【摘 要】
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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)是我国重要的农业经济作物,茶叶因具有保健功能,而深受人们喜爱。土壤肥力是茶树正常生长和茶叶品质的保障。土壤有机质(SOM)含量是土壤肥力和地力的评价因子,增加土壤有机质含量和提高土壤有机质稳定性是提高土壤地力直接有效的措施。研究已表明,土壤有机质与土壤非晶型矿物,以有机无机复合体存在时稳定性最好。然而,有机物本身的分子结构并不能决定
【基金项目】
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国家自然科学基金(3187030565,31570689,31470690,31902079); 国家现代农业产业技术体系专项(CARS-19); 江苏省企业研究生工作站; 江苏省企业博士后工作站; 中央高校基本科研业务费专项资金项目(KJQN20
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茶树(Camellia sinensis(L.)O.Kuntze)是我国重要的农业经济作物,茶叶因具有保健功能,而深受人们喜爱。土壤肥力是茶树正常生长和茶叶品质的保障。土壤有机质(SOM)含量是土壤肥力和地力的评价因子,增加土壤有机质含量和提高土壤有机质稳定性是提高土壤地力直接有效的措施。研究已表明,土壤有机质与土壤非晶型矿物,以有机无机复合体存在时稳定性最好。然而,有机物本身的分子结构并不能决定土壤有机质的稳定,矿物有机复合体的结构和有机质的稳定机制还不清楚。蚯蚓通过取食、排泄、分泌黏液、挖掘洞穴等活动,可显著改善土壤结构,提高土壤肥力。为探究蚯蚓与有机物料的不同配施方式对茶园土壤理化性质和结构的调控效果与机理,本论文设计了8个处理组(CK、CO、JO、TO、BE、CE、JE、TE)进行室内盆栽实验,并分两部分进行分析。地下部分:同步红外辐射技术(Synchrotron radiation based Fourier Transform Infrared Spectroscopy,SR-FTIR)研究了不同培肥方式下土壤团聚体的显微成像规律、土壤有机碳的存在形式和黏土矿物与大分子有机官能团的相关关系;化学常规方法测定土壤理化性质和土壤矿物的含量;地上部分:通过化学方法测定盆栽试验中茶氨酸和茶多酚的含量,揭示不同培肥方式下对茶叶品质的影响。本文借助同步辐射技术和化学定量方法观察研究接种蚯蚓配施有机物料对茶园土壤结构和茶叶品质的主要研究结果如下:1、不同培肥方式的盆栽试验结果表明,单独施用肥料会导致土壤酸化,且随着植茶年限的延长土壤酸化现象越明显,即使在蚯蚓活动下土壤pH仍然呈下降趋势。接种蚯蚓配施有机物料可以延缓土壤酸化,且能够提高土壤全碳含量、土壤全氮含量和有机质含量,从而提高土壤肥力。蚯蚓活动可以促进有机物料在茶园土壤的分解,对提高有机物料肥效有一定的作用,同时蚯蚓活动可以丰富土壤微生物种类和数量,提高土壤肥力。2、土壤团聚体同步辐射红外显微成像试验结果表明,多糖、蛋白质、脂肪和黏土矿物均呈高度异质性分布,其中多糖与黏土矿物的分布特征相似,脂肪与蛋白质的分布规律相似,黏土矿物与蛋白质和脂肪的分布规律有较大的差异。黏土矿物和有机官能团的决定系数(R~2)由小到大均依次为:黏土矿物-蛋白质、黏土矿物-多糖、黏土矿物-脂肪,亲和性有差异且不受蚯蚓活动和施肥处理的影响。但接种蚯蚓配施有机物料可以促进大分子有机官能团与矿物结合能力增强,提高土壤固存能力。3、不同培肥方式下对土壤矿物的研究表明,土壤有机质是土壤肥力的核心,土壤有机质稳定和积累离不开土壤矿物的存在,土壤矿物与土壤有机质结合在一起,能提高土壤有机质的稳定性,从而提高土壤肥力。单独施用有机物料不能有效增加土壤矿物含量,而接种蚯蚓配施有机物料可以明显增加土壤矿物含量。单独施用接种蚯蚓不能提高胶体提取率,而单独接种蚯蚓对提高可溶性有机碳(DOC)含量。4、不同培肥方式下对茶叶品质的试验研究表明,土壤肥力水平决定了茶树生长的质量,在含有丰富的有机质的土壤中茶树生长良好,且单一施肥对促进茶叶品质不理想,而接种蚯蚓配施有机物料对提高茶苗质量、氨基酸和茶多酚有效组分有正向作用,其中接种蚯蚓配施生物质炭对提高茶苗质量、氨基酸含量和茶多酚含量效果最好。综上所述,通过接种蚯蚓配施有机物料的模拟试验结果表明,单一施用肥料对提高土壤有机质含量、土壤矿物的形成、茶苗干重、茶氨酸和茶多酚的含量作用不明显,长期施用还会造成土壤污染,如土壤酸化。而接种蚯蚓配施不同有机物料可以提高土壤有机质含量,促进土壤团聚体的形成,提高土壤有机质的稳定,提高土壤肥力,增加茶苗干重、茶氨酸和茶多酚含量,从而提高茶叶品质。研究发现土壤矿物能与土壤有机质结合,提高土壤有机质的含量和稳定性,并且土壤矿物在提高土壤固碳能力的同时,还能使土壤团粒结构增加,提高土壤的通透性,提高保水保肥能力。这为茶园土壤管理和提高茶叶产量和品质提供直接依据。
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