黃綠木霉T1010對日光溫室耕層土壤酶活性的調控效應

摘 要：采用黃綠木霉T1010 （Trichoderma aureoviride 1010） 制劑處理日光溫室番茄連作土壤，以常規生產區為對照，設黃綠木霉T1010和1/2黃綠木霉T1010兩個處理，通過對土壤酶活性比色法測定，研究其對耕層土壤酶活性的影響，為應用黃綠木霉T1010改善土壤生態環境，促進番茄生長發育提供理論依據和技術支持。結果表明，不同處理條件下土壤酶活性不同，其中纖維素酶、幾丁質酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶、多酚氧化酶活性大小順序為：黃綠木霉T1010〉1/2黃綠木霉T1010〉CK；蔗糖酶、淀粉酶、過氧化氫酶、過氧化物酶活性最高的處理是1/2黃綠木霉T1010；對照處理的土壤中葡聚糖酶活性最高。ANOVA分析，除葡聚糖酶和蛋白酶，其他各處理酶活性差異顯著。可見，黃綠木霉T1010對土壤中酶活性有一定調節作用，改善土壤生態環境，有效促進番茄根系的發育，進而促進番茄產量的形成。

關鍵詞：黃綠木霉T1010；土壤酶活性；水解酶；氧化還原酶；調控

中圖分類號： S144.9 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006－6500.2013.01.005

Regulating Effect of Trichoderma aureoviride 1010 on Enzyme Activity in the Solar-greenhouse Soil

CHEN Jian-ai1， CHEN Wei-jing2， YANG Huan-ming3， ZHU Wen-ting2，4

（1. Institute for Application of Atomic Energy and Institute of Agro-food Science and Technology， Shandong Academy of Agricultural Science，

Ji'nan， Shandong 250100，China； 2. High-tech Research Center， Shandong Academy of Agricultural Science， Ji'nan， Shandong 250100，China； 3. Agricultural Department of Shouguang City， Shouguang， Shandong 262700，China； 4. College of Life Science， Shandong Normal University， Ji'nan， Shandong 250014 ，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： In this study， the effect of Trichoderma aureoviride 1010 （T1010） on soil enzyme activity was determined， and hope to gain information for the application of T1010 to regulate the soil in solar-greenhouse. The experiments were carried on the soil in solar-greenhouse of Shouguang with tomato continuous cropping from August 1 to December 31 in 2009， and the experiment had two treatments （T1010 and 1/2T1010） with conventional production areas as control. These enzymes were analyzed by colorimetric method. Cellulose， chitinase， phosphatase， urease， protease， polyphenol oxidase， these enzymes activity of soil were always significantly greater， often by T1010， in 1/2T1010 than CK. The invertase， amylase， catalase and peroxidase activity were the highest in 1/2T1010. The dextranase activity increased in control. It showed that T1010 could enhance the solar-greenhouse soil environment efficiently by regulating soil enzyme activity. And they could promote the yield formation and product quality improvement of tomato by making good influence on the growth of roots， stems and leaves.

Key words： Trichoderma aureoviride 1010； soil enzyme activity； hydrolytic enzyme； oxido-reductase； regulation

土壤酶是一類具有特殊催化能力的較穩定的蛋白質，是一種生物催化劑，主要來源于土壤微生物和植物根系的分泌物及動植物殘體的分解釋放，包括水解酶類、氧化還原酶類、轉移酶類和裂合酶類等[1-3]。其中，水解酶包括各種脂類酶、糖苷酶和肽酶，能夠解聚多糖、蛋白質等大分子物質，從而形成簡單的、易被植物吸收的小分子物質，對于土壤生態系統中的碳、氮循環具有重要作用。氧化還原酶主要是催化氫的轉移或電子傳遞的氧化還原反應。在此類土壤酶中，過氧化氫酶能酶促過氧化氫的分解，有利于防止過氧化氫對生物體的毒害作用；多酚氧化酶參與土壤有機組分中芳香族化合物的轉化，能夠反映土壤腐殖質化狀況[4-5]。

