蒙頂山茶園土壤微生物區系和酶活性研究

摘要：采用常規方法研究了蒙頂山茶園土壤微生物區系組成和酶活性及其與土壤理化性質之間的關系，結果表明，三大類群微生物中以細菌最多，約占微生物總量的90％，真菌次之，放線菌最少：細菌數量與土壤全磷和速效鉀含量呈顯著正相關；放線菌和真菌數量與土壤各項理化性質相關性均不顯著，土壤脲酶活性為0.165～0.248 mgNH³-N·100g^-1±(38℃，3h)，土壤蛋白酶活性為6.332～10.665μgNH₂-N·g^-1±(30℃，24h)；土壤脲酶活性與速效鉀含量具有極顯著負相關性，土壤蛋白酶活性與全磷、速效磷具有顯著負相關性。

關鍵詞：茶園土壤；微生物區系；土壤酶；土壤肥力；蒙頂山

中圖分類號：S939.96 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114(2009)02-0317-04

茶樹是人工栽培的經濟灌木，由于茶葉的可觀收入和茶樹的耐酸耐鋁等特性，在熱帶亞熱帶的酸性土壤上廣泛種植。自然土壤植茶后，由于茶樹生物物質循環及施肥管理等因素，土壤理化性質會發生一系列明顯的變化，并逐漸在茶園土壤中富集，形成了非常獨特的土壤化學環境。蒙頂山地處亞熱帶季風氣候區，有著典型的酸性土壤條件，是世界茶文化發源地，世界茶文化圣山，茶葉生產是當地人民的主要經濟來源之一。張錫洲等研究表明，蒙頂山茶園土壤養分含量比國內優質高產茶園養分含量低，土壤肥力狀況已成為提高茶葉產量和品質的限制因子。

土壤肥力的形成與演變過程大多是在土壤微生物和酶的作用下進行的，其在營養物質轉化、有機質的分解等方面起著重要的作用。可作為評價土壤肥力的指標。本文研究蒙頂山茶園土壤微生物區系和酶活性及其與土壤性質之間的相關性，可以了解茶園土壤生態系統中微生物的組成和酶的活性及其在土壤養分轉化中的作用，為科學利用和管理茶園、提高茶葉產量和品質及促進茶園生態系統的可持續發展提供理論科學依據。

1 材料與方法

1．1 樣品采集

蒙頂山位于四川省雅安市與名山縣交界處，呈東北至西南走向，屬于亞熱帶季風氣候，年降雨量在1800mm以上。蒙頂山茶園主要分布在山體的陽坡面。茶園依坡而建，坡度15°～35°，坡向105°～160°，海拔900～1450 m，是典型的山區茶園。茶園主要土壤類型為砂巖發育而成的黃壤和紫色土(酸性)。在研究區域內，共采集土壤樣品23個。每個土樣取3點茶樹樹蓮滴水線下0～30cm土層混合而成，用無菌聚乙烯塑料袋包好并標記。

1．2 研究方法

土壤含水量測定采用新鮮土，烘干法測定；其余土壤理化性狀測定采用風干土，常規方法測定。測定結果見表1。

土壤微生物數量測定采用新鮮土，稀釋平板法分離計數。細菌用牛肉膏蛋白胨瓊脂培養基培養，28℃條件下培養1～2d；真菌用馬鈴薯瓊脂培養基培養，28℃條件下培養3～5d；放線菌用高氏一號培養基培養，28℃條件下培養7～10d。

土壤酶活性測定采用風干土，脲酶采用靛酚藍比色法：蛋白酶采用茚三酮比色法。

用Microsoft Excel軟件及SPSS12.0軟件對數據進行分析。

2 結果與分析

2．1 蒙頂山茶園土壤微生物區系組成

由表2可知，蒙頂山茶園土壤微生物數量(x10³cfu·g^-3)以細菌(173～2634)為主，真菌(1.6～208.1)次之，放線菌(1.4～18.1)數量最少。這與一般生態系統微生物區系組成不一致。

2．1．1 細菌數量 細菌數量多，個體小，與土壤接觸面積相對大，使其成為土壤中最大的生命活動面，也是土壤中最活躍的生物因素。從表2可知，蒙頂山茶園土壤細菌數量占微生物總數的90％左右，楊風等研究表明亞熱帶不同林木下細菌數量(大多集中于1.0×10³cfu·g^-1)占微生物總量的80％～95％，本試驗條件下細菌數量所占微生物總數的比例與其相符。俞慎等研究浙江茶園耕層上壤細菌數量以10年樹齡最多，高達42.3×10⁶cfu·g^-1，較蒙頂山茶園耕層土壤細菌最高值高16倍。其原因可能在于西湖龍井茶產區梅家塢土壤pH值平均為4.8，而蒙頂山土壤酸化程度高。pH值為4.0左右，活性H⁺對細菌的生長和繁殖影響較大，最終導致其數量降低；另外，蒙頂山茶園屬低山茶園，年均氣溫較平原低，低溫也會抑制細菌的生長繁殖。

2．1．2 放線菌數量 放線菌一般具有喜熱耐旱的特性，在有機質含量高的偏堿性土壤中占的比例高，在物質循環中主要是同化無機氮，分解碳水化合物及脂類、單寧等難分解物質。從表2可知，蒙頂山茶園土壤中放線菌數量占土壤微生物總數不到1％。張崇邦等研究結果表明天臺山茶園林放線菌數量達3.91×10⁶Cfu·g^-1，是蒙頂山茶園土壤放線菌數量最高值(1.8×10³cfu·g^-1)的217倍。周智彬等C9)研究結果顯示在沙漠生態系統土壤微生物區系組成中。放線菌數量在不同地點多的可達到140×10³cfu·g^-1，最少的也有2.0×10⁵cfu·g^-1，而蒙頂山平均只有4.0×10³cfu·g^-1，這可能與當地土壤生態環境條件有很大關系。許多研究表明放線菌喜歡干燥偏堿的環境。蒙頂山降水量大且頻繁，土壤含水量較高(供試土樣含水量最高達到60％)，不宜放線菌的生長繁殖；同時處在溫暖濕潤的條件下，土壤中處于優勢地位的細菌數量不斷增加，也給放線菌的生存帶來壓力：加上當地土壤酸化嚴重，土壤中放線菌因養分競爭和環境不適而處于劣勢，數量和比例都較其他土壤生態系統有較大幅度降低。

