土壤酶及其研究法
土壤酶及其研究法范文第1篇
马尾松以其抗旱、耐瘠薄、生态适应强及防风固沙等特点,在亚热带红壤丘陵地区大量引种、种植,是我国南方的主要造林树种[3]。目前,针对马尾松的研究大多集中在生态系统碳储量[5]、凋落物动态[6]和林地土壤性质[7]等方面,而对于在植被恢复过程中土壤酶活性随林龄变化的研究鲜见报道。
现以不同林龄马尾松人工林为研究对象,分析土壤酶活性随着林龄演变的规律,探讨土壤酶活性对于马尾松造林过程的意义,以期为红壤丘陵区的生态恢复提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于江西省鹰潭市余江县(东经116°55′,北纬28°15′)。该区属于中亚热带湿润季风气候区,年均降水量1 794 mm,年均蒸发量为1 318 mm,降水主要集中在4—6月,雨量分配极不均匀,干湿交替明显,平均海拔1 100 m。年平均温17.6 ℃,年平均日照时数1 809 h,≥10 ℃有效积温为5 528 ℃,年均无霜期262 d。该区地形以岗地为主,海拔在35~60 m,坡度为5°~8°,土壤类型以第四纪红黏土发育而成的典型红壤为主。本研究以马尾松(Pinus massoniana)林为研究对象,林下植被主要有芒(Dicranopteris dichotoma)、白茅草(Imperata cylindrica)和野谷草(Arundinella hirta)等。
1.2 研究方法
1.2.1 土样采集。2012年4月,在野外详细调查的基础上,采用空间代替时间法,选择营林、管理方法及坡位、坡向和土壤母质一致的6年(PM6)、12年(PM12)、16年(PM16)、20年(PM20)、25年(PM32)、30年(PM30)和45年(PM45)马尾松人工林为研究对象,选取裸地(CK1)和天然次生林(CK2)为对照样地(表1)。在20 m×20 m不同林龄马尾松样地内用“S”形采样法选取5点,利用土钻取0~20 cm厚的土样,每个土样3次重复。将每个土样去掉石砾、动植物残体及杂质后,混匀,四分法留取约500 g土样,将土样分成2份装入塑封袋内带回实验室。一份存于4 ℃冰箱内用于土壤酶活性测定分析,另一份自然风干,研磨,分别过1.00、0.25 mm筛,用于土壤理化性质分析。
1.2.2 样品测定。土壤pH值、有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷和速效钾含量采用《中华人民共和国林业行业标准方法》测定[8]。蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性具体测定方法参照《土壤酶及其研究法》[9]:蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定,以24 h后1 g土壤中含有的葡萄糖量(mg)表示;脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定,以24 h后1 g土壤中NH4+-N量(mg)表示;酸性磷酸酶采用Hoffman法测定,以12 h后1 g土壤所消耗酚量(mg)测定;过氧化氢酶采用滴定法测定,以 1 g土壤20 min后消耗0.1 moL/L KMnO4量(mL)表示;多酚氧化酶活性采用典量滴定法测定,以1 g土壤滤液的0.01 moL/L I2体积(mL)数来表示。
1.3 土壤酶指数(Soil enzymes index,SEI)计算方法及相关数据分析
为了全面揭示不同林龄马尾松人工林土壤酶活性的变化规律,进一步采用土壤酶指数(SEI)说明土壤酶活性在植被恢复过程中的演变特征[1]。土壤酶计算公式[2]如下:
SEI=■wi×SEI(xi)(1)
wi=Ci/C(2)
SEI(xi)=(xi-ximin)/(ximax-ximin)(3)
SEI(xj)=(xjmax-xj)/(xjmax-xjmin)(4)
式(1)~(4)中,wi为土壤酶(i)的权重,Ci为公因子方差,C为公因子方差之和;SEI(xi)为升型酶(i)的隶属度值,SEI(xj)为降型酶(j)的隶属度值;(xi)表示土壤酶(i)的活性值,(xj)表示土壤酶(j)的活性值。ximax和ximin分别表示土壤酶(i)活性的最大值和最小值。xjmax和xjmin分别表示土壤酶(j)活性的最大值和最小值。多酚氧化酶采用降型分布函数对土壤酶指数进行计算,其他酶采用升型分布函数对土壤酶指数进行计算。相关性分析及差异性比较采用SPSS13.0(SPSS Inc.,USA)软件进行分析。
2 结果与分析
2.1 不同林龄马尾松人工林地土壤酶活性变化特征
不同林龄马尾松林地土壤养分特征见表2。研究结果表明,裸地在种植马尾松6年后,土壤中蔗糖酶含量显着增加,在种植12~20年时土壤中蔗糖酶活性呈相对稳定趋势,25年后开始稳定增加,到45年达到最大,是CK1的2.55倍,但仍低于天然次生林土壤蔗糖酶活性(表3)。
裸地种植马尾松后,土壤酸性磷酸酶活性显着增加,随林龄增加呈上升趋势,到45年达到最大,是CK1的5.76倍,为天然次生林(CK2)的92.3%(表3)。
土壤过氧化氢酶的变化趋势和酸性磷酸酶类似,裸地种植马尾松后土壤过氧化氢酶活性显着增大,在种植6~25年时,保持相对稳定,32年后逐渐增加,到45年达到最大,但仍低于天然次生林(CK2)的(3.38±0.12)mL/g(表3)。栽植马尾松后,土壤脲酶活性增幅达到显着水平,随着植被种植年限的增加,土壤脲酶活性呈上升趋势,到45年达到最大,是CK1的3.88倍,仍低于天然次生林,但二者之间差异并不显着(表3)。
