土壤酶及其研究法

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土壤酶及其研究法范文第1篇

关键词：土壤酶活性；土地利用类型；季节变化；垂直变化

中图分类号：S154

文献标识码：A 文章编号：16749944（2017）10010802

1 引言

土壤酶学是研究土壤酶活性及其相关特性的科学，是一门介于生物学和生物化学之间的边缘交叉学科[1]。土壤酶作为土壤组分中最为活跃的有机成分之一[2]，是生态系统的催化剂，不仅可以表征土壤物质能量代谢旺盛程度，而且还可以作为评价土壤肥力高低、生态环境质量优劣的一个重要生物指标[3～4]。它既是土壤有机物转化的执行者，又是植物营养元素的活性库[5]，其活性不仅能反映出土壤微生物活性的高低，而且能表征土壤养分转化和运移能力的强弱，是评价土壤肥力体系的重要参数之一[6]。土地利用方式不同使植被类型和植物群落不同，从而影响土壤的理化性质与土壤酶的活性状况。薛S[7]等研究干热河谷地带不同土地利用方式下土壤酶活性。

2 研究区概况

研究区位于珠江南北盘江上游岩溶区域的玉溪市澄江县西南部的尖山河小流域（北纬24°32′00″～24°37′38″，东经102°47′21″～102°52′02″），为抚仙湖的一级支流。流域总面积35.42 km2。最高海拔在流域北部，为2347.4 m，最低海拔在尖山河入抚仙湖的入口处，为1722 m，相对高差625.4 m。澄江县属低纬度高原气候，流域多年平均降雨量充沛，气温适宜。流域内的土壤主要是红紫泥土和红壤。尖山河小流域主要土地利用类型有天然次生林、人工林、灌草丛、坡耕地和梯田等几种地类。

3 材料与方法

3.1 样品的采集

每个样地的面积大于1 hm2。在每个大于1 hm2的样地内各设置3块400 m2（20 m×20 m）的样方，样方间距大于20 m，在每个样方内按S型或梅花型布点，分别取0～20 cm、20～40 cm土层土样，将相同生境、相同层次的5个点的土样等比例混合为一个样，去掉土壤中可见的植物根系和残体，重复3次，编号，用于测定土壤化学性质与酶活性。

3.2 样品分析

脲酶：苯酚钠-次氯酸钠比色法；蔗糖酶：3，5-二硝基水杨酸比色法；过氧化氢酶：高锰酸钾滴定法；蛋白酶：茚三酮比色法。

3.3 数据分析

利用WPS Excel和SPSS21.0等软件，对观测和实验所得数据进行分析处理。

4 结果分析

4.1 土壤酶活性的季节变化

土壤酶是土壤的重要组成部分，是土壤各种生物化学反应的催化剂，参与土壤中的物质和能量转化过程。由于季节性气候温度的变化、植被种类的不同，不同土地利用类型的4种酶活性存在显著差异（图1）。

土壤蔗糖酶的活性依次表现为人工林>次生林>灌木林>原生草地>坡耕地，过氧化氢酶的活性依次表现为灌木林>人工林>次生林>坡耕地>原生草地，脲酶活性均依次表现为次生林>人工林>灌木林>坡耕地>原生草地，蛋白酶的活性依次变现为次生林>人工林>原生草地>坡耕地>灌木林。4种酶的活性中次生林的活性均表现为较高，原生草地和坡耕地的酶活性表现相对较低。原因主要有两方面：一是次生林林内的植被群落受外界的干扰较少，植被盖度较高，地表有机物丰富，为有机质的转化提供了丰富的酶促底物；二是林内土壤结构疏松，透气性透水性好，且林内湿度较大，温度适宜，有利于提高酶活性，加快酶的反应速度，促使更多的有机物质转化为易于植物吸收的成分。坡耕地和原生草地土壤酶活性较低的原因则是土壤表层的有机质堆积较少，提供酶促反应的底物较少，土壤板结严重，透气性差，地表土壤的水分较少，缺乏土壤酶反应的环境条件，从而导致土壤酶的活性较低。

从气候条件来看，4种土壤酶活性在不同的气候条件下变化情况有一定的相似性，均表现为雨季的土壤酶活性大于旱季。土壤酶对温度的变化很敏感，一般的来说，当温度过高时，土壤酶会丧失本身的活性，而温度过低时，虽然不会丧失活性，但会抑制土壤酶的活性；土壤水分同样影响土壤酶的活性，土壤湿度较大时，土壤酶的活性会提高，但是如果土壤湿度达到一定的值甚至达到饱和状态时，则会抑制土壤酶的活性，当土壤水分减小时，相应的酶活性也会减弱。雨季实验区内气候环境适宜，湿热的环境条件有利于土壤酶的产生以及酶活性的增加；旱季试验区内的温度明显降低，土壤的水分含量较少，相应的酶活性减弱。不同土地利用方式也存在一定的差异。从图1可以看出，次生林、人工林和灌木林受温度和水分的影响差异较大，但是坡耕地和原生草地的酶活性的差异性不明显，原因主要有两方面：一方面是坡耕地和原生草地的植被覆盖度低，地表堆积层薄，有机质含量较低，缺少发生酶促反应的底物；另一方面是区域内的土壤蒸发快，土壤水分含量较低，地表易板结。这表明，土壤温度和土壤水分对土壤酶活性有一定的影响。

4.2 土壤酶活性的垂直变化

由图2可以看出，0～20 cm、20～40 cm土层的4种土壤酶活性变化曲线有一定的相似性，即0～20 cm的土壤酶活性高于20～40 cm。表层土壤的土壤酶活性较高的原因是地表的凋落物层较厚，有机质含量较高，为酶促反映提供了充足的底物，凋落物的腐解会释放一部分酶进入土壤，提高酶活性；凋落物的腐解还会促使土壤表层微生物的数量和活性的提高，进而使得土壤酶的活性升高。随着土层的加深，土壤的容重大，土壤的孔隙度变小，透气性变差，抑制微生物以及植物根部的呼吸作用，从而减少酶的释放。土层加深，土壤的温度、水分以及微生物的数量也会随之降低。综上所述，土壤酶的活性随着土层的加深逐渐减小。杨式雄[8]等人对武夷山土壤酶的垂直分布做了详细研究，得出统一地类的土壤酶活性表现为上层高、下层低的层次性分布；吴旭东[9]等人探讨了不同种植年限的紫花苜蓿人工草地的土壤酶活性垂直分布的差异，3种酶的活性都随着土层的加深而降低，这一系列的研究与该研究结果一致，可以看出土壤酶的活性与土壤理化性质以及土壤养分的关系密切，尤其以地表有机质含量的影响最明显，因此酶活性是反映土壤养分情况的重要生物指标。

5 Y论

土地利用方式对土壤酶存在显著影响。不同土地利用方式的土壤酶的含量有明显差异。总体上来讲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现较高。

