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土壤酶及其研究法范文第1篇

關鍵詞：土壤酶活性；土地利用類型；季節變化；垂直變化

中圖分類號：S154

文獻標識碼：A 文章編號：16749944（2017）10010802

1 引言

土壤酶學是研究土壤酶活性及其相關特性的科學，是一門介于生物學和生物化學之間的邊緣交叉學科[1]。土壤酶作為土壤組分中最為活躍的有機成分之一[2]，是生態系統的催化劑，不僅可以表征土壤物質能量代謝旺盛程度，而且還可以作為評價土壤肥力高低、生態環境質量優劣的一個重要生物指標[3～4]。它既是土壤有機物轉化的執行者，又是植物營養元素的活性庫[5]，其活性不僅能反映出土壤微生物活性的高低，而且能表征土壤養分轉化和運移能力的強弱，是評價土壤肥力體系的重要參數之一[6]。土地利用方式不同使植被類型和植物群落不同，從而影響土壤的理化性質與土壤酶的活性狀況。薛S[7]等研究干熱河谷地帶不同土地利用方式下土壤酶活性。

2 研究區概況

研究區位于珠江南北盤江上游巖溶區域的玉溪市澄江縣西南部的尖山河小流域（北緯24°32′00″～24°37′38″，東經102°47′21″～102°52′02″），為撫仙湖的一級支流。流域總面積35.42 km2。最高海拔在流域北部，為2347.4 m，最低海拔在尖山河入撫仙湖的入口處，為1722 m，相對高差625.4 m。澄江縣屬低緯度高原氣候，流域多年平均降雨量充沛，氣溫適宜。流域內的土壤主要是紅紫泥土和紅壤。尖山河小流域主要土地利用類型有天然次生林、人工林、灌草叢、坡耕地和梯田等幾種地類。

3 材料與方法

3.1 樣品的采集

每個樣地的面積大于1 hm2。在每個大于1 hm2的樣地內各設置3塊400 m2（20 m×20 m）的樣方，樣方間距大于20 m，在每個樣方內按S型或梅花型布點，分別取0～20 cm、20～40 cm土層土樣，將相同生境、相同層次的5個點的土樣等比例混合為一個樣，去掉土壤中可見的植物根系和殘體，重復3次，編號，用于測定土壤化學性質與酶活性。

3.2 樣品分析

脲酶：苯酚鈉-次氯酸鈉比色法；蔗糖酶：3，5-二硝基水楊酸比色法；過氧化氫酶：高錳酸鉀滴定法；蛋白酶：茚三酮比色法。

3.3 數據分析

利用WPS Excel和SPSS21.0等軟件，對觀測和實驗所得數據進行分析處理。

4 結果分析

4.1 土壤酶活性的季節變化

土壤酶是土壤的重要組成部分，是土壤各種生物化學反應的催化劑，參與土壤中的物質和能量轉化過程。由于季節性氣候溫度的變化、植被種類的不同，不同土地利用類型的4種酶活性存在顯著差異（圖1）。

土壤蔗糖酶的活性依次表現為人工林>次生林>灌木林>原生草地>坡耕地，過氧化氫酶的活性依次表現為灌木林>人工林>次生林>坡耕地>原生草地，脲酶活性均依次表現為次生林>人工林>灌木林>坡耕地>原生草地，蛋白酶的活性依次變現為次生林>人工林>原生草地>坡耕地>灌木林。4種酶的活性中次生林的活性均表現為較高，原生草地和坡耕地的酶活性表現相對較低。原因主要有兩方面：一是次生林林內的植被群落受外界的干擾較少，植被蓋度較高，地表有機物豐富，為有機質的轉化提供了豐富的酶促底物；二是林內土壤結構疏松，透氣性透水性好，且林內濕度較大，溫度適宜，有利于提高酶活性，加快酶的反應速度，促使更多的有機物質轉化為易于植物吸收的成分。坡耕地和原生草地土壤酶活性較低的原因則是土壤表層的有機質堆積較少，提供酶促反應的底物較少，土壤板結嚴重，透氣性差，地表土壤的水分較少，缺乏土壤酶反應的環境條件，從而導致土壤酶的活性較低。

從氣候條件來看，4種土壤酶活性在不同的氣候條件下變化情況有一定的相似性，均表現為雨季的土壤酶活性大于旱季。土壤酶對溫度的變化很敏感，一般的來說，當溫度過高時，土壤酶會喪失本身的活性，而溫度過低時，雖然不會喪失活性，但會抑制土壤酶的活性；土壤水分同樣影響土壤酶的活性，土壤濕度較大時，土壤酶的活性會提高，但是如果土壤濕度達到一定的值甚至達到飽和狀態時，則會抑制土壤酶的活性，當土壤水分減小時，相應的酶活性也會減弱。雨季實驗區內氣候環境適宜，濕熱的環境條件有利于土壤酶的產生以及酶活性的增加；旱季試驗區內的溫度明顯降低，土壤的水分含量較少，相應的酶活性減弱。不同土地利用方式也存在一定的差異。從圖1可以看出，次生林、人工林和灌木林受溫度和水分的影響差異較大，但是坡耕地和原生草地的酶活性的差異性不明顯，原因主要有兩方面：一方面是坡耕地和原生草地的植被覆蓋度低，地表堆積層薄，有機質含量較低，缺少發生酶促反應的底物；另一方面是區域內的土壤蒸發快，土壤水分含量較低，地表易板結。這表明，土壤溫度和土壤水分對土壤酶活性有一定的影響。

4.2 土壤酶活性的垂直變化

由圖2可以看出，0～20 cm、20～40 cm土層的4種土壤酶活性變化曲線有一定的相似性，即0～20 cm的土壤酶活性高于20～40 cm。表層土壤的土壤酶活性較高的原因是地表的凋落物層較厚，有機質含量較高，為酶促反映提供了充足的底物，凋落物的腐解會釋放一部分酶進入土壤，提高酶活性；凋落物的腐解還會促使土壤表層微生物的數量和活性的提高，進而使得土壤酶的活性升高。隨著土層的加深，土壤的容重大，土壤的孔隙度變小，透氣性變差，抑制微生物以及植物根部的呼吸作用，從而減少酶的釋放。土層加深，土壤的溫度、水分以及微生物的數量也會隨之降低。綜上所述，土壤酶的活性隨著土層的加深逐漸減小。楊式雄[8]等人對武夷山土壤酶的垂直分布做了詳細研究，得出統一地類的土壤酶活性表現為上層高、下層低的層次性分布；吳旭東[9]等人探討了不同種植年限的紫花苜蓿人工草地的土壤酶活性垂直分布的差異，3種酶的活性都隨著土層的加深而降低，這一系列的研究與該研究結果一致，可以看出土壤酶的活性與土壤理化性質以及土壤養分的關系密切，尤其以地表有機質含量的影響最明顯，因此酶活性是反映土壤養分情況的重要生物指標。

5 Y論

土地利用方式對土壤酶存在顯著影響。不同土地利用方式的土壤酶的含量有明顯差異。總體上來講也存在一定的相似性，即次生林和人工林的土壤酶活性均表現較高。

季節變化影響土壤酶的活性變化，雨季氣候環境適宜，濕熱的環境條件有利于土壤酶的產生以及酶活性的增加，4種土壤酶的活性均表現為雨季大于旱季。

同一土地利用類型，不同土層深度土壤酶的活性不同，總體上是隨土層加深，土壤酶活性降低；且不同土地利用方式，土壤活性隨土層加深的變化幅度有所差異。

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土壤酶及其研究法范文第2篇

關鍵詞：小白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino var. communis Tsen et Lee）；輪作；連作；有機肥；土壤微生物特性

