周航飛,馬仲煉,杜娟,何巧麗,趙琳露,冉春燕,黃召存,張賽,王龍昌*
(1.西南大學農(nóng)學與生物科技學院,三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室,南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心重慶400716;2.甘肅省靜寧縣種子管理站甘肅743400)
干旱和Cd脅迫對土壤生物活性與酶活性的影響
周航飛1,2,馬仲煉1,杜娟1,何巧麗1,趙琳露1,冉春燕1,黃召存1,張賽1,王龍昌1*
(1.西南大學農(nóng)學與生物科技學院,三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室,南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心重慶400716;2.甘肅省靜寧縣種子管理站甘肅743400)
在盆栽試驗條件下,采用重金屬Cd不同濃度的溶液處理土壤,并在玉米拔節(jié)—大喇叭口期、大喇叭口—抽雄吐絲期、抽雄吐絲—成熟期進行干旱脅迫處理,研究玉米不同生育期干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度對土壤中3種微生物(細菌、放線菌、真菌)總數(shù)、土壤酶活性和土壤呼吸強度的影響。結(jié)果顯示:干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度處理下,土壤中3種微生物的總數(shù)、土壤酶活性、土壤呼吸強度差異均達到顯著水平。重金屬Cd的不同濃度處理對土壤轉(zhuǎn)化酶有抑制作用,而對土壤呼吸強度和土壤過氧化氫酶的影響則隨著Cd濃度的增加先促進后抑制。其中當Cd濃度≤5 mg·kg-1對土壤中3種微生物總數(shù)和土壤呼吸有促進作用,Cd濃度≥15 mg·kg-1對土壤中3種微生物總數(shù)和土壤呼吸有抑制作用;Cd濃度≤1mg· kg-1對土壤過氧化氫酶有促進作用,Cd濃度≥5 mg·kg-1對土壤過氧化氫酶表現(xiàn)出抑制作用,濃度越高抑制作用越明顯。土壤中3種微生物總數(shù)、土壤過氧化氫酶活性、土壤呼吸強度在玉米不同生育期均與土壤含水量成正相關(guān),而土壤轉(zhuǎn)化酶活性在玉米抽雄吐絲—成熟期受土壤含水量的影響不大,未達到顯著水平??傊衩咨谥懈珊得{迫下重金屬Cd不同濃度與土壤微生物、土壤酶活性、土壤呼吸強度密切相關(guān)。
干旱脅迫;重金屬Cd;土壤微生物;土壤酶活性;土壤呼吸
自然界生態(tài)平衡中鎘元素含量對生物不會造成傷害,但隨著人們對鎘礦物的開采和利用,大量廢棄物排放到環(huán)境中,使生態(tài)環(huán)境受到破壞,威脅到人類健康[1]。對重慶市園地土壤中主要污染物進行分析,砷污染最嚴重,鎘次之;對土壤環(huán)境質(zhì)量進行綜合評價,其狀況在警戒級和輕污染之間[2]。張維等[3]研究表明,種植水稻的土壤中微生物群落在土壤團聚體中的數(shù)量分布受土壤團聚體結(jié)構(gòu)的制約,細菌、真菌、放線菌都主要分布于小粒級的土壤團聚體中。重金屬滲入土壤中,在土壤團聚體中累積,對土壤微生物和土壤酶的影響較大。而楊志新等[4]研究表明重金屬復合污染對土壤酶活性的影響效應(yīng)存在著明顯差異;對過氧化氫酶有一定的抑制作用;對轉(zhuǎn)化酶和堿性磷酸酶活性影響則隨著Cd濃度的增加而顯著降低。黃占斌等[5]研究表明不同濃度重金屬鉛、鎘單一和復合污染處理對大豆不同生育期土壤過氧化氫酶活性逐漸降低。陸文龍等[6]研究表明,添加低濃度鎘對土壤呼吸強度有一定促進作用,高濃度則產(chǎn)生抑制作用;利用計數(shù)法對鎘污染土壤微生物多樣性進行測定,其數(shù)量明顯減少。土壤含水量與土壤微生物、土壤酶活性以及土壤呼吸強度密切相關(guān)。Eric等[7]研究表明,在室內(nèi)培養(yǎng)條件下,隨著土壤含水量的增加,土壤呼吸速率增大。