过氧化氢酶活性变化趋势与蔗糖酶相似,与CK1相比,不同林龄过氧化氢酶活性均显着增加,且随着林龄的增加呈上升趋势。多酚氧化酶随着马尾松种植年限的增加呈现递减趋势,到45年时达到最低值,仅占CK1的41.9%,但仍然高于天然次生林(CK2)(表3)。
2.2 土壤酶活性与土壤养分相关性分析
土壤酶活性与土壤养分相关性分析表明(表4),蔗糖酶与有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾呈极显着正相关(p<0.01),而与全磷呈显着正相关(p<0.05);酸性磷酸酶与有机碳、全磷、碱解氮和速效钾呈极显着正相关(p<0.01),而与全氮和有效磷呈显着正相关(p<0.05);过氧化氢酶与全磷呈显着正相关(p<0.05),而与其他土壤养分因子呈极显着正相关(p<0.01);脲酶与所有养分因子呈极显着正相关(p<0.01);而多酚氧化酶与其他各个指标均呈极显着负相关(p<0.01)。
2.3 土壤酶指数(SEI)
由前面对土壤酶活性随林龄变化的分析可知,马尾松林龄对土壤酶活性的影响随土壤酶类型的不同而有一定的差异。为了克服单一土壤酶指标反映土壤性质变化的缺点,引入土壤酶指数作为各酶因子的综合作用的反映,从而能更加客观、全面地反映土壤酶活性在整个植被恢复过程中的变化。研究结果表明(图1),裸地种植马尾松6年后,SEI呈显着升高趋势,在种植12~20年时保持相对稳定,在种植25年后又开始稳定升高,到45年达到最大,是CK1的2.64倍,但低于天然次生林(CK2)。
3 结论与讨论
3.1 土壤酶活性
土壤酶能催化土壤中的生物化学反应和物质循环,其活性的高低可以反应土壤的肥力状况[10]。林龄主要是通过对土壤理化性质、生物区系和土壤水热状况的改变,从而间接影响土壤酶活性[3]。张 超等[1]对黄土高原丘陵区植被恢复过程中土壤酶活性的研究表明,植被恢复过程中土壤中脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、纤维素酶活性显着增加,但仍然低于天然侧柏林,而多酚氧化酶的活性随着马尾松林龄的增加而降低。
本研究结果表明,土壤多酚氧化酶活性也随林龄的增加而降低,与葛晓改等[3]、谭芳林等[11]的研究结果一致;其他酶活性随林龄的增加而呈总体上升趋势,与张 超等[1]的研究结果类似。土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性随马尾松种植年限增加而增加,这可能是因为红壤丘陵区低质土壤在种植马尾松后,根系能够固定土壤,减少水土流失,同时大量的枯枝落叶返回土壤,增加土壤中的有机质和营养元素含量[1];同时,随植被恢复年限的增加,林下植被种类增多,能为土壤微生物提供更多的营养物质,土壤酶活性因而得到提高[12]。土壤多酚氧化酶随着马尾松林龄的增加反而降低,这可能是因为土壤无机氮利用率的提高,改变了土壤微生物的群落结构,导致了土壤多酚氧化酶活性的降低[13-14]。
3.2 土壤酶活性与养分相关性
在植被恢复过程中,土壤酶在改善土壤质量中扮演着极其重要的角色,它们能直接影响土壤养分的转化和代谢过程,可以作为土壤肥力的评价指标[1-2]。Duran et al[15]认为,纤维素酶和土壤中有机质和氮含量之间有着密切的关系,土壤有机质性质决定纤维素酶活性。葛晓改等[3]对红壤丘陵区不同林龄马尾松林土壤养分和酶活性关系研究表明,马尾松土壤养分与土壤酶活性关系密切,土壤有机质含量越高,转化酶活性越高。张 超等[1]对黄土丘陵区不同林龄人工林刺槐林土壤酶演变特征研究表明,土壤酶与土壤养分因子相关性较强。
本研究结果也表明,土壤酶与土壤养分因子之间存在密切关系。因此,土壤蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维素酶和多酚氧化酶可以作为土壤肥力和质量的生物学评价指标[16-17]。
土壤酶及其研究法范文第2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3篇
关键词：西瓜；砂覆盖；土壤微生物量；土壤酶活性
砂田是我国西北干旱、半干旱地区独特的、传统的抗旱耕作形式，属土壤覆盖和水土保持方法之一。砂田栽培是一种具有综合效能的旱作覆盖技术，符合免耕法的原理，可改善土壤的热状况，其蓄水保墒、增温保温、促进早熟的作用是其他免耕覆盖方式不具备的；其快速入渗、减少蒸发和地表径流、保持水土、减少养分损失、抑制杂草滋生以及压碱稳水的效果亦优于其他覆盖方式[1]。
土壤微生物和酶是土壤中生物活动的产物，参与枯落物的分解、腐殖质及各种有机化合物的分解与合成、土壤养分的固定与释放，直接影响土壤的生物化学活性及土壤养分的组成与转化，是生态系统中物质循环和能量流动过程中最为活跃的生物活性物质[2]。因此用土壤微生物与土壤酶参数来评估土壤质量已经日益受到研究者的重视。不同粒径砂砾石覆盖对土壤温度、水分的影响有差异，而土壤微生物和酶的变化在此过程中具有重要的作用。笔者以梯田建设闻名的甘肃省庄浪县为试验区，在西瓜梯田地通过铺设不同粒径砂砾石，对其土壤微生物和酶活性进行分析对比，旨在为梯田砂覆盖条件下的作物种植和土壤管理提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试西瓜品种为西农8 号，种子由甘肃省农业科学院提供。
1.2 试验设计
试验于2010年3月在甘肃省庄浪县万泉镇3 a梯田地进行，铺设由万泉砂厂提供的过不同直径筛网的砂砾石5 cm厚，用游标卡尺测定过筛砂砾石的直径。试验设卵石（直径80~120 mm，处理C）、豆砂（直径10~20 mm，处理B）和毛砂（直径1~3 mm，处理A）3个处理，以露地为对照（CK）。小区面积