中圖分類號：S634.3/.1+5 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6498-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.044

連作障礙是指在同一土壤中連續種植同一種或科的植物時，即便給予正常的栽培管理也會出現植物生長勢變弱、產量和品質下降的現象[1]；一般作物在連作5 a以后連作障礙會比較嚴重。連作障礙主要表現為幼苗死亡率高、植株生長不良、發病率增加、產量下降等[2]。研究表明，輪作是有效修復連作土壤、緩解連作障礙的措施之一[3]，但是輪作有效緩解連作障礙需要3～5 a的時間[4]。在種植業已經日益產業化、規模化的今天，長時間的輪作并不能完全實現，尤其是在設施蔬菜種植區，由于經濟利益的驅動和種植習慣的原因，有效輪作受到限制，因此必須尋找一種在短時間內可以調控連作障礙的措施來替代輪作。研究表明，連作會引起土壤微生物多樣性降低、細菌數量減少、真菌數量增加，土壤線蟲的結構也會趨向于不利于土壤質量的方向發展；而長期輪作有助于提高土壤微生物多樣性、增加細菌數量、減少真菌數量，使土壤線蟲結構得到改善[5]，土壤生物學特性的改善將改進連作土壤物理特性和化學性狀。分析輪作改善連作土壤性狀的機理可以看出，輪作與連作的區別是輪作對土壤輸入了輪作作物的根系分泌物和殘茬，而連作輸入的連作作物根系分泌物和殘茬；輪作提供了多樣性植物、有機物質，對微生物群落及其功能產生了良性影響，提高了微生物群體多樣性和功能多樣性[6]，更多能源物質的投入也增加了微生物數量[7]，進而增加了土壤酶活性，催化了土壤中生化反應。嫁接、間作、套作等栽培方式也是通過改變土壤中有機物的組成來提高土壤微生物群體活性和酶活性[8，9]。對連作土壤投入有機物料也可以改變土壤有機物組成、微生物活性、土壤酶活性[10]；然而怎樣投入有機物料才能達到輪作的效果，其對土壤的改變關鍵是什么鮮有研究。試驗以蔬菜連作土壤為對照，比較輪作模式、不同有機物投入方式對連作土壤及其作物的影響，試圖揭示有效的有機物投入模式及其對連作土壤微生物的影響機理，從而為蔬菜生產提供更加有效的連作障礙緩解措施。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2011～2015年在武漢市農業科學技術研究院北部園區蔬菜科學研究所基地進行。供試土壤為砂壤土，小白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino var. communis Tsen et Lee）在其中連作6 a，試驗地pH為5.8，有機質含量15.64 g/kg、堿解氮含量122.79 mg/kg、速效磷含量62.53 mg/kg、速效鉀含量87.92 mg/kg。

試驗設6個處理，處理A，小白菜連作6 a土壤，在6 a里全年種植小白菜；處理B，玉米輪作1 a，小白菜連作5 a后玉米輪作1 a；處理C，玉米、黃瓜、生菜、辣椒輪作3 a，小白菜連作3 a后種植其他作物（玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米）；處理D，小白菜連作土壤施商品有機肥100 kg/667 m2；處理E，秸稈還田，小白菜連作土壤加入玉米秸稈4 500 kg/667 m2；處理F，施發酵生物有機肥，小白菜連作土壤施用自制生物發酵有機肥，其制作方法為用新鮮的牛糞，玉米秸稈和微生物制成[11]，用量為4 500 kg/667 m2。

采取露地試驗，每個處理3次重復，小區面積1.2 m×10.0 m，條播種植；于種植年的10月28日播種。小白菜播種前，D、E、F處理分別施相應的商品有機肥、秸稈和發酵生物有機肥；田間除草和防治病蟲害等栽培管理措施同正常大田生產。

1.2 樣品采集與處理

試驗于2015年11月2日采集土壤和植株樣品，土壤樣品按5點取樣法，每小區隨機采取0～20 cm層土樣，剔出大的植株殘體和石粒等雜物，混合均勻后帶回武漢市蔬菜科學研究所實驗室，風干，研磨，過100目篩后直接裝入密封袋，放入4 ℃冰箱備用；植株從子葉節處剪斷，并取作物根系，將其沖洗干凈后，置于低溫取樣盒內帶回實驗室。

1.3 測定方法

土壤微生物生物量碳含量（MBC）采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定，參考熏蒸提取-容量分析法[12]；土壤有機質含量采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法[13]測定；小白菜干物質重測定于105 ℃下烘干后稱重；小白菜根系活力用氯化三苯基四氮唑（TTC）法[13]測定，根系質膜P-H+-ATPase水解活性采用文獻[14]的方法測定；根系MDA含量用文獻[15]的方法測定，土壤脲酶活性測定用比色法，以1 g土中NH3-N的含量表示；土壤轉化酶活性測定用3，5-二硝基水楊酸比色法，以1 g土樣（24 h）所產生葡萄糖的質量來表示；土壤磷酸酶活性測定用磷酸苯二鈉比色法，以1 g風干土壤中的酚含量來表示[16，17]；光合速率（Net photosynthetic rate，Pn）測定采用Li-6400便攜式全自動光合測定系統（美國LI-COR公司），于晴天無風上午9：00～11：00進行測定；土壤碳源利用AWCD值采用Biolog Eco微平板對土壤微生物功能進行測定[18]，首先稱取10 g新鮮土壤，加入90 mL的去離子水，180次/min振蕩10 min，然后在4 ℃條件下靜置30 min；再吸取1 mL土壤懸浮液到999 mL去離子水中，搖勻，配成濃度10-3的稀釋液體；將稀釋液倒入滅菌的培養皿中，接種于Biolog Eco微平板，每孔125 μL樣品；每24 h利用讀板儀在590 nm下讀數1次，連續讀數7 d。

1.4 數據分析

試驗數據采用Microsoft Office Excel 2003程序處理并繪圖，應用SAS 8.1系統軟件進行差異顯著性比較；對連作小白菜的根系活力與小白菜種植地的土壤酶活性、土壤微生物生物量碳含量（MBC）、土壤碳源利用AWCD值進行相關分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小白菜干物質重與光合速率的影響

6個處理對小白菜干物質重的影響情況見圖1，對小白菜光合速率的影響情況見圖2。從圖1、圖2可以看出，各處理不同程度地提高了小白菜的干物質重和光合速率。與處理A小白菜連作6 a相比，其他處理的干物質重分別比處理A增加了32.0%、83.5%、4.1%、55.7%、92.8%，光合速率分別增加了28.9%、76.3%、6.3%、52.7%、88.6%；其中添加發酵生物肥處理和玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米輪作3 a處理對小白菜干物質的積累及光合作用的影響最大。這表明長期連作抑制了小白菜干物質的累積以及光合作用；而采用輪作或施發酵生物肥能有效提高其干物質重和光合速率。