2．1．3 真菌數量 真菌一般耐酸性，在偏酸性的肥沃土壤中數量較多。真菌是參與土壤中有機物質過程的主要成員之一，它能分解纖維素、半纖維素及其他類似化合物，也能分解含氮的蛋白質類化合物而釋放出氨，在土壤熟化過程中有著重要作用。

蒙頂山茶園土壤中真菌數量(×10³cfu·g^-1)為1.6～208.1，僅次于細菌，占土壤微生物總數量的0.13％～14.32％(表2)。鄧欣等研究表明山西茶園土壤三大類群微生物中真菌最少，約占微生物總量1％。蒙頂山茶園土壤中真菌所占比例較其他茶園高。其原因可能有兩個：一是供試土樣pH值均在4.0左右，當土壤pH值小于5.0時，細菌和放線菌的生長繁殖明顯受到抑制，而耐酸性較強的真菌則影響不大，導致其在微生物總數中所占的比例較高；二是本試驗土壤肥力屬中等水平，可供腐生真菌生長所需基質(纖維素等)相對較多。

2．1．4 微生物數量與土壤理化性質之間的相關性由表3可知，蒙頂山茶園土壤中細菌數量與土壤全磷和速效鉀的含量呈顯著正相關，其相關系數分別為0.4048和0.4406。說明細菌數量多，活動旺盛，有利于土壤鉀元素的轉化，使土壤中的鉀元素轉化為可供茶樹利用的速效鉀。土壤放線菌數量與土壤各項理化性質相關性不顯著，甚至與多數土壤肥力因素呈負相關，尤其是其與土壤有機質含量相關系數為－0.1120，這與現有報道不符，原因可能在于本試驗土壤酸化程度較重，放線菌的生長繁殖嚴重受抑。真菌與土壤各理化性質的相關性都不顯著。值得注意的是蒙頂山茶園土壤細菌、真菌和放線菌的數量與土壤水分含量相關性均不顯著，這可能是由于蒙頂山地處亞熱帶地區，屬季風濕潤性氣候，水分充足，對土壤微生物生長的制約性較小。

2．2 蒙頂山茶園土壤酶活性

土壤脲酶和蛋白酶的活性強度常用來表征土壤氮素的供應強度，它們能促進土壤中含氮有機化合物的轉化。從表4可知，蒙頂山茶園土壤脲酶活性為0.165～0.248 mgNH₃-N·100g^-1±(38℃·3h)，蛋白酶活性為6.332～10.665 μgNH₂-N·g_-1±(30℃，24h)。不同土樣之間酶活性差異較大。

從表5可以看出，蒙頂山茶園土壤脲酶活性與速效鉀具有極顯著負相關，與上壤其他理化性質的相關性不顯著，土壤蛋白酶活性與全磷、速效磷具有顯著負相關，與土壤其他肥力因素相關性不顯著。

在自然土壤中，土壤酶活性通常與土壤肥力因素有較好的正相關性。蒙頂山茶園土壤脲酶和蛋白酶活性與諸多土壤理化性質相關性不顯著，除了以上所述土壤酸化嚴重等因素外，筆者認為可能還存在以下3個方面原因：①有學者認為，在一個沒有管理的生態系統中，土壤酶活性與土壤理化性質之間具有較好的關聯性，在土壤生態系統擾動后存在顯著的長期與短期響應。本文研究的茶園土壤為耕作土壤，人為擾動較大，對微生物及植物根系活動影響較強，從而導致土壤脲酶、蛋白酶活性與土壤肥力因素之間的相關性不顯著。②酶活性測定方法及計算方法不同，最后計算結果之間差異很大。各種方法之間是否具可比性，值得商榷。本次試驗結果與其他資料結果的差異，也有可能是由于測定方法不一致造成的。③通常情況下，土壤酶主要以酶一無機礦物膠體復合體、酶一腐殖質復合體和酶一有機無機復合體等形式存在于土壤中，與腐殖質復合的土壤酶總是處于物理性的被保護狀態，催化特性也有較大差異。這也可能導致土壤處理方式不同，而對酶活性測定結果產生較大差異。

3 結論與討論

蒙頂山茶園土壤微生物總量，大多為1.0×10⁶cfu·g^-1；土壤微生物區系構成為細菌(173～2634×10³cfu·g^-1)＞真菌(1.6-208.1×10³cfu·g^-1曠)>放線菌，(1.4～18.1×10³cfu·g^-1)。細菌數量與土壤速效鉀和全磷含量呈顯著相關，表明其在土壤磷和鉀素養分轉化過程中有著重要作用。

蒙頂山茶園土壤脲酶活性為0.165～0.248mgNH₃-N·100g^-1±(38℃，3h)，土壤蛋白酶活性為6.332～10.665μgNH₂-N·g^-1±(30℃，24h)。土壤脲酶活性與速效鉀具有極顯著負相關性，土壤蛋白酶活性與全磷、速效磷具有顯著負相關性。蒙頂山土壤脲酶、蛋白酶的活性與諸多土壤理化性質相關性不明顯。

(責任編輯 鄭 威)