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摘要：对朝阳市喀左县蔬菜保护地用秸秆覆盖进行栽培定位试验，未覆盖秸秆及未加菌肥的土壤作为对照（CK）；只覆盖秸秆未加生物菌肥的土壤为1#；覆盖秸秆同时加生物菌肥的土壤为2#，每隔一定时间采集土壤样品。试验结果表明：土壤中细菌数量最多，其次是真菌数量。土壤微生物数量： 2#>1#>CK；土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性：2#>1#>CK，这几种酶的活性与土壤微生物的数量呈正相关。
关键词：蔬菜保护地；秸秆覆盖；生物菌肥；土壤微生物；土壤酶活性
中图分类号：S144文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）01-0107-04
作物秸秆是作物的主要组成部分，其各种营养元素含量也较高。焚烧秸秆不仅浪费资源、污染环境、妨碍交通 ，而且对土壤生态系统造成直接破坏，使土壤有机质含量明显下降，土壤微生物数量显著减少，久而久之必然造成土壤板结，肥力下降，土壤生态系统恶化，作物产量下降。而国内外实验和实践都证明了秸秆还田既有利于更新土壤有机质，保持和提高土壤有机质含量，又可增加土壤中营养元素的储量，促进土壤中某些营养元素的有效供应，还可改善土壤的孔隙、团聚、坚实性等物理性质，提高土壤微生物生物量及增强各种土壤酶的活性，使作物较好较快地生长，提高作物的产量。
土壤酶是一种具有蛋白质性质的高分子生物催化剂，对土壤中各种有机物、无机物质转化过程起催化作用。土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生物化学反应的能力，常以单位时间内单位土重的底物剩余量或产物生成量表示。它是评价土壤生物活性和土壤肥力的重要指标，其活性的增强能促进土壤的代谢作用，从而使土壤养分形态发生变化，提高肥力，改善土壤性质。研究长期施肥条件下土壤酶活性，可侧面了解土壤生产力的变化趋势，以往研究多数注重土壤酶与土壤理化性质的关系，而对涉及土壤生物学特性的土壤酶活性动态变化的研究报道相对较少。朝阳地区的土壤为半干旱地区黑土，土壤酶测定以磷酸酶、转化酶、脲酶、过氧化氢酶活性可作为指示其肥力水平的酶活性指标
尽管对土壤变化高度敏感，土壤微生物成分经常被忽视。实际上，土壤生态系统的功能主要由土壤微生物机制所控制，土壤生物是目前可用的最敏感的生物标记之一，在能够精确地测定土壤有机质变化之前，微生物群体动态是土壤微妙变化的最好证明。所以，土壤微生物参数将很有潜力成为土壤生态系统变化的预警及敏感指标。因此，研究土壤微生物与土壤酶活性之间的关系非常有必要。1材料与方法
11试验材料
111样品土样采自喀左县蔬菜保护地，种植作物为茄子。在定植作物前，挖沟、放秸秆、撒菌肥，覆盖20 cm的土，之后定植作物，15天左右取一次土样。取样采用5点法，深度为20～30 cm，风干后过20目筛备用。未覆盖秸秆及未加菌肥的土壤作为对照；只覆盖秸秆未加菌肥的土壤为1#；覆盖秸秆同时加菌肥的土壤为2#。
112仪器与药品仪器：水浴摇床：SHZ-82（金坛市华龙试验仪器厂）：可见分光光度计：T6（北京普析通用公司）；药品：柠檬酸、苯酚钠、高锰酸钾、安替比啉等，均为分析纯。
12试验方法
121土壤微生物数量的测定采用稀释平板涂布法进行细菌和真菌的菌数检测。细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌采用马丁孟加拉红培养基。
122土壤酶活性的测定采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性；用苯酚钠比色法测定脲酶活性；用DNS比色法测定转化酶活性，用磷酸苯二钠比色法测定碱性磷酸酶活。
①土壤脲酶活性测定
标准曲线绘制：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苯酚钠，混合，加入3 ml次氯酸钠，充分摇荡，放置20 min，用水稀释至刻度。将着色液在紫外分光光度计上于578 nm处进行比色测定，以标准溶液浓度为横坐标，以光密度值为纵坐标绘制曲线图。