6 m×20 m，667 m2种植密度400株，采用双蔓整枝， 每株留1 个瓜，各处理重复3次。田间水肥及其他管理同当地商品瓜。
1.3 土壤中微生物的种类和数量测定
①细菌、放线菌、真菌数量用平板稀释法测定西瓜定植50 d后，在小区植株周围3 cm的范围内进行取样，先将表层5 cm厚的砾石刮去，然后向下取20~30 cm处的土壤作为测定用样品。注意尽量取贴附于西瓜根系表面的土壤，以保证根际微生物区系的完整。样品装于灭菌的纸袋中，置于4℃冰箱内备用。
平板稀释法分离微生物所用培养基、培养时间及温度见表1。培养结束，从3个稀释度中选出生长好、菌落均匀的1组计数。
每1 g干土壤菌数＝计数皿平均菌落数×计数皿稀释倍数×10。
②硝化菌、氨化菌、纤维素分解菌用最大或然法测定 土样及稀释液制备同上。分离微生物所用培养基、培养时间及温度见表1。培养结束，用事先配制好的指示剂检测微生物生长情况，然后记录微生物生长管数，计算并查表得菌数近似值。
每1 g干土壤菌数＝菌数近似值×数量指示第一位数字的稀释倍数。
上述微生物的分离及培养基配制均需在严格的无菌条件下操作。培养基配方、配制过程及微生物测定方法详见李阜棣等[3]的方法。
1.4 土壤中酶活性的测定
①磷酸酶活性用磷酸苯二钠比色法测定，活性值以10 g土壤24 h酶促反应消耗磷酸苯二钠生成酚的数量来表示。
②蛋白酶活性用白明胶比色法测定，活性值以2 g土壤24 h酶促反应消耗白明胶生成甘氨酸的量来表示。
③纤维素酶活性用羧甲基纤维素比色法测定，活性值以10 g土壤72 h酶促反应消耗纤维素生成葡萄糖的数量来表示。
④脲酶活性用脲酶比色法测定，活性值以10 g土壤24 h酶促反应消耗尿素生成氨的数量来表示。
测定酶的土壤样从各重复剩余的一盆中取得，取样方法同测定微生物土壤取样法，不同的是土样要自然风干，然后装于封口袋中备用。
数据采用SPSS 10软件进行方差分析。
2结果与分析
2.1 不同粒径砂砾石覆盖对土壤中细菌、放线菌、真菌数量的影响
由表2可以看出，不同粒径砂砾石覆盖条件下，梯田西瓜土壤中细菌总数最多，达到（1.69～2.29）×107 cfu/g，其次为放线菌（0.91～1.86）×106 cfu/g，最后是真菌（34.00～61.00）×104 cfu/g，均显著高于对照露地，可见砂覆盖对梯田西瓜土壤的微生物数量有很大的影响。不同粒径砂砾石覆盖土壤微生物数量均表现为细菌＞放线菌＞真菌数；细菌数以豆砂覆盖下的最多，毛砂放线菌和真菌数以毛砂覆盖下的最多，卵石覆盖下的细菌数均最少。
2.2 不同粒径砂砾石覆盖对土壤硝化菌、氨化菌、纤维素分解菌数量的影响
不同粒径砂砾石覆盖条件下，梯田西瓜土壤硝化菌、氨化菌、纤维素分解菌数量增加，显著高于露地（表2）。微生物数量多少顺序是氨化菌＞纤维素分解菌＞硝化菌。不同粒径砂砾石氨化菌、纤维素分解菌、硝化菌多少顺序是毛砂＞豆砂＞卵石。
2.3 不同粒径砂砾石覆盖对土壤酶活性的影响
不同粒径砂砾石覆盖土壤酶活性表现出与微生物变化相对应的趋势（表2），即砂覆盖条件下，梯田西瓜土壤酶活性显著增强，脲酶、纤维素酶、蛋白酶、磷酸酶活性以豆砂最高，毛砂次之，卵石最小。
3 结论与讨论
土壤微生物将作物在土壤形成过程中累积的有机质分解，释放养分供作物利用，形成营养物质的循环，产生大量生物活性物质，直接关系到作物的生长。微生物与酶在土壤中相互作用，互惠共生，在养分转化中起着非常重要的作用，如氨化菌、硝化菌、纤维素分解菌可加快有机质的分解，使之转变为作物易吸收的铵态氮和硝态氮，而脲酶、磷酸酶、蛋白酶与有机质的分解有关，纤维素酶与有机质的形成有关[4，5]。砂砾石粒径大小对砂田西瓜蒸散量和土壤蒸发有显著影响，覆砂能够有效减少土壤蒸发，粒径愈大，砂田土壤蒸发愈多，土壤蒸发在西瓜田总蒸散中占的比例愈高[6]。本试验研究表明，与露地对照相比，砂覆盖明显改善土壤中的根际微生物区系，显著提高各类微生物数量，增强酶活性。粒径愈大，覆盖效果越差，可能是大粒径的砂砾石大空隙与外界交流频繁，卵石热传导速度较慢，而豆砂和毛砂介质相对均匀所致，这与陈士辉等[6]的研究结果趋势一致，但机理可能有所不同。
真菌可以分解纤维素、淀粉、树胶、木质素及较易分解的蛋白质和糖类，在腐殖质的形成过程和土壤团粒的稳定作用中，比细菌作用更重要。也有研究者认为真菌中包含一部分土传病原菌，真菌数量的增加是造成连作障碍的主要原因[7，8]。本研究中真菌的数量最少，可能是3 a梯田砂覆盖条件下，西瓜根系分泌物诱发有益真菌繁殖的同时也抑制了某些有害真菌滋生的结果，这可能是砂田连作退化的主要原因之一。不同粒径砂砾石覆盖后，氨化菌、纤维素分解菌、硝化菌增加，毛砂覆盖的菌数最多，豆砂次之，卵石最少。这些菌的增加一方面有利于砂覆盖土壤氮素的有效化，从而提高氮素利用率；另一方面也降低了西瓜铵中毒的几率，这与杨喜田等[7]，马云华等的研究结果相反[8]。在对土壤酶活性的研究中， 脲酶、纤维素酶、蛋白酶、磷酸酶活性均显著高于对照土壤,表明砂覆盖利于土壤养分循环利用，但在大粒径砾石覆盖后，酶活性显著降低，表明大粒径不均匀砾石覆盖土壤对碳、氮等大量元素的利用率降低，这与李传荣等[9]的研究结果相似。不同粒径砂砾石覆盖对梯田西瓜土壤微生物区系及群落及结构变化的影响，还有待进一步研究。
参考文献
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[5] 薛立，陈红跃，徐英宝，等.混交林地土壤物理性质与微生物数量及酶活性的研究[J].土壤通报，2004，34（2）：154-158.
