麻瘋樹種植區(qū)與非種植區(qū)土壤微生物及酶活性的比較

摘要：比較分析了長勢良好的麻瘋樹（Jatropha curcas L.）種植區(qū)與非種植區(qū)土壤微生物分布及土壤酶活性。結(jié)果表明，種植區(qū)深層（20～50 cm處）土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量比淺層（0～20 cm處）土壤中高，且各層土壤微生物數(shù)量均高于非種植區(qū)。種植區(qū)和非種植區(qū)土壤中過氧化氫酶活性變化較小，各樣品測定無顯著性差異；種植區(qū)各層土壤的脲酶、堿性磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性與非種植區(qū)同一深度的土壤間差異均達(dá)顯著水平。

關(guān)鍵詞：麻瘋樹（Jatropha curcas L.）；種植區(qū)；非種植區(qū)；土壤微生物；土壤酶活性；比較

中圖分類號(hào)：S792.99；S714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）03-0542-03

土壤是由一層層厚度各異的礦物質(zhì)成分所組成的大自然主體。生活在土壤中的微生物是細(xì)菌、真菌、藻類的總稱，其種類和數(shù)量隨成土環(huán)境及土壤深度的不同而變化。它們?cè)谕寥乐羞M(jìn)行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等過程促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的分解和養(yǎng)分轉(zhuǎn)化[1]。土壤酶系統(tǒng)是土壤生理生化特性的重要組成部分，土壤的一切生物化學(xué)過程都是在土壤酶的參與下進(jìn)行[2]。土壤酶活性成為鑒定土壤肥力和評(píng)價(jià)土壤生產(chǎn)力的一項(xiàng)重要內(nèi)容。土壤酶參與土壤中各種生物化學(xué)過程[3]，其活性作為土壤是否被污染的重要生物活性指標(biāo)[4-6]。

麻瘋樹（Jatropha curcas L.）又名膏桐、小桐子、黑皂樹、木花生、油蘆子和老胖果等，屬大戟科麻瘋樹屬，落葉灌木或小喬木，主要產(chǎn)于南美洲、非洲和亞洲的熱帶與亞熱帶地區(qū)。在中國主要分布于云南省境內(nèi)的金沙江、紅河、瀾滄江、南盤江和怒江流域的干熱河谷地區(qū)，其次在四川省、海南省、廣東省和廣西省等地均有零星分布，分布在海拔700～2 000 m的平地、丘陵、坡地及河谷荒山坡地[7]。麻瘋樹喜光，喜暖熱氣候，耐干旱瘠薄[8]。麻瘋樹用途廣泛，除用于生物柴油提取外，還被廣泛用于生物制藥和化工生產(chǎn)等領(lǐng)域。由于麻瘋樹適生性較強(qiáng)，可利用大面積連片的河谷荒漠化土地及荒草疏林地發(fā)展麻瘋樹種植，并且不與農(nóng)作物爭地，有利于形成規(guī)模化栽培及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，對(duì)于改善生態(tài)環(huán)境發(fā)揮著積極的作用。

本研究選擇四川省攀枝花市麻瘋樹種植林土壤和非麻瘋樹種植區(qū)土壤為調(diào)查對(duì)象，初步比較分析了麻瘋樹種植區(qū)土壤與非種植區(qū)土壤中微生物的分布及幾種土壤酶的活性，以便為揭示攀枝花市麻瘋樹種植林土壤的理化特性及今后為麻瘋樹種植、生態(tài)發(fā)展等方面提供科學(xué)依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況與研究方法

1.1 采集區(qū)域概況

土壤采集區(qū)域位于四川省攀枝花市仁和區(qū)，年均溫度20 ℃，年均降水量760～1 100 mm，屬亞熱帶高原季風(fēng)型立體氣候。

1.2 土壤樣本的采集

按照五點(diǎn)取樣法分別采集麻瘋樹種植區(qū)和非種植區(qū)0～20 cm、20～50 cm處的土壤，將所取土樣混合均勻帶回實(shí)驗(yàn)室，樣品一部分保存于4 ℃以進(jìn)行微生物數(shù)量測定，另一部分經(jīng)風(fēng)干、研磨后過120目篩，用于測量土壤酶活性。

