不同品种茶园土壤-微生物-植物-凋落物生态化学计量特征.pdf

DOI：10.20045/ki.issn.2096-0220.2023.02.005引文格式：吴传美，卢青，何季，等.不同品种茶园土壤-微生物-植物-凋落物生态化学计量特征J.茶叶学报，2023，64（2）：3750.不同品种茶园土壤-微生物-植物-凋落物生态化学计量特征吴传美，卢青，何季*，冯继红，毛纯（贵州大学农学院，贵州贵阳550025）摘要：【目的】研究贵州省普安县不同品种茶园土壤-微生物-植物-凋落物体系碳（C）、氮（N）、磷（P）生态化学计量特征，为普安县茶叶可持续开发利用以及指导茶产业发展提供科学依据。【方法】结合野外调查和室内分析，以不同品种（白叶 1 号黄金叶龙井 43与乌牛早）茶园为对象，测定土壤、微生物、茶叶、凋落物的 C、N、P 含量，分析其化学计量比特征，并计算养分重吸收效率。【结果】土壤有机碳和全氮含量在乌牛早茶园中最高，全磷含量在白叶 1 号茶园最高，CP、NP 在乌牛早茶园最高。土壤微生物碳含量为295.68443.52mgkg1，微生物氮、磷含量偏低，土壤微生物碳磷比值为 47.59142.79。茶树 NP 为15.2521.73，龙井 43、乌牛早的生长均受到 P 限制；黄金叶的生长受 N、P 共同限制。凋落物的 NP 比为16.1229.52，白叶 1 号、黄金叶、乌牛早凋落物的分解均受 N 元素限制。白叶 1 号与乌牛早茶园中，植物 N的重吸收效率大于 P，而在黄金叶及龙井 43 茶园中，P 的重吸收效率大于 N。土壤微生物量 C、N 含量与土壤有机碳和土壤全氮呈极显著或显著正相关，而土壤化学计量特征与植物相关性不强。【结论】该研究区富含土壤有机碳、全氮、全磷，微生物氮、磷含量较低；除白叶 1 号外，其他 3 个品种茶树生长均受磷限制，且存在土壤微生物与茶树竞争土壤磷的现象。建议在叶面增施磷肥以改善茶树生长受磷限制的情况。关键词：土壤；微生物；茶叶；凋落物；化学计量特征中图分类号：S154；S571.1文献标志码：A文章编号：20960220（2023）02003714Stoichiometry of Soil-Microbe-Plant-Litter Ecosystem atPlantations Growing Different Tea VarietiesWUChuan-mei,LUQing,HEJi*,FENGJi-hong,MAOChun(College of Agriculture,Guizhou University,Guiyang,Guizhou 550025,China)Abstract：【Objective】Stoichiometriccharacteristicsofthesoil-microbes-plant-litterecosystematteaplantationsinPuan County,Guizhou that grew different varieties of teas were analyzed to aid the development of a sustainableresourceutilizationforthelocalteaindustry.【Method】Basedonfieldsurveysandindoorstudiesonareaplantationsofvariedteas,i.e.,Baiye1,Huangjinye,Longjing43,andWuniuzao,measurementsonC,N,andPinthesoil,microbes,teaplants,andtreelitterwereusedtoanalyzethestoichiometryandcalculatethenutrientabsorptionefficiencyofthecultivation.【Result】Amongallsamples,thesoilattheWuniuzaoteaplantationhadthehighestorganicCandtotalN,aswellasC:PandN:Pratios,andthatattheBaiye1teaplantation,totalP.ThemicrobialCranged295.68-443.52收稿日期：20220913 初稿；20221209 修改稿基金项目：贵州省科技计划项目（黔科合基础-ZK2021 一般 133）。作者简介：吴传美（1998），女，硕士研究生，研究方向：茶园土壤学。E-mail:*通信作者：何季（1986），女，博士，讲师，研究方向：农业资源与环境。E-mail:茶叶学报2023，64（2）：3750Acta Tea Sinicamgkg1,NandPwerelow,andC:Pfellbetween47.59and142.79intheplantationsoils.(2)TheplantN:Pratioswere15.25-21.73.ThegrowthofLongjing43andWuniuzaoteabusheswerebothrestrictedbytheavailabilityofP,whilethatofHuangjinyebyNaswellasP.TheN:Pofthetreelitterwere16.12-29.52withthelitterdecompositionconfinedbyavailableNinallsoilsexceptthatfromtheLongjing43plantation.AttheBaiye1andtheWuniuzaoteaplantations,there-absorptionefficiencyonNwasgreaterthanonP.Whereas,attheHuangjinyeandtheLongjing43plantations,itwastheopposite.