秸稈生物菌肥對(duì)保護(hù)地土壤微生物和土壤酶活性的影響

摘要：對(duì)朝陽(yáng)市喀左縣蔬菜保護(hù)地用秸稈覆蓋進(jìn)行栽培定位試驗(yàn)，未覆蓋秸稈及未加菌肥的土壤作為對(duì)照（CK）；只覆蓋秸稈未加生物菌肥的土壤為1#；覆蓋秸稈同時(shí)加生物菌肥的土壤為2#，每隔一定時(shí)間采集土壤樣品。試驗(yàn)結(jié)果表明：土壤中細(xì)菌數(shù)量最多，其次是真菌數(shù)量。土壤微生物數(shù)量： 2#>1#>CK；土壤過(guò)氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶和堿性磷酸酶活性：2#>1#>CK，這幾種酶的活性與土壤微生物的數(shù)量呈正相關(guān)。

關(guān)鍵詞：蔬菜保護(hù)地；秸稈覆蓋；生物菌肥；土壤微生物；土壤酶活性

中圖分類號(hào)：S144文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2013）01-0107-04

作物秸稈是作物的主要組成部分，其各種營(yíng)養(yǎng)元素含量也較高。焚燒秸稈不僅浪費(fèi)資源、污染環(huán)境、妨礙交通 ，而且對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)造成直接破壞，使土壤有機(jī)質(zhì)含量明顯下降，土壤微生物數(shù)量顯著減少，久而久之必然造成土壤板結(jié)，肥力下降，土壤生態(tài)系統(tǒng)惡化，作物產(chǎn)量下降。而國(guó)內(nèi)外實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐都證明了秸稈還田既有利于更新土壤有機(jī)質(zhì)，保持和提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，又可增加土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的儲(chǔ)量，促進(jìn)土壤中某些營(yíng)養(yǎng)元素的有效供應(yīng)，還可改善土壤的孔隙、團(tuán)聚、堅(jiān)實(shí)性等物理性質(zhì)，提高土壤微生物生物量及增強(qiáng)各種土壤酶的活性，使作物較好較快地生長(zhǎng)，提高作物的產(chǎn)量。

土壤酶是一種具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的高分子生物催化劑，對(duì)土壤中各種有機(jī)物、無(wú)機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程起催化作用。土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生物化學(xué)反應(yīng)的能力，常以單位時(shí)間內(nèi)單位土重的底物剩余量或產(chǎn)物生成量表示。它是評(píng)價(jià)土壤生物活性和土壤肥力的重要指標(biāo)，其活性的增強(qiáng)能促進(jìn)土壤的代謝作用，從而使土壤養(yǎng)分形態(tài)發(fā)生變化，提高肥力，改善土壤性質(zhì)。研究長(zhǎng)期施肥條件下土壤酶活性，可側(cè)面了解土壤生產(chǎn)力的變化趨勢(shì)，以往研究多數(shù)注重土壤酶與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系，而對(duì)涉及土壤生物學(xué)特性的土壤酶活性動(dòng)態(tài)變化的研究報(bào)道相對(duì)較少。朝陽(yáng)地區(qū)的土壤為半干旱地區(qū)黑土，土壤酶測(cè)定以磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶、過(guò)氧化氫酶活性可作為指示其肥力水平的酶活性指標(biāo)

盡管對(duì)土壤變化高度敏感，土壤微生物成分經(jīng)常被忽視。實(shí)際上，土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能主要由土壤微生物機(jī)制所控制，土壤生物是目前可用的最敏感的生物標(biāo)記之一，在能夠精確地測(cè)定土壤有機(jī)質(zhì)變化之前，微生物群體動(dòng)態(tài)是土壤微妙變化的最好證明。所以，土壤微生物參數(shù)將很有潛力成為土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警及敏感指標(biāo)。因此，研究土壤微生物與土壤酶活性之間的關(guān)系非常有必要。1材料與方法

11試驗(yàn)材料

111樣品土樣采自喀左縣蔬菜保護(hù)地，種植作物為茄子。在定植作物前，挖溝、放秸稈、撒菌肥，覆蓋20 cm的土，之后定植作物，15天左右取一次土樣。取樣采用5點(diǎn)法，深度為20～30 cm，風(fēng)干后過(guò)20目篩備用。未覆蓋秸稈及未加菌肥的土壤作為對(duì)照；只覆蓋秸稈未加菌肥的土壤為1#；覆蓋秸稈同時(shí)加菌肥的土壤為2#。