2.2 不同處理對小白菜根系活力、根系質膜P-H+-ATPase活性、MDA含量的影響

6個處理對小白菜根系活力的影響情況見圖3，對小白菜根系質膜P-H+-ATPase活性。的影響情況見圖4。從圖3、圖4可以看出，各處理不同程度地提高了小白菜的根系活力及根系質膜P-H+-ATPase活性，與處理A相比，根系活力分別增加了23.0%、66.1%、6.2%、50.6%、75.9%；根系質膜P-H+-ATPase活性分別增加了29.1%、84.0%、3.4%、53.8%、78.2%；這表明長期連作顯著降低了作物自身的根系活力和根系質膜P-H+-ATPase活性。根系MDA含量可反映細胞膜的傷害程度，6個處理對小白菜根系MDA含量的影響情況見圖5。從圖5可以看出，各處理不同程度地降低了根系的MDA含量，與處理A相比，根系的MDA含量分別降低了21.8%、46.2%、10.2%、36.7%、48.4%。這表明長期連作后導致土壤環境惡化，作物積累了大量自由基，造成一定的氧脅迫，加重了根系質膜的傷害，使根系MDA含量增加；而添加發酵生物肥處理和玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米輪作3 a處理對小白菜根系活力、根系質膜P-H+-ATPase活性、根系MDA含量產生了積極的影響。

2.3 不同處理對小白菜種植地土壤酶活性的影響

6個處理對小白菜種植地土壤酶活性的影響情況分別見圖6、圖7、圖8。從圖6、圖7、圖8可以看出，多數處理增加了土壤酶活性，其中玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米輪作3 a處理的土壤脲酶活性較小白菜連作6 a處理增加了1.05倍；土壤酸性磷酸酶活性各處理較小白菜連作6 a處理分別增加了33.8%、30.8%、2.3%、60.9%、48.9%；添加發酵生物肥處理和玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米輪作3 a處理的轉化酶活性較小白菜連作6 a處理分別增加了107%、111%。這表明長期連作使土壤微生物生態惡化，理化性質變劣，土壤營養水平下降；而采用輪作或施發酵生物肥能有效改善土壤理化性質，促進土壤微生物生長，產生更多土壤酶，使營養元素有效性提高。

2.4 不同處理對小白菜種植地土壤有機質、MBC含量和碳源利用AWCD值的影

6個處理對小白菜種植地土壤有機質含量的影響情況見圖9。從圖9可以看出，各處理的有機質含量具有一定的差異，與小白菜連作6 a處理相比，其他處理的土壤有機質含量分別增加了10.7%、32.1%、0.9%、21.4%、33.0%，其中玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米輪作3 a處理與添加發酵生物肥處理的效果顯著。

6個處理對小白菜種植地土壤MBC含量的影響情況見圖10。從圖10可以看出，各處理的MBC含量變化差異較大，與小白菜連作6 a處理相比，其他處理的土壤MBC含量分別增加了1.80倍、5.39倍、0.049倍、4.18倍、5.66倍，差異懸殊。這說明栽培方式的改變以及生物有機肥的施用為土壤微生物提供了有機營養保障，促進了微生物的活動與繁殖。

6個處理對小白菜種植地土壤碳源利用AWCD值的影響情況見圖11。從圖11可以看出，各處理的AWCD值在剛開始的24 h內增長很小，在24～132 h時段中增長明顯，這個時間段微生物活性最高，132～168 h趨于穩定狀態。對比不同處理的土壤碳源利用AWCD值可以看出，在132 h前，玉米-黃瓜-生菜-辣椒-玉米輪作3 a處理與添加發酵生物肥處理的AWCD值一直處于相對較高水平，說明這2個處理的微生物代謝旺盛；施商品有機肥處理和小白菜連作6 a處理的變化幾乎一致，處于相對較低水平，說明長期連作明顯影響土壤微生物活動，而商品有機肥的使用對微生物的代謝影響不明顯。

2.5 連作小白菜根系活力與土壤微生物特性的相關分析

對連作小白菜的根系活力與小白菜種植地的土壤酶活性、土壤微生物生物量碳含量（MBC）、土壤碳源利用AWCD值進行相關分析，結果見表1。從表1分析可見，連作小白菜根系活力與土壤脲酶、酸性磷酸酶、轉化酶活性之間存在極顯著的相關關系，與MBC及AWCD之間也存在極顯著的相關關系。而土壤酶活性與土壤MBC之間，MBC與AWCD之間均存在極顯著的相關關系。

3 討論

3.1 輪作及有機肥對小白菜生長及生理的影響

設施小白菜連作障礙在形態上表現為死株、植株整體生長不良、早衰，在生理上表現為根系活力下降、地上部光合速率下降；生產上調控連作障礙的措施有輪作和施用有機肥[19，20]。盡管輪作對連作障礙的緩解效果影響很大，但由于生產需求和設施不可移動的限制，通常輪作時間未能達到3～5 a的需求，甚至只有1 a的輪作時間。試驗結果表明，相對于長期連作，輪作1 a處理的干物質累積及光合速率顯著提高，但是顯著低于輪作3年的處理，說明輪作1 a處理未能完全消除連作障礙；有機肥也是緩解連作障礙的有效措施，但是不同有機肥的施用效果并不一致。現在生產上施用的有機肥主要有商品有機肥、利用秸稈還田、發酵生物有機肥等。本試驗結果表明，不同有機肥對于連作的緩解效果不一。商品有機肥處理下小白菜干物質重和光合速率與連作處理的差異不大，這個結果與萬菲菲等[21]的研究結果不一致，可能原因是試驗連作施肥水平不一致造成的。而秸稈還田和發酵生物有機肥的施用均顯著提高了連作小白菜干物質重及光合速率，這與徐萌等[22]、鄧接樓等[23]的研究結果一致。不過秸稈還田處理的效果低于相同使用量的發酵生物有機肥處理，說明不同有機肥處理方式及其水平對作物生長的影響較大。根系是植株攝取養分和水分的主要器官，其生長狀況和活力水平直接影響著植株地上部分的營養狀況及產量水平；根系的生理活性可以影響植株吸收水分和養分的能力，尤其是在逆境脅迫下，強壯和龐大的根系是保證植株正常生長的基礎[24]。輪作和有機肥處理對連作障礙的緩解可能與其對連作植株根系活力的提高有一定的關系[25，26]，本試驗輪作和有機肥處理對根系活力的提高及緩解連作對根系的傷害與干物質累積、光合速率的提高有相同的影響趨勢就旁證了這一觀點。

3.2 輪作及有機肥對連作土壤酶活性的影響

土壤酶來源于土壤微生物代謝、植物根系分泌物以及動植物殘體的腐解過程[27]，在土壤有機物轉化及養分循環中發揮著重要作用[28]。脲酶是土壤中最活躍的水解酶類之一，可以水解施入土壤中的尿素，釋放供作物利用的銨離子[29]；磷酸酶是一種催化土壤中有機磷化合物的酶，活性的高低直接影響土壤中有機磷的分解轉化和其生物有效性[30]；轉化酶可以提高土壤生物學活性，參與碳水化合物轉化為植物、微生物可以利用的營養物質過程[31]。試驗中，輪作、秸稈還田、生物發酵有機肥處理均顯著提高了土壤酶活性，這與杜社妮等[32]、Bastida等[33]的研究結果一致。可能是輪作和發酵有機肥處理向土壤輸入了大量有機質后改善了土壤理化性質、促進了土壤微生物生長、產生出更多土壤酶的緣故。

