Effects of intercropping the weed Artemisia lavandulaefolia on soil microbial structure and diversity in tea gardens

doi:10.11686/cyxb2025246

Abstract

Abstract:

Weed management in tea （Camellia sinensis） plantations is a critical issue affecting tea yield and quality， with long-term chemical weed control leading to soil ecological degradation. In this study， we determined how intercropping with Artemisia lavandulaefolia， a dominant weed in tea plantations， affects soil physicochemical properties， soil microbial communities， and soil fertility in tea gardens. We used Illumina Miseq high-throughput sequencing to analyze the bacterial （16S rDNA） and fungal （ITS） community structures in soils of tea gardens with and without A. lavandulaefolia intercropping. It was found that intercropping with A. lavandulaefolia significantly increased the contents of organic matter （18.66%）， total nitrogen （23.08%）， and available potassium （30.63%） in the rhizosphere soil of tea plants. Intercropping with A. lavandulaefolia did not significantly alter the α-diversity （Shannon and Chao 1 indices） of bacterial and fungal communities， but it significantly affected their composition. Among the dominant fungal genera， the relative abundance of Metarhizium was increased by 8.22-fold in the rhizosphere soil and by 93.92% in the inter-row soil of tea plants intercropped with A. lavandulaefolia. Among the soil bacteria， Gemmatimonas， Sorangium， and Roseiarcus were significantly enriched in the soil of tea plants intercropped with A. lavandulaefolia. Additionally， intercropping with A. lavanduleafolia had a more pronounced impact on rare fungal and bacterial taxa with low relative abundances. In conclusion， the presence of the weed A. lavandulaefolia increased the contents of organic matter， total nitrogen， and available potassium in the rhizosphere soil of tea plants， changed the structure of the soil microbial community， and increased the abundance of beneficial bacteria， specifically Metarhizium， Gemmatimonas， Sorangium， and Roseiarcus. The results of this study provide a theoretical basis for ecological grass control and sustainable management of tea gardens.

Key words: tea garden intercropping, Artemisia lavandulaefolia, soil microorganisms, soil fertility, high-throughput sequencing

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Figures/Tables 10

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处理 Treatment	pH	土壤有机质 Soil organic matter （g·kg^-1）	全氮 Total nitrogen （g·kg^-1）	有效磷 Available phosphorus （mg·kg^-1）	碱解氮 Available nitrogen （mg·kg^-1）	速效钾 Available potassium （mg·kg^-1）
CK	3.56±0.045bB	47.90±1.50aA	2.40±0.07aA	20.85±0.87aA	167.50±10.50aA	251.50±5.48aA
TA	3.67±0.040bB	42.25±1.15bA	2.16±0.02bB	21.60±0.69aA	156.00±0.00aA	168.50±0.87bB
TC	4.05±0.050aA	31.80±0.70cB	1.76±0.01cC	12.05±0.38cB	148.00±7.00abA	217.50±7.79aA
CC	4.15±0.040aA	26.80±0.40dB	1.43±0.01dD	14.10±0.29bB	126.50±7.50bA	166.50±10.68bB

处理 Treatment	pH	土壤有机质 Soil organic matter （g·kg^-1）	全氮 Total nitrogen （g·kg^-1）	有效磷 Available phosphorus （mg·kg^-1）	碱解氮 Available nitrogen （mg·kg^-1）	速效钾 Available potassium （mg·kg^-1）
CK	3.56±0.045bB	47.90±1.50aA	2.40±0.07aA	20.85±0.87aA	167.50±10.50aA	251.50±5.48aA
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CC	4.15±0.040aA	26.80±0.40dB	1.43±0.01dD	14.10±0.29bB	126.50±7.50bA	166.50±10.68bB

处理	细菌Bacteria			真菌Fungi
Treatment	OTU数目 OTU number	Chao 1指数 Chao 1 index	Shannon指数 Shannon index	OTU数目 OTU number	Chao 1指数 Chao 1 index	Shannon指数 Shannon index
CK	792.33±29.79Cc	1113.89±84.45Bb	6.73±0.12Bb	455.67±13.53Aa	558.22±8.40Aa	5.28±0.17Aa
TA	972.67±12.33Bb	1340.70±62.13Bb	7.10±0.22Bb	476.00±43.59Aa	567.90±69.89Aa	5.76±0.22Aa
TC	1381.67±22.30Aa	1857.90±79.61Aa	8.43±0.02Aa	505.00±50.48Aa	670.31±44.89Aa	4.82±0.79Aa
CC	1367.33±22.24Aa	1818.12±23.41Aa	8.40±0.04Aa	546.00±13.89Aa	714.16±34.03Aa	5.60±0.17Aa