样品测定：称取5 g过1 mm筛的风干土样于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和柠檬酸缓冲液（pH 67）20 ml，混合均匀，放入37℃恒温箱中，培养24 h；用38℃水定容，过滤；吸取2 ml滤液于50 ml容量瓶中，加入10 ml蒸馏水，充分振荡，然后加入苯酚钠4 ml，仔细混合，再加入次氯酸钠3ml，充分摇荡，放置20 min，用水稀释至刻度，溶液呈现（靛）酚的蓝色；于578 nm处进行比色测定，同时设无土对照及无基质对照。
②土壤碱性磷酸酶活性的测定
酚标准曲线绘制：分别取1、3、5、7、9、11和13 ml稀释的酚工作液（10 μg/ml）于50 ml容量瓶中，分别加入蒸馏水20 ml，再加入pH 96的硼酸盐缓冲液5 ml ，质量分数为20%的4-氨基安替吡啉溶液05 ml ，质量分数为8%的铁氰化钾溶液05 ml，摇匀显色20 min，这时显青色，定容，在分光光度计上于波长578 nm处比色，以工作液为横坐标，以吸光值为纵坐标绘制标准曲线。
样品测定：准确称取土样5 g置于50 ml三角瓶中，加5滴甲苯，轻摇混匀，静置15 min，加入05%磷酸苯二钠溶液20 ml，仔细混合后将混合物置于37℃恒温箱中培养12 h。培养结束后摇匀过滤，取5 ml滤液于50 ml容量瓶中，加入pH 98的NH4Cl-NH4OH缓冲液025 ml，2%的 4-氨基安替吡啉溶液05 ml，8%的铁氰化钾溶液05 ml，摇匀，显色20 min，定容，于波长578 nm处测定光密度，同时设置无土对照和无基质对照。
③土壤过氧化氢酶活性的测定
准确称取土样5 g于三角瓶中，加水40 ml和03%H2O2 5 ml，置于摇床上37℃振荡2 h，再加入3mol/L H2SO4 5 ml，过滤，取滤液25 ml，用01 mol/L KMnO4滴至粉红色，同时做空白对照。 ④土壤转化酶活性的测定
还原糖标准曲线的制作：精确配制1 mg/ml葡萄糖标准溶液，分别取0、02、04、06、08、10、12 ml，依次加入10 ml刻度试管中，用水补足2 ml，分别加入DNS 15 ml，沸水浴5 min，冷却，定容，540 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。
样品测定：准确称取土样1 g于10 ml刻度试管中，加入2 ml水，混匀，加入02 ml甲苯处理15 min，然后加入磷酸缓冲液配制的5%蔗糖溶液3 ml，于37℃条件下反应，同时设不加土样的和不加蔗糖的对照处理，反应21 h后，用38℃水定容至10 ml，继续培养1 h，取上清2 ml，加入DNS试剂15 ml，煮沸5 min，降温后定容至10 ml，于540 nm处测定光密度。
2结果与分析
21土壤微生物数量测定结果
由表1可以看出，在土壤微生物中细菌的数量要比真菌数量多，至少是两个数量级，在土壤微生物中占绝对优势。随着作物的生长，微生物数量也在逐渐增加，这是由于植物根系的生长，给微生物繁殖提供了良好的生长环境。另外可以看出，土壤微生物数量为2#>1#>CK，CK土壤中的微生物只能利用自然提供的养分进行繁殖和生长，1#土壤中有少数土著菌对秸秆有分解作用，为微生物提供了部分养分，而2#土壤有添加的生物菌肥，加速了秸秆的发酵分解，产生了大量的有机质等，为微生物提供了丰富的营养物质，所以数量
会迅速增加。同时也看出，秸秆还田对改善各类土壤细菌营养条件与提高土壤细菌活性有重要的作用，秸秆覆盖与土壤微生物之间是相互促进的，秸秆覆盖增加了微生物生物量，提高微生物的活性，反过来微生物生物量及活性的提高也会加快秸秆的腐解。22土壤酶活性测定结果
由表2看出，随着时间的推移，土壤酶活性逐步增长。其中，土壤过氧化氢酶的变化不明显；磷酸酶到后期增加幅度比较大，说明土壤中磷元素在逐渐减少，促进了其分解无机磷的活性。过氧化氢酶能促进过氧化氢的分解而有利于防止过氧化氢对生物体的毒害，具有保护酶的作用，对植物的生长发育和代谢活动具有重要意义，它与土壤的碱解氮含量有很大关系。磷酸酶能够催化磷酸单酯的水解及无机磷酸释放，而碱性磷酸酶是一种适应酶，当植物缺磷时碱性磷酸酶活性增加，其活性随磷素含量的上升而降低。脲酶能分解有机物，促进其水解生成氨和CO2，其中氨是氮素营养的直接来源，因此脲酶活性可表示土壤氮素供应状况。而转化酶活性对土壤有机碳的循环起决定作用，土壤有机碳含量提高能够导致转化酶底物诱导作用明显。