112儀器與藥品儀器：水浴搖床：SHZ-82（金壇市華龍?jiān)囼?yàn)儀器廠）：可見(jiàn)分光光度計(jì)：T6（北京普析通用公司）；藥品：檸檬酸、苯酚鈉、高錳酸鉀、安替比啉等，均為分析純。

12試驗(yàn)方法

121土壤微生物數(shù)量的測(cè)定采用稀釋平板涂布法進(jìn)行細(xì)菌和真菌的菌數(shù)檢測(cè)。細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基。

122土壤酶活性的測(cè)定采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過(guò)氧化氫酶活性；用苯酚鈉比色法測(cè)定脲酶活性；用DNS比色法測(cè)定轉(zhuǎn)化酶活性，用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定堿性磷酸酶活。

①土壤脲酶活性測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：吸取配制好的氮溶液（01 mg/ml）10 ml，定容至100 ml吸取1，3，5，7，9，11，13 ml移至50 ml容量瓶，加水至20 ml，再加入4 ml苯酚鈉，混合，加入3 ml次氯酸鈉，充分搖蕩，放置20 min，用水稀釋至刻度。將著色液在紫外分光光度計(jì)上于578 nm處進(jìn)行比色測(cè)定，以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，以光密度值為縱坐標(biāo)繪制曲線圖。

樣品測(cè)定：稱取5 g過(guò)1 mm篩的風(fēng)干土樣于100 ml容量瓶中，加入1 ml甲苯并放置15 min；加入10%尿素溶液10 ml和檸檬酸緩沖液（pH 67）20 ml，混合均勻，放入37℃恒溫箱中，培養(yǎng)24 h；用38℃水定容，過(guò)濾；吸取2 ml濾液于50 ml容量瓶中，加入10 ml蒸餾水，充分振蕩，然后加入苯酚鈉4 ml，仔細(xì)混合，再加入次氯酸鈉3ml，充分搖蕩，放置20 min，用水稀釋至刻度，溶液呈現(xiàn)（靛）酚的藍(lán)色；于578 nm處進(jìn)行比色測(cè)定，同時(shí)設(shè)無(wú)土對(duì)照及無(wú)基質(zhì)對(duì)照。

②土壤堿性磷酸酶活性的測(cè)定

酚標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：分別取1、3、5、7、9、11和13 ml稀釋的酚工作液（10 μg/ml）于50 ml容量瓶中，分別加入蒸餾水20 ml，再加入pH 96的硼酸鹽緩沖液5 ml ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的4-氨基安替吡啉溶液05 ml ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鐵氰化鉀溶液05 ml，搖勻顯色20 min，這時(shí)顯青色，定容，在分光光度計(jì)上于波長(zhǎng)578 nm處比色，以工作液為橫坐標(biāo)，以吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品測(cè)定：準(zhǔn)確稱取土樣5 g置于50 ml三角瓶中，加5滴甲苯，輕搖混勻，靜置15 min，加入05%磷酸苯二鈉溶液20 ml，仔細(xì)混合后將混合物置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)12 h。培養(yǎng)結(jié)束后搖勻過(guò)濾，取5 ml濾液于50 ml容量瓶中，加入pH 98的NH4Cl-NH4OH緩沖液025 ml，2%的 4-氨基安替吡啉溶液05 ml，8%的鐵氰化鉀溶液05 ml，搖勻，顯色20 min，定容，于波長(zhǎng)578 nm處測(cè)定光密度，同時(shí)設(shè)置無(wú)土對(duì)照和無(wú)基質(zhì)對(duì)照。

③土壤過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取土樣5 g于三角瓶中，加水40 ml和03%H2O2 5 ml，置于搖床上37℃振蕩2 h，再加入3mol/L H2SO4 5 ml，過(guò)濾，取濾液25 ml，用01 mol/L KMnO4滴至粉紅色，同時(shí)做空白對(duì)照。

④土壤轉(zhuǎn)化酶活性的測(cè)定

還原糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作：精確配制1 mg/ml葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別取0、02、04、06、08、10、12 ml，依次加入10 ml刻度試管中，用水補(bǔ)足2 ml，分別加入DNS 15 ml，沸水浴5 min，冷卻，定容，540 nm處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