处理	细菌Bacteria			真菌Fungi
Treatment	OTU数目 OTU number	Chao 1指数 Chao 1 index	Shannon指数 Shannon index	OTU数目 OTU number	Chao 1指数 Chao 1 index	Shannon指数 Shannon index
CK	792.33±29.79Cc	1113.89±84.45Bb	6.73±0.12Bb	455.67±13.53Aa	558.22±8.40Aa	5.28±0.17Aa
TA	972.67±12.33Bb	1340.70±62.13Bb	7.10±0.22Bb	476.00±43.59Aa	567.90±69.89Aa	5.76±0.22Aa
TC	1381.67±22.30Aa	1857.90±79.61Aa	8.43±0.02Aa	505.00±50.48Aa	670.31±44.89Aa	4.82±0.79Aa
CC	1367.33±22.24Aa	1818.12±23.41Aa	8.40±0.04Aa	546.00±13.89Aa	714.16±34.03Aa	5.60±0.17Aa

属 Genus	TC中的丰度The abundance in TC （%）	CC中的丰度The abundance in CC （%）	P值 P-value	属 Genus	TA中的丰度The abundance in TA （%）	CK中的相对丰度The abundance in CK （%）	P值 P-value
绿僵菌属Metarhizium	25.850	2.800	0.009	Saitozyma	9.900	25.850	0.001
大孢圆孢霉属Staphylotrichum	3.090	12.330	0.029	粗糙孔菌属Trechispora	6.760	0.230	0.007
毛壳菌属Chaetomium	3.000	7.740	0.015	绿僵菌属Metarhizium	3.940	2.030	0.036
白环蘑属Leucoagaricus	0.650	0.024	0.004	木霉属 Trichoderma	1.760	2.940	0.046
Castanediella	0.180	0.051	0.001	Ramicandelaber	0.960	0.370	0.020
Cladophialophora	0.170	0.340	0.003	Xepicula	0.450	0.170	0.034
瓶头霉属Phialocephala	0.064	0.026	0.038	曲霉菌属Aspergillus	0.360	0.630	0.048
粪壳菌属Sordaria	0.037	0.096	0.044	Phaeomoniella	0.340	0.160	0.018
土赤壳属Ilyonectria	0.032	0.170	0.003	螺旋聚孢霉属Clonostachys	0.260	0.160	0.048
枝顶孢霉属Acremonium	0.030	0.120	0.034	梨孢霉属Coniosporium	0.230	0.019	0.026
山野壳菌 Paraphaeosphaeria	0.019	0.150	0.027	斜盖伞属Clitopilus	0.120	0.014	0.001
节丛孢属Arthrobotrys	0.016	0.070	0.032	Hebeloma	0.097	0.003	0.028
星裂盤菌属Phacidium	0.010	0.000	0.023	Octaviania	0.070	0.003	0.035
Crustoderma	0.008	0.048	0.028	Thozetella	0.062	0.000	0.024
Phaeomoniella	0.006	0.075	0.011	马德里齿梗孢属Scolecobasidium	0.060	0.003	0.021
毛球壳属Lasiosphaeria	0.006	0.000	0.013	Pseudoproboscispora	0.048	0.000	0.001
毛色二孢属Lasiodiplodia	0.003	0.037	0.001	Thermoascus	0.048	0.005	0.030
Chaetosphaeria	0.003	0.070	0.030	根孢囊霉属Rhizophagus	0.022	0.045	0.041
Scleroderma	0.002	0.034	0.036	Pseudophialophora	0.021	0.057	0.025
近明球囊霉属Claroideoglomus	0.000	0.005	0.000	赤壳属Cosmospora	0.019	0.005	0.006
Requienella	0.000	0.006	0.013	Polyscytalum	0.019	0.005	0.049
Saccharomycopsis	0.000	0.010	0.023	横断孢属Strelitziana	0.013	0.000	0.003
Nephroma	0.000	0.094	0.043	灵芝属Ganoderma	0.011	0.000	0.045
伞菌属Agaricus	0.000	0.120	0.048	Umbelopsis	0.010	0.061	0.044
				柄孢壳菌属Podospora	0.006	0.034	0.004
				Arthrographis	0.006	0.032	0.023
				Coprinopsis	0.005	0.026	0.030
				Trichophaea	0.003	0.035	0.017
				三毛孢属Robillarda	0.003	0.029	0.022
				Roussoella	0.003	0.021	0.043
				山野壳菌 Paraphaeosphaeria	0.002	0.081	0.000
				球毛壳菌属Chaetomidium	0.000	0.024	0.002
				格孢腔菌属Pleospora	0.000	0.011	0.004
				圆酵母属Torula	0.000	0.014	0.006
				拟锁瑚菌属Clavulinopsis	0.000	0.059	0.016
				拿逊酵母属Nadsoniomyces	0.000	0.029	0.019