麻疯树种植区与非种植区土壤微生物及酶活性的比较

麻疯树种植区与非种植区土壤微生物及酶活性的比较

摘要：比较分析了长势良好的麻疯树（Jatropha curcas L.）种植区与非种植区土壤微生物分布及土壤酶活性。结果表明，种植区深层（20～50 cm处）土壤中细菌、放线菌和真菌的数量比浅层（0～20 cm处）土壤中高，且各层土壤微生物数量均高于非种植区。种植区和非种植区土壤中过氧化氢酶活性变化较小，各样品测定无显著性差异；种植区各层土壤的脲酶、碱性磷酸酶和转化酶活性与非种植区同一深度的土壤间差异均达显著水平。

关键词：麻疯树（Jatropha curcas L.）；种植区；非种植区；土壤微生物；土壤酶活性；比较

土壤是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成的大自然主体。生活在土壤中的微生物是细菌、真菌、藻类的总称，其种类和数量随成土环境及土壤深度的不同而变化。它们在土壤中进行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等过程促进土壤有机质的分解和养分转化[1]。土壤酶系统是土壤生理生化特性的重要组成部分，土壤的一切生物化学过程都是在土壤酶的参与下进行[2]。土壤酶活性成为鉴定土壤肥力和评价土壤生产力的一项重要内容。土壤酶参与土壤中各种生物化学过程[3]，其活性作为土壤是否被污染的重要生物活性指标[4-6]。

麻疯树（Jatropha curcas L.）又名膏桐、小桐子、黑皂树、木花生、油芦子和老胖果等，属大戟科麻疯树属，落叶灌木或小乔木，主要产于南美洲、非洲和亚洲的热带与亚热带地区。在中国主要分布于云南省境内的金沙江、红河、澜沧江、南盘江和怒江流域的干热河谷地区，其次在四川省、海南省、广东省和广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]。麻疯树喜光，喜暖热气候，耐干旱瘠薄[8]。麻疯树用途广泛，除用于生物柴油提取外，还被广泛用于生物制药和化工生产等领域。由于麻疯树适生性较强，可利用大面积连片的河谷荒漠化土地及荒草疏林地发展麻疯树种植，并且不与农作物争地，有利于形成规模化栽培及产业化发展，对于改善生态环境发挥着积极的作用。

本研究选择四川省攀枝花市麻疯树种植林土壤和非麻疯树种植区土壤为调查对象，初步比较分析了麻疯树种植区土壤与非种植区土壤中微生物的分布及几种土壤酶的活性，以便为揭示攀枝花市麻疯树种植林土壤的理化特性及今后为麻疯树种植、生态发p

1.3 土壤微生物的测定

采用稀释平板计数法进行分离与计数。细菌、放线菌、真菌的培养分别采用牛肉膏蛋白胨培养基、高氏1号培养基和马丁氏培养基[9]。每个处理3次重复。细菌在30～37 ℃培养，48～72 h后计数；放线菌和真菌在28 ℃培养，48～72 h 后计数。土壤微生物数量计算公式为：菌数（CFU/g）=（计数皿平均菌落数×稀释倍数）/干土质量。

1.4 土壤酶活性测定

过氧化氢酶活性（mL/g）用KMnO4滴定法测定，以1 g干土培养20 min 所消耗的0.1 mol /L KMnO4的体积（mL）表示；脲酶活性（mg/g）用苯酚钠比色法测定，以24 h内1 g干土中NH3 -N的含量表示；转化酶采用蔗糖为基质，以1 g干土1 h释放出的还原糖的量表示土壤转化酶活性（mg/g）[10]；碱性磷酸酶（mg/g）采用比色法测定，以1 g干土在37 ℃下培养2 h后所消耗的酚量表示[11]。各测试处理均设3次重复。

2 结果与分析

2.1 麻疯树种植区和非种植区土壤微生物的分布

2.1.1 土壤细菌分布经过2 d的培养，培养皿中细菌菌落呈淡黄色，形状不一，有黏性，腐臭味，少部分培养基存在一些杂菌菌落。采用平板培养计数法对土壤细菌培养结果计数见表1。麻疯树种植区与非种植区间、各种植区的各层土壤间的土壤细菌数量差异均不显著。

2.1.2 土壤放线菌分布经过3 d的培养，培养皿中放线菌菌落呈白色圆形状散落分布于培养皿中，有褶皱，采用平板菌落计数结果见表1。种植区20～50 cm 土壤放线菌数量与0～20 cm土壤差异达极显著水平；非种植区各层土壤放线菌数量差异不显著。种植区与非种植区相比，种植区各层土壤的放线菌数量均比非种植区的高，且20～50 cm土壤放线菌数量差异达显著水平。

