）含量呈现出随着入侵年限增加先显著减小后逐渐增加的趋势。互花米草样点土壤中盐度、硝态氮、总有机碳、总碳等指标含量显著高于本地物种芦苇样地（P<0.05），而含水率、铵态氮、pH等指标含量芦苇样地显著高于互花米草样地（P<0.05）。

表3 不同采样点土壤理化性质特征Table 3 Characteristics of soil physical and chemical properties at different sampling points

图5为滨海湿地反硝化细菌各属相对丰度与环境因子相关性热图，由图可得，在0—20 cm土壤深度中，大部分细菌各属相对丰度均同时受到多种环境因子的影响，而嗜氢菌属（Hydrogenophilus）、伯克氏菌属（Cupriavidus）相对丰度仅与总碳和总氮含量存在显著相关性，且总碳的相关性要高于总氮。在20—40 cm土壤深度，基本所有细菌属相对丰度都同时受到多种环境因子的影响，其中含水量、pH、盐度、总有机碳、硝态氮与各属相对丰度相关性较强，含水率和pH相关性的正负变化一致，而盐度、总有机碳以及硝态氮的变化一致，且与含水率和pH的相关性变化相反。

图5 滨海湿地土壤反硝化细菌群落与环境因子的关系Figure 5 Relationship between soil denitrifying microbial community and environmental factors in coastal wetlands

通过冗余分析（Redundancy Analysis，RDA）进一步确定影响盐城滨海湿地反硝化细菌群落的主导环境因子。在0—20 cm土壤深度，RDA分析结果前两个典范轴能解释的方差分别为 22.92%和12.25%，从图6a中可以看出，总碳、总氮对于样本沿着第一轴分布起到关键作用，盐度、pH、总有机碳、含水率对样本沿着第二轴分布起到关键作用；在20—40 cm土壤深度，RDA分析结果前两个典范轴能够解释的方差分别为29.21%和21.47%，从图6b中可以看出，总氮、总碳对于样本沿着第一轴分布起到关键作用，盐度、含水率、总有机碳对于样本沿着第二轴分布起到关键作用。综合来看，盐度、pH、总碳含量对盐城滨海湿地不同土壤深度反硝化细菌组成变化均具有主导作用。

图6 滨海湿地反硝化细菌群落与环境因子的RDA分析Figure 6 RDA analysis of denitrifying microbial communities and environmental factors in coastal wetlands

3 讨论

3.1 盐城滨海湿地互花米草群落土壤反硝化细菌多样性特征

生态系统维持其生态功能所必需的各种地球化学循环过程是由土壤微生物介导的（O’Brien et al.，2016），入侵植物通过改变地上植被的演替来改变土壤微生物的群落结构从而影响土壤微生物的多样性（郑洁等，2017）。目前已有许多关于入侵植物引起的土壤微生物群落以及生态系统功能变化的研究（Elgersma et al.，2011；Arthur et al.，2013），例如，Hawkes et al.（2015）发现外来入侵植物可以改变土壤氨氧化细菌的数量和组成，从而影响了土壤总硝化速率。本研究发现，与本地物种芦苇相比，互花米草群落土壤反硝化细菌的香农-维纳以及逆辛普森指数均有不同程度的下降，这表明互花米草的入侵可能会导致原生湿地土壤反硝化细菌的多样性降低，这与 Zhang et al.（2013）的研究结果一致。但目前有研究表明，互花米草入侵红树林湿地后会增加根际土壤中的细菌多样性（Hong et al.，2015；Zheng et al.，2018）。这可能是由于原生生态系统植被类型的不同导致的，如尹晓雷（2020）的研究表明互花米草入侵不同植被，其土壤微生物多样性变化不同。芦苇相比与其他的湿地植物有着较为发达的根系，且其土壤有机质含量较多，土壤微生物的变化会和地表植物相互影响（Goh et al.，2013）。因此原生植物芦苇群落土壤细菌丰富度较高，在互花米草入侵后会导致土壤反硝化细菌多样性下降。

此外，本研究发现在不同入侵年限的互花米草群落中，土壤nirS型反硝化细菌多样性指数（Shannon和Inverse Simpson）在0—20 cm土壤深度中没有显著性变化，但在20—40 cm土壤深度中存在显著性差异（P<0.05）。这可能是由于与nirK型反硝化细菌相比，含nirS基因的反硝化细菌多为兼性厌氧菌，它们更容易适应更深层的土壤环境（Beller et al.，2006），所以在20—40 cm土壤中nirS型反硝化细菌表现出更为显著的差异性。在入侵时间与土壤深度对土壤反硝化细菌Shannon指数影响的双因素方差分析中发现土壤深度并未对nirS型反硝化细菌产生显著影响（P<0.05），这可能是由于本研究中选择的土层较薄（20 cm）。在本研究中确定的3个不同入侵年限的互花米草群落，其土壤反硝化细菌多样性表现为随着入侵年限的增加先降低后增加的趋势，即SA3>SA31>SA17。但根据Zhang et al.（2020）的研究，在互花米草10年的入侵年限中，土壤细菌多样性也呈现出先降低后增加的趋势，即入侵至少2年的互花米草群落>入侵至少10年的互花米草群落>入侵至少5年的互花米草群落。所以可能在互花米草入侵的时间序列上土壤细菌多样性并不是简单的线性变化，而是不规则的波浪曲线变化并最终趋于稳定，这还需要划分更为精细的入侵年限以及大量室内实验和长期野外观测来验证。