土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學過程的強度和方向，在土壤發生發育、土壤肥力形成、土壤凈化及生態系統的物質循環過程中起著至關重要的作用[6-7]。研究表明，土壤酶的活性與土壤微生物數量密切相關[8-9]。本研究密切關注日光溫室番茄生產中面臨的土壤連作障礙導致的土壤酶活性降低的現狀，依據環境土壤學理論，采用環境友好型微生物黃綠木霉T1010 （Trichoderma aureoviride 1010） 制劑處理日光溫室番茄連作土壤，環境變化對土壤酶活性的影響。研究黃綠木霉T1010在日光溫室耕層土壤中強勢定殖后對水解酶和氧化還原酶兩大類土壤酶活性的調控效應，為應用黃綠木霉T1010改善土壤生態環境，提高土壤酶活性，促進番茄生長發育和產量形成提供理論依據和技術支持。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試番茄品種為從以色列引進的日光溫室專用番茄（Lycopersicon esculentum Mill.）品種“Aima701”。

供試黃綠木霉T1010 （Trichoderma aureoviride 1010） 制劑由山東省農業科學院原子能農業應用研究所利用60Co -γ射線和紫外線復合誘變選育后利用稻殼進行固體發酵而成。

1.2 試驗設計

試驗于2009年8月至12月安排在山東省壽光市多年連作種植番茄的代表性日光溫室中進行，試驗以常規生產區（分別按7 500 kg·hm-2用量施用腐熟的雞糞和豆餅）為對照，設黃綠木霉T1010處理（在常規生產區的基礎上，按225 kg·hm-2用量施用黃綠木霉T1010制劑，在黃綠木霉T1010處理單因素差異的條件下研究其對水解酶和氧化還原酶兩大類土壤酶活性的調控效應）和1/2黃綠木霉T1010處理（在常規生產區的有機肥用量減半的基礎上，按112.5 kg·hm-2用量施用黃綠木霉T1010制劑，用以研究在投入成本與對照基本一致的情況下對土壤酶活性的影響）。將黃綠木霉T1010制劑和有機肥在番茄移栽前 15 d 施入日光溫室耕層土壤，并進行灌溉。對照和處理各重復4次，共設12個小區，每個小區種 6 行番茄，行長 9.6 m，行距 0.6 m，株距0.36 m。

1.3 栽培管理

2009年8月1日，將5葉期的番茄幼苗移栽于日光溫室，每株留5～6穗花，每穗坐果數自由生長不控制。每月隨灌溉按750 kg·hm-2用量追施復合肥（16% NH4+，13% P2O5，16% K2O）。通過人工控制放風口大小和放風時間使日光溫室室內溫度保持在白天（25±5） ℃，夜間（14±2） ℃。

1.4 日光溫室耕層土壤酶活性指標測定

2009年11月26日對各處理和對照的耕層土壤進行取樣。處理和對照均采用5點取樣法，每點取5～15 cm、15～25 cm 各1環，10環土樣混和存放在密封的鋁盒內，帶回實驗室作冷凍保存，用于土壤酶學指標測定。

土壤水解酶活性為蔗糖酶以蔗糖為基質，淀粉酶以可溶性淀粉為基質，纖維素酶以羧甲基纖維素為基質，葡聚糖酶以葡聚糖為基質，采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定釋放的葡萄糖含量[1]，幾丁質酶以膠狀幾定質為底物比色測定N-乙酰氨基葡萄糖含量[10]，脲酶以尿素為基質比色測定NH3-N釋放的量[1]，蛋白質酶以干酪素為基質茚三酮法比色測定釋放的甘氨酸含量[1]，磷酸酶以磷酸苯二鈉為基質比色測定釋放的酚量[1]；土壤氧化還原酶活性為過氧化氫酶酶解過氧化氫鉬酸銨顯色測定[9]，過氧化物酶、多酚氧化酶以鄰苯三酚為基質，著色乙醚相比色測定紫色沒食子素量[1]。