土壤酶活性总的趋势是2#>1#>CK。
秸秆还田试验中，施入的秸秆残骸分解后为土壤微生物活动提供了充足的能源和碳源，加速微生物繁殖和生长，改善土壤的物化性状，同时秸秆本身也含有一定数量的酶，
有利于提高土壤酶活性，因此长期秸秆还田能明显提高土壤中脲酶、转化酶以及碱性磷酸酶活性。
3结论
本试验结果表明，随着作物的生长，微生物数量逐渐增加，而土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶的活性也随之增加，其中转化酶活性在作物生长后期增加幅度较大，说明土壤中蔗糖的含量比较大，这与秸秆后期的快速分解有很大的关系。以上说明土壤酶活性与微生物数量有明显的相关性。生物菌肥能有效地促进秸秆分解，表现为2#>1#>CK。参考文献：
[1]陈慧，郝慧荣，熊君，等.地黄连作对根际微生物区系及土壤酶活性的影响[J].应用生态学报，2007，18（12）：2755-2759
[2]王明道，吴宗伟，原增艳，等.怀地黄连作对土壤微生物区系的影响[J].河南农业大学学报，2008，42（5）：0532-0538
[3]关松荫.土壤酶及其研究法[M].北京：农业出版社，1986
[4]邱莉萍，刘军，王益权，等.土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J].植物营养与肥料学报，2004，10（3）：277-280
[5]任天志.持续农业中的土壤生物指标研究[J].中国农业科学，2000，33（1）：68-75
[6]高祥照，马文奇，马常宝，等.中国作物秸秆资源利用现状分析[J].华中农业大学学报，2002，3：60-65
[7]张振江.长期麦秆直接还田对作物产量与土壤肥力的影响[J].土壤通报，1998，29（4）：154-155
[8]王岳坤，洪葵.红树林土壤因子对土壤微生物数量的影响[J].热带作物学报，2005，26（3）：109-114山 东 农 业 科 学2013，45（1）：117～121Shandong Agricultural Sciences
关键词：蔬菜保护地；秸秆覆盖；生物菌肥；土壤微生物；土壤酶活性
中图分类号：S144文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）01-0107-04
作物秸秆是作物的主要组成部分，其各种营养元素含量也较高。焚烧秸秆不仅浪费资源、污染环境、妨碍交通 ，而且对土壤生态系统造成直接破坏，使土壤有机质含量明显下降，土壤微生物数量显著减少，久而久之必然造成土壤板结，肥力下降，土壤生态系统恶化，作物产量下降。而国内外实验和实践都证明了秸秆还田既有利于更新土壤有机质，保持和提高土壤有机质含量，又可增加土壤中营养元素的储量，促进土壤中某些营养元素的有效供应，还可改善土壤的孔隙、团聚、坚实性等物理性质，提高土壤微生物生物量及增强各种土壤酶的活性，使作物较好较快地生长，提高作物的产量。
土壤酶是一种具有蛋白质性质的高分子生物催化剂，对土壤中各种有机物、无机物质转化过程起催化作用。土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生物化学反应的能力，常以单位时间内单位土重的底物剩余量或产物生成量表示。它是评价土壤生物活性和土壤肥力的重要指标，其活性的增强能促进土壤的代谢作用，从而使土壤养分形态发生变化，提高肥力，改善土壤性质。研究长期施肥条件下土壤酶活性，可侧面了解土壤生产力的变化趋势，以往研究多数注重土壤酶与土壤理化性质的关系，而对涉及土壤生物学特性的土壤酶活性动态变化的研究报道相对较少。朝阳地区的土壤为半干旱地区黑土，土壤酶测定以磷酸酶、转化酶、脲酶、过氧化氢酶活性可作为指示其肥力水平的酶活性指标