杜瑞英等[8]研究表明在Cd污染土壤中,水分對土壤微生物群落活性的影響從大到小分別為W3(田間持水量65%)、W1(田間持水量85%)、W2(田間持水量75%)、W5(田間持水量45%)、W4(田間持水量55%)。已有的研究結(jié)果表明在單一干旱或鎘處理下都對土壤理化性質(zhì)有很大的影響,為了進一步探索在干旱條件下重金屬污染與土壤微生物數(shù)量、土壤呼吸和酶活性的影響及各指標的內(nèi)在聯(lián)系。因此,本研究采用盆栽試驗,將干旱脅迫和重金屬鎘污染相結(jié)合,研究玉米整個生育期內(nèi)正常灌水和不同梯度的干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度處理對土壤酶活性、土壤微生物、土壤呼吸強度的影響,為污染土壤的質(zhì)量評價、生物治理及環(huán)境修復提供理論依據(jù)。
1.1 試驗設(shè)計及預處理
盆栽試驗于2013年3-9月在重慶市北碚區(qū)西南大學試驗農(nóng)場溫室進行。土壤類型為紫色土。試驗用塑料桶內(nèi)徑33 cm,深28 cm,內(nèi)裝15 kg風干土樣。玉米品種為東單80,生育期122天左右。在育苗盤中育苗(3月15日育苗),玉米苗長到第三片葉時(3月28日)移栽至塑料桶,每桶移栽3株。
試驗采用裂區(qū)設(shè)計。主處理為干旱脅迫:設(shè)正常供水(田間最大持水量75%~80%,對照A1)、中度干旱(田間最大持水量60%~65%,A2)和重度干旱(田間最大持水量45%~50%,A3)3個水分梯度??刂仆寥浪值姆椒ɡ玫聡鳬MKO Micromodultechnik GmbH公司生產(chǎn)的土壤水分測定儀TRIME-EZ/-IT測定土壤水分,并結(jié)合稱重法補水控水。干旱脅迫前所有處理均正常供水,在玉米拔節(jié)—大喇叭口期(5月1日—5月25日)、大喇叭口—抽雄吐絲期(5月25日—6月20日)、抽雄吐絲—成熟期(6月20日—7月15日),按設(shè)計水分梯度進行干旱脅迫處理。每一期干旱處理結(jié)束,恢復正常灌水直到收獲。副處理為重金屬Cd不同濃度設(shè)置:用重金屬鎘(CdCl2·2.5H2O分析純)處理土壤,設(shè)置濃度為0、1、5、15、50、100 mg·kg-1,分別用B0(對照)、B1、B2、B3、B4、B5表示,于移栽前將重金屬與土壤充分攪拌混均;每桶添加5 g復合肥(N、P2O5、K2O含量分別為30%、5%、5%)做底肥。每個處理3桶,重復3次,共計162桶。
1.2 土壤微生物、酶活性和土壤呼吸強度的測定
土壤微生物:采用稀釋平板分離法對土壤微生物分離、計數(shù);細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,真菌采用馬丁氏—孟加拉紅培養(yǎng)基,放線菌采用高氏一號合成培養(yǎng)基[9]。
土壤酶:過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法[10]測定,以每克土消耗0.1 mol·L-1KMn O4毫升數(shù)表示;蔗糖酶活性用3,5-二硝基水楊酸比色法[10]測定,以每克土24 h產(chǎn)生的葡萄糖(Glucose)毫克數(shù)表示。
土壤呼吸強度:測定儀器為LI6400便攜式光合作用系統(tǒng)連接6 400-09呼吸室,玉米整個生育期內(nèi)每隔25天左右測定一次,測定時間統(tǒng)一為上午09:00-11:00。
1.3 土壤樣品采集
3月30日,第一次測土壤呼吸強度,并取樣測土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性。之后每隔25天左右測土壤呼吸強度,再利用土鉆取5~10 cm的土壤樣品,其中一部分新鮮土樣存放在4℃冰箱內(nèi)用于做土壤微生物分離、計數(shù);再稱取10 g土置于鋁盒中,在烘箱中烘至衡重,計算土壤含水量;其余部分自然風干、研磨、過篩,測土壤酶活性。
1.4 數(shù)據(jù)分析
數(shù)據(jù)采用Excel2003進行數(shù)據(jù)處理,運用SPSS16.0軟件進行方差分析和顯著性檢驗(Student Newman Keuls test)。