3.3 作及有機肥對連作土壤微生物生物量及碳源利用的影響

土壤微生物活性是土壤質量的重要指標[34]。相比連作作物長期對土壤輸入相對單一碳源，輪作和有機肥處理補充了大量有機碳源，更加有利于維持土壤微生物活性及多樣性。試驗結果表明，輪作顯著提高了有機質含量及土壤微生物生物量碳含量（MBC），同時土壤碳源利用AWCD值顯著提高，AWCD值反映了微生物對不同碳源代謝的總體利用能力及微生物活性強弱[35]。其中3年輪作處理土壤微生物數量及活性顯著高于1年輪作處理，表明多樣性增加及大量碳源的施入提高了土壤微生物活性。商品有機肥雖然含有大量活性生物菌，但是由于對土壤碳源施入得很少，其微生物活性相比連作處理提高不顯著，這導致商品有機肥緩解連作障礙的效果有限。秸稈還田和發酵生物有機肥顯著提高了土壤微生物數量及活性，這與它們對土壤酶活性及連作作物根系活力、光合速率的影響相一致，土壤微生物活性、酶活性、根系活力可能存在一定的聯系。

3.4 土壤酶活性、根系活力、微生物活性的相關關系

試驗結果表明，土壤酶活性、小白菜根系活力、土壤微生物生物量碳含量（MBC）之間存在顯著正相關關系，這與李明靜等[10]的研究結果一致。這是土壤肥力、土壤微生物與土壤酶協同發展的結果。土壤酶的高活性來源于土壤微生物大量繁殖[36]，土壤養分的循環依托土壤酶對底物的轉化。

總的來看，采用合理輪作及適宜的有機肥施入方式，可以顯著改善連作土壤酶活性及微生物活性，促進連作小白菜提高根系活力、加快生長，要是較長時間輪作和大量施入發酵有機肥，則緩解連作障礙的效果更好。

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土壤酶及其研究法范文第3篇

關鍵詞：代森錳鋅;脲酶;過氧化氫酶;土壤

收稿日期：2011-12-29

基金項目：農業部藥檢所項目(編號:NYCL20100110)資助

作者簡介：周海波（1976―），男，湖南汩羅人,工程師,主要從事污水治理方面的研究。

中圖分類號：S154.2

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2012)02-0118-04

1 引言

土壤酶是土壤中最活躍的部分之一,是土壤新陳代謝的重要因素。土壤酶參與土壤中各種化學反應和生物化學過程,與有機物礦化分解、礦質營養元素循環、能量轉移、環境質量等密切相關,其活性不僅能反映出土壤微生物活性的高低,而且能表征土壤養分轉化和運移能力的強弱,是評價土壤肥力的重要參數。土壤酶的活性易受環境中物理、化學和生物等諸因素的影響,尤其在污染條件下土壤酶的活性變化很大,因此土壤酶活性作為一項生態毒理學指標,被許多學者用來判斷外來物質對土壤的污染程度及可能對生態環境造成的影響。農藥施用后,高達70%左右進入土壤,必然和土壤酶發生反應,因此研究施用農藥對土壤酶活性的影響,是目前土壤學和環境學關注的熱點問題之一。

研究表明：土壤酶與農藥的關系有激活、抑制和無關3種;土壤酶活性在一定程度上可反映土壤受農藥污染的程度。如今有關化學農藥對土壤酶活性的影響已有許多報道,如和文祥等通過室內模擬實驗研究了有機氯除草劑(2,4-D)對土壤酶活性的影響,結果表明2,4-D 會明顯降低土壤脲酶活性。侯利園等通過高錳酸鉀滴定法測定了代森錳鋅對土壤中過氧化氫酶的影響,結果表明代森錳鋅對過氧化氫酶有很強的激活作用。代森錳鋅作為一種有效的殺菌劑因具有高效、低毒、價廉等特點而被廣泛使用。有關代森錳鋅及其代謝物乙撐硫脲在農作物上的殘留國內外都做了不少的工作,本實驗通過研究代森錳鋅對土壤中脲酶和過氧化氫酶活性的影響,為生產實踐中合理使用農藥,提高作物生產,監測環境污染等提供理論依據。

2 材料與方法

2.1 供試材料

試驗農藥為68%代森錳鋅水分散粒劑,瑞士先正達投資有限公司生產。試驗土壤采自濟南(褐土)、菏澤(潮土)、煙臺(棕壤),挖0~20cm耕作層土壤,在室溫下風干過2mm篩備用。土壤理化性質見表1。

2.2 試驗設計

分別稱取1 000g供試褐土、棕土和潮土,各均分為4份,向各份土壤中加入不同劑量的代森錳鋅溶液,使其在土壤中的質量比分別為0、0.15、1.5、5mg•kg-1,調節試樣的含水量至土壤最大持水量的60%,置于生化培養箱中培養,培養過程中用無菌水保持土壤飽和含水率在60%(與農田基本相同),并分別在培養1、4、7、10、14、20、28 d后取樣測定脲酶和過氧化氫酶活性的變化。

2.3 土壤酶活性的測定

土壤中脲酶活性采用靛酚比色法;過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定。

2.4 數據分析

采用Excel和Spss15.0軟件對數據進行顯著性分析,并畫折線圖分析其變化趨勢。

3 結果與討論

3.1 代森錳鋅對土壤脲酶活性的影響

脲酶是一種重要的土壤酶,是唯一對尿素水解起作用的土壤酶,是衡量土壤中微生物活性及土壤質量的重要指標。各濃度代森錳鋅處理3種不同質地土壤脲酶活性變化如表2和圖1、圖2、圖3所示,3種土壤在施入不同劑量的代森錳鋅后,土壤中脲酶的活性變化趨勢基本一致,0.15mg•kg-1低濃度代森錳鋅在培養前期(1~7d)對3種土壤中脲酶均表現輕微激活作用,且隨培養時間增加,激活作用增大,至7d激活程度達到最大,最大激活程度為潮土達29%,其中褐土和棕土激活程度較小,原因可能是潮土中微生物適應能力較強,能很快利用代森錳鋅作為碳源,氮源等,大量生長繁殖,從而使脲酶活性提高較大。隨后激活程度逐漸下降,至培養后期(20~28d)3種土壤脲酶活性均趨于平穩,基本恢復到對照水平。1.5mg•kg-1和5.0mg•kg-1高濃度的代森錳鋅對3種土壤脲酶活性有顯著抑制作用,且隨濃度的增加抑制作用增大,這種抑制在處理7~10d達到最大,最大抑制程度為褐土達35%,其次為棕壤達30%,抑制作用最小的為潮土僅17%,抑制原因可能是高濃度代森錳鋅抑制了土壤中微生物的生長,使得與酶分子結合的底物分泌量減少,從而降低了酶活性。其中3種不同質地土壤中微生物適應能力不同,從而被代森錳鋅抑制或殺死的程度不同,進而使得3種土壤受到抑制程度不同。但是,隨著代森錳鋅的降解,處理20d后3種土壤中脲酶活性都恢復到對照水平。

注:表中數值為3次重復之平均值,小寫字母表示P

3.2 代森錳鋅對土壤過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫酶是土壤中一種重要的氧化還原酶,它將土壤中的H2O2分解,使作物免遭毒害。土壤中的過氧化氫酶活性變化對作物生長有著重要的影響。不同劑量代森錳鋅對3種土壤中過氧化氫酶活性影響如表3和圖4、圖5、圖6所示。各濃度代森錳鋅處理過氧化氫酶活性在整個培養期間變化幅度不大。0.15mg•kg-1低濃度代森錳鋅對3種土壤過氧化氫酶活性均有輕微激活作用,且在培養前期,隨培養時間增加,激活作用增大,處理7d后激活作用達到最大,最大激活程度為潮土達23%,且在整個培養期間潮土激活程度普遍比棕壤和褐土高。其原因可能是微生物在潮土中適應能力比棕壤和褐土中強,從而其微生物活性比棕壤和褐土中高,進而對過氧化氫酶活性激活程度較大。隨著時間的進一步延長過氧化氫酶活性逐漸下降,28d后各處理與對照無顯著差異,基本恢復到對照水平。1.5、5mg•kg-1高濃度代森錳鋅處理對3種土壤過氧化氫酶均有顯著抑制作用,且隨濃度的增加抑制作用增大,這種抑制在處理后7~10d達到最大,尤其在棕壤中抑制作用最為顯著,最大抑制程度達49%,隨后抑制作用開始減弱,但這種抑制作用在棕壤和潮土中持續時間較長,處理20d后仍與對照存在顯著差異,而褐土中過氧化氫酶在處理后14d即基本恢復到對照水平。這可能是棕壤和潮土中的微生物適應能力較差,高濃度代森錳鋅抑制或殺死了其中大量微生物,使其中微生物活性、微生物生物量和微生物數量明顯比褐土中小,從而使這種抑制作用在棕壤和潮土中持續時間較長。處理28d后3種土壤過氧化氫酶活性均與對照無顯著差異,恢復到對照水平。