2.1.3 土壤真菌分布经过3 d的培养，培养皿中真菌菌落数稀少，颜色丰富，主要呈现黄色和白色，绒毛状，菌落大于细菌菌落，不规则分散，采用平板计数法对培养后的真菌菌落计数结果见表1。在种植区与非种植区，土壤真菌数量都是0～20 cm土壤低于20～50 cm土壤，且种植区土壤真菌数量差异达极显著水平，非种植区差异不显著。种植区与非种植区相比，种植区土壤真菌数量极显著高于非种植区。

2.2 麻疯树种植区和非种植区的土壤酶活性

2.2.1 过氧化氢酶活性种植区和非种植区的土壤过氧化氢酶活性均是0～20 cm处土壤大于20～50 cm处土壤，且种植区大于非种植区，但种植区和非种植区之间、各区各层土壤之间的土壤过氧化氢酶活性差异不显著。

2.2.2 脲酶活性由表2可知，种植区0～20 cm土壤脲酶活性比20～50 cm 处的增加了12.7%，差异达极显著水平。种植区土壤平均脲酶活性比非种植区增加了16.1%。从方差分析结果来看，种植区与非种植区0～20 cm土壤之间的脲酶活性存在着显著差异。2.2.3 碱性磷酸酶活性种植区20～50 cm土壤碱性磷酸酶活性高于0～20 cm土壤，且差异达极显著水平，而非种植区各层土壤之间差异不显著。种植区与非种植区同一深度土壤之间的碱性磷酸酶活性差异均达显著

或极显著水平。

2.2.4 转化酶活性转化酶是碳素循环的重要催化酶。转化酶活性在不同种植区及各种植区不同土层之间差异均达极显著水平。

3 讨论

土壤微生物群落中，不同种类的微生物行使着不同的功能。例如，土壤细菌能使树木不能直接利用的复杂的含氮化合物转化为可给合态的含氮无机化合物；真菌则在土壤碳素和能量循环过程中发挥作用；一般认为放线菌与土壤腐殖质含量有关，它能同化无机氮，分解碳水化合物及脂类、单宁等难分解的物质，在土壤中对物质的转化也起到一定作用。土壤微生物的分布和数量能间接反映土壤的肥沃程度。

种植区深层（20～50 cm）土壤的细菌、放线菌和真菌的数量比浅层（0～20 cm）土壤的高。表层土壤由于比较干旱，腐殖质含量较低，导致土壤细菌数量低于深层土壤。放线菌适宜在表层土壤中生活繁殖，可能是由于不同的生活习性和繁殖方式造成。真菌数量平均降幅最小，这可能是因为作为初级真核生物的真菌对环境的适应力和抗逆性较强。总体来看，非种植区的细菌、放线菌及真菌的数量要比种植区低，这可能是由于种植麻疯树的土壤中营养物质及水分、pH更适宜微生物生长的缘故。

土壤酶中过氧化氢酶能减轻或解除过氧化氢对生物体的毒害，一定程度上反映土壤腐殖化强度大小和有机质积累程度，脲酶反映土壤供氮能力和水平[10]。通过对麻疯树种植区和非种植区土壤酶活性的测定，发现过氧化氢酶活性变化较小，各样品测定无显著性差异；非种植区土壤中脲酶活性较低，这也许与非种植区土壤干旱、氮素含量较低、营养贫乏有关。土壤酶活性的高低不仅与土壤生态系统的退化有关，而且与土壤类型，植被特征（植物群落生物量、植被盖度、植物多样性等），土壤微生物数量，土壤动物类群、数量和多样性以及酶类本身的性质有关[12-14]。

本研究初步分析了麻疯树种植区和非种植区土壤中微生物数量并选取4种酶进行活性的测定及分析，为改善土壤肥力、土壤修复方面提供一定的科学依据。

参考文献：

[1] 郝文英. 土壤微生物研究工作的回顾——为庆祝建国40周年而作[J]. 土壤，1989（4）：185-188.

[2] 张成娥.植被破坏前后土壤微生物分布与肥力的关系[J]. 土壤侵蚀与水土保持学报，1996，2（4）：77-83.

[3] GARCIA C，HERNANDZ M T. Research and Perspectives of Soil Enzymology in Spain[M]. Murcia：CEBAS-CSIC，2000.