茶园土壤呼吸特征及其影响机制研究

我国现有茶园187万hm2，占世界茶园总面积的51%。茶园土壤是典型的酸性土壤(pH3.0-6.8)，茶树每1-3年一次重修剪，修剪枝叶高达10-45t/hm2，且含有大量的铝和多酚类物质，茶园施肥量高，行间土壤较紧实，这些是从所周知的微生物抑制剂，会显著降低土壤呼吸作用。照理有利于土壤碳的积累，但现实是茶园土壤仍是最贫瘠的土壤之一。本项目采用动态密闭气室-红外气体分析（IRGA）法原位测定土壤呼吸速率，用砂滤管和14C同位素法测定茶树凋落物的分解转化，用磷酸酯脂肪酸法（PLFA）及其配套的菌种鉴定系统 (MIDI)研究土壤微生物群落结构，并配合16S rDNA测序和微生物培养鉴定法等，在进一步研究土壤呼吸速率和有机C积累现状，pH、铝和茶多酚互作的影响，以及相关微生物的种类、数量和活性等对土壤呼吸和有机C积累的影响，揭示茶园土壤呼吸特征及其影响机制，为提高茶园碳汇和土壤肥力提供理论依据。

茶园土壤呼吸速率在16.54-198.51 mg C m-2 h-1之间，平均71.58 mg C m-2 h-1，土壤有机C在0.15-5.62%之间，平均1.52%。茶园土壤呼吸年变化呈明显的单峰曲线，与土深5cm温度均呈极显著指数关系。高产、中产、低产茶园和林地土壤的年呼吸通量分别为16.3、15.4、11.1和10.7 t C hm-2 y-1，其中根呼吸年通量分别为9.0、9.3、5.5和6.6 t C hm-2 y-1，基础呼吸年通量分别为7.3、6.1、5.6和4.1 t C hm-2 y-1。根呼吸占总呼吸比例分别为 55.1%、60.2%、49.6%和61.9%。不同树龄比较，40和100年生茶园土壤总呼吸和根呼吸明显高于10年生茶园，但土壤基础呼吸差异不显著。土壤呼吸的温度敏感性系数Q10值表现为根呼吸>总呼吸>基础呼吸，茶园总呼吸和基础呼吸Q10略高于林地，根呼吸Q10值无显著差异。土壤呼吸与温度模拟方程的残差随温度升高离散程度增加，表明Q10模型在温度较高时的模拟精确度降低。.温度对土壤呼吸影响最大，土深5cm温度可解释土壤呼吸变异的70%，土壤水分的影响较小，但温度和水分复合模型可解释土壤变异的80%以上。土壤呼吸及组分与有机C、全N、微生物量C、全N、微生物量N、蔗糖酶活性等呈显著正相关，但与水溶性N、pH及水溶性铝的相关性不显著。施N对土壤呼吸的影响因土壤含N量不同而异，中低产茶园施N可显著提高土壤呼吸速率。另外，氮与水、氮与有机肥均有正交互作用。铝对土壤呼吸有显著的抑制作用。.随着有机肥施用量的提高，土壤呼吸增强。茶树凋落物、稻草、菜饼和猪粪等有机物比较，茶树凋落物对提高土壤微生物量C和呼吸速率的作用最显著，表明该有机物在茶园土壤中容易分解，从而导致茶园虽有大量的修剪枝叶回园，但有机质增加缓慢。.茶园土壤中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门占极对优势，占土壤细菌总量的66.1%；茶园土壤酸杆菌门显著高于菜园土壤，但拟杆菌门、泉古菌门和硝化螺菌门的数量显著较低；茶园土壤中α和γ变形菌纲、Gp2、Gp1、Gp13等酸杆菌纲占绝对优势。不同茶园比较，高产园高于中低产园、40年生茶园高于100年和10年生茶园，有机茶园高于常规茶园。对土壤呼吸作用贡献较大的土壤微生物依次为变形菌门、酸杆菌门、α变形菌纲、放线菌门、放线菌纲和γ变形菌纲等。