4 結語

試驗結果表明：不同濃度代森錳鋅處理對土壤酶活性有顯著影響。0.15mg•kg-1低濃度代森錳鋅可以激活土壤中脲酶和過氧化氫酶的活性,而1.5、5mg•kg-1高濃度代森錳鋅對脲酶和過氧化氫酶有顯著抑制作用,并且隨著濃度的增加,抑制作用增大。但在培養后期隨著代森錳鋅的不斷降解轉化,3種土壤中脲酶和過氧化氫酶活性最終均能恢復到對照水平。因此,在正常施用量下代森錳鋅不會對土壤環境帶來顯著不利影響,所以可認為代森錳鋅在正常施藥下對土壤系統是安全的。并且3種土壤中土壤酶活性恢復速度褐土>棕壤>潮土,表

明褐土中微生物適應能力最強,受代森錳鋅作用時間最短,最適宜種植農作物。

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（1.Environmental Protection Agency of Miluo City,Hunan province,Miluo 414400,China； 2.College of Life Science,Qufu Normal University,Qufu 273165,China）

土壤酶及其研究法范文第4篇

[關鍵詞] 施肥；桔梗；微生物數量；酶活性；土壤

[收稿日期] 2013-04-19

[基金項目] 國家重點基礎研究發展計劃（973）項目（2012CB416902）

[通信作者] 徐福利，E-mail：

[作者簡介] 王渭玲，教授，博士生導師，主要研究領域為藥用植物生理生態，E-mail：

土壤微生物數量和土壤酶活性是影響土壤微生態環境的重要因素，是土壤有機物轉化的執行者，同時還是植物營養元素的活性庫。與土壤養分相比，土壤微生物數量和酶活性作為土壤肥力的評價指標更為合理[1]。土壤微生物和土壤酶活性對環境的變化十分敏感，極易受施肥制度，植被類型，干濕交替，根系分泌物等環境因子的影響[2]。關于施肥對土壤微生物數量和土壤酶活性的影響方面已有不少研究，郭萍等[1]認為施肥能增加煙草土壤微生物數量，增強土壤酶活性；孟慶英等[3]研究認為施肥可以提高大豆根際土壤微生物的數量和土壤肥力；周衛軍等[4]發現不同施肥修復措施均可明顯提高退化稻田土壤微生物數量和微生物活性；劉苗等[5]認為施肥可以顯著提高玉米根際微生物數量，其中以有機肥配施磷肥和氮肥效果最為顯著；喬旭等[6]研究表明，在施用無機肥的基礎上，有機肥的施用可以明顯提高小麥土壤微生物數量和土壤酶活性。李秀英等[7]研究表明不同的施肥制度對土壤微生物的影響不同。焦曉光等[8]研究發現長期施用氮磷鉀，有機肥和氮磷鉀配施有機肥均可提高薄層黑土脲酶，磷酸酶，轉化酶，過氧化氫酶和脫氫酶活性，尤其以氮磷鉀配施有機肥效果最為顯著。眾多前人的研究均表明施肥會不同程度的提高土壤微生物數量和酶活性，尤其是均衡施肥效果最為明顯。但是施肥研究大多集中在大田作物方面，關于施肥對種植藥用植物桔梗土壤生物學特性的影響還未見報道，而種植桔梗土壤微生物群落的變化可能是導致連作桔梗病蟲害發生的原因[9]。同時，有文獻指出，土壤酶活性與土壤養分有密切關系[10]。因此，本文通過研究不同施肥水平對桔梗土壤微生物數量和酶活性的影響，比較不同施肥水平下土壤質量的變化，探索對桔梗土壤肥力維持最有利的施肥方案。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況 田間試驗在陜西省商洛市商州區香菊藥源基地進行，基地地勢平坦，海拔580 m，屬于半濕潤溫暖氣候區，具有四季分明，光照充足，降水充沛的特點。年降水量722.9～899 mm，年平均日照2 346.8 h，年平均氣溫15.8 ℃，無霜期248 d。土壤為棕壤土，種植前試驗地土壤肥力狀況為0～20 cm土壤有機質21.94 g?kg-1，全氮（N）0.68 g?kg-1，全磷（P2O5）0.75 g?kg-1，全鉀（K2O）13.80 g?kg-1，堿解氮86.62 mg?kg-1，速效磷71.63 mg?kg-1，速效鉀134.10 mg?kg-1，有效銅0.28 mg?kg-1，有效鋅0.32 mg?kg-1，有效鐵2.41 mg?kg-1，有效錳1.53 mg?kg-1，pH 7.47，CEC 23.58 cmol?kg-1，土壤含水量13.55%； 20～40 cm土層有機質13.89 g?kg-1，全氮（N）0.47 g?kg-1，全磷（P2O5）0.63 g?kg-1，全鉀（K2O）14.13 g?kg-1，堿解氮60.38 mg?kg-1，速效磷49.94 mg?kg-1，速效鉀111.83 mg?kg-1，有效銅0.62 mg?kg-1，有效鋅0.19 mg?kg-1，有效鐵2.75 mg?kg-1，有效錳0.89 mg?kg-1，pH 7.79，CEC 23.94 cmol?kg-1，土壤含水量13.76%[11]。種植作物為紫花桔梗，前茬作物為決明子，2010年4月15日播種，2011年10月28日收獲。

試驗小區為4 m×6 m，施肥采用氮，磷，鉀3因素2次D-飽和最優設計，共10個處理（表1），小區采用隨機區組排列，設置3次重復。磷肥和鉀肥作為基肥，播種前一次性施入，氮肥的1/3作為基肥，其余的2/3分2次追施，每次追施1/3，分別于第1年與第2年的6月底追施。氮肥為尿素（N≥46%），磷肥為過磷酸鈣（P2O5≥12%），鉀肥為硫酸鉀（K2O≥51%）。

表1 施肥方案

Fig.1 fertilizer programs

1.2 土樣采集，處理和分析 于2011年10月28日紫花桔梗的枯萎期用土鉆鉆取根系周圍5 ～10 cm土壤，采集0 ～20 cm，20～40 cm 2個深度的土樣，在每個小區采用對角線法五點對稱取樣，剔除石礫和植物殘根等雜物，撿去可見有機物，五點混合制樣。過2 mm篩后，一部分放入1 ℃冷庫內保存，用于測定土壤微生物數量，一部分風干后過1 mm篩密封保存，用于測定土壤酶活性。