樣品測(cè)定：準(zhǔn)確稱取土樣1 g于10 ml刻度試管中，加入2 ml水，混勻，加入02 ml甲苯處理15 min，然后加入磷酸緩沖液配制的5%蔗糖溶液3 ml，于37℃條件下反應(yīng)，同時(shí)設(shè)不加土樣的和不加蔗糖的對(duì)照處理，反應(yīng)21 h后，用38℃水定容至10 ml，繼續(xù)培養(yǎng)1 h，取上清2 ml，加入DNS試劑15 ml，煮沸5 min，降溫后定容至10 ml，于540 nm處測(cè)定光密度。

2結(jié)果與分析

21土壤微生物數(shù)量測(cè)定結(jié)果

由表1可以看出，在土壤微生物中細(xì)菌的數(shù)量要比真菌數(shù)量多，至少是兩個(gè)數(shù)量級(jí)，在土壤微生物中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。隨著作物的生長(zhǎng)，微生物數(shù)量也在逐漸增加，這是由于植物根系的生長(zhǎng)，給微生物繁殖提供了良好的生長(zhǎng)環(huán)境。另外可以看出，土壤微生物數(shù)量為2#>1#>CK，CK土壤中的微生物只能利用自然提供的養(yǎng)分進(jìn)行繁殖和生長(zhǎng)，1#土壤中有少數(shù)土著菌對(duì)秸稈有分解作用，為微生物提供了部分養(yǎng)分，而2#土壤有添加的生物菌肥，加速了秸稈的發(fā)酵分解，產(chǎn)生了大量的有機(jī)質(zhì)等，為微生物提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所以數(shù)量

會(huì)迅速增加。同時(shí)也看出，秸稈還田對(duì)改善各類土壤細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)條件與提高土壤細(xì)菌活性有重要的作用，秸稈覆蓋與土壤微生物之間是相互促進(jìn)的，秸稈覆蓋增加了微生物生物量，提高微生物的活性，反過(guò)來(lái)微生物生物量及活性的提高也會(huì)加快秸稈的腐解。22土壤酶活性測(cè)定結(jié)果

由表2看出，隨著時(shí)間的推移，土壤酶活性逐步增長(zhǎng)。其中，土壤過(guò)氧化氫酶的變化不明顯；磷酸酶到后期增加幅度比較大，說(shuō)明土壤中磷元素在逐漸減少，促進(jìn)了其分解無(wú)機(jī)磷的活性。過(guò)氧化氫酶能促進(jìn)過(guò)氧化氫的分解而有利于防止過(guò)氧化氫對(duì)生物體的毒害，具有保護(hù)酶的作用，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育和代謝活動(dòng)具有重要意義，它與土壤的堿解氮含量有很大關(guān)系。磷酸酶能夠催化磷酸單酯的水解及無(wú)機(jī)磷酸釋放，而堿性磷酸酶是一種適應(yīng)酶，當(dāng)植物缺磷時(shí)堿性磷酸酶活性增加，其活性隨磷素含量的上升而降低。脲酶能分解有機(jī)物，促進(jìn)其水解生成氨和CO2，其中氨是氮素營(yíng)養(yǎng)的直接來(lái)源，因此脲酶活性可表示土壤氮素供應(yīng)狀況。而轉(zhuǎn)化酶活性對(duì)土壤有機(jī)碳的循環(huán)起決定作用，土壤有機(jī)碳含量提高能夠?qū)е罗D(zhuǎn)化酶底物誘導(dǎo)作用明顯。

土壤酶活性總的趨勢(shì)是2#>1#>CK。

秸稈還田試驗(yàn)中，施入的秸稈殘骸分解后為土壤微生物活動(dòng)提供了充足的能源和碳源，加速微生物繁殖和生長(zhǎng)，改善土壤的物化性狀，同時(shí)秸稈本身也含有一定數(shù)量的酶，

有利于提高土壤酶活性，因此長(zhǎng)期秸稈還田能明顯提高土壤中脲酶、轉(zhuǎn)化酶以及堿性磷酸酶活性。

3結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著作物的生長(zhǎng)，微生物數(shù)量逐漸增加，而土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶及過(guò)氧化氫酶的活性也隨之增加，其中轉(zhuǎn)化酶活性在作物生長(zhǎng)后期增加幅度較大，說(shuō)明土壤中蔗糖的含量比較大，這與秸稈后期的快速分解有很大的關(guān)系。以上說(shuō)明土壤酶活性與微生物數(shù)量有明顯的相關(guān)性。生物菌肥能有效地促進(jìn)秸稈分解，表現(xiàn)為2#>1#>CK。參考文獻(xiàn)：

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