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1 764.
土壤酶及其研究法范文第4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5篇
1材料和方法
1.1土壤取样试验于2008年在农一师三团进行,土样取自28个条田。土壤质地为灌淤土,用5点取样,采样深度0~20cm,将不同位点的土样混匀、风干后过筛备用。
1.2测定方法土壤有机质用重铬酸钾容量法外加热法;全氮用半微量凯氏法;速效氮用碱解扩散法;速效磷用钼蓝比色法;速效钾用火焰光度法;碳酸氢根用双指示剂中和滴定法;氯离子用硝酸银滴定法;钙离子和镁离子用EDFA络合滴定法;硫酸根用EDTA间接滴定法;钾和钠含量用火焰光度法[11]。土壤酶脲酶、转化酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性测定用靛酚蓝比色法、3,5-二硝基水杨酸比色法、磷酸苯二钠比色法、高锰酸钾滴定法[12]。
1.3数据处理运用DPS数据处理软件,对实验数据进行统计分析。2结果分析
2.1不同种植年限棉田土壤理化性质和土壤酶演变
2.1.1棉田土壤养分、盐分和土壤酶变化。由表1可知,土壤养分含量和土壤酶活性随连作时间表现为:0~5年迅速增加,5~10年缓慢下降,10~20年又缓慢增加,20年后迅速下降,总体上呈现升高趋势,然而有机质、全氮、速效磷、速效钾含量、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性在连作10年时较小,酸性转化酶活性在5年时较低,脲酶活性变化不明显。连续种植后土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量、过氧化氢酶、酸性转化酶、碱性磷酸酶和脲酶活性比荒地均有所增加(表1)。土壤盐分指标中碳酸氢根含量随连作时间逐渐增大,氯离子、钠+钾含量逐渐减小,钙离子和总盐含量0~10年时降低,10~15年时升高,15年后降低。硫酸根含量0~15年时升高,15年以后降低。镁离子含量变化趋势是升高降低升高降低升高。连续种植后碳酸氢根含量增加了2.38%~5.68%,氯离子和Na+K含量下降了32.94%~41.52%和7.16%~26.47%。碳酸氢根、氯离子和镁离子含量10年后趋于平稳。硫酸根、总盐和钙离子含量5年后趋于平稳,钠+钾含量变化不大(表1)。
2.2连作棉田土壤质量影响的综合分析及预警研究
2.2.1土壤因子分析。因子分析法是在主成分分析法上发展起来的一种多元统计方法,其基本思想是采用降维的方法将具有交互相关的原始观测数据归纳为几个综合因子。这几个综合因子也称为公因子,其不仅能尽可能多地保留原有的众多因子的信息,而且各因子之间又是相互独立的。以土壤养分、盐分含量以及土壤酶活性作为变量,对这些变量进行主成分分析,找出具有代表性的主导因子,在不损失或少损失信息的条件下从多个变量中构建相互独立的综合变量,从而做出正确的评价。把累计贡献率大于85%作为标准,选取主导因子。由表2可知,前4个特征值大于1(累计贡献率大于85%),因此提取前4个因子。其中,第一个主成分的方差占所有方差的53.80%,占总方差的一半以上,前4个主成分的方差贡献率达85.05%,所以,选前4个主成分已经足够描述土壤养分、土壤盐分含量和土壤酶活性性状。第1主成分中有机质、全氮、速效磷含量、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性有较大正向荷载(0.8以上),钙离子和总盐含量具有较大的负向荷载(-0.8),可见第1主成分反映了土壤养分含量与土壤酶活性因子。第2主成分中镁离子含量有较大的因子荷载;第3主成分中氯离子含量有较大的因子荷载。第4主成分中钠+钾离子含量有较大的因子荷载。因此第2、3、4主成分称为土壤盐分因子。公因子方差是全部公因子对变量Xi的总方差贡献。从表2可以看出,4个主成分可以解释>90%的有机质、全氮、钠+钾离子、氯离子、总盐、钙离子、镁离子和硫酸根含量的变异性;可解释>80%的碱性磷酸酶、酸性转化酶活性和速效钾含量的变异性;可解释>70%的过氧化氢酶活性、速效磷和碳酸氢根含量的变异性;可解释>50%的脲酶活性的变异性。4个主成分仅对脲酶活性的解释程度不足60%。可见,4个主成分可以解释大部分土壤属性指标的变异性。Norm值的几何意义为该变量在由主成分组成的多维空间中的矢量常模(Norm)的长度。由表2可见,镁离子、速效钾以及钠+钾含量对所有主成分的综合荷载较小,其余指标的综合荷载较大,解释综合信息的能力就较强。