季节变化影响土壤酶的活性变化，雨季气候环境适宜，湿热的环境条件有利于土壤酶的产生以及酶活性的增加，4种土壤酶的活性均表现为雨季大于旱季。

同一土地利用类型，不同土层深度土壤酶的活性不同，总体上是随土层加深，土壤酶活性降低；且不同土地利用方式，土壤活性随土层加深的变化幅度有所差异。

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土壤酶及其研究法范文第2篇

关键词：小白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino var. communis Tsen et Lee）；轮作；连作；有机肥；土壤微生物特性

中图分类号：S634.3/.1+5 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）24-6498-06

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.24.044

连作障碍是指在同一土壤中连续种植同一种或科的植物时，即便给予正常的栽培管理也会出现植物生长势变弱、产量和品质下降的现象[1]；一般作物在连作5 a以后连作障碍会比较严重。连作障碍主要表现为幼苗死亡率高、植株生长不良、发病率增加、产量下降等[2]。研究表明，轮作是有效修复连作土壤、缓解连作障碍的措施之一[3]，但是轮作有效缓解连作障碍需要3～5 a的时间[4]。在种植业已经日益产业化、规模化的今天，长时间的轮作并不能完全实现，尤其是在设施蔬菜种植区，由于经济利益的驱动和种植习惯的原因，有效轮作受到限制，因此必须寻找一种在短时间内可以调控连作障碍的措施来替代轮作。研究表明，连作会引起土壤微生物多样性降低、细菌数量减少、真菌数量增加，土壤线虫的结构也会趋向于不利于土壤质量的方向发展；而长期轮作有助于提高土壤微生物多样性、增加细菌数量、减少真菌数量，使土壤线虫结构得到改善[5]，土壤生物学特性的改善将改进连作土壤物理特性和化学性状。分析轮作改善连作土壤性状的机理可以看出，轮作与连作的区别是轮作对土壤输入了轮作作物的根系分泌物和残茬，而连作输入的连作作物根系分泌物和残茬；轮作提供了多样性植物、有机物质，对微生物群落及其功能产生了良性影响，提高了微生物群体多样性和功能多样性[6]，更多能源物质的投入也增加了微生物数量[7]，进而增加了土壤酶活性，催化了土壤中生化反应。嫁接、间作、套作等栽培方式也是通过改变土壤中有机物的组成来提高土壤微生物群体活性和酶活性[8，9]。对连作土壤投入有机物料也可以改变土壤有机物组成、微生物活性、土壤酶活性[10]；然而怎样投入有机物料才能达到轮作的效果，其对土壤的改变关键是什么鲜有研究。试验以蔬菜连作土壤为对照，比较轮作模式、不同有机物投入方式对连作土壤及其作物的影响，试图揭示有效的有机物投入模式及其对连作土壤微生物的影响机理，从而为蔬菜生产提供更加有效的连作障碍缓解措施。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2011～2015年在武汉市农业科学技术研究院北部园区蔬菜科学研究所基地进行。供试土壤为砂壤土，小白菜（Brassica campestris L. ssp. chinensis Makino var. communis Tsen et Lee）在其中连作6 a，试验地pH为5.8，有机质含量15.64 g/kg、碱解氮含量122.79 mg/kg、速效磷含量62.53 mg/kg、速效钾含量87.92 mg/kg。

试验设6个处理，处理A，小白菜连作6 a土壤，在6 a里全年种植小白菜；处理B，玉米轮作1 a，小白菜连作5 a后玉米轮作1 a；处理C，玉米、黄瓜、生菜、辣椒轮作3 a，小白菜连作3 a后种植其他作物（玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米）；处理D，小白菜连作土壤施商品有机肥100 kg/667 m2；处理E，秸秆还田，小白菜连作土壤加入玉米秸秆4 500 kg/667 m2；处理F，施发酵生物有机肥，小白菜连作土壤施用自制生物发酵有机肥，其制作方法为用新鲜的牛粪，玉米秸秆和微生物制成[11]，用量为4 500 kg/667 m2。

采取露地试验，每个处理3次重复，小区面积1.2 m×10.0 m，条播种植；于种植年的10月28日播种。小白菜播种前，D、E、F处理分别施相应的商品有机肥、秸秆和发酵生物有机肥；田间除草和防治病虫害等栽培管理措施同正常大田生产。

1.2 样品采集与处理

试验于2015年11月2日采集土壤和植株样品，土壤样品按5点取样法，每小区随机采取0～20 cm层土样，剔出大的植株残体和石粒等杂物，混合均匀后带回武汉市蔬菜科学研究所实验室，风干，研磨，过100目筛后直接装入密封袋，放入4 ℃冰箱备用；植株从子叶节处剪断，并取作物根系，将其冲洗干净后，置于低温取样盒内带回实验室。

1.3 测定方法

土壤微生物生物量碳含量（MBC）采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法测定，参考熏蒸提取-容量分析法[12]；土壤有机质含量采用重铬酸钾容量法-外加热法[13]测定；小白菜干物质重测定于105 ℃下烘干后称重；小白菜根系活力用氯化三苯基四氮唑（TTC）法[13]测定，根系质膜P-H+-ATPase水解活性采用文献[14]的方法测定；根系MDA含量用文献[15]的方法测定，土壤脲酶活性测定用比色法，以1 g土中NH3-N的含量表示；土壤转化酶活性测定用3，5-二硝基水杨酸比色法，以1 g土样（24 h）所产生葡萄糖的质量来表示；土壤磷酸酶活性测定用磷酸苯二钠比色法，以1 g风干土壤中的酚含量来表示[16，17]；光合速率（Net photosynthetic rate，Pn）测定采用Li-6400便携式全自动光合测定系统（美国LI-COR公司），于晴天无风上午9：00～11：00进行测定；土壤碳源利用AWCD值采用Biolog Eco微平板对土壤微生物功能进行测定[18]，首先称取10 g新鲜土壤，加入90 mL的去离子水，180次/min振荡10 min，然后在4 ℃条件下静置30 min；再吸取1 mL土壤悬浮液到999 mL去离子水中，摇匀，配成浓度10-3的稀释液体；将稀释液倒入灭菌的培养皿中，接种于Biolog Eco微平板，每孔125 μL样品；每24 h利用读板仪在590 nm下读数1次，连续读数7 d。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Office Excel 2003程序处理并绘图，应用SAS 8.1系统软件进行差异显著性比较；对连作小白菜的根系活力与小白菜种植地的土壤酶活性、土壤微生物生物量碳含量（MBC）、土壤碳源利用AWCD值进行相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小白菜干物质重与光合速率的影响