(3)ThemicrobialCandNextremelysignificantorsignificantlycorrelatedtoorganiccarbonandtotalnitrogeninsoil.However,nosignificantcorrelationwasobservedonstoichiometrybetweenthesoilandtheplant.【Conclusion】IntheareawherethisstudywasconductedthesoilwasrichonorganicC,totalN,totalP,andmicrobialN,butlowonP.Thegrowthofteaplants,asidefromBaiye1,wasbasicallylimitedbythesupplyofP,onwhichtheplantshadalsotocompetewiththemicroorganismsinthesameecosystem.Hence,supplementationofPfertilizerattheteaplantationswashighlydesirable.Key words：Soil;microorganisms;tea;litter;stoichiometriccharacteristics0引言【研究意义】生态化学计量学（ecologicalstoichiometry）是研究生态系统中多种化学元素主要为碳（C）、氮（N）、磷（P）等平衡的科学1。生态化学计量学是研究植物养分在生态系统中的分布、利用效率和限制性元素判断的一种途径2。植物主要通过光合作用吸收固定大气中的 C，通过根系吸收土壤中的 N、P 等养分元素，并将 C、N、P 和其他营养物质以枯枝落叶的形式返回土壤3,4。土壤微生物影响土壤的分解和储存，调控土壤的固定和矿化5。由此可见，植物-凋落物-土壤-微生物系统中出现极其复杂的营养循环。而生态化学计量学为揭示植物-凋落物-土壤-微生物系统生态过程中 C、N、P 等元素的定量关系和循环规律提供了一种有效的研究方法1,6。运用生态化学计量学的思想来研究不同品种茶园中“植物-凋落物-土壤-微生物”系统 C、N、P 元素的动态平衡，对于理解茶树营养循环与环境之间的协同关系具有重要意义。【前人研究进展】当前，对于植物、凋落物、土壤、微生物的生态化学计量特征，国内外学者已进行了大量研究，但大多集中在对某一组分的生态化学计量学特征研究7-9。然而，不同类型的植物群落之间存在显著差异。有研究表明，植物在生长过程中通过各种代谢、生理和生化反应，主动调节体内 C、N、P 的含量，使其适应环境和气候的变化，保持体内平衡10,11。茶树也是如此，通过对不同品种茶树的 C、N、P 化学计量特征及养分重吸收效率变化进行研究，有利于从元素平衡、循环角度阐明茶树对生长环境的适应机制12,13。【本研究切入点】贵州省因其独特的自然地理条件而被誉为茶树种子的宝库，野生茶树种质资源十分优良14。普安县地处云贵高原，立地气候条件优越，该区域内生长着大量优质茶树资源，并成功打造“普安红”茶叶品牌，因其经济效益高15、抗旱耐寒性强16、产量好17等特点，当地大规模种植白叶 1 号黄金叶龙井 43乌牛早茶树品种。有关该地区茶叶的研究主要集中在茶园土壤环境18、茶叶产地来源示踪19、病虫害防控技术20、重金属富集特征21等方面，而将茶叶地下部分和地上部分的碳氮磷生态化学计量特征结合起来的研究较少。【拟解决的关键问题】本研究以贵州省普安县不同品种茶园为研究对象，采用野外调查和室内分析相结合的方法，开展不同品种茶园土壤-植物-微生物-凋落物生态化学计量特征研究，揭示茶园土壤养分状况、元素限制情况以及茶树不同部位养分含量之间的关联性，为普安县茶叶可持续开发利用以及指导茶产业发展提供科学依据。1材料与方法1.1研究区概况研究区位于贵州省黔西南布依族苗族自治州普安县（10451101050924E，251831261035N），是世界茶树原产地，茶树种植历史悠久，拥有大量四球古茶树，因在其境内发现了距今 200 万年的古代四球茶茶籽化石，因此有“中38茶叶学报第64卷国古茶树之乡”的美誉。普安县年均降雨量 1438.9mm，年均气温 14，平均海拔 1400m，无霜期290d 左右，年均日照时间 1563h。该区四季分明，属亚热带季风性湿润气候。露出地层以三叠系碳酸盐岩为主，土壤类型为黄壤。1.2试验设计在普安县江西坡镇杨梅乡选择成土母质相同、地理位置相对集中，不同茶叶品种（乌牛早、黄金叶、龙井 43、白叶 1 号）的茶园，茶树种植时间为 2015 年，每个品种分别设置 3 个典型样地作为研究小区，每个小区面积约为 30m2，共 12 个小区。定期进行人工除草，每年 12 月施入有机肥（猪粪、鸡粪），施入量约为 1500kghm2。不同品种茶园土壤的基本理化性质如表 1 所示。表 1不同品种茶园土壤基本理化性质Table 1Basic physiochemical properties of soil at plantations growing different tea varieties土层Soillayer（cm）品种Varieties土壤 pHSoilpH土壤 CECSoilCEC（cmolkg1）土壤碱解氮Soilalkalinehydrolyzablenitrogen（mgkg1）土壤有效磷Soilavailablephosphorus（mgkg1）土壤速效钾Soilavailablepotassium（mgkg1）0-20白叶 1 号Baiye14.960.19ab22.551.49a146.712.43a8.91.04b149.8917.13c黄金叶Huangjinye4.850.24b21.110.85a127.612.81a12.130.93a2309.87a龙井 43Longjing434.8