2.2.2土壤主成分综合得分。通过因子得分系数矩阵,分别计算不同年限土壤质量指标在因子1、2、3和4的得分F1、F2、F3和F4。综合主成分得分ΣF=0.5380×F1+0.1472×F2+0.0892×F3+0.0761×F4,它反映了棉田土壤质量的综合水平,得分为正值表示棉田土壤质量的主成分在平均水平之上,得分为负则表明在平均水平以下。由图1可见,连作25年的棉田土壤质量因子得分为1.15,位居第一,连作5年的得分为-0.03,土壤质量因子得分最低。0~10年间随连作年限增加,土壤质量因子得分逐渐减少,10年以后又逐渐增大,由此可知,棉田连作预警时间为10年。
土壤酶及其研究法范文第6篇
关键词 土壤酶活性；稻草还田；覆盖；免耕
中图分类号 S511；S154 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）08-0196-01
水稻秸秆可作为很好的有机肥料，富含作物生长所需的氮、磷、钾及微量元素等。配合有效的肥水运筹方法将早稻秸秆直接还田，可以促进晚稻生长、改善土壤理化性状、增加孔隙度、增加土壤微生物数量和多数土壤酶活性。同时，稻草还田可以增加土壤养分含量及有机质积累、改变土壤腐殖质组成及特性等。还田秸秆还能够增强土壤蓄水保墒能力，调节土壤温度，抑制田间杂草[1-2]。高 明等[3]研究了不同耕作方式对稻田微生物数量及土壤酶活性的影响，表明垄作免耕有利于提高土壤肥力。本研究探索免耕条件下，不同早稻秸秆覆盖还田量对晚稻生长、稻田土壤肥力和土壤酶活性的影响，为合理制定早稻秸秆还田方式提供试验依据。
1 材料与方法
1.1 试验方法
试验在湖南省益阳市资阳区迎风桥镇进行，试验点稻田土壤为耕型第四纪红土。早稻产量为7 512 kg/hm2，按谷草比1∶1计算，早稻秸秆风干产量约为7 500 kg/hm2。设3个处理，即将早稻秸秆总量的100%（约7 500 kg/hm2）、67%（约5 000 kg/hm2）、33%（约2 500 kg/hm2）直接还田，每个处理3次重复，每个小区面积67 m2。然后一次性施用水稻专用复混肥（纯N 187.5 kg/hm2、P2O5 93.75 kg/hm2、K2O 150 kg/hm2），进行晚稻免耕栽培。分4次采集试验田土样，分析土壤酶活性。
1.2 稻田土壤样品采集
共取样4次，分别于早稻收割后（2015年7月16日）、晚稻分蘖盛期（2015年8月27日）、齐穗期（2015年9月18日）和收割期（2015年10月25日）进行。五点取样法采集5～15 cm耕作层土壤[4]备用。
1.3 土壤酶活性测定
采用比色法测定[5]。①土壤纤维素酶活性测定：取10 g土样，33.5 ℃恒温培养72 h水解生成葡萄糖1 μg定义为1 U；②土壤木聚糖酶活性测定：5 g土样于37 ℃恒温培养5 d内水解生成1 μg还原糖定义为1 U；③蛋白酶活性测定：以1 g土样27 ℃恒温培养24 h水解生成1 μg氨基酸定义为1 U[6]。每个酶活测定各进行3次重复。
2 结果与分析
2.1 对晚稻田土壤木聚糖酶活性的影响
早稻收割后试验田基础土样中木聚糖酶活性22.98 U。到晚稻分蘖盛期，100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理的土样中木聚糖酶活性均急剧上升，依次为51.87、82.09、91.39 U（图1），其趋势是33%稻草>67%稻草>100%稻草；晚稻齐穗期土壤木聚糖酶活性又迅速下降，分别为29.12、61.94、58.99 U，其趋势是67%稻草>100%稻草>33%稻草；到晚稻收割期土壤木聚糖酶活性除33%处理外都有所上升，分别为38.95、65.74、54.41 U，其趋势是67%稻草>33%稻草>100%稻草。在整个晚稻生长期土壤木聚糖酶活性均明显高于早稻收割后。
2.2 对晚稻田土壤纤维素酶活性的影响
可知，早稻收割后土壤纤维素酶活性均为149.11 U。之后土壤纤维素酶活性迅速上升，在晚稻分蘖盛期100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理均达到最高值，分别为311.10、188.94、266.98 U，均高于早稻收割后，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。从晚稻齐穗期开始土壤纤维素酶活性迅速下降，到晚稻收割期下降为50.39、22.92、26.11 U，均低于晚稻分蘖盛期，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。晚稻收割期土壤纤维素酶活性明显低于分蘖盛期和齐穗期，说明土壤纤维素酶活性在一定程度上能反映土壤的营养及肥力水平。
