生物肥對大豆根際過氧化氫酶和脲酶活性的影響

王孝濤，李淑芹，許景鋼*，裴占江

（1.東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)村能源研究所，哈爾濱 150086）

生物肥可利用生物菌的固氮、解磷鉀功能，固定轉化空氣和土壤中的氮，分解轉化土壤中的難溶性磷鉀等營養(yǎng)元素，供作物吸收利用，進而減少無機肥的用量，提高化肥利用率。研究報道，生物肥不僅具有速效、長效、抗病、改良土壤和抗板結作用，而且其中的微生物還可以不斷將土壤中難以被作物吸收的無效養(yǎng)分分解轉化為易吸收的形態(tài)，提高養(yǎng)分供應速率，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質[1－3]。土壤酶主要來自于土壤微生物、植物以及土壤動物的分泌物及殘體[4]，是土壤的重要組成部分，土壤酶不僅能反映土壤生物活性的高低，而且能表征土壤養(yǎng)分轉化速率的快慢，在一定程度上能反映土壤肥力、土壤理化性質、土壤健康狀況[5－7]。而土壤酶活性是用來評價土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)質量的重要指標，反映了土壤生態(tài)系統(tǒng)中微生物參與物質轉化和循環(huán)的能力[8－9]。近年來，我國在生物肥料研發(fā)方面取得快速發(fā)展，東北農(nóng)業(yè)大學“211工程”標志性成果“土壤磷素活化劑”就是我國生物肥領域的典型代表，其提高作物產(chǎn)量和品質的報道較多[10－12]。但其對土壤酶活性的影響未見報道。為此，本試驗采用土壤磷素活化劑、土壤松暄劑和自制生物肥三種生物肥，探討生物肥不同施入方式對大豆根際酶活性的影響，旨在為正確認識和合理使用生物肥，使之在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更好地發(fā)揮增產(chǎn)、增效的作用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆品種：東農(nóng)42。

化肥：尿素、磷酸二銨、硫酸鉀。

生物肥：土壤磷素活化劑和土壤松暄劑（由黑龍江埃格瑞生物技術有限公司提供）；生物肥XL（自制，含固氮菌、解磷菌、解鉀菌及其他功能菌，載體為發(fā)酵污泥粉劑）。

1.2 方案

試驗在東北農(nóng)業(yè)大學香坊實驗實習基地進行。采用拌肥*拌種*拌種肥的施肥水平復因子隨機區(qū)組設計。小區(qū)面積42 m2（壟長15 m，4壟），設4個處理，3次重復。拌種為生物肥與大豆混拌后施入，拌肥為與化肥混合施入，拌種肥處理為1/4拌種和3/4拌肥施入。按照大豆生產(chǎn)的常規(guī)田間管理。分別在大豆苗期、盛花期、鼓粒期、成熟期，取大豆根際5～10 cm土樣，室溫下風干，過1 mm篩，用于土壤酶測定。試驗處理如下：CK為對照，300 kg·hm－2常規(guī)化肥；A為300 kg·hm－2化肥+8 kg·hm－2土壤磷素活化劑；B為300 kg·hm－2化肥+8 kg·hm－2土壤松暄劑；C為300 kg·hm－2化肥+8 kg·hm－2生物肥。

1.3 測定的指標和方法

脲酶用靛酚藍比色法，過氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法[4]。

2 結果與分析

2.1 生物肥對大豆根際過氧化氫酶活性的影響

過氧化氫由生物呼吸過程中有機物的生物化學氧化反應的結果產(chǎn)生，這些過氧化氫對生物和土壤均具有毒害作用[13]。在生物體和土壤中存在過氧化氫酶，它能酶促過氧化氫分解為水和氧，而解除過氧化氫的毒害作用[14]。在土壤物質和能量的轉化中，氧化還原酶類占有重要地位，它能參與腐殖質組分的合成以及土壤的發(fā)生和形成過程。其中最為典型的就是過氧化氫酶。按大豆生育期采樣，測得各處理過氧化氫酶活性的大小見圖1～4。