1.3 土壤微生物的測定

采用稀釋平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行分離與計(jì)數(shù)。細(xì)菌、放線菌、真菌的培養(yǎng)分別采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基、高氏1號(hào)培養(yǎng)基和馬丁氏培養(yǎng)基[9]。每個(gè)處理3次重復(fù)。細(xì)菌在30～37 ℃培養(yǎng)，48～72 h后計(jì)數(shù)；放線菌和真菌在28 ℃培養(yǎng)，48～72 h后計(jì)數(shù)。土壤微生物數(shù)量計(jì)算公式為：菌數(shù)（CFU/g）=（計(jì)數(shù)皿平均菌落數(shù)×稀釋倍數(shù)）/干土質(zhì)量。

1.4 土壤酶活性測定

過氧化氫酶活性（mL/g）用KMnO4滴定法測定，以1 g干土培養(yǎng)20 min所消耗的0.1 mol /L KMnO4的體積（mL）表示；脲酶活性（mg/g）用苯酚鈉比色法測定，以24 h內(nèi)1 g干土中NH3 -N的含量表示；轉(zhuǎn)化酶采用蔗糖為基質(zhì)，以1 g干土1 h釋放出的還原糖的量表示土壤轉(zhuǎn)化酶活性（mg/g）[10]；堿性磷酸酶（mg/g）采用比色法測定，以1 g干土在37 ℃下培養(yǎng)2 h后所消耗的酚量表示[11]。各測試處理均設(shè)3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻瘋樹種植區(qū)和非種植區(qū)土壤微生物的分布

2.1.1 土壤細(xì)菌分布 經(jīng)過2 d的培養(yǎng)，培養(yǎng)皿中細(xì)菌菌落呈淡黃色，形狀不一，有黏性，腐臭味，少部分培養(yǎng)基存在一些雜菌菌落。采用平板培養(yǎng)計(jì)數(shù)法對(duì)土壤細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果計(jì)數(shù)見表1。麻瘋樹種植區(qū)與非種植區(qū)間、各種植區(qū)的各層土壤間的土壤細(xì)菌數(shù)量差異均不顯著。

2.1.2 土壤放線菌分布 經(jīng)過3 d的培養(yǎng)，培養(yǎng)皿中放線菌菌落呈白色圓形狀散落分布于培養(yǎng)皿中，有褶皺，采用平板菌落計(jì)數(shù)結(jié)果見表1。種植區(qū)20～50 cm土壤放線菌數(shù)量與0～20 cm土壤差異達(dá)極顯著水平；非種植區(qū)各層土壤放線菌數(shù)量差異不顯著。種植區(qū)與非種植區(qū)相比，種植區(qū)各層土壤的放線菌數(shù)量均比非種植區(qū)的高，且20～50 cm土壤放線菌數(shù)量差異達(dá)顯著水平。

2.1.3 土壤真菌分布 經(jīng)過3 d的培養(yǎng)，培養(yǎng)皿中真菌菌落數(shù)稀少，顏色豐富，主要呈現(xiàn)黃色和白色，絨毛狀，菌落大于細(xì)菌菌落，不規(guī)則分散，采用平板計(jì)數(shù)法對(duì)培養(yǎng)后的真菌菌落計(jì)數(shù)結(jié)果見表1。在種植區(qū)與非種植區(qū)，土壤真菌數(shù)量都是0～20 cm土壤低于20～50 cm土壤，且種植區(qū)土壤真菌數(shù)量差異達(dá)極顯著水平，非種植區(qū)差異不顯著。種植區(qū)與非種植區(qū)相比，種植區(qū)土壤真菌數(shù)量極顯著高于非種植區(qū)。