2.1 干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度對土壤中細菌、放線菌、真菌總數(shù)的影響
圖1表明不同水分梯度下3種微生物總數(shù)A2、A3處理明顯低于A1處理,隨著玉米的生長發(fā)育土壤中3種微生物總數(shù)呈下降趨勢,土壤含水量與土壤微生物的數(shù)量成正比。另外,通過分析同一水分梯度下重金屬Cd不同濃度對土壤微生物的影響發(fā)現(xiàn),3個不同生育期中,正常供水時B1、B2處理可以促進土壤細菌的生長,使土壤3種微生物的總數(shù)增多;中度干旱時,大喇叭口—抽雄吐絲期和抽雄吐絲—成熟期B1處理比對照高,分別高18.4%和33.90%;重度干旱時,拔節(jié)—大喇叭口期B1處理比對照高41.00%。不同水分梯度下低濃度的Cd在玉米不同生育期能夠使土壤微生物數(shù)量增多,重金屬Cd對土壤微生物的影響程度與土壤含水量有關(guān)。鎘與干旱雙重脅迫對土壤微生物的影響比單一脅迫大。
圖1 玉米不同生育期干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度對土壤中三種微生物總數(shù)的影響(單位:個)Fig.1ThetotalnumberofthreekindsofmicrobeinsoilunderdifferentCdconcentrationsanddroughtstressindifferentcorngrowthperiods
2.2干旱脅迫下重金屬Cd對過氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶的影響
2.2.1 土壤過氧化氫酶
通過分析不同水分梯度下的土壤過氧化氫酶活性(表1)發(fā)現(xiàn),在玉米生長的不同時期中,A1處理與A2、A3處理的樣本均數(shù)有顯著差異。玉米不同生育期不同水分梯度下,土壤過氧化氫酶活性表現(xiàn)為:A1>A2>A3,說明土壤水分含量與土壤過氧化氫酶活性成正相關(guān)。
表1 干旱脅迫下土壤過氧化氫酶活性均數(shù)的兩兩比較(單位:mL/g)Table 1 The pairwise comparison of the averaged soil catalase under drought stress
不同濃度Cd處理的土壤過氧化氫酶測定結(jié)果顯示,在玉米生長的不同時期酶活性差異均達到顯著水平(表2)。拔節(jié)—大喇叭口期,B1、B2處理的土壤過氧化氫酶活性分別比B0分別高3.60%、5.00%,大喇叭口—抽雄吐絲期分別分別高3.61%、5.00%,抽雄吐絲—成熟期分別分別高3.60%、5.00%,說明低濃度的Cd可提高土壤過氧化氫酶活性,B3、B4、B5處理降低了土壤過氧化氫酶活性,高濃度的Cd抑制土壤過氧化氫酶活性。干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度及其互作對土壤過氧化氫酶的活性均有顯著影響。3個生育期中,隨著干旱程度的增強,在B1、B2處理下酶活性增強,能夠清除過氧化氫,利于作物的生長發(fā)育;而B3、B4、B5處理下酶活性受到抑制,使土壤生物和作物生長受到影響。
表2 重金屬Cd不同濃度下土壤過氧化氫酶活性均數(shù)的兩兩比較(單位:mL/g)Table 2 The pairwise comparison of the averaged soil catalase under different Cd concentrations
2.2.2 土壤轉(zhuǎn)化酶