土壤微生物數量的測定采用稀釋平板計數法[12]，細菌使用牛肉膏蛋白胨培養基，真菌使用馬鈴薯培養基（PDA），放線菌使用高氏一號培養基。細菌稀釋梯度為1×10-4～1×10-6，真菌為1×10-1～1×10-3，放線菌為1×10-3～1×10-5，每個稀釋梯度做3次重復。土壤微生物數量以每克土壤（干重）形成的菌落數表示。

土壤酶活性測定參照關松蔭[13]的方法，過氧化氫酶采用高錳酸鉀容量法，以每克干土消耗1 mL 0.1 mol?L-1 KMnO4為1 個活性單位（U）。蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法，以每克土壤（干重）24 h分解產生的葡萄糖的毫克數表示。脲酶采用苯酚鈉比色法，以每克干土消耗1 mg NH3-N 為1 個活性單位（U）。磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法進行測定，以每克干土消耗1 mg 酚為1個活性單位（U）。每個樣品重復測定3次。

1.3 數據處理和分析 試驗數據利用Excel 2007和SPSS 17.0進行整理和統計分析，采用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 施肥對微生物數量的影響 與對照相比，氮，磷，鉀單施對0～20 cm土壤細菌數量的影響沒有顯著差異，而磷鉀配施，氮磷配施，N3P1K3和N3P3K1都不同程度上增加了0～20 cm土壤的細菌數量，尤其是磷鉀配施效果最顯著，與N0P0K0相比，分別增加了144.34%，39.25%，37.17%，53.58%；對20～40 cm的土壤，除了N3P1K3土壤細菌增加了163.77%；其余處理都降低了細菌數量，但是處理之間差異不顯著（表2）。

表2 不同施肥對土壤微生物數量的影響（±s，n=3）

Fig.2 The influence of different fertilization on soil microbial quantity（±s，n=3）

注：同一列不同的字母表示處理之間在0.05水平上存在顯著差異。

對土壤放線菌數量的影響，只有單施鉀肥顯著增加了土壤放線菌數量，比N0P0K0處理增加了192.11%。單施氮肥，氮鉀配施和N3P1K3處理增加了0～20 cm土壤放線菌的數量，但是與對照沒有顯著差異。除單施鉀肥外，其他處理都不同程度的降低了20～40 cm土壤放線菌的數量，但是與對照差異不顯著。

對土壤真菌數量的影響，在0～20 cm土層，除了單施氮肥，單施磷肥，氮鉀配施，N1P3K3，N3P1K3增加了土壤真菌的數量，其中，N2P0K2，N3P1K3分別比N0P0K0處理增加了35.27%，92.21%；其他處理都不同程度的降低了真菌數量。對20～40 cm的土壤除了單施氮，單施磷和氮鉀配施，其他處理都降低了土壤真菌的數量，尤其是氮磷鉀三者配施對真菌數量降低的程度最大。單施氮肥顯著增加了20～40 cm土壤真菌的數量，增加了165.35%，其他處理與對照相比差異不顯著。

2.2 施肥對酶活性的影響 氮鉀配施和對照之間沒有顯著差異，其他處理都極顯著降低了0～20 cm土壤過氧化氫酶的活性，以單施磷肥降低的最為顯著，降低了15.08%。但是氮磷配施和氮磷鉀三者配施卻極顯著增加了20～40 cm土壤過氧化氫酶的活性，其他處理和對照之間沒有顯著差異（表3）。

對蔗糖酶活性的影響，在0～20 cm的土壤中單施氮肥，單施鉀肥，磷鉀配施和氮磷配施增強了蔗糖酶活性，但是不同施肥處理和對照相比沒有顯著差異。所有處理都顯著或極顯著增加了20～40 cm土壤的蔗糖酶活性，以N3P3K1增加作用最明顯，增加了103.02%，與對照相比差異達到了極顯著。

除氮磷配施外，其他施肥處理都不同程度降低了0～20 cm土壤磷酸酶的活性，單施磷肥，磷鉀配施和氮鉀配施顯著降低了磷酸酶活性，其中單施磷肥與對照相比極顯著降低了0～20 cm土壤磷酸酶的活性，降低了22.26%。除了N1P3K3處理外，其他施肥處理都不同程度的增強了20～40 cm土壤磷酸酶的活性，其中單施氮肥，氮磷配施和N3P3K1與對照相比顯著增強了磷酸酶的活性，其他處理和對照沒有顯著差異（表4）。

單施氮肥，單施鉀肥，氮鉀配施，氮磷配施和氮磷鉀三者配施顯著增強了0～20 cm土壤脲酶活性，而單施磷肥和磷鉀配施顯著降低了0～20 cm土壤脲酶的活性。除了磷鉀配施和對照沒有顯著差異，其他處理都顯著或極顯著的增強了20～40 cm土壤脲酶的活性，尤其是氮磷配施和氮磷鉀三者配施對脲酶活性的增強作用最大。

3 討論

3.1 施肥對桔梗土壤微生物數量的影響 土壤微 表3 不同施肥對土壤過氧化氫酶和蔗糖酶活性的影響（±s，n=3）

Fig.3 The influence of different fertilization on activity of catalase and sucrase of soil（±s，n=3）U

表4 不同施肥對磷酸酶和脲酶活性的影響（±s，n=3）

Fig.4 The influence of different fertilization on activity of urease and phosphatase of soilU

生物是構成土壤生物活性的重要組分。本研究表明，施肥影響了土壤中微生物的數量，但是由于受施肥深度的影響，使得對0～20 cm土壤中微生物的影響大于20～40 cm。氮磷鉀3種肥料的配合施用增加了土壤中細菌和放線菌的數量，卻降低了真菌的數量。孫瑞蓮等[14]研究表明，氮磷鉀與有機肥配合施用能明顯提高土壤各養分含量，增加土壤微生物的數量，創造有利于土壤微生物生長繁育的土壤生態化學環境。邵清松等[15]研究表明，施肥有利于土壤微生物功能多樣性的提升。郭修武等[16]也認為真菌數量越多土壤肥力越差。不少學者認為真菌型土壤是地力衰竭的標志，而細菌型土壤是土壤肥力提高的生物指標。由此可知，氮磷鉀的配合施用在一定程度上提高了土壤的肥力。

3.2 施肥對桔梗土壤酶活性的影響

土壤中的酶類主要來源于土壤微生物和植物根系分泌物，參與土壤腐殖質的合成與分解等許多生化過程，是反映土壤生物學活性的重要指標[17]。李琰琰研究表明[18]，在一定的深度范圍內，適當的增施氮肥，可以顯著提高土壤酶的活性。氮水平對表層土的土壤酶活性影響較大，而對深層土的作用效果并不是很明顯。Jessica 等[19]研究表明，施入N 50 kg?hm-2顯著增加了一些水解酶（ 葡萄糖苷酶，磷酸酶和木糖苷酶等） 的活性。本研究表明施肥對過氧化氫酶活性的影響在不同土壤深度差異很大，在0～20 cm施肥降低了過氧化氫酶活性，而在20～40 cm除單施氮肥外，施肥卻增強了過氧化氫酶活性。不同土壤深度過氧化氫酶活性的差異可能與微生物及植物根系有關。這與蘭宇等[20]的研究結果相似。

蔗糖酶是土壤中碳循環轉化的關鍵酶，參與有機物質的代謝過程，蔗糖酶活性大小與土壤肥力呈正相關[21]。本研究表明施肥處理增強了20～40 cm土壤蔗糖酶的活性，而對0～20 cm土壤的蔗糖酶沒有產生顯著影響，可能是因為土壤表層有機質累積量降低所致，但是施肥也起到了增強蔗糖酶活性，提高土壤肥力的作用。

