林地建茶園對土壤細菌群落的影響

2020-11-24 騰訊網

茶園生態化建設模式，涵蓋茶葉品種、栽培、土壤、植保、加工、營銷、品牌等各個領域。秉承以人類為中心的理性生態倫理學思想，集成生物技術，為復興國茶產業而努力。

土壤微生物是聯繫土壤與植被生態系統的紐帶，其在參與土壤形成與發育、養分吸收轉化、有機物分解與轉化、能量物質傳輸及溫室氣體排放等方面具有重要作用，也被認為是整個土壤生態系統中最具生命力的核心部分。細菌是土壤微生物中數量最多的類群（約佔微生物數量的80%）。在土壤養分匯源轉化和植被養分吸收過程中有著不可替代的作用，其群落結構與組成不僅能夠反映出土壤性狀的變化趨勢，而且能直接影響土壤生態功能的發揮。一般而言，在穩定良好的土壤生態環境中，土壤細菌數量較高，群落結構和多樣性豐富，對外界的脅迫具有更強的恢復能力。同時，土壤細菌群落結構及多樣性會受到多種因素的綜合影響，如耕作措施（施肥、連作障礙及農藥等）。土壤理化性質、植被及土地利用方式等，其中土壤環境和植被變化是形成土壤細菌群落結構的主要因素。

茶園是我國亞熱帶丘陵山區重要的土地利用類型，大多由自然撂荒地或林地開墾而成。林地開墾為茶園後，受茶樹自身物質循環（凋落物分解和修剪枝條還園）及高強度持續栽培管理措施（施肥、清耕作業和農藥）等因素的影響，使得土壤酸化嚴重，鈣鎂等鹽基離子和微量元素相對缺乏，從而形成了獨特的茶園土壤生態環境。

討 論

大量研究表明，林型轉換、林地開墾及退耕還林（草）等不同土地利用方式會改變土壤結構、養分狀況及水熱條件。從而影響土壤細菌的群落結構及多樣性。本研究採用新一代高通量測序技術對土壤細菌進行測定，結果發現林地轉換為茶園對土壤細菌群落結構和多樣性影響明顯。與林地相比，新墾3年茶園土壤細菌多樣性指數明顯降低，而隨著植茶年限的增加，植茶30年茶園土壤細菌群落多樣性和豐富度卻未顯著降低。這與韓文炎等利用螢光PCR定量方法對茶園土壤細菌的研究結果相似；林地與茶園土壤細菌群落結構差異較大，植茶30年茶園土壤細菌多樣性顯著高於新墾3年茶園；但兩者的細菌群落結構卻相近，說明植被類型對土壤細菌群落結構的影響較大。

土壤中巨大的微生物數量意味著其群落結構的複雜性，群落結構的變化趨勢以群落組分變化為基礎，不同植被類型土壤細菌群落組分的不同意味著環境變化為這些細菌提供了特異性的生存環境，菌群重新進行了生態適應或者選擇性改變。

本研究中，不同樣地和土層深度的土壤樣品細菌優勢菌群有明顯差異，變形菌門和酸桿菌門是林地0-20cm土層土壤中的優勢細菌類群轉變為厚壁菌門和變形菌門，這是土壤細菌群落結構對開墾幹擾直接響應的結果；在20-40cm土層，林地土壤細菌優勢菌群轉變為厚壁菌門和變形菌門，茶園土壤細菌優勢菌群為厚壁菌門和擬桿菌門，這可能與茶園栽培管理措施主要集中於上層土壤，對下層土壤擾動相對較小有關。從屬水平上看Gp2及Gp1是林地土壤中的優勢菌屬，而新墾3年茶園中這兩類菌屬相對豐度較低，說明林地開墾過程中這類菌屬明顯減少。這可能是由於茶園建園過程中均需使用機械進行挖溝和梯壁建設，整地措施使得土壤結構受到嚴重破壞，林地原有的優勢菌屬相對豐度下降明顯。隨著植茶年限的增加&受施肥、耕作及茶樹根系分泌物的影響，大量的凋落物（修剪枝條和老葉）歸還於土壤中分解轉化，土壤物理性狀逐漸恢復，土壤有機質及速效養分含量增加，原有的優勢菌屬相對豐度在逐漸降低，同時伴隨著其他微生物類群出現。本研究中植茶30年茶園土壤中普氏菌屬和埃希氏桿菌屬相對豐度較高，而這類細菌一般被認為是土壤中的致病菌，這也說明長期植茶也可能存在連作障礙。同時，3種樣地類型土壤屬水平中其他細菌相對豐度達到了16.0-60.78%。這說明土壤中含有一定數量潛在的新種和細菌分類，還有待進一步研究。

除了地表植被外，土壤基本性質、茶園管理措施和茶樹樹齡等對土壤細菌群落結構和多樣性也有影響。本試驗結果表明，土壤有機質、速效氮和土壤體積質量是影響土壤細菌群落相對豐度和多樣性的主要土壤因子。這與Xun等和schlatter等的研究結果基本一致。

本研究冗餘分析結果也表明，土壤體積質量、有機質和鹼解氮對土壤細菌群落結構的影響較大，其影響程度為土壤體積質量＞有機質＞鹼解氮，這說明土壤碳、氮等營養元素對細菌多樣性有顯著影響。以往研究表明，土壤Ph是細菌群落結構演變的主要影響因子。儘管在長期植茶過程中土壤Ph明顯降低，但由於3個樣地土壤Ph均較低，強酸條件下土壤細菌可能已經存在某種適用機制，因而3種樣地土壤細菌對Ph下降響應不顯著。

結 論

本試驗利用高通量測序技術分析了林地轉變為茶園對土壤細菌群落結構及多樣性的影響，結果表明，林地轉變為茶園，新墾3年茶園土壤細菌多樣性顯著降低（p＜0.05）。而植茶30茶園土壤細菌多樣性得以恢復。不同樣地和土層土壤細菌優勢菌群明顯不同，林地土壤中優勢細菌門為變形菌門和酸桿菌門，茶園土壤中的優勢細菌門為厚壁菌門和變形菌門。相關性分析和冗餘分析結果表明，土壤有機質、土壤體積質量和鹼解氮是影響土壤細菌群落豐度和多樣性的主要土壤因子。

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