王孝濤，李淑芹，許景鋼*，裴占江

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150030；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(zhuǎn)化空氣和土壤中的氮，分解轉(zhuǎn)化土壤中的難溶性磷鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，供作物吸收利用，進(jìn)而減少無(wú)機(jī)肥的用量，提高化肥利用率。研究報(bào)道，生物肥不僅具有速效、長(zhǎng)效、抗病、改良土壤和抗板結(jié)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(wú)效養(yǎng)分分解轉(zhuǎn)化為易吸收的形態(tài)，提高養(yǎng)分供應(yīng)速率，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量、改善產(chǎn)品品質(zhì)[1－3]。土壤酶主要來(lái)自于土壤微生物、植物以及土壤動(dòng)物的分泌物及殘?bào)w[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(zhuǎn)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(zhì)、土壤健康狀況[5－7]。而土壤酶活性是用來(lái)評(píng)價(jià)土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)，反映了土壤生態(tài)系統(tǒng)中微生物參與物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)的能力[8－9]。近年來(lái)，我國(guó)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(xué)“211工程”標(biāo)志性成果“土壤磷素活化劑”就是我國(guó)生物肥領(lǐng)域的典型代表，其提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的報(bào)道較多[10－12]。但其對(duì)土壤酶活性的影響未見(jiàn)報(bào)道。為此，本試驗(yàn)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(duì)大豆根際酶活性的影響，旨在為正確認(rèn)識(shí)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(shù)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(yàn)在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)香坊實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)基地進(jìn)行。采用拌肥*拌種*拌種肥的施肥水平復(fù)因子隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)面積42 m2（壟長(zhǎng)15 m，4壟），設(shè)4個(gè)處理，3次重復(fù)。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(fēng)干，過(guò)1 mm篩，用于土壤酶測(cè)定。試驗(yàn)處理如下：CK為對(duì)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(cè)定的指標(biāo)和方法

脲酶用靛酚藍(lán)比色法，過(guò)氧化氫酶用高錳酸鉀滴定法[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物肥對(duì)大豆根際過(guò)氧化氫酶活性的影響

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

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

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

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

圖4 成熟期根際過(guò)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(jìn)程推進(jìn)，各處理過(guò)氧化氫酶活性開(kāi)始增加，到盛花期達(dá)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(gè)生育期中3種生物肥的過(guò)氧化氫酶活性均高于CK，差異顯著，表明生物肥會(huì)顯著激活根際過(guò)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(shí)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(duì)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(zhuǎn)化尿素肥料的土壤酶類，其活性高低與土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化能力有關(guān)[14－16]。脲酶與土壤其他因子（有機(jī)質(zhì)含量、微生物數(shù)量）也有關(guān)系，也與施肥有關(guān)。研究生物肥料對(duì)土壤脲酶影響，對(duì)提高尿素氮肥利用率有重要意義。本試驗(yàn)對(duì)施用生物肥的大豆各生育期的脲酶活性進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)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(gè)生育期大豆根際脲酶活性都呈拋物線變化，在苗期時(shí)脲酶的活性最小，到了盛花期達(dá)到最大值，之后根際脲酶的活性開(kāi)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(gè)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(huì)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(shí)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(jié)論

研究表明，大豆根際過(guò)氧化氫酶和脲酶活性隨著生育進(jìn)程推進(jìn)均呈先升高后降低的趨勢(shì)，苗期根際酶活性較低，盛花期根際酶活性達(dá)到最大值，盛花期后酶活性又開(kāi)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(kāi)始下降，根系分泌脲酶的能力變?nèi)酰诖蠖垢粑陀袡C(jī)物生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)氧化氫，使大豆根系毒害作用加重，降低過(guò)氧化氫酶活性；同時(shí)脲酶活性也與土壤中尿素含量減少有關(guān)。這與劉杰等報(bào)道[17]基本一致。

大豆整個(gè)生育期生物肥處理根際酶活性均明顯高于對(duì)照，根際酶活性的大小順序?yàn)樘幚鞟＞處理C＞處理B＞CK，表明生物肥會(huì)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(zhuǎn)化有關(guān)的微生物數(shù)量，從而激活過(guò)氧化氫酶、脲酶等土壤酶的活性。這與Marcote等研究的結(jié)果[18]一致。

比較三種施肥方式，總體來(lái)看，拌種肥方式要好于拌種與拌肥，拌種略好于拌肥。原因?yàn)榘璺N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(huì)同時(shí)增加種子周圍的肥料濃度，過(guò)多拌種有可能對(duì)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(guò)生物的作用，可提高化肥的肥料利用率，促進(jìn)大豆根系周圍生物活性的提高，使根系更加發(fā)達(dá)，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(shí)具有拌種和拌肥的兩種效應(yīng)，效果更佳。建議在作物實(shí)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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