磷酸酶在有機磷礦化中起著重要作用，可表征土壤的供磷能力[22]。本研究結果表明，除了氮磷配施外，施肥不同程度降低了0～20 cm土壤磷酸酶的活性，尤其是單施磷肥，磷鉀配施和氮鉀配施降低的最為顯著，可能是施肥之后土壤速效磷含量升高，抑制了磷酸酶的活性。本研究表明，施肥不同程度增強了20～40 cm磷酸酶的活性，促進土壤中有機磷和礦物態磷轉化為有效磷，提高土壤肥力。

脲酶是一種酰胺酶，直接參與尿素形態的轉化，其產物是植物最重要的土壤速效氮[23]。除了單施磷肥和磷鉀配施外，施肥顯著或極顯著增強了土壤中脲酶活性。尤其以氮磷鉀配施的提高作用最為顯著。這與李慧杰等[24]的研究結果一致。脲酶是一種誘導酶，尿素的施用可以促進脲酶活性的提高。

4 結論

施肥增加了桔梗種植土壤中細菌和放線菌的數量，而降低了土壤中真菌的數量，使土壤由貧瘠的“真菌型”轉變成高肥力的“細菌型”土壤。施肥增強了土壤蔗糖酶活性和脲酶活性，對過氧化氫酶和磷酸酶的影響因土壤深度而異。在桔梗種植中，氮，磷，鉀3種肥料配合施用是有利于土壤肥力維持的施肥方式，尤其以N3P3K1（即高氮，高磷，低鉀）處理對土壤肥力的維持最有利。

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Effect of fertilization levels on soil microorganism amount and

soil enzyme activities

WANG Wei-ling DU Jun-bo XU Fu-li ZHANG Xiao-hu

（1.Northwest A&F University，Yangling 712100， China；

2.Xian Zili Chinese Medicine Group Co.， Ltd.， Xi′an 710119， China；

3.Department of Biomedical Engineering， Shangluo College， Shangluo GAP Research Engineering Center for

Traditional Chinese Medicine， Chinese Academy of Traditional Chinese Medicine， Shangluo 726000， China）

[Abstract] Field experiments were conducted in Shangluo pharmaceutical base in Shaanxi province to study the effect of nitrogen， phosphorus and potassium in different fertilization levels on Platycodon grandiflorum soil microorganism and activities of soil enzyme， using three-factor D-saturation optimal design with random block design.The results showed that N0P2K2，N2P2K0，N3P1K3and N3P3K1 increased the amount of bacteria in 0-20 cm of soil compared with N0P0K0 by 144.34%， 39.25%， 37.17%， 53.58%， respectively.The amount of bacteria in 20-40 cm of soil of N3P1K3 increased by 163.77%， N0P0K3 increased the amount of soil actinomycetes significantly by 192.11%， while other treatments had no significant effect.N2P0K2and N3P1K3increased the amounts of fungus significantly in 0-20 cm of soil compared with N0P0K0， increased by35.27% and 92.21%， respectively.N3P0K0increased the amounts of fungus significantly in 20-40 cm of soil by 165.35%， while other treatments had no significant effect.All treatments decrease soil catalase activity significantly in 0-20 cm of soil except for N2P0K2， and while N2P2K0and NPK increased catalase activity significantly in 20-40 cm of soil.Fertilization regime increased invertase activity significantly in 20-40 cm of soil， and decreased phosphatase activity inordinately in 0-20 cm of soil， while increased phosphatase activity in 20-40 cm of soil other than N1P3K3.N3P0K0， N0P0K3， N2P0K2， N2P2K0and NPK increased soil urease activity significantly in 0-20 cm of soil compared with N0P0K0 by 18.22%，14.87%，17.84 %，27.88%，24.54%， respectively.Fertilization regime increased soil urease activity significantly in 20-40 cm of soil other than N0P2K2.

土壤酶及其研究法范文第5篇

關鍵詞 烤煙；綠肥掩青；土壤酶；微生物；根系活力；致香成分

中圖分類號 S572 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）19-0011-03

Abstract The effects of green-fertilizer covered on the soil enzyme activity，microbial quantity and the content of aroma components of flue-cured tobacco were studied. The results showed that green-fertilizer covered increased soil enzyme activity and the number of microorganisms，significantly improved the root activity of soil，and improved the content of aroma components in tobacco leaves. So green-fertilizer covered could modify soil and improve the quality of tobacco leaf.

Key words flue-cured tobacco；green-fertilizer covered；soil enzyme；microorganisms；root activity；aroma content components

近年來，隨著化肥施用量的增加，煙區土壤復種指數居高不下，加之缺乏良好的培肥地力措施，土壤營養供應不均衡，土壤環境比較惡劣[1-3]。土壤是植物賴以生長的基礎，土壤環境的變差勢必會影響烤煙的生長發育和煙葉質量的形成。只有創造一個好的土壤環境，才能均衡土壤對煙株的營養供應[4]。種植綠肥不僅可以充分利用冬季休閑的煙田，還有利于將煙草種植與牧業發展相結合，從而提高單位土地面積的經濟效益。綠肥生長過程中通過根系穿插、根系分泌物和細胞脫落等可以增加微生物活性，能夠改良土壤結構和增加土壤有機質含量[5-7]。本研究從烤煙土壤的酶活性、土壤微生物數量和對煙葉致香成分含量的影響入手，研究綠肥掩青對土壤的改良效果和煙葉質量的影響，以期為植煙土壤改良提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

供試烤煙品種為豫煙10號。試驗于2014年在漯河市臨潁縣固廂鄉沙河金葉現代煙草農業示范園區內進行。試驗地土壤類型為潮土，有機質0.92%，速效氮52.90 mg/kg，速效鉀97.50 mg/kg，氯27.10 mg/kg，全氮0.06%，pH值7.90，肥力中等，土壤質地中等稍輕，灌溉條件良好。

1.2 試驗設計

試驗共設2個處理，分別為T1：不種植綠肥；T2：種植大麥掩青作綠肥。采取大區試驗，每個大區0.2 hm2左右，不設重復。

1.3 試驗實施

2013年10月25日將大麥種子以撒施方式播種，播種量112.5 kg/hm2；2014年4月15日開始掩青，掩青量3.1 kg/m2。掩青時先用旋耕耙把大麥打碎，然后深翻耙磨。要求2個大區的基礎肥力等環境條件相對一致，5月1日移栽，移栽密度行株距120 cm×50 cm。條施煙草肥（15-15-15）225 kg/hm2、餅肥300 kg/hm2、硫酸鉀112.5 kg/hm2，穴施煙草肥75 kg/hm2，6月7日追施硫酸鉀112.5 kg/hm2、硝酸鉀75 kg/hm2，6月28日追施硝酸鉀75 kg/hm2。試驗栽培管理的其他技術措施，按照當地指定的規范化技術方案執行。對各處理的成熟特征、烘烤特性進行觀察，加強病蟲害防治，采收時堅持成熟采收、不成熟不采收的原則。

1.4 試驗方法

1.4.1 土壤樣品的采集及處理。在烤煙生長的團棵期（移栽后30 d）、旺長期（移栽后60 d）和成熟期（移栽后90 d），采集距表層5～20 cm深土層的土，混勻后，過10目篩，用4 ℃冰盒帶回實驗室，置于4 ℃冰箱中冷藏待測。

1.4.2 煙樣采集及處理。分別取各處理煙田的10～12葉位的成熟煙葉在同一烤房內進行烘烤，取烤后外觀質量較好的煙葉作為試驗樣品進行香氣物質測定。每個樣品取3.0 kg，一部分烘干后磨成過0.25 mm孔徑篩的粉末，用于化學成分分析和香氣物質測定。