通過分析不同水分梯度下的土壤轉(zhuǎn)化酶活性(表3)發(fā)現(xiàn),在拔節(jié)—大喇叭口期A1處理比A2、A3處理分別高37.10%、52.86%,在這一時期土壤含水量對土壤轉(zhuǎn)化酶活性影響較大,土壤含水量與土壤轉(zhuǎn)化酶活性呈正相關(guān);大喇叭口—抽雄吐絲期A1處理比A2處理高20.60%;抽雄吐絲—成熟期A1、A2、A3之間的差異不顯著。隨著玉米生長,土壤含水量與轉(zhuǎn)化酶活性的相關(guān)性逐漸降低。由表4可知,在拔節(jié)—大喇叭口期和抽雄吐絲—成熟期重金屬Cd對土壤轉(zhuǎn)化酶活性的影響不大,未達到顯著水平;大喇叭口—抽雄吐絲期處理B1、B2、B3、B4、B5比對照B0分別低31.72%、26.02%、16.27%、49.42%、9.70%,在該生育期重金屬Cd濃度對土壤轉(zhuǎn)化酶的影響較大。干旱脅迫與重金屬Cd不同濃度的交互作用在拔節(jié)—大喇叭口期、大喇叭口—抽雄吐絲期、抽雄吐絲—成熟期達到顯著水平(F值分別為15.345、10.471、3.495,P值分別為0.000、0.000、0.006,都小于0.01)。干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度及其互作對土壤轉(zhuǎn)化酶的活性的影響隨著玉米生育期的延長逐漸降低。
表3 干旱脅迫下土壤轉(zhuǎn)化酶均數(shù)的兩兩比較(單位:(mg/g)·d)Table 3 The pairwise comparison of the averaged soil invertase under drought stress
表4 重金屬Cd不同濃度下土壤轉(zhuǎn)化酶均數(shù)的兩兩比較(單位:(mg/g)·d)Table 4 The pairwise comparison of the averaged soil invertase under different Cd concentrations
2.3 干旱脅迫下重金屬Cd對土壤呼吸的影響
圖2表明,在玉米整個生育期中,土壤呼吸強度拔節(jié)—大喇叭口期>大喇叭口—抽雄吐絲期>抽雄吐絲—成熟期。土壤呼吸強度與土壤含水量和重金屬Cd濃度密切相關(guān)。玉米不同生育期干旱脅迫處理,土壤呼吸強度A1>A2>A3。在3個生育期中,拔節(jié)—大喇叭口期A1處理下B1、B2處理比對照B0分別高25.02%、23.81%;A2處理下B1、B2處理比對照B0分別高25.02%、23.81%;A3處理下B1、B2處理比對照B0分別高5.03%、25.97%;重金屬Cd不同濃度處理,Cd濃度≤5mg·kg-1對土壤呼吸有促進作用,Cd濃度≥15mg·kg-1對土壤呼吸有抑制作用。在正常供水和中度干旱下,不同濃度的重金屬鎘對土壤呼吸的影響變化幅度較大,但在重度干旱下,鎘對土壤呼吸強度的影響較小。而大喇叭口—抽雄吐絲期、抽雄吐絲—成熟期也有同樣的變化規(guī)律。土壤呼吸強度體現(xiàn)微生物的活性,用于衡量微生物生命活動的強度,圖2與圖1的變化趨勢基本相同,3個生育期中,不同水分梯度下,鎘濃度≤5mg·kg-1處理下土壤微生物數(shù)增多,土壤呼吸強度增加,鎘濃度≥15mg·kg-1抑制了微生物的數(shù)量,則土壤呼吸強度減弱。
圖2 玉米不同生育期干旱脅迫下不同濃度重金屬Cd對土壤呼吸的影響(單位:μmol·m-2.s-1)Fig.2 The soil respiration under different Cd concentrations and drought stress in different corn growth periods
土壤微生物不僅參與土壤有機質(zhì)的礦化分解和土壤養(yǎng)分碳、氮、磷、硫等的循環(huán)與轉(zhuǎn)化,還是表征土壤質(zhì)量的重要生物學指標,土壤環(huán)境的細小變化能夠通過土壤微生物反映出來[11]。許練烽等[12]認為,Cd對土壤微生物3大菌的抑制效果是:細菌>放線菌>真菌。王秀麗等[13]用菌落計數(shù)法測定了細菌、真菌、放線菌的菌落數(shù),結(jié)果顯示了細菌、真菌和放線菌的菌落數(shù)與有效鎘有一定程度的負相關(guān)趨勢,但其顯著水平不盡相同。Shweta等[14]發(fā)現(xiàn),土壤中加入微量的鎘,能使土壤細菌數(shù)目由每克土壤4 800×104個減少為2 000個。而王龍昌等[15]研究表明,在土壤相對含水量20%~60%范圍內(nèi),微生物活性隨含水量的增加而上升。