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茶树的适宜pH为4.5~6.0。当茶园土壤pH低于4.0时,茶树生长受到抑制。但是当前的茶园土壤pH由于种种原因而不断地下降,这已经成为世界各国茶园种植急需解决的问题。茶树属于聚铝植物,土壤中适量的铝会促进茶树生长,高产茶园交换性铝的最适宜浓度是3~5 cmol/kg。适量的铝可以促进茶树侧根的形成,其最适浓度是200μmol/L。但是现今的茶园土壤依旧在不断地变酸,导致茶园土壤中活性铝含量的不断增加,这已经严重地危害了茶树的生长。一般土壤中的酸性毒害是和铝毒害相互伴生的。本研究希望通过对茶园土壤以及土壤微生物的分析和研究,找出几种可以噬酸的微生物,并进一步研究其的噬酸机制,从而可以找到一种可以通过噬酸微生物来改良茶园土壤乃至其他酸性的农业和林业土壤的目的。 (1)施肥对土壤及土壤微生物的影响:茶园土壤pH在施尿素后的第5天达到最大值,而后显示明显减小的趋势,在第40天后,三个茶园土壤的pH已明显低于对照不施尿素处理;三个茶园土壤和荒地中的微生物量碳在尿素施入后的第5天达到最大值,而后随着培养时间有明显减小的趋势,从第35天至第45天趋于平稳;所有供试土壤的基础呼吸在尿素施入后的第5天增加到最大值,而后显示迅速减小的趋势,在第15天减小至与各自的未施尿素处理没有明显区别,随后随着培养时间基本保持不变;茶园土壤中各酶活在施尿素后第5天达到最大值,而后有明显减小的趋势,其中蔗糖酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性从第5天至第35天减小较快,从第35天至第45天已趋于平缓,在第45天时仍然高于对照,因此,从长期来说,施尿素对茶园土壤蔗糖酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性仍表现为促进作用。 (2)施石灰对土壤及土壤微生物的影响:在Cal与Ca2处理下,荒地土壤pH值的增加率明显高于茶园土壤,而在Ca3处理下,茶园土壤的pH增加率反而高于荒地土壤;茶园土壤的微生物代谢活性(AWCD)随着石灰用量的增加而逐渐增加,在培养至第144小时,较之对照施石灰引起的最高增加率在8年、50年、80年茶园土壤明显不同,分别为211%、328%、257%、182%;施石灰对微生物功能多样性指数的影响与对AWCD的影响相似,茶园土壤中的微生物的功能多样性指数都会随着石灰用量的增加而得到显著的增加,Ca3处理相比较于对照,其增加率在不同植茶年龄的茶园土壤中明显不同:80年茶园>8年茶园和50年茶园。 (3)耐酸功能微生物的相关筛选及其耐酸机制的研究:从茶园土壤中筛选出可以在酸性环境下生长,并且可以改良酸性环境的菌株QM6,进行分离培养。通过相关的形态观察和16S rRNA序列同源性分析,我们将此菌株的菌属鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)。研究了此菌株对酸性的抗性以及对酸性环境的改良能力,此菌株可以在pH=3.5的酸性环境下正常生长,同时还可以将酸性环境改良至8左右。本实验还通过氨基酸代谢途径和蛋白质检测途径来寻找此菌株的耐酸机制。最后发现了在酸性环境下,有很多关于脂肪酸代谢的酶过量表达,推测此菌株的耐酸机制与脂肪酸代谢机制有关。