尽管对土壤变化高度敏感，土壤微生物成分经常被忽视。实际上，土壤生态系统的功能主要由土壤微生物机制所控制，土壤生物是目前可用的最敏感的生物标记之一，在能够精确地测定土壤有机质变化之前，微生物群体动态是土壤微妙变化的最好证明。所以，土壤微生物参数将很有潜力成为土壤生态系统变化的预警及敏感指标。因此，研究土壤微生物与土壤酶活性之间的关系非常有必要。1材料与方法
11试验材料
111样品土样采自喀左县蔬菜保护地，种植作物为茄子。在定植作物前，挖沟、放秸秆、撒菌肥，覆盖20 cm的土，之后定植作物，15天左右取一次土样。取样采用5点法，深度为20～30 cm，风干后过20目筛备用。未覆盖秸秆及未加菌肥的土壤作为对照；只覆盖秸秆未加菌肥的土壤为1#；覆盖秸秆同时加菌肥的土壤为2#。
112仪器与药品仪器：水浴摇床：SHZ-82（金坛市华龙试验仪器厂）：可见分光光度计：T6（北京普析通用公司）；药品：柠檬酸、苯酚钠、高锰酸钾、安替比啉等，均为分析纯。
12试验方法
121土壤微生物数量的测定采用稀释平板涂布法进行细菌和真菌的菌数检测。细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌采用马丁孟加拉红培养基。
122土壤酶活性的测定采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性；用苯酚钠比色法测定脲酶活性；用DNS比色法测定转化酶活性，用磷酸苯二钠比色法测定碱性磷酸酶活。
①土壤脲酶活性测定
标准曲线绘制：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苯酚钠，混合，加入3 ml次氯酸钠，充分摇荡，放置20 min，用水稀释至刻度。将着色液在紫外分光光度计上于578 nm处进行比色测定，以标准溶液浓度为横坐标，以光密度值为纵坐标绘制曲线图。
样品测定：称取5 g过1 mm筛的风干土样于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和柠檬酸缓冲液（pH 67）20 ml，混合均匀，放入37℃恒温箱中，培养24 h；用38℃水定容，过滤；吸取2 ml滤液于50 ml容量瓶中，加入10 ml蒸馏水，充分振荡，然后加入苯酚钠4 ml，仔细混合，再加入次氯酸钠3ml，充分摇荡，放置20 min，用水稀释至刻度，溶液呈现（靛）酚的蓝色；于578 nm处进行比色测定，同时设无土对照及无基质对照。
②土壤碱性磷酸酶活性的测定
酚标准曲线绘制：分别取1、3、5、7、9、11和13 ml稀释的酚工作液（10 μg/ml）于50 ml容量瓶中，分别加入蒸馏水20 ml，再加入pH 96的硼酸盐缓冲液5 ml ，质量分数为20%的4-氨基安替吡啉溶液05 ml ，质量分数为8%的铁氰化钾溶液05 ml，摇匀显色20 min，这时显青色，定容，在分光光度计上于波长578 nm处比色，以工作液为横坐标，以吸光值为纵坐标绘制标准曲线。
样品测定：准确称取土样5 g置于50 ml三角瓶中，加5滴甲苯，轻摇混匀，静置15 min，加入05%磷酸苯二钠溶液20 ml，仔细混合后将混合物置于37℃恒温箱中培养12 h。培养结束后摇匀过滤，取5 ml滤液于50 ml容量瓶中，加入pH 98的NH4Cl-NH4OH缓冲液025 ml，2%的 4-氨基安替吡啉溶液05 ml，8%的铁氰化钾溶液05 ml，摇匀，显色20 min，定容，于波长578 nm处测定光密度，同时设置无土对照和无基质对照。
③土壤过氧化氢酶活性的测定
准确称取土样5 g于三角瓶中，加水40 ml和03%H2O2 5 ml，置于摇床上37℃振荡2 h，再加入3mol/L H2SO4 5 ml，过滤，取滤液25 ml，用01 mol/L KMnO4滴至粉红色，同时做空白对照。 ④土壤转化酶活性的测定
还原糖标准曲线的制作：精确配制1 mg/ml葡萄糖标准溶液，分别取0、02、04、06、08、10、12 ml，依次加入10 ml刻度试管中，用水补足2 ml，分别加入DNS 15 ml，沸水浴5 min，冷却，定容，540 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。
