添加纖維素酶對綠肥還田設施土壤酶活性及微生物種群數量的影響

曲繼松++張麗娟++朱倩楠

摘要：為了研究添加纖維素酶對綠肥還田設施土壤酶活性及微生物種群數量的影響，設置4個處理：空白對照T1（CK1）處理，單獨添加纖維素酶的T2（CK2）處理，單獨處理高丹草的T3（CK3）處理，高丹草還田添加纖維素酶的T4處理。結果表明：在高丹草還田過程中添加適量纖維素酶制劑，與空白對照相比，土壤蔗糖酶活性提高23.24%，脲酶活性提高48.86%，磷酸酶活性提高30.19%，多酚氧化酶活性提高33.84%；T4處理的細菌數量比T1處理高48.23%，T4處理的真菌數量比T1處理高12.39%，放線菌、芽孢桿菌數量變化規律與細菌、真菌相似，T4處理的放線菌、芽孢桿菌數量均為最多，分別比T1處理高26.21%、86.79%。綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑能夠顯著提高多種土壤酶活性，有利于土壤微生物數量的快速增加，從而增加土壤的有機質含量。

關鍵詞：綠肥還田；纖維素酶；設施土壤；土壤酶活性；微生物種群數量

中圖分類號： S154.3文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2016）05-0484-02

纖維素酶是一種重要的酶產品，是一種復合酶，主要由外切β-葡聚糖酶、內切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶等組成，還有很高活力的木聚糖酶。由于纖維素酶在生產飼料、乙醇、紡織品和食品等領域具有巨大的市場潛力，已被國內外業內人士看好，將是繼糖化酶、淀粉酶、蛋白酶之后的第4大工業酶種，甚至在中國完全有可能成為第1大酶種，因此纖維素酶是酶制劑工業中的一個新的增長點。

土壤微生物是土壤生物區系中最重要的功能組分和土壤生物群落的重要類群，參與土壤有機質的分解及腐殖質的形成等過程[1]，其數量、活性和多樣性是評價土壤健康程度或者土壤質量的重要指標[2]。土壤微生物在土壤食物網中占有重要的生態位，其變化會直接或間接地影響食物網其他生態位的生物活性、分布和豐富度、群落結構、數量及多樣性[3]，在土壤生態系統中發揮著重要作用。因此，本試驗旨在研究添加纖維素酶對綠肥還田設施土壤酶活性及微生物種群數量的影響，以期為日光溫室低肥力土壤研究、減少化肥用量、探索發展低碳日光溫室農業提供理論依據和技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗地氣候

試驗地點位于旱作節水高效農業科技園清水河岸西側海原縣高崖鄉三分灣村槽式日光溫室內，地處寧夏中部干旱帶，地理位置36°51′27.18″N、105°58′37.26″E，海拔 1 368 m，位于黃土高原西北部，屬黃河中游黃土丘陵溝壑區。該地大陸性季風氣候明顯，其特點是春暖遲、夏熱短、秋涼早、冬寒長；年均氣溫7 ℃，1月均溫-6.7 ℃，7月均溫19.7 ℃，≥10 ℃積溫2 398 ℃，無霜期149～171 d；在年降水量方面，多年平均降水量286 mm，最高706 mm，最低325 mm；年均蒸發量 2 180 mm；年均太陽總輻射量5 642×109 J/m2；年日照時間 2 710 h。

試驗時間為2013年6月20日—2014年1月20日。

1.2試驗材料與試驗地概況

供試土壤前茬為禮品西瓜，其0～20 cm表層土壤堿解氮肥力為偏低的5級水平（30～60 mg/kg），有機質為極缺的6級水平（<0.60%），速效磷為中等偏低的4級水平（5～10 mg/kg），速效鉀為極豐富的1級水平（>160 mg/kg） [4]。試驗地為黏壤土，其0～20 cm表層土壤具體理化性狀為：pH值8.27，全鹽含量1.32 g/kg，有機質含量4.52 g/kg，堿解氮含量36.0 mg/kg，速效磷含量7.8 mg/kg，速效鉀含量190.0 mg/kg，田間持水量32.44%。

綠肥為生長60 d的高丹草，收割后用鍘刀鍘成2～3 cm 長還田，纖維素酶制劑由陜西沃德生物酶有限公司提供。試驗設置4個處理，分別為T1、T2、T3、T4，具體設置見表1，以空白處理T1為對照1（CK1），以單獨添加纖維素酶處理T2為對照2（CK2），以單獨高丹草處理T3為對照3（CK3），以高丹草還田加纖維素酶為處理T4。高丹草種植時間為2013年6月20日，翻壓時間為2013年8月20日。

1.3試驗方法

測定時間為綠肥翻壓后的第60天（10月20日）。蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定，脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定（以NH3-N計），磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定，多酚氧化酶采用鄰苯三酚比色法測定[5]。微生