1.5 統計分析

試驗數據采用SAS 8.2 分析軟件對不同處理間的差異顯著性進行ANOVA分析，以Pr>F<0.05表示處理間差異顯著。

2 結果與分析

2.1 黃綠木霉T1010對日光溫室耕層土壤水解酶活性的調控效應

番茄生長盛果期，對日光溫室不同處理土壤取樣，對土壤水解酶活性指標檢測結果顯示（表1），黃綠木霉T1010處理的土壤淀粉酶、纖維素酶、幾丁質酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性分別比對照提高7.79%，14.29%，13.95%，16.67%，1.5%，16.67%，蔗糖酶、葡聚糖酶活力比對照各降低4.32%，8.54%。1/2黃綠木霉T1010處理的日光溫室土壤蔗糖酶、淀粉酶活性分別比對照提高7.00%，15.40%，纖維素酶、葡聚糖酶、幾丁質酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶活性則比對照降低，降低幅度分別為31.75%，13.03%，2.32%，8.33%，0.19%，8.33%。進一步進行 ANOVA 分析結果顯示，不同處理間酶活性差異均達極顯著水平，結果分別為，蔗糖酶：Pr>F=0.008 7；淀粉酶：Pr>F=0.008；纖維素酶：Pr>F<0.000 1；幾丁質酶：Pr>F<0.000 1；脲酶：Pr>F=0.006 5；磷酸酶：Pr>F<0.000 1；葡聚糖酶和蛋白酶活性各處理間差異不明顯（Pr>F=0.374 2；Pr>F=0.520 2）。Duncan 新復極差測驗的結果（表1）進一步顯示了不同處理相互之間差異的狀況。

2.2 黃綠木霉T1010對日光溫室耕層土壤氧化還原酶活性的調控效應

對日光溫室不同處理土壤氧化還原酶活性指標檢測結果顯示（表2），黃綠木霉T1010處理的日光溫室過氧化氫酶（CAT）活性比對照提高3.07%，過氧化物酶（POD）活性比對照降低1.64%，多酚氧化酶（PPO）活性比對照提高5.07%；1/2黃綠木霉T1010處理的CAT活性比對照提高5.73%，POD活性比對照提高4.37%，PPO活性與對照相當。酶活性不同處理間均有差異，結果分別為，CAT： Pr>F<0.000 1；POD：Pr>F=0.055 2；PPO：Pr>F=0.030 3。Duncan 新復極差測驗的結果進一步顯示了不同處理相互之間差異的狀況。

2.3 黃綠木霉T1010對日光溫室番茄根系生長和產量形成的影響

對不同處理番茄植株根系生長指標檢測及ANOVA 分析的結果表明（表3），不同處理間主根長、側根長、側根數差異顯著（Pr>F<0.05）。黃綠木霉T1010處理的日光溫室番茄植株主根長、側根長、側根數最高，分別比對照提高13.1%，28.2%，49.4%；1/2黃綠木霉T1010處理的日光溫室番茄植株主根長、側根長、側根數分別比對照提高7.8%，22.7%，24.9%。Duncan 新復極差測驗的結果（表3）進一步顯示了不同處理相互之間差異的狀況。

對不同處理番茄植株主要產量形成指標檢測及ANOVA 分析結果（表3）表明， 不同處理間單果枝坐果數、單果質量、產量等指標差異顯著（Pr>F<0.05）。黃綠木霉T1010處理的日光溫室番茄植株單果枝坐果數、單果質量、產量等指標分別比對照提高37.6%，30.5%和20.0%；1/2黃綠木霉T1010處理的日光溫室番茄植株單果枝坐果數、單果質量、產量等指標分別比對照提高34.3%，30.5%和8.3%。Duncan 新復極差測驗的結果（表3）進一步顯示了不同處理相互之間差異的狀況。

觀測結果顯示，黃綠木霉T1010處理的日光溫室番茄植株坐果早、成熟早、果實大、著色均勻、果形一致。

3 結論和討論

隨著土壤酶和微生物新的測試技術的發展，人們已經清楚地認識到土壤酶活性與土壤微生物之間存在著密切關系。Aon曾指出，一般情況下特定的土壤酶活性與細菌和真菌類群關系密切。一些研究表明，放線菌能釋放降解腐殖質和木質素的過氧化物酶、酯酶和氧化酶等[12-14] 。Naseby等[15]的研究表明，木霉屬和腐霉屬增加了與C、N、P循環有關的沙壤土上的酸性和堿性磷酸酶、脲酶、廣葡聚糖酶、纖維素分解酶和幾丁質酶活性。湯樹得[16]研究白漿土生物活性時發現，脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶與微生物的活性有直接性關系。陳放鳴等[17]研究發現土壤微生物活性與磷酸酶活性呈正相關。胡海波等[18]的研究表明，真菌數量對磷酸酶、脲酶和蛋白酶的影響很大，細菌和放線菌數量對蔗糖酶有顯著影響，土壤微生物的數量與土壤酶活性有一定的相關性。丁菡等[19]在對半干旱區土壤酶活性與微生物關系的研究中發現，土壤微生物數量與各種土壤酶活性之間都有較高的相關性。