2.3 对晚稻田土壤蛋白酶活性的影响
由图3可知，早稻收割后稻田土壤的蛋白酶活性为15.12 U。从早稻收割后到晚稻分蘖盛期，100%、67%、33%稻草覆盖免耕处理的土壤蛋白酶活性均呈下降趋势，在晚稻分蘖盛期依次为9.85、9.48、9.49 U，分别比早稻收割后有所下降；到晚稻齐穗期土壤蛋白酶活性略有回升，分别为（下转第203页）
10.14、10.81、10.39 U，其趋势是67%稻草>33%稻草>100%稻草；到晚稻收割期，土壤蛋白酶活性除100%稻草覆盖免耕处理外都有下降，分别为10.61、8.79、9.43 U，其趋势是100%稻草>33%稻草>67%稻草。100%、67%、33%3个稻草免耕处理之间，土壤蛋白酶活性差异不大。在整个晚稻生长期土壤蛋白酶活性均低于早稻收割后，说明早稻根系脱落物可能对土壤蛋白酶活性有促进作用。
3 结论
土壤生物包括多个方面的内容。土壤微生物数量在早稻根茬和秸秆覆盖免耕还田条件下，呈现在晚稻生长前期急剧增加、中期缓慢减少、后期迅速减少的变化趋势[4]，说明秸秆还田免耕显著刺激晚稻生长前期土壤微生物大量繁殖。在一定范围内，随着秸秆还田量的增加，此趋势更加明显，刺激作用也随之延长，利于增强晚稻土壤物质生化循环，提高土壤肥力。土壤微生物是土壤酶的一个重要来源，在晚稻生长期内，稻田土壤木聚糖酶和纤维素酶活性均表现为“前期剧增、中后期缓慢下降”趋势，与微生物数量变化趋势一致[4]。在晚稻前期至后期，蛋白酶活性呈“前期下降、中期缓慢回升、后期缓降”趋势；脲酶活性呈逐渐上升趋势，且一定范围内随稻草还田量的增加趋势更明显。稻草C/N比较高，稻草还田时要注意氮肥的适当配用，否则微生物与水稻争氮，导致晚稻缺氮减产。稻草还田过量时，秸秆腐解易引起土壤氧化还原电位降低，土壤中大量产生还原性气体并积累有害离子，毒害作物的同时也易造成环境污染。因此，综合考虑稻草覆盖还田免耕的优点及其对土壤酶活性的影响，以稻草还田量5 000 kg/hm2覆盖免耕为宜。
4 参考文献
[1] 高云超，朱文珊，陈文新.秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响[J].生态科学，2000，19（3）：27-32.
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[4] 扶r琪，彭世文，肖嫩群.稻草覆盖免耕对水稻土微生物的影响[J].现代农业科技，2016（15）：209-210.
土壤酶及其研究法范文第7篇
关键词：转植酸酶基因玉米；土壤氮磷钾
中图分类号：S513.061 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2014）04-0069-03
随着国家转基因重大专项的开展，越来越多的转基因作物进入到大田释放安全检测阶段[1]。转基因作物的生态风险评价受到了广泛的重视[2，3]。转植酸酶玉米是一种应用生物工程学手段得到的新品种。用该玉米作饲料能够有效提高饲料中植酸磷的利用率，减少动物粪便中磷的排泄，不仅保护了环境而且还能减少动物饲料中磷的添加，降低成本。
但是，转基因农作物的种植一直存在着广泛的争议。转基因农作物种植的安全性问题是广受关注的焦点。根系是植物吸收、转化和储存营养物质的重要器官[4，5]，根系土壤中氮磷钾的含量直接影响着地上部的生长及作物产量，因此研究转基因玉米根系土壤氮磷含量对揭示转植酸酶玉米对环境的影响有着重要的意义[6，7]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
转PhyA2基因玉米10TPY005由奥瑞金公司提供，蠡玉35 和郑单958购自当地种子公司。
1.2 主要试剂
硫酸钾（K2SO4，化学纯）、硫酸铜（CuSO4・5H2O）、硒粉、浓硫酸（1.84 g/mL，化学纯）、NaOH（化学纯）、溴甲酚绿、甲基红、无水乙醇（化学纯）、硼酸（H3BO3，分析纯）、硼砂（Na2B4O7・10H2O，分析纯）、1 mol/L盐酸、氯化钾（KCl，分析纯）、2 g/L 2，4-二硝基酚、钼酸铵[（NH4）5Mo7O24・4H2O，分析纯]、酒石酸锑钾[K（SbO）C4H4O6・1/2H2O，分析纯]、抗坏血酸（C6H8O5，左旋，旋光度+21°～+22°，分析纯）、磷酸二氢钾（KH2PO4，分析纯）。
1.3 主要仪器
半微量定氮蒸馏装置、凯氏烧瓶（100 mL）、锥形瓶（150 mL）、银坩埚、分光光度计、高温电炉、容量瓶（50 mL）、火焰光度计。
1.4 试验设计