6个处理对小白菜干物质重的影响情况见图1，对小白菜光合速率的影响情况见图2。从图1、图2可以看出，各处理不同程度地提高了小白菜的干物质重和光合速率。与处理A小白菜连作6 a相比，其他处理的干物质重分别比处理A增加了32.0%、83.5%、4.1%、55.7%、92.8%，光合速率分别增加了28.9%、76.3%、6.3%、52.7%、88.6%；其中添加发酵生物肥处理和玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米轮作3 a处理对小白菜干物质的积累及光合作用的影响最大。这表明长期连作抑制了小白菜干物质的累积以及光合作用；而采用轮作或施发酵生物肥能有效提高其干物质重和光合速率。

2.2 不同处理对小白菜根系活力、根系质膜P-H+-ATPase活性、MDA含量的影响

6个处理对小白菜根系活力的影响情况见图3，对小白菜根系质膜P-H+-ATPase活性。的影响情况见图4。从图3、图4可以看出，各处理不同程度地提高了小白菜的根系活力及根系质膜P-H+-ATPase活性，与处理A相比，根系活力分别增加了23.0%、66.1%、6.2%、50.6%、75.9%；根系质膜P-H+-ATPase活性分别增加了29.1%、84.0%、3.4%、53.8%、78.2%；这表明长期连作显著降低了作物自身的根系活力和根系质膜P-H+-ATPase活性。根系MDA含量可反映细胞膜的伤害程度，6个处理对小白菜根系MDA含量的影响情况见图5。从图5可以看出，各处理不同程度地降低了根系的MDA含量，与处理A相比，根系的MDA含量分别降低了21.8%、46.2%、10.2%、36.7%、48.4%。这表明长期连作后导致土壤环境恶化，作物积累了大量自由基，造成一定的氧胁迫，加重了根系质膜的伤害，使根系MDA含量增加；而添加发酵生物肥处理和玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米轮作3 a处理对小白菜根系活力、根系质膜P-H+-ATPase活性、根系MDA含量产生了积极的影响。

2.3 不同处理对小白菜种植地土壤酶活性的影响

6个处理对小白菜种植地土壤酶活性的影响情况分别见图6、图7、图8。从图6、图7、图8可以看出，多数处理增加了土壤酶活性，其中玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米轮作3 a处理的土壤脲酶活性较小白菜连作6 a处理增加了1.05倍；土壤酸性磷酸酶活性各处理较小白菜连作6 a处理分别增加了33.8%、30.8%、2.3%、60.9%、48.9%；添加发酵生物肥处理和玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米轮作3 a处理的转化酶活性较小白菜连作6 a处理分别增加了107%、111%。这表明长期连作使土壤微生物生态恶化，理化性质变劣，土壤营养水平下降；而采用轮作或施发酵生物肥能有效改善土壤理化性质，促进土壤微生物生长，产生更多土壤酶，使营养元素有效性提高。

2.4 不同处理对小白菜种植地土壤有机质、MBC含量和碳源利用AWCD值的影

6个处理对小白菜种植地土壤有机质含量的影响情况见图9。从图9可以看出，各处理的有机质含量具有一定的差异，与小白菜连作6 a处理相比，其他处理的土壤有机质含量分别增加了10.7%、32.1%、0.9%、21.4%、33.0%，其中玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米轮作3 a处理与添加发酵生物肥处理的效果显著。

6个处理对小白菜种植地土壤MBC含量的影响情况见图10。从图10可以看出，各处理的MBC含量变化差异较大，与小白菜连作6 a处理相比，其他处理的土壤MBC含量分别增加了1.80倍、5.39倍、0.049倍、4.18倍、5.66倍，差异悬殊。这说明栽培方式的改变以及生物有机肥的施用为土壤微生物提供了有机营养保障，促进了微生物的活动与繁殖。

6个处理对小白菜种植地土壤碳源利用AWCD值的影响情况见图11。从图11可以看出，各处理的AWCD值在刚开始的24 h内增长很小，在24～132 h时段中增长明显，这个时间段微生物活性最高，132～168 h趋于稳定状态。对比不同处理的土壤碳源利用AWCD值可以看出，在132 h前，玉米-黄瓜-生菜-辣椒-玉米轮作3 a处理与添加发酵生物肥处理的AWCD值一直处于相对较高水平，说明这2个处理的微生物代谢旺盛；施商品有机肥处理和小白菜连作6 a处理的变化几乎一致，处于相对较低水平，说明长期连作明显影响土壤微生物活动，而商品有机肥的使用对微生物的代谢影响不明显。

2.5 连作小白菜根系活力与土壤微生物特性的相关分析

对连作小白菜的根系活力与小白菜种植地的土壤酶活性、土壤微生物生物量碳含量（MBC）、土壤碳源利用AWCD值进行相关分析，结果见表1。从表1分析可见，连作小白菜根系活力与土壤脲酶、酸性磷酸酶、转化酶活性之间存在极显著的相关关系，与MBC及AWCD之间也存在极显著的相关关系。而土壤酶活性与土壤MBC之间，MBC与AWCD之间均存在极显著的相关关系。

3 讨论

3.1 轮作及有机肥对小白菜生长及生理的影响

设施小白菜连作障碍在形态上表现为死株、植株整体生长不良、早衰，在生理上表现为根系活力下降、地上部光合速率下降；生产上调控连作障碍的措施有轮作和施用有机肥[19，20]。尽管轮作对连作障碍的缓解效果影响很大，但由于生产需求和设施不可移动的限制，通常轮作时间未能达到3～5 a的需求，甚至只有1 a的轮作时间。试验结果表明，相对于长期连作，轮作1 a处理的干物质累积及光合速率显著提高，但是显著低于轮作3年的处理，说明轮作1 a处理未能完全消除连作障碍；有机肥也是缓解连作障碍的有效措施，但是不同有机肥的施用效果并不一致。现在生产上施用的有机肥主要有商品有机肥、利用秸秆还田、发酵生物有机肥等。本试验结果表明，不同有机肥对于连作的缓解效果不一。商品有机肥处理下小白菜干物质重和光合速率与连作处理的差异不大，这个结果与万菲菲等[21]的研究结果不一致，可能原因是试验连作施肥水平不一致造成的。而秸秆还田和发酵生物有机肥的施用均显著提高了连作小白菜干物质重及光合速率，这与徐萌等[22]、邓接楼等[23]的研究结果一致。不过秸秆还田处理的效果低于相同使用量的发酵生物有机肥处理，说明不同有机肥处理方式及其水平对作物生长的影响较大。根系是植株摄取养分和水分的主要器官，其生长状况和活力水平直接影响着植株地上部分的营养状况及产量水平；根系的生理活性可以影响植株吸收水分和养分的能力，尤其是在逆境胁迫下，强壮和庞大的根系是保证植株正常生长的基础[24]。轮作和有机肥处理对连作障碍的缓解可能与其对连作植株根系活力的提高有一定的关系[25，26]，本试验轮作和有机肥处理对根系活力的提高及缓解连作对根系的伤害与干物质累积、光合速率的提高有相同的影响趋势就旁证了这一观点。

