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茶叶是我国重要的经济作物,茶树修剪是茶园管理中一项重要的栽培措施。茶树修剪产生的废弃枝叶,含有大量的营养物质,对于这种数量可观的资源的处理方式通常是直接还田。茶树是多年生经济作物,没有轮作,茶树和茶园土壤之间存在互相影响的生物小循环,形成茶园土壤的特殊性。茶园土壤不同于其他的农田土壤,也不同于其他的林地生态系统,具有低pH、富铝、土壤酚类物质积累等土壤生境特点。尽管茶树修剪是茶园管理的常见措施,但是开展茶树修剪物还田对土壤微生物生化特性和微生物群落结构及其多样性的研究较少,修剪物还田后对土壤微生物种类、数量以及功能菌落的影响,对茶园土壤微生物群落变化机制,对促进茶园生态系统良性循环仍然不明确。本研究采用经典方法与现代生物技术相结合来研究茶树修剪物还田后土壤微生物生化特性和土壤微生物群落结构及其多样性,以空白为对照,添加不同浓度的茶树修剪物、茶树修剪物的水浸提物和荼多酚为处理,测定各处理不同取样时期的土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性及土壤pH;测定不同处理条件下茶园土壤中的细菌、真菌数量,以及土壤基础呼吸值;从土壤中直接提取总DNA,利用细菌、真菌通用引物获得目的片段,经过DGGE-cloning技术测定分析茶树修剪物还田对土壤微生物群落结构及其多样性的影响。研究结果显示: 1.和对照相比,添加各处理还田后土壤pH都提高,特别是茶树修剪物的处理增加了0.22-0.44。说明茶树修剪物和凋落物还田能轻度缓解茶园土壤酸化,现今土壤酸化的原因可能是茶树自身根系分泌有机酸以及不当的茶园管理措施所致。 2.在添加茶树修剪物后,土壤中脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶都出现先升高后降低的趋势,结束处理后这三种土壤酶活性都有不同程度的增强。而添加水浸提物和茶多酚的处理却出现相反的结果,过氧化氢酶活和脲酶性受到不同程度的抑制,可能是因为修剪物中含有的茶多酚或者其他抑菌物质导致酶活性降低。 3.与空白对照相比,茶树修剪物处理添加后土壤可培养细菌、真菌数量都增加,且增加的幅度随着添加浓度的增加而增加;添加茶树修剪物的水浸提物后,可培养细菌数量减少,且减少的程度随着添加物浓度的增加而变大,但对可培养真菌的数量水浸提物却表现出促进作用。茶多酚对可培养细菌数量表现出明显的抑制作用,但对可培养真菌的数量影响不大。添加茶树修剪物和其水浸提物后土壤基础呼吸强度增强,但增加的幅度是水浸提物<修剪物。然而茶多酚对土壤基础呼吸作用没有产生明显的影响。 4.DGGE图谱和微生物群落结构各项指标显示,在添加不同浓度的茶树修剪物(即为3、6、12不同植茶年限茶树修剪物及凋落物还田量)后,各土壤样品的DGGE图谱中有许多的公共条带,说明茶园长期的单一化种植,形成了茶园土壤特殊的微生物环境,土壤中可能存在共有的细菌和真菌类型;茶园土壤优势细菌类群主要归属于Proteobacteria(Beta proteobacterium、Gamma proteobacterium、Alpha proteobacterium)、Verrucomicrobia、Bacteroidetes、Chloroflexi、Firmicutes、Actinobacteria、Verrucomicrobia门和Unculture bacterium。茶园土壤优势真菌类群主要归属于Pezizomycotina、Basidiomycota、Mortierellomycotina、Mucoromycotina、Ichthyosporea和Stramenopiles门。各处理对茶园土壤细菌、真菌群落多样性都有一定的抑制作用。当茶树富酚枯枝落叶的不完全降解产物(酚类化合物、生物碱和黄酮物质等)在茶园土壤中积累,土壤的有机碳随之积累、碳氮比提高,又影响到土壤微生物区系;再加上茶树修剪物的降解产物和茶树本身固有的酚类产物对茶园的微生物群落有一定的抑制作用。