茶树-乔木间种对茶叶产量和品质的影响及机理

发布时间：2020-05-23 14:22

【摘要】：茶树(Camellia sinensis)有喜荫、好湿、喜温的生态习性。目前关于间种乔木对提高茶叶品质和产量的生理机理研究相对较少。本研究在中国科学院长沙农业环境观测站湘丰茶场设置了三种间种乔木模式:桂花树(Osmanthus fragrans)-茶树OT、景烈白兰树树(Michelia chapensis Dandy)-茶树MT、桂花树-景烈白兰树树-茶树OMT,及纯茶园(CK),比较研究春茶、夏茶、秋茶各生长期的光合生态因子及光合生理功能、土壤微生物细菌群落、土壤酶活性、土壤养分、茶叶产量及品质,旨在筛选出理想的茶园间种模式,为高产优质茶叶生产提供理想模型和技术体系,揭示茶叶产量和品质形成的生理生态机理。主要结论如下:(1)不同间种乔木模式下春茶、夏茶、秋茶生长期茶树叶片温度、光合有效辐射通量、叶室相对湿度变化趋势为夏茶春茶秋茶,并且季节间差异显著。春茶、秋茶生长期茶树叶片净光合速率、蒸腾速率日变化均为单峰曲线,但夏茶生长期CK和MT模式的茶树叶片净光合速率、蒸腾速率日变化呈不对称双峰曲线;夏茶生长期CK和MT模式的茶树叶片气孔导度日变化曲线呈较明显的“M”型状态,OT和OMT模式茶树叶片气孔导度则呈“倒V”型曲线;春茶、秋茶生长期各模式及夏茶生长期OT、OMT模式茶树叶片胞间二氧化碳浓度日变化呈“U”型,但在夏茶生长期CK和MT模式变化趋势呈“W”型,茶树叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度日均值季节间比较则夏茶秋茶春茶,并且季节间、处理间均差异显著(P0.05),茶树叶片胞间二氧化碳浓度日均值季节间比较则秋茶春茶夏茶,处理间比较则OMTOTMTCK,且季节间、处理间差异均显著(P0.05)。(2)OMT间种模式显著提高了夏茶根际土壤细菌群落的OTUs、Chao1、Ace和Shannon多样性指数。OMT模式的五种优势菌门即变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)是能够更好的利用植物根系分泌物的细菌门。OMT模式显著降低了Xanthomonadales的丰度,而Xanthomonadales是能够导致农作物病害的病原体。OMT模式显著提高了Rhizobiales和Rhodospirillales菌目丰度,而Rhizobiales和Rhodospirillales具有固氮作用,能显著提高土壤氮素含量。并且乳酸菌属(Lactobacillus)、不动杆菌属(Acinetobacter)、颗粒链菌属(Granulicella)等这些有益的土壤细菌丰度显著增加,而土壤细菌鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、热酸菌属(Acidothermus)、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、Bryobacter等有害细菌丰度减少,甚至土壤敏感细菌鞘藻属(Microcoleus)、Bacteriovorax、2-粪球菌属(Coprococcus_2)等有害细菌消失。因此,OMT等间种模式显著降低了有害细菌的丰度和多度,提高了有益细菌的丰度和多度,尤其是增加了能更好利用根系分泌物的细菌门和固氮作用的微生物多度和丰度,为提高土壤酶活性和土壤肥力构建了良好的微生物环境和微生物群落结构。(3)不同间种模式显著提高土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、脱氢酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性,总体上表现出随土层深度的增加而减少,处理间总体趋势为OMTOTMTCK,OMT模式对提高土壤酶活性效果更佳。土壤酶具有季节变化规律,春茶生长期土壤脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、多酚氧化酶活性比较低,夏季达到全年最高,而多酚氧化酶则在春茶生长期达到最高,纤维素酶活性则在秋茶生长期最高。(4)不同间种模式能够显著增加土壤有机质含量,提高土壤全氮、全磷、全钾及水解氮、有效磷和速效钾的含量,均随土层的加深而显著降低,各处理间变化趋势为OMTOTMTCK,OMT间种模式极显著提高了土壤养分含量。土壤养分具有季节变化规律,春茶生长期土壤养分各指标均为全年最低,而全氮、有效磷、速效钾含量则在夏茶生长期达到最高,有机质、水解氮、全磷、全钾含量则在秋茶生长期最高。土壤酶与土壤养分呈显著或极显著正相关,脲酶仅与全磷、速效磷无显著相关。(5)不同间种乔木模式均能提高茶叶产量及品质。茶叶产量季节间比较则为春茶夏茶秋茶,OMT模式的茶叶产量显著高于CK对照模式(P0.01);芽叶数、新梢含水率季节间比较则春茶秋茶夏茶,且季节间差异极显著(P0.01),OMT模式芽叶数、新梢含水率极显著高于其它三种间种模式(P0.01);OMT模式显著提高了茶叶的氨基酸、咖啡碱和水浸出物的含量,而降低了茶多酚的含量和酚氨比。间种乔木的夏茶与秋茶叶片酚氨比为7.03%-10.88%,其中OT和OMT模式适宜加工成高档绿茶和名优绿茶,而对照CK茶鲜叶酚氨比为15.4%,只能制成一般绿茶,可见间种乔木茶园可明显提高茶叶品质。茶叶品质及产量与茶树光合生理特性之间的相关回归分析结果表明,光合生理指标中各因变量影响最大的为净光合速率,其次是胞间二氧化碳浓度、蒸腾速率。全磷、速效磷均与叶绿素、咖啡碱含量呈显著正相关,而与茶多酚含量呈显著负相关;全钾、速效钾均与咖啡碱、氨基酸、新梢含水量以及茶多酚含量正相关。因此,间种乔木显著改变了茶树生长的环境条件,一方面改善了光合生态环境,增加了散漫射光,延长了光合时间,“驯化”了茶树对弱光的利用率,增加了茶树的总光合能力;同时降低了直射光的辐射,降低了叶片温度,增加了叶室相对湿度,避免了夏茶的“光合午休”,提高了茶叶品质、增加了茶园茶叶产量。另一方面,间种乔木增加了有益细菌的多度与丰度,降低了有害细菌的多度与丰度,增强了细菌对根际分泌物的吸收利用,提升了土壤的酶活性,显著增加了土壤肥力,优化了茶叶品质。
【图文】：