3.2 轮作及有机肥对连作土壤酶活性的影响

土壤酶来源于土壤微生物代谢、植物根系分泌物以及动植物残体的腐解过程[27]，在土壤有机物转化及养分循环中发挥着重要作用[28]。脲酶是土壤中最活跃的水解酶类之一，可以水解施入土壤中的尿素，释放供作物利用的铵离子[29]；磷酸酶是一种催化土壤中有机磷化合物的酶，活性的高低直接影响土壤中有机磷的分解转化和其生物有效性[30]；转化酶可以提高土壤生物学活性，参与碳水化合物转化为植物、微生物可以利用的营养物质过程[31]。试验中，轮作、秸秆还田、生物发酵有机肥处理均显著提高了土壤酶活性，这与杜社妮等[32]、Bastida等[33]的研究结果一致。可能是轮作和发酵有机肥处理向土壤输入了大量有机质后改善了土壤理化性质、促进了土壤微生物生长、产生出更多土壤酶的缘故。

3.3 作及有机肥对连作土壤微生物生物量及碳源利用的影响

土壤微生物活性是土壤质量的重要指标[34]。相比连作作物长期对土壤输入相对单一碳源，轮作和有机肥处理补充了大量有机碳源，更加有利于维持土壤微生物活性及多样性。试验结果表明，轮作显著提高了有机质含量及土壤微生物生物量碳含量（MBC），同时土壤碳源利用AWCD值显著提高，AWCD值反映了微生物对不同碳源代谢的总体利用能力及微生物活性强弱[35]。其中3年轮作处理土壤微生物数量及活性显著高于1年轮作处理，表明多样性增加及大量碳源的施入提高了土壤微生物活性。商品有机肥虽然含有大量活性生物菌，但是由于对土壤碳源施入得很少，其微生物活性相比连作处理提高不显著，这导致商品有机肥缓解连作障碍的效果有限。秸秆还田和发酵生物有机肥显著提高了土壤微生物数量及活性，这与它们对土壤酶活性及连作作物根系活力、光合速率的影响相一致，土壤微生物活性、酶活性、根系活力可能存在一定的联系。

3.4 土壤酶活性、根系活力、微生物活性的相关关系

试验结果表明，土壤酶活性、小白菜根系活力、土壤微生物生物量碳含量（MBC）之间存在显著正相关关系，这与李明静等[10]的研究结果一致。这是土壤肥力、土壤微生物与土壤酶协同发展的结果。土壤酶的高活性来源于土壤微生物大量繁殖[36]，土壤养分的循环依托土壤酶对底物的转化。

总的来看，采用合理轮作及适宜的有机肥施入方式，可以显著改善连作土壤酶活性及微生物活性，促进连作小白菜提高根系活力、加快生长，要是较长时间轮作和大量施入发酵有机肥，则缓解连作障碍的效果更好。

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土壤酶及其研究法范文第3篇

关键词：代森锰锌;脲酶;过氧化氢酶;土壤

收稿日期：2011-12-29

基金项目：农业部药检所项目(编号:NYCL20100110)资助

作者简介：周海波（1976―），男，湖南汩罗人,工程师,主要从事污水治理方面的研究。

中图分类号：S154.2

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2012)02-0118-04

1 引言

土壤酶是土壤中最活跃的部分之一,是土壤新陈代谢的重要因素。土壤酶参与土壤中各种化学反应和生物化学过程,与有机物矿化分解、矿质营养元素循环、能量转移、环境质量等密切相关,其活性不仅能反映出土壤微生物活性的高低,而且能表征土壤养分转化和运移能力的强弱,是评价土壤肥力的重要参数。土壤酶的活性易受环境中物理、化学和生物等诸因素的影响,尤其在污染条件下土壤酶的活性变化很大,因此土壤酶活性作为一项生态毒理学指标,被许多学者用来判断外来物质对土壤的污染程度及可能对生态环境造成的影响。农药施用后,高达70%左右进入土壤,必然和土壤酶发生反应,因此研究施用农药对土壤酶活性的影响,是目前土壤学和环境学关注的热点问题之一。

研究表明：土壤酶与农药的关系有激活、抑制和无关3种;土壤酶活性在一定程度上可反映土壤受农药污染的程度。如今有关化学农药对土壤酶活性的影响已有许多报道,如和文祥等通过室内模拟实验研究了有机氯除草剂(2,4-D)对土壤酶活性的影响,结果表明2,4-D 会明显降低土壤脲酶活性。侯利园等通过高锰酸钾滴定法测定了代森锰锌对土壤中过氧化氢酶的影响,结果表明代森锰锌对过氧化氢酶有很强的激活作用。代森锰锌作为一种有效的杀菌剂因具有高效、低毒、价廉等特点而被广泛使用。有关代森锰锌及其代谢物乙撑硫脲在农作物上的残留国内外都做了不少的工作,本实验通过研究代森锰锌对土壤中脲酶和过氧化氢酶活性的影响,为生产实践中合理使用农药,提高作物生产,监测环境污染等提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 供试材料

试验农药为68%代森锰锌水分散粒剂,瑞士先正达投资有限公司生产。试验土壤采自济南(褐土)、菏泽(潮土)、烟台(棕壤),挖0~20cm耕作层土壤,在室温下风干过2mm筛备用。土壤理化性质见表1。

2.2 试验设计

分别称取1 000g供试褐土、棕土和潮土,各均分为4份,向各份土壤中加入不同剂量的代森锰锌溶液,使其在土壤中的质量比分别为0、0.15、1.5、5mg•kg-1,调节试样的含水量至土壤最大持水量的60%,置于生化培养箱中培养,培养过程中用无菌水保持土壤饱和含水率在60%(与农田基本相同),并分别在培养1、4、7、10、14、20、28 d后取样测定脲酶和过氧化氢酶活性的变化。

2.3 土壤酶活性的测定

土壤中脲酶活性采用靛酚比色法;过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。

2.4 数据分析

采用Excel和Spss15.0软件对数据进行显著性分析,并画折线图分析其变化趋势。

3 结果与讨论

3.1 代森锰锌对土壤脲酶活性的影响

脲酶是一种重要的土壤酶,是唯一对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质量的重要指标。各浓度代森锰锌处理3种不同质地土壤脲酶活性变化如表2和图1、图2、图3所示,3种土壤在施入不同剂量的代森锰锌后,土壤中脲酶的活性变化趋势基本一致,0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌在培养前期(1~7d)对3种土壤中脲酶均表现轻微激活作用,且随培养时间增加,激活作用增大,至7d激活程度达到最大,最大激活程度为潮土达29%,其中褐土和棕土激活程度较小,原因可能是潮土中微生物适应能力较强,能很快利用代森锰锌作为碳源,氮源等,大量生长繁殖,从而使脲酶活性提高较大。随后激活程度逐渐下降,至培养后期(20~28d)3种土壤脲酶活性均趋于平稳,基本恢复到对照水平。1.5mg•kg-1和5.0mg•kg-1高浓度的代森锰锌对3种土壤脲酶活性有显著抑制作用,且随浓度的增加抑制作用增大,这种抑制在处理7~10d达到最大,最大抑制程度为褐土达35%,其次为棕壤达30%,抑制作用最小的为潮土仅17%,抑制原因可能是高浓度代森锰锌抑制了土壤中微生物的生长,使得与酶分子结合的底物分泌量减少,从而降低了酶活性。其中3种不同质地土壤中微生物适应能力不同,从而被代森锰锌抑制或杀死的程度不同,进而使得3种土壤受到抑制程度不同。但是,随着代森锰锌的降解,处理20d后3种土壤中脲酶活性都恢复到对照水平。