试验在山东省农业科学院济南试验田进行。土壤为褐土，有机质含量2.862%，pH值8.0，小区长100 m，宽3 m，面积300 m2。采用随机区组设计，重复3次。小区之间设立1 m宽的隔离带。试验田四周300 m为菜田，周围设立围墙防止试验区对周围环境的污染。分别于苗期、拔节期、抽雄期、抽丝期和乳熟期采样，秸秆还田后，每周采样1次，连续采样5次。
1.5 试验方法
采用5点采样法，用土壤采样器采集0～20 cm根际土，去除杂草、枯枝败叶和石块砖块，每个样本重复5次混合为一个土样，放入提前准备好的冰盒中。每个玉米品种的土壤采样重复3次。
将收获后的玉米秸秆各部分剪成碎段混合，用粉碎机粉碎成
将采集的土壤进行含水量的测定，后置于阴凉通风处晾干。用研钵研成粉末过200目筛子，收集粉末进行氮磷钾含量的测定。
氮、磷、钾含量的测定分别采用中华人民共和国林业行业标准LY/T 1288-1999、LY/T 1232-1999、LY/T 1234-1999的方法进行。
2 结果与分析
2.1 生育期三种玉米根际土壤氮磷钾含量的变化
生育期三种玉米根际土壤氮、磷、钾含量变化如图1 所示。在玉米的生育期内，三种玉米土壤氮含量呈现不同的趋势。转植酸酶玉米的土壤氮含量呈现抽雄期前逐渐升高，抽雄期后逐渐降低的趋势；蠡玉35拔节期前升高，后逐渐下降，抽雄期后又逐渐上升；郑单958拔节期前氮含量下降，之后虽有波动但总体呈增高趋势。总体看整个生育期氮含量变化平稳，3个品种间差异没有明显的规律性。
生育期三种玉米根际土壤磷含量变化平稳，不同生育期磷含量略有变化，在苗期和抽丝期三种玉米差异较大，中间生育期差异不大，郑单958在抽丝期磷含量明显高于其他两种玉米。
生育期三种玉米根际土壤钾含量的波动较大，呈现不同的变化趋势：转植酸酶玉米苗期和抽雄期含量较高，其他生育期含量降低；蠡玉35从苗期至拔节期变化不大，但之后钾含量不断升高，到抽丝期开始下降；郑单958在抽雄期钾含量最低，抽丝期升高，乳熟期又降低。最终三种玉米在乳熟期钾含量相当。
图1 生育期三玉米品种根际土壤
氮磷钾含量变化图
2.2 三种玉米秸秆还田后土壤氮磷钾含量的变化
如图2所示，随着玉米秸秆降解天数的增加，三种玉米氮含量呈现不同的变化趋势：植酸酶玉米在4周之前氮含量变化不大，4周后迅速下降，至5周时土壤氮含量比初始氮含量低；蠡玉35在3周后含量上升；郑单958则在4周之前一直呈降低趋势，4周后升高，至5周时仍不及1周时含氮量高。
三种玉米磷含量在秸秆还田后的5周内均未出现明显的波动，变化不大。
钾的含量则出现了较大幅度的波动，转植酸酶玉米在1周时含量较高，3周时含量降到最低，之后钾含量逐渐升高，5周时高于初始含量；而蠡玉35在4周时含量最高，5周时含量降低，但仍和1周时含量相当；郑单958在1周和3周时含量较高，5周时降到和1周时含量相当。
总之，3个玉米品种秸秆还田后，5周时间的动态监测结果表明，转植酸酶玉米对土壤氮磷钾含量均没有明显的影响。
3 小结
随着作物耕作模式的进步，秸秆还田成为普遍的耕种技术。长期秸秆还田可以有效提高土壤肥力[8]。关于转基因作物对土壤影响研究，多集中在对土壤微生物及土壤酶活力的影响上[9～11]，而转基因作物在生育期、秸秆还田期对土壤肥力影响研究较少。王建武等[11]的研究表明，无论是 Bt 玉米还是常规玉米品种，生长期间土壤有机质、氮磷钾全量与速效养分含量均没有显著差异。本研究对生育期和秸秆还田期转植酸酶玉米和另外两种非转基因玉米根际土壤氮磷钾含量进行动态监测，发现在生育期及秸秆还田期，从整体水平上看，转植酸酶基因玉米对氮磷钾含量没有明显影响。
由于是田间试验，该试验不能完全排除人为因素和自然条件的影响，不同时期的降水、温度可能影响到植株根际氮磷钾的含量及秸秆还田后降解速度，因此加强长期研究，或许会得到更明确、有规律性的研究结果。
参 考 文 献：
[1] 熊建文，彭端，覃晓娟，等.转植酸酶基因玉米的研究与安全评价[J].基因组学与应用生物学，2011，30（2）：251-256.
[2] Wolfenbarger L L，Phifer P R. The ecological risks and benefits of genetically engineered plants[J].Science，2000，290：2088-2093.
[3] 钱迎清， 魏伟， 桑卫国，等. 转基因作物对生物多样性的影响[J].生态学报，2001，21（3）：337-343.
[4] 赵明轩，谭成虎，何得元.驼驴蒿根系的研究[J].草业科学，1990，7（3）：55-57.
[5] 扎西，米玛穷拉.4种豆科牧草根系的观测[J].中国草业科学，1987，4（4）：56-57.