样品测定：准确称取土样1 g于10 ml刻度试管中，加入2 ml水，混匀，加入02 ml甲苯处理15 min，然后加入磷酸缓冲液配制的5%蔗糖溶液3 ml，于37℃条件下反应，同时设不加土样的和不加蔗糖的对照处理，反应21 h后，用38℃水定容至10 ml，继续培养1 h，取上清2 ml，加入DNS试剂15 ml，煮沸5 min，降温后定容至10 ml，于540 nm处测定光密度。
2结果与分析
21土壤微生物数量测定结果
由表1可以看出，在土壤微生物中细菌的数量要比真菌数量多，至少是两个数量级，在土壤微生物中占绝对优势。随着作物的生长，微生物数量也在逐渐增加，这是由于植物根系的生长，给微生物繁殖提供了良好的生长环境。另外可以看出，土壤微生物数量为2#>1#>CK，CK土壤中的微生物只能利用自然提供的养分进行繁殖和生长，1#土壤中有少数土著菌对秸秆有分解作用，为微生物提供了部分养分，而2#土壤有添加的生物菌肥，加速了秸秆的发酵分解，产生了大量的有机质等，为微生物提供了丰富的营养物质，所以数量
会迅速增加。同时也看出，秸秆还田对改善各类土壤细菌营养条件与提高土壤细菌活性有重要的作用，秸秆覆盖与土壤微生物之间是相互促进的，秸秆覆盖增加了微生物生物量，提高微生物的活性，反过来微生物生物量及活性的提高也会加快秸秆的腐解。22土壤酶活性测定结果
由表2看出，随着时间的推移，土壤酶活性逐步增长。其中，土壤过氧化氢酶的变化不明显；磷酸酶到后期增加幅度比较大，说明土壤中磷元素在逐渐减少，促进了其分解无机磷的活性。过氧化氢酶能促进过氧化氢的分解而有利于防止过氧化氢对生物体的毒害，具有保护酶的作用，对植物的生长发育和代谢活动具有重要意义，它与土壤的碱解氮含量有很大关系。磷酸酶能够催化磷酸单酯的水解及无机磷酸释放，而碱性磷酸酶是一种适应酶，当植物缺磷时碱性磷酸酶活性增加，其活性随磷素含量的上升而降低。脲酶能分解有机物，促进其水解生成氨和CO2，其中氨是氮素营养的直接来源，因此脲酶活性可表示土壤氮素供应状况。而转化酶活性对土壤有机碳的循环起决定作用，土壤有机碳含量提高能够导致转化酶底物诱导作用明显。
土壤酶活性总的趋势是2#>1#>CK。
秸秆还田试验中，施入的秸秆残骸分解后为土壤微生物活动提供了充足的能源和碳源，加速微生物繁殖和生长，改善土壤的物化性状，同时秸秆本身也含有一定数量的酶，
有利于提高土壤酶活性，因此长期秸秆还田能明显提高土壤中脲酶、转化酶以及碱性磷酸酶活性。
3结论
本试验结果表明，随着作物的生长，微生物数量逐渐增加，而土壤脲酶、转化酶、碱性磷酸酶及过氧化氢酶的活性也随之增加，其中转化酶活性在作物生长后期增加幅度较大，说明土壤中蔗糖的含量比较大，这与秸秆后期的快速分解有很大的关系。以上说明土壤酶活性与微生物数量有明显的相关性。生物菌肥能有效地促进秸秆分解，表现为2#>1#>CK。参考文献：
[1]陈慧，郝慧荣，熊君，等.地黄连作对根际微生物区系及土壤酶活性的影响[J].应用生态学报，2007，18（12）：2755-2759
[2]王明道，吴宗伟，原增艳，等.怀地黄连作对土壤微生物区系的影响[J].河南农业大学学报，2008，42（5）：0532-0538
[3]关松荫.土壤酶及其研究法[M].北京：农业出版社，1986
[4]邱莉萍，刘军，王益权，等.土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J].植物营养与肥料学报，2004，10（3）：277-280
[5]任天志.持续农业中的土壤生物指标研究[J].中国农业科学，2000，33（1）：68-75
[6]高祥照，马文奇，马常宝，等.中国作物秸秆资源利用现状分析[J].华中农业大学学报，2002，3：60-65
[7]张振江.长期麦秆直接还田对作物产量与土壤肥力的影响[J].土壤通报，1998，29（4）：154-155
[8]王岳坤，洪葵.红树林土壤因子对土壤微生物数量的影响[J].热带作物学报，2005，26（3）：109-114山 东 农 业 科 学2013，45（1）：117～121Shandong Agricultural Sciences