3.2 盐城滨海湿地互花米草群落土壤反硝化细菌群落结构特征

入侵植物的影响会随着时间的推移而变化（Dostál et al.，2013），且目前已有研究表明，土壤理化性质、植物类型和植物根系分泌物对细菌群落组成和结构变化具有显著影响（Jiang et al.，2013）。从本研究结果来看，在盐城滨海湿地互花米草31年的入侵时间序列上，土壤反硝化细菌群落结构有规律的发生变化。不同入侵年限互花米草群落之间土壤反硝化细菌群落结构差异显著，且与本地物种芦苇群落明显分开。大体表现为入侵3年互花米草群落与本地物种芦苇群落土壤反硝化细菌结构差异最大，随着入侵时间的增加，互花米草群落与芦苇群落土壤反硝化细菌组成结构差异逐渐减小。从属水平来看，互花米草入侵盐城滨海湿地后，假单胞菌属、罗河杆菌属、色假高炳根氏菌属的相对丰度发生较大变化。其中，本地物种芦苇群落优势菌属为假单胞菌属，入侵发生后，假单胞菌属相对丰度降低，罗河杆菌属成为优势菌属。假单胞菌属能够利用有机污染物如多环芳烃（PAHs）作为碳源（廖丹等，2018），这可能是其成为优势菌属的原因。互花米草入侵后有机碳等土壤有机物显著增加（表3），且当前核心区内多环芳烃（PAHs）等有机污染物污染较轻（蔡杨等，2021），从而导致罗河杆菌属相对丰度增加，改变了盐城滨海湿地土壤中所含优势菌群。此外，Cupriavidus菌群在互花米草入侵后相对丰度显著减少，这可能与土壤中 N素含量有关。Cupriavidus基因组测序显示该基因位于参与反硝化途径的硝酸还原酶、亚硝酸盐还原酶和氧化亚氮还原酶的编码基因上（Kutralam-Muniasamy et al.，2019），特别是作用于硝态氮的去除过程（Su et al.，2020）。反硝化细菌与环境因子相关性（图5）也表明，该菌群与硝态氮含量呈负相关，而与铵态氮含量呈正相关。

3.3 互花米草入侵过程中土壤理化性质变化对反硝化细菌的影响

互花米草入侵会导致滨海湿地土壤理化性质发生变化，进而对湿地微生物群落组成和多样性产生显著影响（霍玉珠等，2021）。先前研究表明，植物入侵对土壤理化性质的影响随入侵时间的增加发生变化（Liao et al.，2006；Souza-Alonso et al.，2015）。在本研究中，互花米草入侵滨海湿地后，土壤理化性质呈现有序的变化。其中，土壤pH值与原生植被相比显著降低，这与Yang et al.（2016）的研究结果相同。但也有研究表明，互花米草入侵后土壤pH值会增加（Gao et al.，2017），这可能是由于土壤类型、本地植物种类、入侵时间等的不同导致土壤 pH对互花米草入侵的反应不同（Carey et al.，2015）。土壤盐度是决定海滨植物分布的最重要环境因子之一（Wang et al.，2010），本研究结果表明土壤盐度在互花米草群落中显著增加，且随着入侵时间的增加盐度显著降低后趋于稳定。与芦苇相比，互花米草具有更高的耐盐能力，但高盐胁迫也会影响互花米草的生长（肖燕等，2011）。这可能是导致互花米草群落土壤盐度高于芦苇群落的原因，同时也在一定程度上说明植物可以直接或间接的改变土壤环境。此外，在互花米草入侵后，土壤有机碳含量显著增加。植物入侵可以改变土壤碳源并影响原生生态系统生物地球化学循环（Yang et al.，2017）。互花米草是C4植物，其光合作用效率高于C3植物芦苇，因而有更高的生产力，积累更多的生物量（王卿等，2006），从而导致互花米草群落土壤有机碳含量显著增加。

土壤细菌群落可能会受到植物物种和土壤特征之间相互作用的影响（Marschner et al.，2001），且环境因素在影响土壤细菌群落的组成和结构方面起着核心作用（Freedman et al.，2015）。本研究中，RDA分析结果表明盐度是影响盐城滨海湿地土壤反硝化细菌结构和组成最关键的因素。目前已有许多盐度对土壤微生物群落结构影响的研究，但至今结果仍没有定论。如Campbell l et al.（2013）研究发现盐度的改变可以使细菌群落结构发生变化，而Sun et al.（2015）发现高盐度并不会显著改变土壤微生物群落组成。本研究结果表明，慢生根瘤菌属、色盐杆菌属和盐单胞菌属相对丰度在两个土壤深度中均与土壤盐度呈极显著负相关（P<0.01），互花米草入侵后土壤盐度显著升高，导致这3种菌群相对丰度减小。此外，在本研究中总碳和pH也是影响土壤反硝化细菌群落结构的重要因素。其中，总碳与Cupriavidus、假单胞菌属呈极显著负相关，而与嗜氢菌属呈极显著正相关（P<0.05）；pH与慢生根瘤菌呈极显著正相关，而与假单胞菌属呈极显著负相关（P<0.05）。这说明，不同的环境因子影响作用于特定菌群，共同作用相互交织影响了盐城滨海湿地土壤反硝化细菌群落结构和相对丰度。

4 结论

盐城滨海湿地互花米草入侵过程中，植物种类和入侵时间的变化以及它们的交互作用，影响土壤理化性质的时空异质性，从而对盐城滨海湿地土壤nirS型反硝化细菌的群落结构及多样性产生影响。土壤nirS型反硝化细菌多样性在0—20 cm和20—40 cm土壤深度中没有显著变化，但在互花米草和芦苇群落之间以及不同入侵年限的互花米草之间呈现出有规律的变化。研究结果表明入侵植物对滨海湿地土壤反硝化细菌的形成具有重要影响，而入侵对原生生态系统生态功能的影响需要进一步的探索。