2結果與分析

2.1添加纖維素酶對綠肥還田設施土壤酶活性的影響

由表2可見，單獨添加纖維素酶制劑對設施土壤蔗糖酶活性影響較小，影響差值僅為0.70%，差異不顯著；綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑可顯著提高設施土壤蔗糖酶活性，綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑的T4處理比單一綠肥還田的T3處理高13.91%，比單一施用纖維素酶制劑的T2處理高22.38%，比對照T1處理高23.24%；單一施用纖維素酶制劑的T2處理比單一綠肥還田的T3處理低6.92%。

脲酶能夠催化尿素水解成二氧化碳、氨氣，其活性的高低在一定程度上反映了土壤供氮水平狀況[14]。在脲酶活性方面，綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑的T4處理比單一綠肥還田的T3處理高11.32%，比單一施用纖維素酶制劑的T2處理高47.02%，比對照T1處理高48.86%；單一施用纖維素酶制劑的T2處理比空白對照T1處理高1.25%，單一施用纖維素酶制劑的T2處理比單一綠肥還田的T3處理低24.29%。

土壤磷酸酶是植物根系與微生物的分泌產物，與土壤磷素轉化密切相關，是土壤磷素肥力的指標。在磷酸酶活性方面，從表2可以看出，T4處理（1.892 1 mg/g）磷酸酶活性高于T1處理（1.453 3 mg/g） 30.19%，T4處理比T2 （CK2） 處理高3008%，比T3（CK3） 處理高7.45%，而且處理間有顯著差異。

土壤多酚氧化酶主要來源于根圈微生物、植物根系分泌物及動植物殘體分解釋放的酶，是一種復合性酶。其大小關系依然是T4>T3>T2>T1，且處理間有顯著差異。其中T4處理比T3處理高4.65%，T2處理比T1處理高1.58%，但T3處理比T1處理高27.90%，T4處理比T2處理高31.77%（表2），因此可以判斷：綠肥還田比添加纖維素酶更有益于土壤多酚氧化酶活性的增強。

2.2添加纖維素酶對綠肥還田設施土壤微生物種群數量的影響

從表3可知，T4處理的細菌數量最大，為2.09×106個/g，其數量遠遠高于其他處理，且各處理差異顯著；其中T4處理比T3處理高9.42%，T2處理比T1處理高8.51%，但T3處理比T1處理高35.46%，T4處理比T2處理高36.60%，T3處理比T2處理高24.84%，因此可以得出：綠肥還田比添加纖維素酶更有益于細菌數量的增加。

由表3還可以看出，T4處理的真菌數量最高，為1.27×103個/g，與其他處理之間差異顯著，T4處理比T3處理高 4.96%，T2處理比T1處理高5.31%，但T3處理比T1處理高7.08%，T4處理比T2處理高6.72%%，T3處理比T2處理高1.68%，可見綠肥還田與添加纖維素酶對真菌數量的影響差異不顯著。

放線菌和芽孢桿菌數量變化規律與細菌、真菌相似，T4處理的放線菌數量和芽孢桿菌的數量均為最多，分別達到 6.02×105、3.96×105個/g，CK1（T1）處理均為最少，且大小關系均為T4>T3>T2>T1，只是差異大小不同。在放線菌數量變化方面，T4處理與T3處理差異不顯著，較T2、T1處理顯著，而芽孢桿菌數量變化方面各處理差異顯著（表3）。

3結論

土壤蔗糖酶是評價土壤中物質轉化強度的酶類，其活性不僅可以表征土壤生物學活性的強度，也可以作為評價土壤熟化程度和肥力水平的指標。綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑處理的土壤蔗糖酶活性比不作任何處理的T1處理高23.24%，差異極顯著。在脲酶方面，綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑的T4處理比T1處理高48.86%；T4處理（1.892 1 mg/g）磷酸酶活性高于CK1（1.454 6 mg/g） 30.19%；T4處理的土壤多酚氧化酶活性比T1處理高33.84%；本試驗結果表明：單獨添加纖維素酶制劑能夠增強多種土壤酶活性，但差異不顯著，而綠肥還田能夠顯著增強多種土壤酶活性，同時綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑也能夠顯著增加多種土壤酶活性。

土壤微生物量與土壤的肥力相關，土壤的有機質含量越高，其微生物量也越大，土壤中細菌、放線菌密度也高；隨著土

壤有機質含量下降，細菌、放線菌生長受到抑制[6]。在微生物種群數量方面，T4處理的細菌數量比T1處理高48.23%，T4處理的真菌數量比T1處理高12.39%；放線菌、芽孢桿菌數量變化規律與細菌、真菌相似，T4處理的放線菌、芽孢桿菌數量均最多，分別比T1處理高26.21%、86.79%。在綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑處理的設施土壤細菌、放線菌、真菌、芽孢桿菌數量顯著增加。結果表明，綠肥還田過程中添加纖維素酶制劑更有利于土壤微生物的快速增加，從而提高土壤的有機質含量。

參考文獻：

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