喀斯特地区茶园不同管理模式对土壤性质和茶叶品质的影响

作     者：普天怡 

作者单位：贵州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宋月华;池永宽

授予年度：2024年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090203[农学-茶学] 0902[农学-园艺学] 090301[农学-土壤学] 

主      题：农业管理模式 季节变化 土壤理化性质 生态化学计量 微生物群落 

摘      要：茶树(Camellia sinensis)作为一种具有较高经济价值的作物,其优质茶叶含有多种对人体有益的成分和微量元素,具有保健功效,因此深受大众喜爱。同时,符合科学规范的农业管理模式,改善土壤质量、增加土壤肥力,提高茶园土壤微生物的物种丰富度和多样性,使茶园土壤生态系统相对稳定,进而影响茶叶的品质。另外,季节更替会影响茶园土壤生境小气候与茶树生长,是土壤微生物群落结构和多样性变化的驱动因素。因此,本文探讨了不同农业管理模式(有机(HY)、无公害(TS)和普通(XY))和季节变化(春茶季节和秋茶季节)对茶园土壤性质、茶叶品质、土壤生态化学计量学、土壤微生物群落以及土壤功能基因的影响,主要结果如下: (1)单因素方差分析和最小显著差异(LSD)检验结果表明,不同农业管理模式下茶园土壤理化因子和土壤微量元素存在显著差异(P0.05)。Mantel检验、冗余分析(RDA)随机森林模型(RF)和结构方程模型(SEM)分析显示,除细菌和古菌群落多样性以外,土壤p H和有机碳是影响茶园土壤微生物和茶叶品质的关键因子。独立样本t检验结果可知,温度和降水的季节变化导致春茶和秋茶茶园土壤生态计量比、土壤胞外酶活性(Soil Extracellular Enzyme Activity,EEA)以及土壤微生物和功能基因多样性(Chao1、Shannon、Simpson)存在显著差异(P0.05)。不同季节茶园土壤酶矢量角均大于45°,说明茶园土壤微生物主要受到磷限制。此外,茶园土壤酶C:N:P不等于1:1:1,由此可推断喀斯特地区茶园土壤酶化学计量取决于土壤资源有效性,而非动态平衡。 (2)采用宏基因组学技术和分子生态网络分析方法,探讨有机管理(HY)、无公害管理(TS)和常规管理(XY)对翁安县茶园土壤微生物群落结构的影响。有机茶园土壤具有更高的土壤微生物群落丰富度和多样性。与其他农业管理模式相比,有机茶园的优势菌和关键菌的相对丰度和多样性显著高于其他管理模式。因此,有机农业管理模式可以改善茶园土壤质量,增强土壤肥力,还可以提高土壤微生物多样性,优化茶园微生物群落网络结构。 (3)非度量多维尺度排序(NMDS)分析和相似性分析(Anosim)结果表明,季节变化下土壤微生物群落和功能基因组成具有显著差异(P0.05),其中有机茶园与其他两个茶园的土壤微生物群落组成在结构上不相似。在冗余分析和Mantel检验分析的基础上构建随机森林模型(RF)和结构方程模型(SEM),结果可知,春茶季节土壤性质对土壤微生物和土壤功能基因影响更大,土壤养分生态计量比和土壤酶计量比与土壤微生物和功能基因多样性具有强烈的直接关系。此外,还分析了土壤微生物与土壤功能基因之间的相关性,发现细菌和古菌多样性对土壤功能基因有直接影响,这是因为茶园土壤微生物群落中细菌和古菌群落丰度占比高于真菌群落造成的。 综上,土壤为茶树生长提供所需生存空间及营养物质的同时还提供生态保障,并且土壤-微生物-茶树之间存在复杂而密切的联系。因此,本研究丰富了喀斯特地区茶园土壤生态环境研究,为提高茶园茶叶品质提供理论基础,为茶园土壤微生物群落和根际生态效应研究提供全新的研究视角,也为茶园土壤生态系统的平衡和稳定提供理论支撑。