土壤微生物數量與酶活性研究論文

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摘要：采樣了毛竹根區土壤微生物數量和酶活性。結果表明：毛竹根區土壤細菌數量明顯多于林間土，其R/S值平均為1.53；從不同年齡竹來看，Ⅰ、Ⅱ度竹根區細菌數量多于Ⅲ度竹。毛竹根區土壤真菌數量也明顯多于林間土，R/S值平均為2.05；其中Ⅱ度竹根區真菌數量顯著多于Ⅰ、Ⅱ度竹根區，差異達顯著水平。放線菌數量無論是毛竹根區與林間土之間還是不同年齡毛竹根區土之間均無明顯不同。毛竹根區土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶的活性明顯高于林間土，R/S值分別平均為1.28、1.48、和1.94，但在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區之間這3類酶的活性無明顯差異。毛竹根區土壤蛋白酶和磷酸酶的活性也明顯高于林間土，其R/S值分別平均為2.00和1.82，并且蛋白酶活性Ⅱ度竹根區明顯高于Ⅰ、Ⅲ度竹根區，磷酸酶活性Ⅱ度竹也顯著高于Ⅲ度竹根區，差異均達顯著水平。

關鍵詞：毛竹；根區土壤；微生物；酶。

根際區是植物體與土壤物質、能量交換的場所。一方面植物體通過呼吸、分泌有機物質根際土壤性質[1]；另一方面，土壤又通過根際區以各種方式向植物體提供營養物質。農作物上有關根際的已十分深入[2、3、4]，并都針對表根幾個毫米的根面土（RhizoplaneSoil）和根際土（RhizosphereSoil），而林木上的研究相對滯后。一方面林木立地條件差異較大，另一方面，對林木而言，確定幾個毫米的根際有很大難度。雖國內外有關林木根際土壤研究有零星報道[5、6、7、8]，但研究都較農作物上粗放。由于林木根形態的特殊性，有些研究只對林木根際附近一個較大的區域即根區展開[9]。毛竹作為禾木科植物與農作物玉米（Zeamays）、小麥（Triticamaesticum）和水稻(Oryzasativa)一樣，在根際區也具有聯合固氮微生物[10、11]，因而開展毛竹根際區土壤的研究顯得十分重要。但至今為止，未見毛竹根際區土壤生物化學性質方面的系統研究報道。為此，作者采集了不同年齡毛竹根區土樣，旨在這方面作些探討。

1樣地與

1.1采樣地概況

采樣地設在浙江省臨安市郊青山鎮。該區屬亞熱帶季風氣候，地理座標為119042′N，30014′E，屬丘陵地區，年平均氣溫15.9℃，最高氣溫41.3℃，最低氣溫-13.3℃，年降水量1424mm，無霜期236d。土壤成土以富鋁化和生物集化同時進行，土壤為發育于花崗巖的紅壤。土壤pH在4.5～5.5，有機質含量在20.00g·kg-1左右，全氮含量在0.8～1.3g·kg-1之間，土壤水解氮、有效磷和速效鉀分別平均為93.23、10.96和77.26mg·kg-1。采樣地海拔高度為100～120m。竹林密度4100株·hm-2，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度分別占35.5%、31.2%、和33.3%(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹齡分別為1～2a、3～4a和5～6a)，毛竹平均眉徑為8.5cm。

1.2采樣方法

在0.33hm2左右的采樣區域內，按15m×15m的面積劃分為12個樣方。1998年6月在每個樣方中分別確定生長水平中等的Ⅰ度(1年生)、Ⅱ度（3年生）、Ⅲ度（5年生）竹各3株，分別在毛竹基部挖開，順竹蔸取連在根上粒徑小于1cm土壤作為根區土壤，并分別將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度各3株竹的根區土樣混合成一個樣品，作為該樣方Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹的根區土樣。同時在每個樣方的竹林中多點采集和根區土深度一致的林間土樣1個，采集時盡量避開竹鞭，各點均離竹鞭5厘米以上。

1.3分析方法

土樣帶回室內后分成兩份，1份鮮樣分析土壤微生物三大類；另1份風干、去雜、過篩后測定土壤各類酶活性。土壤微生物計數采用平板法[12]，細菌采用牛肉蛋白胨培養基；真菌采用馬丁氏瓊脂培養基；放線菌采用高澤1號瓊脂培養基。土壤過氧化氫酶采用容量法；蔗糖酶采用二硝基水楊酸比色法；脲酶采用苯酚——次氯酸比色法；蛋白酶采用茚三酮比色法；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法。［13］

2結果

2.1毛竹根區與林間土壤微生物數量比較

從表1可以看到，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度毛竹根區土壤細菌數量平均為每克土4.07×106個，是林間土壤的1.53倍。方差分析顯示，不同部位土壤細菌數量存在顯著差異，由LSD法多重比較可知，Ⅰ、Ⅱ度竹根區土壤細菌數量顯著高于林間土壤，而Ⅲ度竹根區土壤細菌數量雖是林間土的1.43倍，但兩者差異不顯著。不同年齡毛竹根際土壤比較，Ⅲ度竹根區細菌數量明顯低于Ⅰ、Ⅱ度竹，差異達到顯著水平。放線菌數量Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區土壤平均為每克土5.11×105個，和林間土壤的數量十分接近，方差分析也顯示不同部位土壤間無顯著差異。而真菌數量林間土壤與根際土壤間差異明顯，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區真菌的平均數量為每克土4.58×104個，是林間土壤的2.05倍。方差分析顯示，不同部位土壤存在顯著差異，通過多重比較發現，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區土壤真菌數量均明顯多于林間土壤，而其中Ⅱ度竹根區又顯著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根區。綜合細菌、真菌、放線菌可以看到，土壤微生物總數根際土壤顯著多于林間土壤。

