茶园减肥增效途径及其土壤微生物学特征研究

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化肥的施入对于提高茶叶产量和品质至关重要,但是过量施用化肥带来的环境污染等问题也不容忽视。因此,探究生物有机肥替代、商品有机肥替代配施叶面肥等减肥措施在全国典型茶园的应用效果,同时明确茶园土壤微生物的响应特征与可能机制,对保证茶叶产业绿色发展具有重要意义。本研究采用田间试验和室内培养试验相结合的方式,分析了生物有机肥替代、商品有机肥替代配施叶面肥等减肥措施对茶叶产量、品质和土壤肥力的影响,并初步探索了茶园土壤中氨氧化微生物和丛枝菌根真菌的微生物学特征。研究结果如下:1.通过于2017年10月在江苏句容、江苏溧阳、福建福安、四川蒲江、云南大渡岗五个典型茶园布置不同有机肥替代田间试验,发现生物有机肥替代、商品有机肥替代配施木醋液类叶面肥及商品有机肥替代配施氨基酸类叶面肥可以在保证产量和品质的基础上减少36%的氮素化肥投入。但是,针对不同的茶叶生产模式,典型茶园的最佳有机肥替代模式略有差异。在江南以制作名优绿茶为主的茶园,使用商品有机肥替代并喷施氨基酸类叶面肥效果最佳,可增产13%、提高氮肥偏生产力73%并提升经济效益5%;在叶片白化突变品种的茶园,生物有机肥替代效果最佳,可增产9%;在华南和西南以机采为主的茶园,有机肥替代基础上喷施木醋液类叶面肥效果最优,可分别显著增产24%和12%、氮肥偏生产力提高96%和68%、经济效益提高23%和3%;在西南以手工采摘与机采相结合的茶园,有机肥替代的效果虽不显著,但能在减施化肥的前提下保持和单施化肥相同的产量。2.通过对生物有机肥替代处理和商品有机肥替代配施叶面肥处理的土壤基础理化性质分析发现,与常规施肥处理相比,两种有机肥替代处理可以在一定程度上提高各个试验点土壤的各项养分含量,且以福安试验点效果最佳。3.通过对六个茶树品种(龙井43、龙井长叶、乌牛早、福鼎大豪茶、福鼎大白茶及元宵绿)根际土和土体土微生物硝化活性分析发现,福鼎大豪茶、龙井43和元宵绿根际土中硝化活性被显著抑制了 61%、31%和24%,而其他三个茶树品种则无显著变化。将各茶种叶片相关性状与硝化作用根际效应值进行回归分析发现,茶园土壤硝化作用根际效应值与茶树叶片SPAD值及叶片氮素浓度呈显著正相关关系,而与比叶面积呈显著负相关关系。另外通过培养试验将龙井43和福鼎大豪茶茶树根际土进一步分析发现,在根际土中氨氧化细菌(AOB)虽然基因拷贝数未发生显著变化,但活性受到严重抑制。4.通过分析杭州不同氮素梯度长期定位点土壤中丛枝菌根真菌(AMF)群落结构发现,土壤中硝态氮、速效磷、铵态氮对AMF群落结构影响较大。且各施肥处理土壤中球囊霉属与原囊霉属相对丰度较高,两者共占80%左右。当施氮量小于569 kg·hm-2时无梗囊霉属随着施氮量的增加相对丰度有增长的趋势,而球囊霉属等其他属均无显著变化。综上所述,现有的三种有机肥替代方案(生物有机肥替代、商品有机肥替代配施氨基酸类叶面肥和商品有机肥替代配施木醋液类叶面肥)在不同生产模式的典型茶园中可以在保证产量和品质的基础上,减少36%氮肥的投入。同时发现茶树可以分泌具有硝化抑制作用的物质且根系分泌物对硝化作用的抑制率与植物叶片养分利用相关性状呈显著相关关系。在对茶园丛枝菌根真菌(AMF)群落结构分析中发现当施氮量>569kg·hm-2时,甚至会使对氮素耐受较高的AMF分类群相对丰度显著下降。通过对茶园氨氧化微生物特征和丛枝菌根真菌对氮素输入响应的了解,认识到茶园合理施用氮肥对土壤微生物的影响,为制定合理的茶园减肥增效途径提供技术支持。
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