注:表中数值为3次重复之平均值,小写字母表示P

3.2 代森锰锌对土壤过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是土壤中一种重要的氧化还原酶,它将土壤中的H2O2分解,使作物免遭毒害。土壤中的过氧化氢酶活性变化对作物生长有着重要的影响。不同剂量代森锰锌对3种土壤中过氧化氢酶活性影响如表3和图4、图5、图6所示。各浓度代森锰锌处理过氧化氢酶活性在整个培养期间变化幅度不大。0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌对3种土壤过氧化氢酶活性均有轻微激活作用,且在培养前期,随培养时间增加,激活作用增大,处理7d后激活作用达到最大,最大激活程度为潮土达23%,且在整个培养期间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适应能力比棕壤和褐土中强,从而其微生物活性比棕壤和褐土中高,进而对过氧化氢酶活性激活程度较大。随着时间的进一步延长过氧化氢酶活性逐渐下降,28d后各处理与对照无显著差异,基本恢复到对照水平。1.5、5mg•kg-1高浓度代森锰锌处理对3种土壤过氧化氢酶均有显著抑制作用,且随浓度的增加抑制作用增大,这种抑制在处理后7~10d达到最大,尤其在棕壤中抑制作用最为显著,最大抑制程度达49%,随后抑制作用开始减弱,但这种抑制作用在棕壤和潮土中持续时间较长,处理20d后仍与对照存在显著差异,而褐土中过氧化氢酶在处理后14d即基本恢复到对照水平。这可能是棕壤和潮土中的微生物适应能力较差,高浓度代森锰锌抑制或杀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数量明显比褐土中小,从而使这种抑制作用在棕壤和潮土中持续时间较长。处理28d后3种土壤过氧化氢酶活性均与对照无显著差异,恢复到对照水平。

4 结语

试验结果表明：不同浓度代森锰锌处理对土壤酶活性有显著影响。0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌可以激活土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性,而1.5、5mg•kg-1高浓度代森锰锌对脲酶和过氧化氢酶有显著抑制作用,并且随着浓度的增加,抑制作用增大。但在培养后期随着代森锰锌的不断降解转化,3种土壤中脲酶和过氧化氢酶活性最终均能恢复到对照水平。因此,在正常施用量下代森锰锌不会对土壤环境带来显著不利影响,所以可认为代森锰锌在正常施药下对土壤系统是安全的。并且3种土壤中土壤酶活性恢复速度褐土>棕壤>潮土,表

明褐土中微生物适应能力最强,受代森锰锌作用时间最短,最适宜种植农作物。

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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

[关键词] 施肥；桔梗；微生物数量；酶活性；土壤

[收稿日期] 2013-04-19

[基金项目] 国家重点基础研究发展计划（973）项目（2012CB416902）

[通信作者] 徐福利，E-mail：

[作者简介] 王渭玲，教授，博士生导师，主要研究领域为药用植物生理生态，E-mail：

土壤微生物数量和土壤酶活性是影响土壤微生态环境的重要因素，是土壤有机物转化的执行者，同时还是植物营养元素的活性库。与土壤养分相比，土壤微生物数量和酶活性作为土壤肥力的评价指标更为合理[1]。土壤微生物和土壤酶活性对环境的变化十分敏感，极易受施肥制度，植被类型，干湿交替，根系分泌物等环境因子的影响[2]。关于施肥对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响方面已有不少研究，郭萍等[1]认为施肥能增加烟草土壤微生物数量，增强土壤酶活性；孟庆英等[3]研究认为施肥可以提高大豆根际土壤微生物的数量和土壤肥力；周卫军等[4]发现不同施肥修复措施均可明显提高退化稻田土壤微生物数量和微生物活性；刘苗等[5]认为施肥可以显著提高玉米根际微生物数量，其中以有机肥配施磷肥和氮肥效果最为显著；乔旭等[6]研究表明，在施用无机肥的基础上，有机肥的施用可以明显提高小麦土壤微生物数量和土壤酶活性。李秀英等[7]研究表明不同的施肥制度对土壤微生物的影响不同。焦晓光等[8]研究发现长期施用氮磷钾，有机肥和氮磷钾配施有机肥均可提高薄层黑土脲酶，磷酸酶，转化酶，过氧化氢酶和脱氢酶活性，尤其以氮磷钾配施有机肥效果最为显著。众多前人的研究均表明施肥会不同程度的提高土壤微生物数量和酶活性，尤其是均衡施肥效果最为明显。但是施肥研究大多集中在大田作物方面，关于施肥对种植药用植物桔梗土壤生物学特性的影响还未见报道，而种植桔梗土壤微生物群落的变化可能是导致连作桔梗病虫害发生的原因[9]。同时，有文献指出，土壤酶活性与土壤养分有密切关系[10]。因此，本文通过研究不同施肥水平对桔梗土壤微生物数量和酶活性的影响，比较不同施肥水平下土壤质量的变化，探索对桔梗土壤肥力维持最有利的施肥方案。

1 材料与方法

1.1 试验区概况 田间试验在陕西省商洛市商州区香菊药源基地进行，基地地势平坦，海拔580 m，属于半湿润温暖气候区，具有四季分明，光照充足，降水充沛的特点。年降水量722.9～899 mm，年平均日照2 346.8 h，年平均气温15.8 ℃，无霜期248 d。土壤为棕壤土，种植前试验地土壤肥力状况为0～20 cm土壤有机质21.94 g・kg-1，全氮（N）0.68 g・kg-1，全磷（P2O5）0.75 g・kg-1，全钾（K2O）13.80 g・kg-1，碱解氮86.62 mg・kg-1，速效磷71.63 mg・kg-1，速效钾134.10 mg・kg-1，有效铜0.28 mg・kg-1，有效锌0.32 mg・kg-1，有效铁2.41 mg・kg-1，有效锰1.53 mg・kg-1，pH 7.47，CEC 23.58 cmol・kg-1，土壤含水量13.55%； 20～40 cm土层有机质13.89 g・kg-1，全氮（N）0.47 g・kg-1，全磷（P2O5）0.63 g・kg-1，全钾（K2O）14.13 g・kg-1，碱解氮60.38 mg・kg-1，速效磷49.94 mg・kg-1，速效钾111.83 mg・kg-1，有效铜0.62 mg・kg-1，有效锌0.19 mg・kg-1，有效铁2.75 mg・kg-1，有效锰0.89 mg・kg-1，pH 7.79，CEC 23.94 cmol・kg-1，土壤含水量13.76%[11]。种植作物为紫花桔梗，前茬作物为决明子，2010年4月15日播种，2011年10月28日收获。