圖1 苗期過氧化氫酶活性Fig.1 Catalase activity in seedling stage

圖2 盛花期過氧化氫酶活性Fig.2 Catalase activity in florescence stage

圖3 鼓粒期過氧化氫酶活性Fig.3 Catalase activity in seed-filling period

圖4 成熟期根際過氧化氫酶活性Fig.4 Catalase activity in mature period

由圖1～4可知，隨著大豆生育進程推進，各處理過氧化氫酶活性開始增加，到盛花期達到最高值，隨后慢慢回落，到成熟期其活性甚至低于苗期。在施入生物肥后，大豆整個生育期中3種生物肥的過氧化氫酶活性均高于CK，差異顯著，表明生物肥會顯著激活根際過氧化氫酶活性。比較大豆各生育期的三種施肥方式，拌種肥處理的酶活性最高，除了處理A的拌種肥處理顯著高于拌種和拌肥外，在其他時期各處理的三種施肥方式差異均不顯著。三種生物肥中A處理的效果在大豆各生育期中均最好，處理B略好于處理C，但差異不顯著。

2.2 生物肥對大豆根際脲酶活性的影響

脲酶廣泛存在于土壤中，脲酶酶促產(chǎn)物一氨是植物氮源之一[14]。土壤脲酶是唯一可轉化尿素肥料的土壤酶類，其活性高低與土壤營養(yǎng)物質轉化能力有關[14－16]。脲酶與土壤其他因子（有機質含量、微生物數(shù)量）也有關系，也與施肥有關。研究生物肥料對土壤脲酶影響，對提高尿素氮肥利用率有重要意義。本試驗對施用生物肥的大豆各生育期的脲酶活性進行測定，結果見圖5～8。

圖5 苗期脲酶活性Fig.5 Urease activity in seedling period

由圖5～8可知，整個生育期大豆根際脲酶活性都呈拋物線變化，在苗期時脲酶的活性最小，到了盛花期達到最大值，之后根際脲酶的活性開始降低，到成熟期根際脲酶的活性明顯降低。在施入生物肥后，大豆整個生育期中3種生物肥的脲酶活性均高于CK，表明生物肥施入會提高脲酶活性；比較三種施肥方式，除了成熟期拌種肥效果與拌種和拌肥差異不明顯外，在其他時期三種施肥方式中拌種肥效果都要好于拌種和拌肥。3種生物肥中處理A除了在成熟期與B、C差異不明顯外，在大豆其他生育期中效果均是最好的，處理B略好于處理C，但差異不顯著。

圖6 盛花期脲酶活性Fig.6 Urease activity in florescence period

圖7 鼓粒期脲酶活性的影響Fig.7 Urease activity in seed-filling period

圖8 成熟期脲酶活性Fig.8 Urease activity in mature period

3 討論與結論

研究表明，大豆根際過氧化氫酶和脲酶活性隨著生育進程推進均呈先升高后降低的趨勢，苗期根際酶活性較低，盛花期根際酶活性達到最大值，盛花期后酶活性又開始降低，成熟期根際酶的活性甚至低于苗期。原因是生育后期根系活力開始下降，根系分泌脲酶的能力變?nèi)酰诖蠖垢粑陀袡C物生物化學反應過程中產(chǎn)生過氧化氫，使大豆根系毒害作用加重，降低過氧化氫酶活性；同時脲酶活性也與土壤中尿素含量減少有關。這與劉杰等報道[17]基本一致。

大豆整個生育期生物肥處理根際酶活性均明顯高于對照，根際酶活性的大小順序為處理A＞處理C＞處理B＞CK，表明生物肥會提高根際酶活性，原因是生物肥的施入增加了微生物的數(shù)量，特別是增加了與土壤養(yǎng)分轉化有關的微生物數(shù)量，從而激活過氧化氫酶、脲酶等土壤酶的活性。這與Marcote等研究的結果[18]一致。

比較三種施肥方式，總體來看，拌種肥方式要好于拌種與拌肥，拌種略好于拌肥。原因為拌種使生物肥直接與種子接觸，更直接的提供種子發(fā)育所需要的養(yǎng)分和外界條件，但拌種施入會同時增加種子周圍的肥料濃度，過多拌種有可能對種子早期發(fā)育造成傷害；拌肥是生物肥與化肥一同施入土壤，通過生物的作用，可提高化肥的肥料利用率，促進大豆根系周圍生物活性的提高，使根系更加發(fā)達，酶活性增加；拌種肥是將生物肥一部分拌種施入另一部分拌肥施入，這種施入方式可以同時具有拌種和拌肥的兩種效應，效果更佳。建議在作物實際生產(chǎn)中，將生物肥與化肥采用拌種拌肥方式混施，更有利于提高作物的抗逆性和養(yǎng)分利用率。

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