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稻草覆盖与三叶草间作茶园土壤微生物类群多样性及其活性研究

徐华勤  
【摘要】: 本试验首先采用大田试验,研究了不同覆盖(稻草覆盖和间作三叶草)措施下丘陵区红壤茶园生态环境的变化、土壤微生物生物量的动态变化及对茶叶产量和品质的影响,继而通过将覆盖与间作与不同施肥相结合的小区试验,进一步比较了红壤茶园土壤中微生物生物量、微生物生理群落和酶活性变化,并尝试了BIOLOG微孔板测试系统和变性梯度凝胶电泳技术(DGGE),拓宽了红壤茶园微生物多样性的研究手段,主要研究结论如下: 不同覆盖处理对茶园土壤都有高温时降温和低温时升温双重效应。稻草覆盖和间作三叶草后土壤温度变化较清耕平缓,减少了茶树根系受低温或高温的危害。这种效应在0~20cm土壤表层表现突出,其影响随土层的加深而减弱。 覆盖提高了茶树关键生长时期和需水层的水分。覆盖茶园0~20cm土层土壤含水量均明显高于清耕,其中稻草覆盖的效果较好。4~6月春茶采摘期与清耕相比,三叶草覆盖和稻草覆盖0~60cm土层茶园土壤的平均含水率分别提高了11.58%和20.84%。 不同覆盖处理明显增加了蚯蚓的种群数量和生物量,减少了杂草种类,杜绝了杂草优势种群,极显著地降低了杂草的密度、株高和生物量,减缓了杂草对茶树生长的危害。 各处理土壤耕层微生物量C、N、P全年都呈现“低-高-低-高”的趋势,总体变化均为夏季高,冬季低。稻草覆盖及间作三叶草均明显增加土壤耕层有机质、碱解N、有效P,增加了土壤微生物量C、N、P。0~60cm剖面中土壤有机质、全N、全P、微生物量C、N、P、碱解N、有效P均随深度的增加而递减。四年处理后,稻草覆盖对土壤的剖面养分影响到40cm土层左右,间作白三叶草影响到20cm左右。 间作三叶草后细菌数量显著多于其他处理,而稻草覆盖土壤放线菌数量较高,但各处理间真菌的数量变幅不大。 稻草配施NPK肥(DW)、稻草配施饼肥(DY)和三叶草配施NPK肥(SW)、三叶草配施饼肥(SY)处理微生物量C、N均有增长,DW、SY处理微生物量C、N增加最明显,微生物量C、N与有机质、全氮和速效氮均有显著相关性,微生物量C比微生物量N的灵敏度更高些。 与土壤肥力因子之间相关分析表明,土壤呼吸强度、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶与全氮、有机质、速效N呈极显著或显著正相关,说明用过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性以及呼吸强度作为评价茶园土壤肥力的指标具有一定可靠性。主成分分析发现,过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶都在第一主成分内,进一步证明这四种酶类可反映土壤肥力水平的高低。 利用BIOLOG微孔板系统研究了土壤微生物群落功能的多样性,各处理的平均吸光值DW最高,SY次之,说明有机物的加入不同程度提高了微生物整体活性和丰富度;稻草配施无机肥效果最好。分析多样性指数发现,稻草覆盖与间作三叶草对茶园土壤常见微生物种类影响并不大,但降低了微生物群落均匀度。主成分分析表明,受影响较大的碳源主要是糖类和羧酸类物质。 本研究尝试了分子生物学方法一变性梯度凝胶电泳技术(DGGE)。采用化学裂解法直接提取出土壤微生物基因组DNA,并以此基因组DNA为模板,选择特异性引物954GC和R1369对16SrDNA基因的V6区进行扩增,长约500bp的PCR产物经变性梯度凝胶电泳(DGGE)进行分离后,得到不同数目的电泳条带。分析多样性指数结果表明DW(0.8742)多样性最高,其次为DY和SW,分别为0.8035和0.7631,证明稻草覆盖和间作三叶草后土壤微生物的细菌种类增加,稻草覆盖配施无机肥效果最明显。主成分分析显示出不同培肥处理茶园土壤微生物群落存在着一定的变异。


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