1.5 測定項目與方法

1.5.1 土壤酶活性和微生物數。移栽后第30天起每隔15 d進行取樣，共取樣7次。取樣時，采用五點取樣法在每個小區取5～20 cm根際及田間土層土樣，剔除新鮮土樣中石櫟及植物殘茬等雜物，用來測定各處理在不同時期根際土壤的酶活性和微生物數量。

采用苯酚―次氯酸鈉比色法對土壤中脲酶的活性進行測定，以1 d后土壤中NH3-N的量表示，單位為mg/g[8]；采用容量法對土壤中過氧化氫酶的活性進行測定，以20 min后土壤消耗的0.1 mol/L KMnO4的量表示，單位為mL/g。用固體平板法對土壤中的微生物數量進行分離鑒定。細菌、真菌、放線菌分別用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基、馬丁氏培養基和改良高氏1號培養基[9]。

1.5.2 煙株根系活力。移栽后第30天起每隔15 d進行測定，測定時小心挖取煙株根系，采用TTC法測定根系活力。

1.5.3 煙葉香氣物質成分含量的測定[10]。稱取20 g粉碎后的煙樣，用水蒸汽同步蒸餾裝置對煙葉中的香氣成分進行提取，再用二氯甲烷進行萃取濃縮，然后取濃縮樣2.0 μL進樣分析。分析儀器為：Auto system XL GC配FID檢測器和自動進樣器（美國PE公司生產），Turbo Mass色質聯用儀（美國PE公司生產）。

氣相色譜（GC）條件：色譜柱型號DB-5，30 m×0.25 mm×0.25 μm。初溫40 ℃，恒溫2 min后以4 ℃/min升至250 ℃，保持10 min；進樣口250 ℃，FID 250 ℃；分流比為30∶1；H2為載氣，壓力為10 kPa；進樣量為2.0 μL。

GC-MS 條件：色譜柱型號DB-5，30 m ×0.25 mm×0.25 μm。載氣為He；柱頭壓10 kPa，溶劑延遲3.5 min；傳輸線溫度250℃，離子源溫度170℃；EI 能量70 eV，掃描范圍為35～350 amu，其余色譜條件同GC。

2 結果與分析

2.1 土壤酶活性

土壤酶是土壤的組成成分之一，是土壤中各種酶類的總稱。它主要來源于土壤中動物、植物根系和微生物的細胞分泌物以及殘體的分解物[11]。脲酶和過氧化氫酶是2種重要的土壤酶。前者在土壤中廣泛存在，土壤脲酶的酶促反應產物可作為一種氮源提供給植物利用[12]。

由圖1可知，隨著生育期的延長，2種酶活性均呈現單峰曲線，在6月29日達到最大值后呈下降趨勢。2個處理相比，處理T2在各取樣時間的脲酶活性均大于處理T1；過氧化氫酶活性遵循同樣的變化規律。以上結果說明，大麥綠肥有利于土壤酶活性的提高，不僅有利于氮素形態轉化，而且能更好地改善土壤營養狀況。

2.2 土壤微生物數量

土壤中的細菌、真菌和放線菌不僅是土壤有機質轉化的執行者，又是植物營養元素的活性庫[13-17]。由圖2可知，隨著生育時期的延長，各處理土壤中的細菌數量逐漸下降，在團棵期達到最大。在取樣時間內，處理T2大于處理T1，這說明綠肥掩青可有效地促使土壤細菌種群數量的增加。

由圖2可知，隨著生育期的延長，2個處理土壤中的真菌數量先上升再下降，6月29日左右達最大。處理T2均大于處理T1，說明施用綠肥可有效增加土壤中的真菌數量，對煙田內的營養狀況進行改善。

由圖2可知，隨著生育期的推進，2個處理的放線菌逐漸增加，最大值在成熟期。處理各個時期處理T2均大于處理T1，且后期增長幅度較大，說明綠肥掩青能促進土壤有機化合物的分解和土壤腐殖質的合成。

2.3 根系活力

作物根系的生長情況和活力水平直接影響地上部的生長、營養狀況及產量水平，因此測定作物根系活力能為植物營養研究提供依據。圖3是各處理的根系活力隨生育期的變化情況。分析發現，2個處理煙株的根系活力在整個生育期都呈現先升后降的單峰曲線，在6月29日前后達到最大值。比較處理T1、T2煙株的根系活力發現，處理T2在各測量時間內的根系活力都大于處理T1，尤其二者在6月14日測量值，相差81.9 μg/g FW?h。這一結果說明綠肥掩青能顯著提高烤煙的根系活力，為煙株獲得充足的養分提供基礎。

2.4 香氣物質

煙葉的香氣是評價煙葉內在質量的重要指標之一[18-20]，根際代謝反應的產物不同可以將煙葉中致香物質分為胡蘿卜素類降解產物、苯丙氨酸類降解產物等[21-22]。由表1可知，各種類胡蘿卜素分解產物含量均以處理T2高于處理T1，其中β-大馬酮、二氫獼猴桃內酯和巨豆三烯酮Ⅱ等3種成分含量的增加幅度較大。

煙草中苯丙氨酸的代謝轉化是影響煙草香味的重要過程之一，其代謝產物如苯甲醇、苯乙醇都是煙草中的重要致香成分，可使煙草增加類似花香的香味[23]。由表1可知，增施綠肥對煙葉中芳香族氨基酸降解產物有一定影響，處理T2的苯甲醛、苯乙醇含量均有所升高，而苯乙醛含量則與處理T1相比有不同程度的下降。但從整體上來看，處理T2煙葉芳香族氨基酸降解產物總含量比處理T1增加了15.76%，表明綠肥掩青有利于提高煙葉芳香族氨基酸降解產物的含量。

美拉德反應是煙葉調制、陳化、加工和燃吸過程中發生的一類重要反應，該反應生成的許多致香成分可有效改善卷煙的吃味、增加香氣、降低刺激性[24]。從表1可以看出，處理T2煙葉美拉德反應產物如糠醛、糠醇、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛、2-乙酰基吡咯等分別較處理T1增加了1.90、0.53、0.11、0.10和0.20 μg/g。其他香味成分也均較處理T1有所增加。

3 結論與討論

胡穎梅[25]研究了種植不同的綠肥品種對土壤的改良和煙葉質量的提升效果也不盡相同，其中紫花苜蓿處理土壤的pH值下降最大，有機質含量增加最多，土壤微生物更活躍，煙葉中含碳化合物最高。閆洪洋等[26]研究發現，綠肥掩青、中期揭膜減輕了大田期病害的發生，煙田黑脛病和赤星病的病情指數均呈降低的趨勢。李春松[27]研究發現，采用合理的綠肥掩青對煙葉的產量、質量和減輕煙草病蟲害都有一定的積極作用。

本研究條件下，綠肥掩青能夠提高土壤脲酶和過氧化氫酶活性，增加土壤微生物數量，顯著提高烤煙根系活力，提高煙葉中類胡蘿卜素產物、芳香族氨基酸降解產物和美拉德反應產物的含量，改善煙葉的品質。因此綠肥掩青能夠改善煙田土壤物理結構，均衡煙田土壤養分供應，提高土壤酶的活性和土壤微生物的數量，促進了土壤有機質的分解。有效改善煙株營養，促進煙株對營養元素的吸收，提高煙葉質量，改善煙葉品質，適合沙河金葉濃香型優質煙葉開發中推廣應用。

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