修剪调控土壤微生物群落对春季茶叶产量和品质的影响机制研究

针对茶园管理中修剪与施肥对茶叶产量和品质的协同调控机制不明的问题，研究人员通过四种农艺处理（轻/重修剪结合纯化肥或25%有机肥替代）探究其对茶树的影响。研究发现修剪模式比施肥变化更能显著提高春茶芽密度和百芽重，并通过重塑土壤细菌和真菌群落结构调控代谢通路，最终优化茶叶品质。该研究为茶园精准管理提供了理论依据。

　　

研究背景

作为中国重要的经济作物，茶树的产量和品质直接影响茶产业效益。在茶树生产周期中，修剪与施肥是两项关键农艺措施——修剪通过消除顶端优势促进侧芽萌发，而施肥则为茶树生长提供必需养分。然而，木本多年生系统的复杂性使得修剪与施肥联合应用的动态响应机制仍不明确。现有研究表明，重修剪虽能复壮树冠但可能引发碳胁迫，轻修剪保留光合能力却限制产量提升；化学肥料虽速效但易导致土壤酸化，有机肥改良土壤结构却见效缓慢。更关键的是，修剪可能改变茶树对土壤养分的需求，而不同肥料类型对土壤微生物动态的影响存在显著差异，这些互作形成了复杂的地上-地下反馈循环。因此，揭示修剪与施肥如何协同调控茶树生长和土壤微生态，对制定高产优质茶园管理策略具有重要意义。

关键技术方法

研究在陕西紫阳茶园设置四种处理：重修剪+纯化肥(HC)、轻修剪+纯化肥(LC)、重修剪+25%有机肥替代(HO)、轻修剪+25%有机肥替代(LO)。通过测定春茶芽密度、百芽重等农艺性状，结合感官评价和靶向代谢组学分析品质成分；利用非靶向代谢组学检测叶片代谢物；采用16S rRNA和ITS扩增子测序解析土壤微生物群落；通过共现网络分析和冗余分析(RDA)揭示微生物-环境因子-代谢物的互作关系。

研究结果

2.1 不同农艺处理下春茶农艺性状

重修剪使芽密度较轻修剪提高23.56%-31.43%，百芽重增加6.46%-12.00%，且修剪对产量的提升效果显著大于施肥。感官评价显示HO处理综合得分最高(91.2)，重修剪主要增强香气和汤色，有机肥改善外形和滋味。代谢分析发现重修剪显著降低表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)含量，同时促进苏氨酸(Thr)和茶氨酸(Thea)积累。

2.2 非靶向代谢组学揭示修剪驱动的品质调控

在检测到的278种代谢物中，氨基酸占比最高(22.30%)。K均值聚类显示代谢物积累模式与修剪强度直接相关：重修剪样本中L-亮氨酸、γ-氨基丁酸等氨基酸显著富集，而轻修剪样本中苯乙基樱草糖苷等香气苷、儿茶素二聚体含量更高。

2.3 修剪改变茶园土壤微生物组成

主坐标分析(PCoA)表明修剪显著改变微生物群落结构，其中有机肥条件下轻修剪(BLO)的细菌和真菌α多样性(ACE和Shannon指数)显著降低。共现网络显示有机肥处理中重修剪(BHO)使细菌网络平均连接度从16.851升至40.973，表明修剪增强了微生物互作复杂性。

2.5 鉴定调控群落装配的修剪响应微生物类群

Venn分析发现35个细菌属和1个真菌属作为修剪响应的生物标志物。其中14个细菌ASV在化学和有机肥条件下均呈现保守的丰度变化轨迹，如固氮相关类群，暗示其受修剪强度的特异性调控。

2.6 土壤特性驱动修剪特异性微生物招募

冗余分析揭示有机肥处理中总磷(TP)与HO富集的微生物呈正相关，而化学肥处理下总氮(TN)成为主要驱动因子。真菌群落对土壤pH和有机碳(SOC)响应显著，且普遍受总钾(TK)积累抑制。

2.7 微生物组与非靶向代谢组的整合分析

KEGG富集发现氨基酸生物合成(ko01230)等三条核心代谢通路受修剪强度调控。曼特尔检验显示真菌群落与茶氨酸、茶黄素F等品质成分显著相关，如角担菌属(Ceratobasidium)可能通过参与氮循环影响氨基酸合成。

研究结论与意义

该研究首次系统阐明了修剪通过重塑土壤微生物网络调控茶树产量和品质的机制。重修剪结合25%有机肥替代(HO)被证明是最佳管理策略，其通过促进有益微生物(如溶磷菌)富集，协同调控氨基酸和儿茶素代谢通路。研究发现土壤TP和TK是驱动微生物群落装配的关键环境因子，而真菌群落与茶叶品质成分的强关联为微生物靶向调控提供了新靶点。发表于《Industrial Crops and Products》的这项研究，不仅为茶园精准管理提供了理论框架，也为其他多年生经济作物的农艺优化提供了范式。未来研究可通过多组学整合进一步解析植物-微生物互作的分子机制。