示意图,间种,乔木,桂花树

（1）桂花树（Osmanthus fragrans）-茶树间种模式（OT）（2）景烈白兰树（Michelia chapensis Dandy）-茶树间种模式（MT）（3）桂花树-景烈白兰树-茶树间种模式（OMT）（4）无间种乔木茶园模式（CK）其中 OT 模式为桂花树与茶行相间排列，每隔六行茶树种植一行桂花树；MT 模式为景烈白兰树与茶行相间排列，每隔六行茶树种植一行景烈白兰树；OMT 模式为桂花树、景烈白兰树分别与茶行相间排列，每隔六行茶树分别种植一行桂花树，一行景烈白兰树；乔木株距均为 8m，，设每个样地大小为 50×60m，重复 3 次，随机区组排列（图 2-1）。所选茶林均采用相同的管理措施。

光合有效辐射,秋茶,夏茶,通量

较则 CK>MT>OT>OMT, 并且呈极显著差异（P<0.01）。表 2-1 不同间种模式、生长时期的茶树叶片光合有效辐射通量（平均数±标准误）Table2- 1 PAR of different seasons and intercropping patterns（means±S.E.）小写字母表示 p<0.05 水平上相关性显著，大写字母表示 p<0.01 水平上相关性显著。（下同）Lowercase letters indicate significant correlation between p<0.05 levels, and uppercase letters indicate that p<0.01 level ishighly correlated. (the same below)季节Seasons处理Treatments光合有效辐射通量（μmol·m-2·s-1）PARP<0.05 P<0.01夏茶生长期 CK 962.10±40.03 a A夏茶生长期 MT 863.17±43.36 b B春茶生长期 CK 703.68±17.95 c C秋茶生长期 CK 686.38±9.71 c C夏茶生长期 OT 567.37±32.09 d D秋茶生长期 MT 484.70±9.64 e E春茶生长期 MT 469.34±71.71 e EF夏茶生长期 OMT 449.93±11.19 ef EF秋茶生长期 OT 415.18±2.56 fg EFG春茶生长期 OT 396.19±10.62 gh FG秋茶生长期 OMT 351.38±7.56 hi GH春茶生长期 OMT 316.32±25.51 i H
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S571.1

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