论文标题：Long-term tea cultivation degrades soil health: Insights from microbial structure and function in tea gardens

期刊：Soil Ecology Letters

作者：Xinyi Chen, Mengqi Lin, Zhenghao Wu, Lei Yu, Qingxue Guo

发表时间：4 Jul 2025

DOI：10.1007/s42832-025-0347-6

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本研究结合高通量测序、磷脂脂肪酸（PLFA）与高通量定量PCR的芯片（QMEC）技术，系统比较了长期茶树种植区与相邻天然林地土壤微生物群落结构与功能差异。结果显示，所有茶园土壤的pH值在3.31~3.58之间，显著低于邻近的天然林。PLFA 分析结果表明，茶园中革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌及总微生物生物量均显著下降。高通量测序结果表明，茶园与天然林地的细菌与真菌群落组成的显著差异，且茶园微生物的 α 多样性显著低于天然林地。在微生物功能层面，茶园中特有细菌OTUs与碳、氮循环等关键功能基因呈负相关，而天然林地中的 OTUs 则与这些基因呈正相关。研究进一步揭示，由长期茶树种植引起的土壤pH值下降，是驱动微生物群落结构转变的主导因素。茶园土壤过度酸化显著损害了土壤微生物功能，进而影响土壤健康。研究所观察到的土壤退化现象强调亟需采取针对性的有效管理措施，以应对土地利用、土壤健康与微生物动态之间的关系，并为提升茶园土壤韧性提供了未来研究方向。

微生物群落在维持土壤健康中扮演关键角色，参与养分循环、有机质分解及植物生长等关键生态过程。天然林是结构稳定、生物多样性丰富的生态系统，而农业活动如施肥、耕作等会改变土壤的理化性质，进而影响土壤微生物。与天然林相比，茶园土壤普遍呈现酸化趋势，种植茶树后的土壤pH值下降会对微生物造成选择压力，可能导致其群落结构和功能的改变。此外，已有研究表明农业活动如施肥会影响土壤中碳氮循环相关微生物的组成和功能，但其长期生态效应的相关研究较少。中国各地茶园普遍存在土壤酸化问题，这不仅影响土壤健康也影响茶叶的产量。比较天然林与茶园土壤的理化特性及微生物群落，有助于理解土地利用变化对土壤生态功能的影响。

本研究以中国浙江省绍兴市种植五种不同茶树品种的茶园及其相邻的天然林土壤为研究对象。研究中对土壤进行有机质（SOM）、全氮（TN）、全磷（TP）、速效磷（AP）、铵态氮（NH₄⁺）和硝态氮（NO₃^-）浓度的测定，综合运用了磷脂脂肪酸（PLFAs）分析法评估土壤微生物生物量，基于高通量定量PCR的芯片（QMEC）技术定量碳(C)、氮(N)和磷(P)循环相关的功能基因，高通量测序分析细菌和真菌群落的结构和组成。

研究结果表明，长期种植茶树通过选择性富集大量特定微生物，重塑了土壤微生物群落结构。所有茶园中均存在大量特有类群，这些类群导致了茶园与天然林地之间在细菌和真菌群落组成及结构上的显著差异，且很有可能进一步驱动了茶园与天然林之间土壤功能的差异。研究中最显著的差异表现为茶园与天然林之间的土壤pH值。土壤pH值对细菌群落结构具有直接和正向的影响，进而正向影响碳降解功能，但对氮循环产生负向作用。这表明茶园中较低的pH值通过选择优势耐酸类群（如酸杆菌门 Acidobacteria），重塑了细菌群落结构，同时可能通过抑制硝化作用削弱了氮循环能力。

综上所述，本研究表明长期茶树种植显著改变了土壤生物学属性，削弱了多种土壤生态功能，降低了土壤健康水平。土地利用方式、土壤化学特征与微生物动态之间的复杂关系强调了进一步研究与管理措施的必要性，以减缓茶园土壤健康的退化。建议采用可持续管理策略，如优化施肥制度与调控土壤pH，以提升微生物多样性与生态系统韧性。

作者及团队介绍

陈心怡（第一作者），杭州师范大学2023级硕士研究生，研究方向为植物和土壤微生物的群落组装与环境因子关联研究。

郭庆学（通讯作者），杭州师范大学生命与环境科学学院副教授，硕士生导师。主持国家自然科学基金1项，浙江省自然科学基金1项，参与国家重点基金1项，以第一作者与通讯作者身份在Trends in Microbiology，Microbiome，Global Change Biology，Soil Biology and Biochemistry，Horticulture Research, Tree Physiology，Plant and Soil，Forest Ecology and Management等发表论文，其中2篇为ESI高被引论文，担任Journal of Plant Ecology青年编委。

专题征稿

城市土壤生态与同一健康

Call for papers: Urban Soil Ecology and One Health

Urban landscapes are complex incubators for emerging public health threats, including the persistence and spread of zoonotic pathogens that jeopardize the integrated health of humans, animals, plants, and environments—a nexus addressed by the One Health framework. Within these ecosystems, soil biodiversity is a keystone component that underpins critical ecosystem functions, yet it persists as one of the least understood elements of urban ecosystems.

Aligned with the World Soil Day 2025 theme, "Healthy soils for healthy cities," this special issue calls for research to address this knowledge gap. We seek submissions that illuminate the distribution patterns and functional contributions of urban soil biota, particularly under pressures from human activity and climate change. We are also interested in studies exploring how harnessing urban soil biodiversity can lead to nature-based solutions for mitigating biodiversity loss, adapting to climate change, and reducing the urban burden of disease. We particularly encourage studies proposing frameworks for embedding soil biodiversity into urban governance and policy to directly enhance One Health outcomes.

Editors:

Prof. Dr. Xin Sun

Institute of Urban Environment, Chinese Academy of Sciences

Email: xsun@iue.ac.cn

Prof. Dr. Manuel Delgado-Baquerizo

Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla (IRNAS), CSIC

Email: M.delgado.baquerizo@csic.es

Prof. Dr. Martin F. Breed

College of Science and Engineering, Flinders University, Bedford Park, South Australia, Australia

Email: martin.breed@flinders.edu.au

Prof. Dr. Alexei V. Tiunov

A. N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Email: a_tiunov@mail.ru

Prof. Dr. Yong-Guan Zhu

Institute of Urban Environment, Chinese Academy of Sciences

Email: ygzhu@iue.ac.cn

Manuscript submission information:

Submission open date: 15 September 2025

Submission deadline: 31 May 2026

期刊简介

Soil Ecology Letters(SEL) 由高等教育出版社与中国科学院城市环境研究所共同主办，SpringerNature海外发行。报道领域包括：土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。栏目包括但不限于：letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary, SEL digest。

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