2.2 麻瘋樹種植區(qū)和非種植區(qū)的土壤酶活性

2.2.1 過氧化氫酶活性 種植區(qū)和非種植區(qū)的土壤過氧化氫酶活性均是0～20 cm處土壤大于20～50 cm處土壤，且種植區(qū)大于非種植區(qū)，但種植區(qū)和非種植區(qū)之間、各區(qū)各層土壤之間的土壤過氧化氫酶活性差異不顯著。

2.2.2 脲酶活性 由表2可知，種植區(qū)0～20 cm土壤脲酶活性比20～50 cm處的增加了12.7%，差異達(dá)極顯著水平。種植區(qū)土壤平均脲酶活性比非種植區(qū)增加了16.1%。從方差分析結(jié)果來看，種植區(qū)與非種植區(qū)0～20 cm土壤之間的脲酶活性存在著顯著差異。

2.2.3 堿性磷酸酶活性 種植區(qū)20～50 cm土壤堿性磷酸酶活性高于0～20 cm土壤，且差異達(dá)極顯著水平，而非種植區(qū)各層土壤之間差異不顯著。種植區(qū)與非種植區(qū)同一深度土壤之間的堿性磷酸酶活性差異均達(dá)顯著或極顯著水平。

2.2.4 轉(zhuǎn)化酶活性 轉(zhuǎn)化酶是碳素循環(huán)的重要催化酶。轉(zhuǎn)化酶活性在不同種植區(qū)及各種植區(qū)不同土層之間差異均達(dá)極顯著水平。

3 討論

土壤微生物群落中，不同種類的微生物行使著不同的功能。例如，土壤細(xì)菌能使樹木不能直接利用的復(fù)雜的含氮化合物轉(zhuǎn)化為可給合態(tài)的含氮無機(jī)化合物；真菌則在土壤碳素和能量循環(huán)過程中發(fā)揮作用；一般認(rèn)為放線菌與土壤腐殖質(zhì)含量有關(guān)，它能同化無機(jī)氮，分解碳水化合物及脂類、單寧等難分解的物質(zhì)，在土壤中對(duì)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化也起到一定作用。土壤微生物的分布和數(shù)量能間接反映土壤的肥沃程度。

種植區(qū)深層（20～50 cm）土壤的細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量比淺層（0～20 cm）土壤的高。表層土壤由于比較干旱，腐殖質(zhì)含量較低，導(dǎo)致土壤細(xì)菌數(shù)量低于深層土壤。放線菌適宜在表層土壤中生活繁殖，可能是由于不同的生活習(xí)性和繁殖方式造成。真菌數(shù)量平均降幅最小，這可能是因?yàn)樽鳛槌跫?jí)真核生物的真菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)力和抗逆性較強(qiáng)。總體來看，非種植區(qū)的細(xì)菌、放線菌及真菌的數(shù)量要比種植區(qū)低，這可能是由于種植麻瘋樹的土壤中營養(yǎng)物質(zhì)及水分、pH更適宜微生物生長的緣故。

土壤酶中過氧化氫酶能減輕或解除過氧化氫對(duì)生物體的毒害，一定程度上反映土壤腐殖化強(qiáng)度大小和有機(jī)質(zhì)積累程度，脲酶反映土壤供氮能力和水平[10]。通過對(duì)麻瘋樹種植區(qū)和非種植區(qū)土壤酶活性的測定，發(fā)現(xiàn)過氧化氫酶活性變化較小，各樣品測定無顯著性差異；非種植區(qū)土壤中脲酶活性較低，這也許與非種植區(qū)土壤干旱、氮素含量較低、營養(yǎng)貧乏有關(guān)。土壤酶活性的高低不僅與土壤生態(tài)系統(tǒng)的退化有關(guān)，而且與土壤類型，植被特征（植物群落生物量、植被蓋度、植物多樣性等），土壤微生物數(shù)量，土壤動(dòng)物類群、數(shù)量和多樣性以及酶類本身的性質(zhì)有關(guān)[12-14]。

本研究初步分析了麻瘋樹種植區(qū)和非種植區(qū)土壤中微生物數(shù)量并選取4種酶進(jìn)行活性的測定及分析，為改善土壤肥力、土壤修復(fù)方面提供一定的科學(xué)依據(jù)。

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