本研究的結果表明，環境友好微生物黃綠木霉T1010可在日光溫室耕層土壤中強勢定殖后對土壤水解酶和氧化還原酶兩大類土壤酶活性有調控效應，其中，對大部分水解酶提高了其活性，少數水解酶活性降低，比如葡聚糖酶，對過氧化氫酶、過氧化物酶、多酚氧化酶提高幅度較小。在土壤有機質比較充裕的情況下，黃綠木霉T1010對日光溫室土壤中水解酶和氧化還原酶等酶活性均有不同程度的積極的影響。

黃綠木霉T1010制劑處理日光溫室番茄連作土壤，可在日光溫室土壤，特別是番茄根際快速定殖，長期存活，有效提高土壤酶活性，改善土壤生態環境，進而促進了日光溫室番茄根系的生長、產量的形成和品質的提高。

參考文獻：

[1] 關松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京： 農業出版社， 1986： 260-337.

[2] Burns R G. Soil Enzymes [M]. New York： Academic Press， 1978： 149-187.

[3] Burns R G， Dick R P. Enzymes in the environment： Activity， ecology and application [M]. New York： Marcel Dekker， Inc， 2001： 1-43，241-242.

[4] 曹慧，孫輝，楊浩，等. 土壤酶活性及其對土壤質量的指示研究進展[J]. 應用與環境生物學報， 2003，9（1）：105-109.

[5] 徐雁，向成華，李賢偉. 土壤酶的研究概況[J]. 四川林業科技， 2010， 31（2）：14-20.

[6] 周禮愷. 土壤酶學[M]. 北京：科學出版社， 1987： 152-157.

[7] 栗麗， 洪堅平， 謝英荷， 等. 生物菌肥對采煤塌陷復墾土壤生物活性及盆栽油菜產量和品質的影響[J]. 中國生態農業學報， 2010， 18（5）： 939-944.

[8] Aon M A， Colaneri A C. Temporal and spatial evolution of enzymatic activities and physico-chemical properties in an agricultural soil [J]. Applied Soil Ecology， 2001， 18： 255-270.

[9] Taylor T P， Wilson B， Mills M S， et al. Comparison of microbial numbers and enzymatic activities in surface soils and sub-soils using various techniques [J]. Soil Biology and Biochemistry， 2002， 34： 387-401.

[10] 中國科學院上海植物生理研究所. 現代植物生理學實驗指南[M]. 北京： 科學出版社， 2004： 129-130.

[11] 周強，曹春燕. 血清過氧化氫酶的比色測定[J]. 哈爾濱醫科大學學報， 2001，35（6）： 473-474.

[12] Dari K， Béchet M， Blondeau R. Isolation of soil Streptomyces strains capable of degrading humic acids and analysis of their per oxidase activity[J]. FEMS Microbiology Ecology， 1995， 16： 115-122.

[13] Magnuson M， Crawford D L. Comparison of extracellular peroxidase and esterase deficient mutants of Streptomyces viridosporus T7A[J]. Application Environment Microbiology， 1992， 58： 1070-1072.

[14] Simoes D C M， Mc Neil D， Kristiansen B， et al. Purification and partial characterization of a 1. 57 kDa thermostable esterase from Bacillus stearotherm ophilus [J]. FE MS Microbiology Letters， 1997，147： 151-156.

[15] Naseby D C， Pascual J A， Lynch J M. Effect of biocontrol strains of Trichoderma on plant growth， Pythium ultimum population soil microbial communities and soil enzyme activities[J]. Journal Applied Microbiology， 2000， 88： 161-169.

[16] 湯樹得. 土壤耕作對白漿土生物學活性的影響[J]. 土壤肥料， 1982（3）： 13-15.

[17] 陳放鳴， 李純. 土壤微生物活性對林地土壤磷有效性的影響[J]. 安徽農業大學學報， 1993， 20 （4） ： 292-297.

[18] 胡海波，張金池，高智慧，等. 巖質海岸防護林土壤微生物數量及其酶活性和理化性質的關系[J]. 林業科學研究， 2001，15 （1） ： 88-95.

[19] 丁菡， 胡海波， 王人潮. 半干旱區土壤酶活性及其理化及微生物的關系[J]. 南京林業大學學報：自然科學版， 2007， 3（2） ： 13-18.