试验小区为4 m×6 m，施肥采用氮，磷，钾3因素2次D-饱和最优设计，共10个处理（表1），小区采用随机区组排列，设置3次重复。磷肥和钾肥作为基肥，播种前一次性施入，氮肥的1/3作为基肥，其余的2/3分2次追施，每次追施1/3，分别于第1年与第2年的6月底追施。氮肥为尿素（N≥46%），磷肥为过磷酸钙（P2O5≥12%），钾肥为硫酸钾（K2O≥51%）。

表1 施肥方案

Fig.1 fertilizer programs

1.2 土样采集，处理和分析 于2011年10月28日紫花桔梗的枯萎期用土钻钻取根系周围5 ～10 cm土壤，采集0 ～20 cm，20～40 cm 2个深度的土样，在每个小区采用对角线法五点对称取样，剔除石砾和植物残根等杂物，捡去可见有机物，五点混合制样。过2 mm筛后，一部分放入1 ℃冷库内保存，用于测定土壤微生物数量，一部分风干后过1 mm筛密封保存，用于测定土壤酶活性。

土壤微生物数量的测定采用稀释平板计数法[12]，细菌使用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌使用马铃薯培养基（PDA），放线菌使用高氏一号培养基。细菌稀释梯度为1×10-4～1×10-6，真菌为1×10-1～1×10-3，放线菌为1×10-3～1×10-5，每个稀释梯度做3次重复。土壤微生物数量以每克土壤（干重）形成的菌落数表示。

土壤酶活性测定参照关松荫[13]的方法，过氧化氢酶采用高锰酸钾容量法，以每克干土消耗1 mL 0.1 mol・L-1 KMnO4为1 个活性单位（U）。蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法，以每克土壤（干重）24 h分解产生的葡萄糖的毫克数表示。脲酶采用苯酚钠比色法，以每克干土消耗1 mg NH3-N 为1 个活性单位（U）。磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法进行测定，以每克干土消耗1 mg 酚为1个活性单位（U）。每个样品重复测定3次。

1.3 数据处理和分析 试验数据利用Excel 2007和SPSS 17.0进行整理和统计分析，采用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 施肥对微生物数量的影响 与对照相比，氮，磷，钾单施对0～20 cm土壤细菌数量的影响没有显著差异，而磷钾配施，氮磷配施，N3P1K3和N3P3K1都不同程度上增加了0～20 cm土壤的细菌数量，尤其是磷钾配施效果最显著，与N0P0K0相比，分别增加了144.34%，39.25%，37.17%，53.58%；对20～40 cm的土壤，除了N3P1K3土壤细菌增加了163.77%；其余处理都降低了细菌数量，但是处理之间差异不显著（表2）。

表2 不同施肥对土壤微生物数量的影响（±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处理之间在0.05水平上存在显著差异。

对土壤放线菌数量的影响，只有单施钾肥显著增加了土壤放线菌数量，比N0P0K0处理增加了192.11%。单施氮肥，氮钾配施和N3P1K3处理增加了0～20 cm土壤放线菌的数量，但是与对照没有显著差异。除单施钾肥外，其他处理都不同程度的降低了20～40 cm土壤放线菌的数量，但是与对照差异不显著。

对土壤真菌数量的影响，在0～20 cm土层，除了单施氮肥，单施磷肥，氮钾配施，N1P3K3，N3P1K3增加了土壤真菌的数量，其中，N2P0K2，N3P1K3分别比N0P0K0处理增加了35.27%，92.21%；其他处理都不同程度的降低了真菌数量。对20～40 cm的土壤除了单施氮，单施磷和氮钾配施，其他处理都降低了土壤真菌的数量，尤其是氮磷钾三者配施对真菌数量降低的程度最大。单施氮肥显著增加了20～40 cm土壤真菌的数量，增加了165.35%，其他处理与对照相比差异不显著。

2.2 施肥对酶活性的影响 氮钾配施和对照之间没有显著差异，其他处理都极显著降低了0～20 cm土壤过氧化氢酶的活性，以单施磷肥降低的最为显著，降低了15.08%。但是氮磷配施和氮磷钾三者配施却极显著增加了20～40 cm土壤过氧化氢酶的活性，其他处理和对照之间没有显著差异（表3）。

对蔗糖酶活性的影响，在0～20 cm的土壤中单施氮肥，单施钾肥，磷钾配施和氮磷配施增强了蔗糖酶活性，但是不同施肥处理和对照相比没有显著差异。所有处理都显著或极显著增加了20～40 cm土壤的蔗糖酶活性，以N3P3K1增加作用最明显，增加了103.02%，与对照相比差异达到了极显著。

除氮磷配施外，其他施肥处理都不同程度降低了0～20 cm土壤磷酸酶的活性，单施磷肥，磷钾配施和氮钾配施显著降低了磷酸酶活性，其中单施磷肥与对照相比极显著降低了0～20 cm土壤磷酸酶的活性，降低了22.26%。除了N1P3K3处理外，其他施肥处理都不同程度的增强了20～40 cm土壤磷酸酶的活性，其中单施氮肥，氮磷配施和N3P3K1与对照相比显著增强了磷酸酶的活性，其他处理和对照没有显著差异（表4）。

单施氮肥，单施钾肥，氮钾配施，氮磷配施和氮磷钾三者配施显著增强了0～20 cm土壤脲酶活性，而单施磷肥和磷钾配施显著降低了0～20 cm土壤脲酶的活性。除了磷钾配施和对照没有显著差异，其他处理都显著或极显著的增强了20～40 cm土壤脲酶的活性，尤其是氮磷配施和氮磷钾三者配施对脲酶活性的增强作用最大。

3 讨论

3.1 施肥对桔梗土壤微生物数量的影响 土壤微 表3 不同施肥对土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响（±s，n=3）

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

表4 不同施肥对磷酸酶和脲酶活性的影响（±s，n=3）

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

生物是构成土壤生物活性的重要组分。本研究表明，施肥影响了土壤中微生物的数量，但是由于受施肥深度的影响，使得对0～20 cm土壤中微生物的影响大于20～40 cm。氮磷钾3种肥料的配合施用增加了土壤中细菌和放线菌的数量，却降低了真菌的数量。孙瑞莲等[14]研究表明，氮磷钾与有机肥配合施用能明显提高土壤各养分含量，增加土壤微生物的数量，创造有利于土壤微生物生长繁育的土壤生态化学环境。邵清松等[15]研究表明，施肥有利于土壤微生物功能多样性的提升。郭修武等[16]也认为真菌数量越多土壤肥力越差。不少学者认为真菌型土壤是地力衰竭的标志，而细菌型土壤是土壤肥力提高的生物指标。由此可知，氮磷钾的配合施用在一定程度上提高了土壤的肥力。