本文對土壤3種微生物總數(shù)的研究顯示:A1處理明顯高于A2、A3處理,土壤中3種微生物總數(shù)和土壤含水量成正相關(guān)。本研究表明正常供水下鎘濃度≤5 mg·kg-1促進3種微生物的生長繁殖,其數(shù)量增多;中度干旱下鎘濃度≤1 mg·kg-1有促進作用;重度干旱下隨著鎘濃度的增加,3種微生物的數(shù)量下降;鎘濃度≥15 mg·kg-1對微生物的繁殖有抑制作用。因此重金屬鎘的有害性與土壤含水量的多少也有關(guān)。土壤中的微生物的數(shù)量可能還與種植的作物有關(guān),本文所研究的3種微生物數(shù)量隨著玉米生育期的延長呈下降趨勢。
土壤酶是土壤中一種生物催化劑,在生態(tài)環(huán)境中的地位非常重要[10]。沈桂琴等[16]的研究顯示,Cd對土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶和蛋白酶活性也具有明顯的抑制作用。羅虹等[17]發(fā)現(xiàn)土壤酶活性的高低與土壤重金屬污染程度存在著顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系。本試驗的結(jié)果顯示,B0處理與其他各濃度處理有顯著性差異。當重金屬鎘含量較低(≤5 mg·kg-1)時,對土壤過氧化氫酶有一定的促進作用,超過一定含量則抑制酶的活性,但不同濃度的Cd對土壤轉(zhuǎn)化酶起抑制作用。崔萌等[18]發(fā)現(xiàn)水分狀況的不同影響土壤酶活性,好氣處理下,土壤脲酶、酸性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶活性較高,而淹水和干濕交替處理下土壤酶活性較低。萬忠梅等[19]發(fā)現(xiàn)干濕交替和較干旱條件下酶活性高于持續(xù)淹水狀況下的酶活性,并且隨水分含量的增加酶活性降低。朱同彬等[20]研究發(fā)現(xiàn)過高的土壤含水量會顯著抑制土壤脲酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性。本試驗結(jié)果說明,玉米不同時期進行干旱脅迫處理,土壤過氧化氫酶在A1、A2、A3處理下存在顯著性差異,而土壤轉(zhuǎn)化酶隨著玉米的生長,土壤水分含量對轉(zhuǎn)化酶的影響變?nèi)?。而干旱脅迫和不同濃度重金屬Cd間的交互作用,對土壤酶活性的影響達到顯著水平。土壤酶大多數(shù)來源于微生物分泌和植物根系,干旱脅迫和重金屬對微生物影響較大,干旱脅迫嚴重限制了植物根系的生長,因此對土壤酶活性有一定的抑制作用。
土壤呼吸強度是土壤微生物活性的體現(xiàn),可用來衡量微生物生命活動的強度,也是研究土壤重金屬污染的一項重要生物學參數(shù)[21]。孫凡等[22]研究表明在溫度較低的冬春季,土壤濕度對土壤呼吸的影響不明顯,溫度較高的夏季土壤濕度與土壤呼吸速率呈顯著性拋物線相關(guān)(P<0.05)。本研究的結(jié)果顯示:在玉米整個生育期中低濃度的重金屬Cd(≤5 mg·kg-1)對土壤呼吸有促進作用,高濃度(≥15 mg·kg-1)對土壤呼吸有抑制作用。不同干旱脅迫下,正常灌水的土壤呼吸比中度干旱、重度干旱明顯高,并且達到顯著性差異。而干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度及交互作用與土壤呼吸間呈顯著差異。
土壤水分不僅影響植物的生長發(fā)育,而且對土壤生物活性、土壤酶也有影響。土壤酶由土壤微生物分泌,同時與土壤肥力相關(guān),土壤微生物是土壤呼吸的重要組成部分,三者相輔相成,因此需要更加深入地了解鎘污染和土壤水分對土壤微生物、土壤酶、土壤呼吸強度的脅迫機理,為做好防旱和清除鎘元素的危害提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
(1)土壤中細菌、放線菌、真菌的總數(shù)在重金屬Cd濃度低于5 mg·kg-1時有所增加,而在Cd濃度高于15 mg·kg-1時總數(shù)下降。玉米不同生育期進行干旱處理,土壤中3種微生物的總數(shù)A1>A2>A3。土壤中3種微生物總數(shù)與土壤含水量成正相關(guān),重金屬Cd對土壤微生物的影響也與土壤含水量有一定的關(guān)系。
