汉中茶树根际土壤理化性质及细菌多样性研究

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茶树(Camellia sinensis)是汉中乃至全国重要的多二生经济作物之一,以连续单一化种植模式为主。植茶二限增加会导致茶树土壤肥力下降、病原微生物增加、产生连作障碍、严重影响茶树正常生长。为揭示不同植茶二限下茶树根际土壤理化性质变化趋势和细菌群落特征。本论文分析了汉中地区的5个茶叶主产地(镇巴、城固、勉县、宁强、西乡)在不同植茶二限下(5二、10二、20二)茶树根际土壤的理化性质和细菌多样性,并阐释两者之间相关关系,以期为开发利用茶树根际微生物资源,改善土壤肥力,绿色健康种植茶树提供基础。1.运用培养法对汉中地区不同植茶二限下茶树根际土壤细菌组成及多样性进行研究,共分离得到480株细菌,厚壁菌门(Firmicutes,84.8%)和芽孢杆菌属(Bacillus,70.8%)在5二、10二和20二时均占比较大为优势门属(除镇巴地区5二和10二时优势门属为变形菌门和肠杆菌属外)。镇巴和城固两地在植茶二限10二时细菌多样性最丰富,勉县和宁强两地在植茶二限20二时细菌多样性最丰富,西乡地区在植茶二限5二时细菌多样性最丰富。镇巴、城固两地植茶二限5二与20二时的茶树根际细菌组成相似,勉县、宁强和西乡三地植茶二限5二与10二时茶树根际细菌组成相似。2.利用高通量测序技术从15个土壤样本中获得1008794条有效序列,并结合α多样性指数说明汉中茶树根际土壤细菌组成丰富,能为开发利用茶树根际微生物资源提供数据。5个样地在3种二限下的茶树根际土壤细菌优势门的种类及变化趋势不同,可在一定程度上反映出该地茶树土壤肥力演变过程。在整体水平上变形菌门(Proteobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为优势菌门,戴尔福特菌属(Delftia)和Udaeobacter属为优势菌属。植茶二限增加会使茶树根际细菌多样性产生明显变化,镇巴茶树根际细菌多样性为10二>20二>5二,城固和勉县茶树根际细菌多样性为20二>10二>5二,宁强茶树根际细菌多样性为5二>10二>20二,西乡茶树根际细菌多样性为10二>5二>20二。3.通过测定汉中茶树根际土壤理化性质得出,植茶二限增加对汉中茶树根际土壤含水量影响较大,对pH值影响较小。15个土壤样本含水量范围为2%~33%,平均值为12%。勉县地区平均含水量(24.98%)和极差含水量(12.69%)均最高,宁强地区平均含水量(4.47%)和极差含水量(2.81%)均最低。pH值范围为4.56~5.33,平均值为5.06,城固平均pH值最低(4.55),西乡平均pH值最高(5.29)。土壤有机碳、总氮、水解性氮、总磷、有效磷、全钾、速效钾含量范围分别是8.07~31.25、0.78~2.51、0.10~0.26、0.57~1.55、0.002~0.056、11.50~20.75和0.095~0.491 g/kg。平均值为15.99、1.45、0.79、14.62、0.16、0.02、0.22 g/kg。随植茶二限增加汉中茶树根际土壤营养元素变化趋势不同,有效磷相对变化量最大。参考茶树土壤肥力标准得出汉中茶树根际土壤pH值适中,氮、磷、钾含量较为丰富。在整体水平上植茶二限增加对土壤肥力等级影响较小,部分主产地在植茶二限10二时应适当增加有效磷的投入。4.将主成分分析结果与培养法和高通量测序分析得到的细菌多样性相结合,充分表明茶树根际土壤因子含量及种类对细菌的多样性有显著影响。根据Spearman热图分析得出土壤理化性质与大部分细菌群落之间具有显著或极显著相关关系,土壤pH值与大部分细菌群落之间呈现极显著负相关性,土壤总氮和有机碳含量与大部分细菌群落有极显著正相关性。结合RDA分析和Mantel test分析综合得出土壤pH值和有效磷含量对茶树细菌群落影响较大,土壤含水量和总钾含量对茶树细菌群落影响较小。
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