3.2 施肥对桔梗土壤酶活性的影响

土壤中的酶类主要来源于土壤微生物和植物根系分泌物，参与土壤腐殖质的合成与分解等许多生化过程，是反映土壤生物学活性的重要指标[17]。李琰琰研究表明[18]，在一定的深度范围内，适当的增施氮肥，可以显著提高土壤酶的活性。氮水平对表层土的土壤酶活性影响较大，而对深层土的作用效果并不是很明显。Jessica 等[19]研究表明，施入N 50 kg・hm-2显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。本研究表明施肥对过氧化氢酶活性的影响在不同土壤深度差异很大，在0～20 cm施肥降低了过氧化氢酶活性，而在20～40 cm除单施氮肥外，施肥却增强了过氧化氢酶活性。不同土壤深度过氧化氢酶活性的差异可能与微生物及植物根系有关。这与兰宇等[20]的研究结果相似。

蔗糖酶是土壤中碳循环转化的关键酶，参与有机物质的代谢过程，蔗糖酶活性大小与土壤肥力呈正相关[21]。本研究表明施肥处理增强了20～40 cm土壤蔗糖酶的活性，而对0～20 cm土壤的蔗糖酶没有产生显著影响，可能是因为土壤表层有机质累积量降低所致，但是施肥也起到了增强蔗糖酶活性，提高土壤肥力的作用。

磷酸酶在有机磷矿化中起着重要作用，可表征土壤的供磷能力[22]。本研究结果表明，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，尤其是单施磷肥，磷钾配施和氮钾配施降低的最为显著，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，施肥不同程度增强了20～40 cm磷酸酶的活性，促进土壤中有机磷和矿物态磷转化为有效磷，提高土壤肥力。

脲酶是一种酰胺酶，直接参与尿素形态的转化，其产物是植物最重要的土壤速效氮[23]。除了单施磷肥和磷钾配施外，施肥显著或极显著增强了土壤中脲酶活性。尤其以氮磷钾配施的提高作用最为显著。这与李慧杰等[24]的研究结果一致。脲酶是一种诱导酶，尿素的施用可以促进脲酶活性的提高。

4 结论

施肥增加了桔梗种植土壤中细菌和放线菌的数量，而降低了土壤中真菌的数量，使土壤由贫瘠的“真菌型”转变成高肥力的“细菌型”土壤。施肥增强了土壤蔗糖酶活性和脲酶活性，对过氧化氢酶和磷酸酶的影响因土壤深度而异。在桔梗种植中，氮，磷，钾3种肥料配合施用是有利于土壤肥力维持的施肥方式，尤其以N3P3K1（即高氮，高磷，低钾）处理对土壤肥力的维持最有利。

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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

关键词 烤烟；绿肥掩青；土壤酶；微生物；根系活力；致香成分

中图分类号 S572 文献标识码 A 文章编号 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

近年来，随着化肥施用量的增加，烟区土壤复种指数居高不下，加之缺乏良好的培肥地力措施，土壤营养供应不均衡，土壤环境比较恶劣[1-3]。土壤是植物赖以生长的基础，土壤环境的变差势必会影响烤烟的生长发育和烟叶质量的形成。只有创造一个好的土壤环境，才能均衡土壤对烟株的营养供应[4]。种植绿肥不仅可以充分利用冬季休闲的烟田，还有利于将烟草种植与牧业发展相结合，从而提高单位土地面积的经济效益。绿肥生长过程中通过根系穿插、根系分泌物和细胞脱落等可以增加微生物活性，能够改良土壤结构和增加土壤有机质含量[5-7]。本研究从烤烟土壤的酶活性、土壤微生物数量和对烟叶致香成分含量的影响入手，研究绿肥掩青对土壤的改良效果和烟叶质量的影响，以期为植烟土壤改良提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验概况

供试烤烟品种为豫烟10号。试验于2014年在漯河市临颍县固厢乡沙河金叶现代烟草农业示范园区内进行。试验地土壤类型为潮土，有机质0.92%，速效氮52.90 mg/kg，速效钾97.50 mg/kg，氯27.10 mg/kg，全氮0.06%，pH值7.90，肥力中等，土壤质地中等稍轻，灌溉条件良好。

1.2 试验设计

试验共设2个处理，分别为T1：不种植绿肥；T2：种植大麦掩青作绿肥。采取大区试验，每个大区0.2 hm2左右，不设重复。

1.3 试验实施

2013年10月25日将大麦种子以撒施方式播种，播种量112.5 kg/hm2；2014年4月15日开始掩青，掩青量3.1 kg/m2。掩青时先用旋耕耙把大麦打碎，然后深翻耙磨。要求2个大区的基础肥力等环境条件相对一致，5月1日移栽，移栽密度行株距120 cm×50 cm。条施烟草肥（15-15-15）225 kg/hm2、饼肥300 kg/hm2、硫酸钾112.5 kg/hm2，穴施烟草肥75 kg/hm2，6月7日追施硫酸钾112.5 kg/hm2、硝酸钾75 kg/hm2，6月28日追施硝酸钾75 kg/hm2。试验栽培管理的其他技术措施，按照当地指定的规范化技术方案执行。对各处理的成熟特征、烘烤特性进行观察，加强病虫害防治，采收时坚持成熟采收、不成熟不采收的原则。

1.4 试验方法

1.4.1 土壤样品的采集及处理。在烤烟生长的团棵期（移栽后30 d）、旺长期（移栽后60 d）和成熟期（移栽后90 d），采集距表层5～20 cm深土层的土，混匀后，过10目筛，用4 ℃冰盒带回实验室，置于4 ℃冰箱中冷藏待测。

1.4.2 烟样采集及处理。分别取各处理烟田的10～12叶位的成熟烟叶在同一烤房内进行烘烤，取烤后外观质量较好的烟叶作为试验样品进行香气物质测定。每个样品取3.0 kg，一部分烘干后磨成过0.25 mm孔径筛的粉末，用于化学成分分析和香气物质测定。

1.5 测定项目与方法

1.5.1 土壤酶活性和微生物数。移栽后第30天起每隔15 d进行取样，共取样7次。取样时，采用五点取样法在每个小区取5～20 cm根际及田间土层土样，剔除新鲜土样中石栎及植物残茬等杂物，用来测定各处理在不同时期根际土壤的酶活性和微生物数量。

