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白三叶间作和腐解对幼龄茶园土壤特性、酶活性和细菌群落的影响

赵仪

白三叶间作和腐解对幼龄茶园土壤特性、酶活性和细菌群落的影响

赵仪1
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  • 1. 扬州大学
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摘要

覆盖作物在改良土壤、增加土壤养分含量和减少病虫草害等中起关键作用,是实现有机农业可持续发展目标的核心绿色技术之一。近年来,由于国民对“绿色生活”的需求提高,传统茶园的单种和施肥制度受到相当大的冲击。长期单种配合大量施肥会导致茶园生产成本过高,还会造成土壤质量恶化、生物多样性降低和生态功能下降等,已不能满足绿色生态茶园生产和发展的要求,暴露了茶园土壤生态系统亟待解决的问题。迄今为止,国内外较少有研究评估覆盖作物种植和腐解对茶园土壤养分的影响,其中的微生物调控机制仍需要更多研究。因此,本试验以白三叶(TrifoliumrepensL.)为覆盖作物,在幼龄茶园选取三个种植区域(龙井长叶LJ.CY,龙井43LJ.43和白茶BC),设置3种处理:清耕、间作白三叶和铺设防草布,对比不同地表覆盖处理下茶园土壤特性和酶活性。然后,利用尼龙网袋法研究白三叶的腐解和养分释放特征,以及土壤特性、酶活性和细菌群落对白三叶分解的响应。本研究取得的主要结果如下: (1)间作白三叶和铺设防草布都体现良好的保水功能,能有效防止茶园土壤酸化。但是,两种地表覆盖方式都显著降低了茶园土壤有机质和铵态氮含量(P<0.05)。间作白三叶后,茶园土壤全磷和有效磷含量显著增加(P<0.05)。两种地表覆盖方式都有降低茶园土壤β-葡萄糖苷酶活性的趋势,酸性磷酸酶活性在两种处理下显著提高(P<0.05)。在本试验选取的三种茶树种植区,间作白三叶综合效果都优于铺设防草布。 (2)白三叶在茶园土壤中的腐解可分为快速腐解期(0-14天)、缓慢腐解期(14-34天)和腐解停滞期(34-41天),碳、氮释放与其腐解规律一致。LJ.CY、LJ.43和BC土壤中白三叶残体碳氮比都呈先下降后上升再稳定趋势,均在腐解第9天达最小值。 (3)茶园土壤pH在白三叶腐解前期显著提高,20天后pH逐渐下降最后趋于中性。土壤有机质、铵态氮和硝态氮含量提高主要在白三叶腐解前期(2-14天),之后逐渐下降,但腐解41天时的含量仍高于腐解2天时的含量。整体来看,在白三叶腐解期间,土壤全氮含量显著提高(P<0.05),但全磷和有效磷含量呈下降趋势。此外,白三叶腐解对参与土壤碳循环的β-葡萄糖苷酶活性有显著的提高作用(P<0.05),对参与氮循环的脲酶活性的影响却相反。土壤酸性磷酸酶活性一直在20μmol·d-1·g-1左右波动,随着腐解时间的延长,酸性磷酸酶活性又降低到与腐解第2天活性相当的值。 (4)白三叶腐解降低了茶园土壤细菌群落的α多样性,但提高了土壤优势菌门,比如放线菌门(Actinobacteriota)和蓝藻门(Cyanobacteria)的相对丰度。白三叶残体的碳氮比是调节放线菌门和蓝藻门相对丰度的关键因子。随着白三叶残体碳氮比的下降,土壤放线菌门相对丰度显著提高(P<0.05),促进白三叶腐烂进而增加有机质和全氮含量,蓝藻门微生物也通过固氮作用增加土壤全氮含量。参与土壤碳循环的β-葡萄糖苷酶活性随放线菌门和蓝藻门相对丰度的变化出现了波动,影响土壤有机质的周转和其他养分含量。此外,研究发现茶园土壤蓝藻门微生物“固氮耗磷”,建议该茶园在使用白三叶作绿肥时,及时补充磷肥或混合种植多种绿肥,以维持土壤元素比例平衡。 综上所述,白三叶在幼龄茶园生草覆盖,可提高土壤蓄水保墒的能力,增加土壤全氮含量、磷含量以及氮、磷循环相关酶的活性。白三叶用作绿肥又可通过提高茶园土壤关键菌门的相对丰度来增加有机质、全氮等养分含量。因此,白三叶用作覆盖作物,配合正确的田间管理,是目前茶园构建多物种共栖的复合栽培模式的理想选择,有助于实现茶园生产的可持续发展。

关键词

白三叶/腐解时间/茶园土壤/酶活性/细菌群落

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授予学位

硕士

学科专业

草学

导师

孙盛楠

学位年度

2023

学位授予单位

扬州大学

语种

中文

中图分类号

S5
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