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土壤酶及其研究法范文第8篇
1试验设计
2010年8月对运行年限为1～10a的10个生态核桃园进行土壤样品采集，以未开垦的荒地土样为对照(CK)。每个运行年限核桃园按5m×5m随机划出5个样方，每样方不同位置取5个样点，利用一定体积的钢制环刀取样，样点深度分别为0～20cm、20～40cm和40～60cm，每层取计约1kg。将取好的土样放入密封袋内，置于4℃冰箱保存。
2测定项目与方法
2.1土壤脲酶活性。采用比色法测定。以24h后1g土壤中NH3-N的质量(mg)表示脲酶活性〔Ure，mg/(g•h)〕。计算公式为:Ure=(a样品－a无－a无基质)•V•n/m式中，a为由标准曲线求得的NH3-N浓度(mg/mL)，a样品为样品试验中的光密度值在标准曲线上对应的NH3-N浓度，a无为无土对照试验中的光密度值在标准曲线上对应的NH3-N浓度，a无基质为无基质对照试验中的光密度值在标准曲线上对应的NH3-N浓度;V为显色液体积(50mL);n为分取倍数;m为烘干土重(g)。
2.2土壤过氧化氢酶活性。采用KMnO4滴定法测定。计算公式为:过氧化氢酶活性(mL/g)=(空白样剩余过氧化氢滴定体积－土样剩余过氧化氢体积)/土壤质量
2.3土壤转化酶活性。采用硫代硫酸钠滴定法测定。称新鲜土样10g于100mL容量瓶，加入甲苯1.5mL，室温放置15min，然后注入基质(20%蔗糖溶液)和磷酸缓冲液各10mL，置恒温箱中37℃保温1h。培养1h后，取未经过滤的透明液20mL测定还原糖含量。还原糖含量的测定方法。于100mL三角瓶中注入菲林溶液10mL和供试液20mL，并混入蒸馏水20mL，在沸腾的水浴中放置10min，取出冷却至25℃，加入33%碘化钾溶液3mL和稀硫酸(V硫酸∶V水=1∶3)4mL，用0.1mol/L硫代硫酸钠滴定(应先注入0.5mL淀粉指示剂，再进行滴定)至蓝色消失。土壤转化酶活性以单位土重的0.1mol/L硫代硫酸钠毫升数(对照与试验测定值之差)表示。
2.4土壤脱氢酶活性。称取新鲜土样(粒径＜2mm)20g，加入碳酸钙0.2g摇匀，再从中称取3份6.0g土壤于玻璃试管，每管加入235-三苯基四氮氯化物溶液1mL和去离子水2.5mL，搅拌均匀后盖紧，于30℃培养24h。培养结束后，加入甲醇25mL，摇匀，用塞有脱脂棉的漏斗过滤。残渣用少量甲醇洗涤数次，直到滤液无色。合并滤液及洗液，定容至100mL，以甲醇做空白对照，用分光光度计在485nm处比色。土壤脱氢酶活性单位以mg/(g•d)表示。
结果与分析
1不同运行年限对生态经济型水土保持核桃林土壤脲酶活性的影响脲酶能使尿素水解生成氨和二氧化碳，肥料、含氮有机物和动植物残体代谢过程中产生的尿素都可在脲酶作用下分解供植物吸收利用，因此，土壤中的脲酶与其氮、磷营养元素的转化利用及植物营养状况密切相关。在同一土层，随着运行年限的增加，核桃林土壤脲酶活性呈增强趋势，且不同运行年限核桃林土壤脲酶活性均＞未开垦荒地;在运行年限相同的条件下，随着土层深度的增加，核桃林土壤脲酶活性呈逐渐降低趋势，即不同土层的土壤脲酶活性顺序为0～20cm＞20～40cm＞40～60cm(图1)。
2不同运行年限对生态经济型水土保持核桃林土壤过氧化氢酶活性的影响过氧化物酶是土壤中的一种氧化还原酶，其活性与土壤呼吸强度和微生物活动有关，在一定程度上反映了土壤微生物活动过程的强度，也可用来表征土壤腐殖化的强度和有机质积累的程度。在同一土层，随着运行年限的增加，核桃林土壤过氧化氢酶活性总体呈增强趋势，运行年限≥5a的各土层土壤过氧化氢酶活性均＞未开垦荒地。运行年限为1a、3a、6a的核桃林和未开垦荒地的土壤过氧化氢酶活性顺序为20～40cm＞0～20cm＞40～60cm，运行年限为7a和9a的核桃林土壤过氧化氢酶活性顺序为0～20cm＞40～60cm＞20～40cm，其他运行年限的核桃林土壤过氧化氢酶活性顺序为0～20cm＞20～40cm＞40～60cm(图2)。
3不同运行年限对生态经济型水土保持核桃林土壤转化酶活性的影响转化酶能促使蔗糖水解成还原己糖(葡萄糖和果糖)，其活性与土壤中的腐殖质、水溶性有机质和黏粒的含量以及微生物数量和活性呈正相关。土壤的转化酶活性通常可以体现土壤的熟化程度和肥力状况。在同一土层，随着运行年限的增加，核桃林土壤转化酶活性总体呈增强趋势，且不同运行年限核桃林土壤转化酶活性均＞未开垦荒地;在运行年限相同的条件下，随着土层深度的增加，核桃林土壤转化酶活性呈逐渐降低趋势，即不同土层的土壤转化酶活性顺序为0～20cm＞20～40cm＞40～60cm(图3)。2.4不同运行年限对生态经济型水土保持核桃林土壤脱氢酶活性的影响脱氢酶属于氧化还原酶系，在土壤的物质和能量转化中占有很重要的地位，其参与土壤腐殖质组分的合成，也参与土壤的形成，其能从一定的基质中分析出氢而进行氧化作用，因此对土壤氧化还原酶系的研究有助于对土壤发生和土壤肥力等实质问题的了解。
在同一土层，随着运行年限的增加，核桃林土壤脱氢酶活性总体呈增强趋势，且不同运行年限核桃林土壤脱氢酶活性均＞未开垦荒地;在运行年限相同的条件下，除运行年限为2a和9a以外的其他运行年限的不同土层的土壤脱氢酶活性顺序均为0～20cm＞20～40cm＞40～60cm(图4)。这可能与植物产生的腐殖质等有关，使0～20cm土层有机质含量较高，酶活性较强。
结论与讨论
土壤酶是土壤中的活性物质，它与土壤微生物一起共同参与和推动土壤各种有机质的转化及物质循环过程，使土壤这个类生物体表现不停顿的正常代谢机能，并在营养物质转化中起着重要作用。土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向，是土壤重要的生物学特性。同时土壤微生物在土壤养分物质转化方面的作用较大，土壤微生物群落组成的改变也会引起土壤酶活性和养分有效性的变化。已有研究结果表明，土壤中的微生物群落具有较高的多样性，是一个丰富的微生物资源库。不同的人类生产活动，可以对土壤酶活性和土壤理化性质等产生重要的影响，灌溉、耕作和施肥等人类生产活动改变了土壤酶在各土层间的活性格局。