采用苯酚―次氯酸钠比色法对土壤中脲酶的活性进行测定，以1 d后土壤中NH3-N的量表示，单位为mg/g[8]；采用容量法对土壤中过氧化氢酶的活性进行测定，以20 min后土壤消耗的0.1 mol/L KMnO4的量表示，单位为mL/g。用固体平板法对土壤中的微生物数量进行分离鉴定。细菌、真菌、放线菌分别用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基、马丁氏培养基和改良高氏1号培养基[9]。

1.5.2 烟株根系活力。移栽后第30天起每隔15 d进行测定，测定时小心挖取烟株根系，采用TTC法测定根系活力。

1.5.3 烟叶香气物质成分含量的测定[10]。称取20 g粉碎后的烟样，用水蒸汽同步蒸馏装置对烟叶中的香气成分进行提取，再用二氯甲烷进行萃取浓缩，然后取浓缩样2.0 μL进样分析。分析仪器为：Auto system XL GC配FID检测器和自动进样器（美国PE公司生产），Turbo Mass色质联用仪（美国PE公司生产）。

气相色谱（GC）条件：色谱柱型号DB-5，30 m×0.25 mm×0.25 μm。初温40 ℃，恒温2 min后以4 ℃/min升至250 ℃，保持10 min；进样口250 ℃，FID 250 ℃；分流比为30∶1；H2为载气，压力为10 kPa；进样量为2.0 μL。

GC-MS 条件：色谱柱型号DB-5，30 m ×0.25 mm×0.25 μm。载气为He；柱头压10 kPa，溶剂延迟3.5 min；传输线温度250℃，离子源温度170℃；EI 能量70 eV，扫描范围为35～350 amu，其余色谱条件同GC。

2 结果与分析

2.1 土壤酶活性

土壤酶是土壤的组成成分之一，是土壤中各种酶类的总称。它主要来源于土壤中动物、植物根系和微生物的细胞分泌物以及残体的分解物[11]。脲酶和过氧化氢酶是2种重要的土壤酶。前者在土壤中广泛存在，土壤脲酶的酶促反应产物可作为一种氮源提供给植物利用[12]。

由图1可知，随着生育期的延长，2种酶活性均呈现单峰曲线，在6月29日达到最大值后呈下降趋势。2个处理相比，处理T2在各取样时间的脲酶活性均大于处理T1；过氧化氢酶活性遵循同样的变化规律。以上结果说明，大麦绿肥有利于土壤酶活性的提高，不仅有利于氮素形态转化，而且能更好地改善土壤营养状况。

2.2 土壤微生物数量

土壤中的细菌、真菌和放线菌不仅是土壤有机质转化的执行者，又是植物营养元素的活性库[13-17]。由图2可知，随着生育时期的延长，各处理土壤中的细菌数量逐渐下降，在团棵期达到最大。在取样时间内，处理T2大于处理T1，这说明绿肥掩青可有效地促使土壤细菌种群数量的增加。

由图2可知，随着生育期的延长，2个处理土壤中的真菌数量先上升再下降，6月29日左右达最大。处理T2均大于处理T1，说明施用绿肥可有效增加土壤中的真菌数量，对烟田内的营养状况进行改善。

由图2可知，随着生育期的推进，2个处理的放线菌逐渐增加，最大值在成熟期。处理各个时期处理T2均大于处理T1，且后期增长幅度较大，说明绿肥掩青能促进土壤有机化合物的分解和土壤腐殖质的合成。

2.3 根系活力

作物根系的生长情况和活力水平直接影响地上部的生长、营养状况及产量水平，因此测定作物根系活力能为植物营养研究提供依据。图3是各处理的根系活力随生育期的变化情况。分析发现，2个处理烟株的根系活力在整个生育期都呈现先升后降的单峰曲线，在6月29日前后达到最大值。比较处理T1、T2烟株的根系活力发现，处理T2在各测量时间内的根系活力都大于处理T1，尤其二者在6月14日测量值，相差81.9 μg/g FW・h。这一结果说明绿肥掩青能显著提高烤烟的根系活力，为烟株获得充足的养分提供基础。

2.4 香气物质

烟叶的香气是评价烟叶内在质量的重要指标之一[18-20]，根际代谢反应的产物不同可以将烟叶中致香物质分为胡萝卜素类降解产物、苯丙氨酸类降解产物等[21-22]。由表1可知，各种类胡萝卜素分解产物含量均以处理T2高于处理T1，其中β-大马酮、二氢猕猴桃内酯和巨豆三烯酮Ⅱ等3种成分含量的增加幅度较大。

烟草中苯丙氨酸的代谢转化是影响烟草香味的重要过程之一，其代谢产物如苯甲醇、苯乙醇都是烟草中的重要致香成分，可使烟草增加类似花香的香味[23]。由表1可知，增施绿肥对烟叶中芳香族氨基酸降解产物有一定影响，处理T2的苯甲醛、苯乙醇含量均有所升高，而苯乙醛含量则与处理T1相比有不同程度的下降。但从整体上来看，处理T2烟叶芳香族氨基酸降解产物总含量比处理T1增加了15.76%，表明绿肥掩青有利于提高烟叶芳香族氨基酸降解产物的含量。

美拉德反应是烟叶调制、陈化、加工和燃吸过程中发生的一类重要反应，该反应生成的许多致香成分可有效改善卷烟的吃味、增加香气、降低刺激性[24]。从表1可以看出，处理T2烟叶美拉德反应产物如糠醛、糠醇、2-乙酰呋喃、5-甲基糠醛、2-乙酰基吡咯等分别较处理T1增加了1.90、0.53、0.11、0.10和0.20 μg/g。其他香味成分也均较处理T1有所增加。

3 结论与讨论

胡颖梅[25]研究了种植不同的绿肥品种对土壤的改良和烟叶质量的提升效果也不尽相同，其中紫花苜蓿处理土壤的pH值下降最大，有机质含量增加最多，土壤微生物更活跃，烟叶中含碳化合物最高。闫洪洋等[26]研究发现，绿肥掩青、中期揭膜减轻了大田期病害的发生，烟田黑胫病和赤星病的病情指数均呈降低的趋势。李春松[27]研究发现，采用合理的绿肥掩青对烟叶的产量、质量和减轻烟草病虫害都有一定的积极作用。

本研究条件下，绿肥掩青能够提高土壤脲酶和过氧化氢酶活性，增加土壤微生物数量，显著提高烤烟根系活力，提高烟叶中类胡萝卜素产物、芳香族氨基酸降解产物和美拉德反应产物的含量，改善烟叶的品质。因此绿肥掩青能够改善烟田土壤物理结构，均衡烟田土壤养分供应，提高土壤酶的活性和土壤微生物的数量，促进了土壤有机质的分解。有效改善烟株营养，促进烟株对营养元素的吸收，提高烟叶质量，改善烟叶品质，适合沙河金叶浓香型优质烟叶开发中推广应用。

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