集约经营油茶林地上－地下磷素关联及茶油品质的磷肥效应研究

Camellia oleifera Abel is a unique woody oil plant in our country, which distributed in red soil areas that are short of phosphorus (P) in southern China. Fertilizer applications are widely employed to increase soil P availability. However, correlations between belowground- and aboveground-P in intensively managed Camellia oleifera field and the effects of soil P on Camellia oil quality are not clear. This study will investigate the rhizosphere P supplying ability, both uptake and utilization of P by root and leaves and fruit P content as affected by P applications by conducting in situ fertilization experiment in the main cultivation area of Camellia oleifera. The microbial mechanisms underlining these correlations will be studied by high-throughput sequencing method. Associated soil enzyme activities will also be examined. The results will disclose the microbial mechanisms underlining soil P transformation and its availability in intensively managed Camellia oleifera field. This work will enable efficient cultivation and management of Camellia oleifera plantations and hence high oil quality by providing effective soil P regime .

油茶是我国特有木本油料树种，主要生长于南方红壤磷缺乏区，导致磷成为油茶生长和茶油品质的关键限制因子。施肥可提高土壤磷供应，但集约经营油茶林地下－地上磷素关联及其对茶油品质的影响机制尚不明确。本项目选取主产区中龄油茶林为对象，布设4种施磷肥措施的原位控制试验，分季节定期采集根际和非根际土壤、不同功能根系、不同年龄叶片，以及典型发育阶段的果实，采用连续浸提法测定土壤不同功能组分磷动态，高通量测序土壤溶磷微生物多样性，酶标仪测定酸性磷酸酶活性，流动分析仪测定根、叶磷及氮等养分含量，高效液相等方法分析茶油品质；探讨施磷肥驱动下根际土壤磷供应、根叶磷吸收和利用、茶籽磷含量的内在关联，揭示根际微生物对施肥的响应及对磷转化吸收的调控机理，阐明磷肥对茶籽发育及茶油品质的影响机制，建立和完善油茶磷素营养的生理生态理论基础，为油茶林合理高效利用磷素及品质提升提供科学依据。

油茶（Camellia oleifera Abel）是我国特有木本油料树种，主要生长于南方红壤区。由于南方红壤磷素匮乏，土壤缺磷成为油茶生长和品质提高的限制因子，而生物质炭作为一种土壤改良剂，则可以调节磷肥添加过程中导致的土壤酸化，且两者施入土壤中能更好的提高磷素利用率。本研究以江西集约经营油茶林为研究对象，开展连续3年的磷肥和生物质炭添加对油茶林地下－地上磷素关联、土壤微生物群落多样性及产量效应影响的探索和研究，旨在为油茶林生产管理和经营提供科学且实际的参考依据。磷肥和生物质炭共同促进油茶生长、不同器官养分分配及果实产量品质，施肥后鲜果产量和产油量分别达到最大值1326.74g·株和122.34g·株，根据磷肥的不同施用量与施肥后各油茶产量指标增量进行拟合，综合所有方程，推荐油茶施肥第1年的磷肥量不能低于120.75 kg·ha-1，推荐施肥第2年的磷肥量为117.25-120.75 kg·ha-1，推荐施肥第3年的磷肥量为86.20-92.59 kg·ha-1。磷肥和生物质炭添加对土壤速效养分及酶活性等方面有积极作用，且磷肥在促进土壤无机磷、有机磷库及全磷储量的增加方面占主导地位，相比于不施肥处理，3年加磷后土壤全磷储量增加了59.55g。磷肥和生物质炭添加显著提高油茶光合和荧光特性，施肥3年后，处理BC2P1的光合速率和Y(II)分别达到最大值9.42μmol CO2 m-2S-1和0.73，且共同影响叶片磷组分的分配，施肥3年后，处理BC2P2的结构磷含量比不施肥处理增加了9.6%，处理BC2P0的代谢磷含量比不施肥处理增加了33.33%。多年的磷肥和生物质炭添加后，土壤中的磷素供应达到一个平衡的状态，且酸性磷酸酶基因phoC呈下降趋势。多年磷肥和生物质炭添加对土壤细菌微生物群落结构及多样性方面有积极作用。本研究探明了磷肥在驱动土壤－微生物－根系－叶片－果实磷素转化吸收利用的内在关联及其影响方面的重要作用，并发掘了生物质炭在辅助磷肥发挥最大磷素利用率及提升产量效应方面的潜力。因此，建议在南方油茶生产经营中采用磷肥和生物质炭共同施用的措施，这将助推南方红壤集约油茶林磷素养分循环管理，并实现油茶产业发展的有效提升。