(2)重金屬Cd不同濃度處理對土壤轉(zhuǎn)化酶的活性有抑制作用,而對土壤過氧化氫酶的影響則隨著Cd濃度的增加先促進后抑制;玉米不同時期進行干旱脅迫處理,土壤過氧化氫酶活性在A1、A2、A3處理下達到顯著性差異,而隨著玉米的生長土壤含水量對土壤轉(zhuǎn)化酶的影響逐漸減弱;干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度間交互作用對土壤酶活性有顯著影響。
(3)重金屬Cd不同濃度處理土壤,土壤呼吸強度呈先上升后下降,低濃度Cd(≤5 mg·kg-1)對土壤呼吸強度產(chǎn)生一定的促進作用,高濃度(≥15 mg·kg-1)則產(chǎn)生抑制作用;不同水分梯度下土壤呼吸強度表現(xiàn)為:A1>A2>A3;干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度以及交互作用對土壤呼吸強度均有顯著影響。
[1]王濟,王世杰.土壤中重金屬環(huán)境污染元素的來源及作物效應(yīng)[J].貴州師范大學學報(自然科學版),2005,23(2):113-120.
[2]李杰.重慶市園地土壤重金屬污染的初步調(diào)查[J].西南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版),2004,26(3):322-326.
[3]張維,蔣先軍,胡宇,等.微生物群落在團聚體中的分布及耕作的影響[J].西南大學學報(自然科學版),2009,31(3):131-135.
[4]楊志新,劉樹慶.重金屬Cd、Zn、Pb復合污染對土壤酶活性的影響[J].環(huán)境科學學報,2001,21(1):60-63.
[5]黃占斌,張形,彭麗成,等.重金屬Pb、Cd污染對土壤酶活性的影響[C].中國環(huán)境科學學會.中國環(huán)境科學學會學術(shù)年會論文集(2010).北京:中國環(huán)境科學出版社,2010:3824-3828.
[6]陸文龍,徐松巍,李英華.重金屬鎘對土壤呼吸和土壤微生物群落的影響研究[J].吉林化工學院學報,2013,30(7):65-67.
[7]ERIC A,DAVIDSON E A,LOUIS V,et al.Effects of Soil Water Content on Soil Respiration in Forests and Cattle Pastures of Eastern Amazonia[J].Biogeochemistry,2000,48(1):53-69.
[8]杜瑞英,唐明燈,艾紹英,等.含水量對Cd污染菜地土壤中微生物多樣性的影響[J].安全與環(huán)境學報,2013,13(2):1-4.
[9]許光輝,鄭洪元.土壤微生物分析方法手冊[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1986:91-109.
[10]關(guān)松蔭,張德生,張志明.土壤酶及其研究法[M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1986:274-339.
[11]CHANDER K,BROOKES P C.Microbial Biomass Dynamics Following Addition of Metal Enriched Sewage Sludge to a Sandy Loam[J]. Soil Biology&Biochemistry,1995,27(11):1409-1421.
[12]許練烽,郝興仁,劉騰輝,等.重金屬Cd和Pb對土壤生物活性影響的初步研究[J].熱帶亞熱帶土壤科學,1995,4(4):216-220.
[13]王秀麗,徐建民,姚槐應(yīng),等.重金屬銅、鋅、鎘、鉛復合污染對土壤環(huán)境微生物群落的影響[J].環(huán)境科學學報,2003,23(1),23-27.