注：表中數據為12個樣地的平均值；同列中不同字母表示差異達顯著性水平（P<0.05）；F0.05（3.33）=2.90，F0.01（3.33）=4.46

根際區承接了大量根系分泌物和根表脫落物，給微生物生長、繁衍提供了豐富的養分和能源物質，因而根際區土壤微生物數量一般都比林間土高［5］，毛竹也不例處。根際區土壤微生物數量增加，有利于土壤養分的有效性，也明顯刺激了植物體生長。而根際并沒有刺激放線菌而使根際放線菌明顯增加［12］。從Paravizas等對藍羽扁豆（LupinushirsutusL.）根際微生物的來看，當離開根表3～6mm時，放線菌的數量就和非根際土壤沒有多大差異了[12]。文中毛竹根區土壤放線菌數量和林間土無明顯差異，一方面說明了毛竹根區放線菌刺激作用也不明顯，另一方面也說明了這種林木根區土采樣從某種程度上淡化了根際效應。

2.2毛竹根區與林間土壤酶活性分析

表2顯示，過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性不同部位土壤間存在顯著性差異。通過LSD法多重比較發現過氧化氫酶、蔗糖酶和脲酶活性Ι、Ц、Ш度竹根區均顯著高于林間土壤，而不同年齡竹根區土之間無明顯不同。蛋白酶和磷酸酶活性Ι、Ц、Ш度竹根區土明顯高于林間土，并不同年齡竹根區土之間也存在差異，主要表現在Ц度竹根區活性較強。

注：表中數據為12個樣地平均值；同列中不同英文字母表示差異達顯著水平（P<0.05）；F0.05(3.33)=2.90，F0.01(3.33)=4.46；酶活性單位：過氧化氫酶，0.1mol·L-1，KMnO4·g-1·min-1；蔗糖酶、葡萄糖毫克數.g-1·d-1；脲酶，NH3-Nmg·g-1·d-1；蛋白酶，NH2-Nmg·g-1·d-1;磷酸酶，P2O5mg·g-1·h-1

從上面分析可以看到，毛竹根區土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性均明顯高于林間土壤，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區各類酶活性平均分別是根區的1.28、1.94、1.48、2.00和1.82倍。根際區土壤酶活性高是土壤研究者一再證明了的事實［14、15］。根區有大量根系分泌的粘液和根表脫落物質，其上都附著各種植物分泌的酶，其次，根區土壤微生物數量較多，這些微生物也常釋放出酶類［13］，從而使根區土壤酶活性高于林間土壤。土壤中養分轉化離不開酶的摧化作用，因而，毛竹根區土壤酶活性高有利于根區土壤養分的有效化，對毛竹生長極為有利。

值得一提的是，比較不同年齡毛竹根區土壤，就可發現Ⅱ度毛竹根區土壤微生物數量較多、酶活性較強，雖然象細菌數量、過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶活性等多重比較后并未顯示Ⅱ度根區顯著高于Ⅰ、Ⅲ度竹根區，但從不同年齡毛竹土壤R/S值（表3）仍可看到這些性質總體上Ⅱ度竹根區土較強。Ⅱ度竹根區土生物學活性強于Ⅰ、Ⅲ度竹說明隨著毛竹新竹長成，根系逐漸發育，根系分泌物、根表脫落物逐漸增多，到了第3、4年根際區的微生物數量和酶活性達到最高水平，以后隨著竹子變老根系代謝能力又逐漸下降，根區土壤生物學活性又有一定的回落。毛竹這種隨著年齡不同，根區土壤生物學性質發生較快變化的情況在其它林木上很少發現，這也從一個方面啟示我們在研究不同土地及不同人為措施對毛竹根區土壤時，一定要選擇相同年齡的竹子作為研究對象，才具有說服力。

注：R代表根區，S代表林間

3結論與討論

毛竹根區土壤細菌數量明顯多于林間土，從不同年齡來看，Ⅰ度、Ⅱ度竹根區細菌數量較多，它們和林間土達到了顯著性差異，Ⅲ度竹根區相對較少。無論是不同年齡毛竹根區之間還是根區與林間土之間土壤放線菌數量均無明顯差異。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根區土壤真菌數量都顯著多于林間土，Ⅱ度竹根區又顯著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根區，并差異都達顯著水平。毛竹根區土壤的過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性顯著高于林間土壤，但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹之間這3類酶活性均無明顯不同。Ⅱ度竹根區土壤蛋白酶、磷酸酶活性顯著高于林間土和Ⅲ度竹根區土，差異達顯著水平；蛋白酶活性Ⅱ度竹根區還顯著高于Ⅰ度竹根區，差異同樣達到顯著水平。

值得指出的是在農作物上，研究根際土壤微生物時常常是針對根表幾個毫米的區域，因而研究所得的“根際效應”（R/S）也都較大，R/S值一般為5～20，有的甚至更大［12］，而本文中毛竹根區是指竹子根蔸區粘于根表1厘米之內的土壤，“根區”范圍要大得多，因而R/S值相對較小。

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