[14]SHWETA S,ARVIND M,KAYASTHA,et al.Response of Microbial Organism to Metal Contained Soil[J].Journal of Microbiology and Biotechnology,2001,11(7):667-672.
[15]王龍昌,玉井理,永田雅輝,等.水分和鹽分對土壤微生物活性的影響[J].墾殖與稻作,1998(3):40-42.
[16]沈桂琴,廖瑞章.重金屬、非重金屬、礦物油對土壤酶活性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護,1987,6(3):23-27.
[17]羅虹,劉鵬,宋小敏.重金屬鎘、銅、鎳復合污染對土壤酶活性的影響[J].水土保持學報,2006,20(2):94-96.
[18]崔萌,李忠佩,車玉萍,等.不同水分狀況下紅壤水稻土中有機物料分解及酶活性的變化[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2008,36(22):9634-9636.
[19]萬忠梅,宋長春,郭躍東,等.毛苔草濕地土壤酶活性及活性有機碳組分對水分梯度的響應(yīng)[J].生態(tài)學報,2008,28(12):5980-5986.
[20]朱同彬,諸葛玉平,劉少軍,等.不同水肥條件對土壤酶活性的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學,2008,40(3):74-78.
[21]劉惠君.Effect of Pesticide Imidacloprid and Its Metabolites on Soil Respiration[J].環(huán)境科學,2001,22(4):73-76.
[22]孫凡,袁紅葉,朱波,等.紫色土丘陵區(qū)典型林地土壤溫室氣體釋放研究[J].重慶師范大學學報(自然科學版),2008,25(4):16-21.
[責任編輯:和諧]
The Effects of Drought Stress and Heavy Metal Cd Concentrations on Soil Microorganism and Enzyme Activity
ZHOU Hang-fei1,2,MA Zhong-lian1,DU Juan1,HE Qiao-li1,ZHAO Lin-lu1, RAN Chun-yan1,HUANG Zhao-cun1,ZHANG Sai1,WANG Long-chang1*
(1.College of Agronomy and Biotechnology,Southwest University,Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region,Ministry of Education,Engineering Research Center of South Upland Agriculture,Ministry of Education,Chongqing 400716, China;2.Seed Management Station in Jingning,Gansu 743400,China)
Pot experiment was conducted to study the effects of different heavy metal Cd concentrations on soil bioactivity in corn’s different growth period under drought stress.The soil was treated with different Cd concentrations and drought stressed in corn’s jointing stage-huge bellbottom period,the huge bellbottom-spinning tasseling stage,the spinning tasseling-mature period.The results showed that drought stress under different concentrations of heavy metal Cd,the total number of three kinds of microbe in soil,soil enzyme activity and soil respiration intensity reached significant level.Different Cd concentrations have different inhibition effects on soil invertase enzyme,but show both promotion and inhibition for soil respiration intensity and the soil catalasewith thechange occurred at some threshold values of Cd concentration.For the total number of three kinds of microbe in soil and soil respiration,the Cd concentrations≤5mg·kg-1have a promoting effect,while the Cd concentrations≥15 mg·kg-1have an inhibition effect.For soil catalase,a promoting or an inhibition effect showed with the Cd concentrations lower than 1 mg·kg-1or higher than 5mg·kg-1,respectively.In different development stages of the corn,the total number of three kinds of microbe in soil,soil catalase activity,and soil respiration intensity exhibited positive correlation with soil water content.In contrast,the soil invertase activity in the corn spinning tasseling-mature period is affected little by soil moisture content,and has not reached significant level.
drought stress;heavy metal Cd;soil microorganism;soil enzyme activity;soil respiration
S154.3
A
2096-2347(2016)02-0018-07
10.19478/j.cnki.2096-2347.2016.02.03
2016-05-28
國家自然科學基金項目(31271673),公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201503127)。
周航飛(1986—),男,甘肅靜寧人,碩士,助理農(nóng)藝師,主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)學研究。E-mail:1169936797@qq.com
*[通訊作者]王龍昌(1964—),男,陜西周至人,教授,博士生導師,主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)學研究。E-mail:wanglc2003@163.com