摘 要：采用盆栽試驗(yàn)，研究了在不同的施肥條件（空白處理、施入重金屬Cu、重金屬Cu+腐殖酸F處理、重金屬Cu+菌肥J處理）下，4種作物（玉米、高粱、蓖麻、向日葵）對(duì)銅污染土壤中4種酶（脲酶、過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、磷酸酶）的影響。結(jié)果表明：對(duì)于無(wú)銅污染的土壤，加入銅對(duì)土壤的過(guò)氧化氫酶有激活效應(yīng)，對(duì)脲酶、蔗糖酶、磷酸酶有抑制效應(yīng)；在土壤中菌肥濃度0.5 g·kg-1和腐殖酸濃度0.5 g·kg-1時(shí)，對(duì)銅污染土壤中過(guò)氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶有激活效應(yīng)，并且加入菌肥激活效應(yīng)更明顯。綜合考慮認(rèn)為，處理Cu+J效果最好，在土壤中菌肥濃度0.5 g·kg-1時(shí)，對(duì)4種酶激活效應(yīng)的大小依次是玉米（Cu+J）、高粱（Cu+J）、蓖麻（Cu+J）、向日葵（Cu+J）。

關(guān)鍵詞：土壤酶；重金屬；作物；菌肥

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.11.003

隨著土壤環(huán)境污染問(wèn)題的日益嚴(yán)重，土壤重金屬污染的防治問(wèn)題已成為生態(tài)環(huán)境修復(fù)研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一，其中利用土壤酶活性來(lái)表征土壤重金屬污染程度是其中一個(gè)更為重要的方面[1]。土壤酶作為土壤的有機(jī)成分，驅(qū)動(dòng)著土壤的代謝過(guò)程，參與土壤發(fā)生與發(fā)育、土壤肥力的形成和土壤凈化等。其活性的大小可較敏感地反映土壤中生化反應(yīng)的方向和程度，是探討重金屬污染生態(tài)效應(yīng)的有效指標(biāo)之一[2]。腐殖酸是有機(jī)物料，對(duì)土壤重金屬的形態(tài)、活性和生物有效性具有明顯的影響[3]。菌肥是生物肥料，含有大量的微生物，在土壤中通過(guò)改善微生物的生命活動(dòng)來(lái)提高作物的營(yíng)養(yǎng)條件。所以，研究腐殖酸和菌肥對(duì)銅污染土壤中酶的活性的影響具有重要的意義。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)在山西省農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院實(shí)驗(yàn)站大棚內(nèi)進(jìn)行。太谷縣位于晉中盆地東北部，屬暖溫帶大陸性氣候，年平均氣溫9.8 ℃，無(wú)霜期175 d，降雨量462.9 mm。供試土壤為石灰性褐土，pH值7.92，弱堿性土壤。堿解氮為 60.93 mg·kg-1，速效磷為2.046 mg·kg-1，速效鉀為 126.22 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)含量為 3.51 g·kg-1，容重為1.31 g·cm-3。

1.2 供試作物和肥料

供試的農(nóng)作物為玉米（長(zhǎng)玉16號(hào)）、向日葵（花葵）、高粱（沈雜8號(hào)）。供試的肥料：以復(fù)合肥（N-P2O5-K2O，17-17-17，總養(yǎng)分≥51 %）為基肥；腐殖酸；菌肥。供試重金屬銅的樣品：二水合氯化銅 CuCl2·2H2O（分析純）。

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用溫室盆栽栽培試驗(yàn)。供試作物于2012年4月播種。

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為：空白（CK），銅處理土壤（Cu），銅處理土壤+腐殖酸（Cu+F），銅處理土壤+菌肥（Cu+J）。在4種處理的土壤上種植4種作物，重復(fù)3次。每盆裝10 kg的供試土壤，經(jīng)測(cè)定試驗(yàn)土壤中重金屬銅含量為25.835 mg·kg-1，為確保試驗(yàn)土壤重金屬銅達(dá)到統(tǒng)一的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限制值100 mg·kg-1，每盆土壤所施用的化學(xué)試劑為CuCl2·2H2O（分析純）為1.993 1 mg。在處理中加入腐殖酸和菌肥的量為5 g ，即每10 kg土壤施加5 g。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤脲酶的測(cè)定：靛酚比色法[4]。土壤過(guò)氧化氫酶的測(cè)定：容量法（用高錳酸鉀滴定）[4]。土壤蔗糖酶的測(cè)定：磷酸二氫鈉比色法[4]。土壤磷酸酶的測(cè)定：磷酸苯二鈉比色法[4]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

土壤基本理化性狀分析采用常規(guī)方法。所有數(shù)據(jù)均采用Excel和Dps 軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥條件下不同作物對(duì)銅污染土壤脲酶的影響

脲酶是一種作用于線性酰胺C—N鍵的水解酶，這種酶能催化尿素水解為二氧化碳和氨，在土壤酶中，脲酶是唯一對(duì)尿素轉(zhuǎn)化有重要影響的酶，直接參與土壤中含氮有機(jī)化合物的轉(zhuǎn)化，其活性大小影響著土壤氮素的代謝狀況[5]。脲酶活性以24 h后1 g土壤中的NH3—N的毫克數(shù)表示。由圖1中的方差分析可知：對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理CK脲酶的活性值比處理Cu分別提高了33.2%，40.01%，14.54%，28.61%。這說(shuō)明加入Cu對(duì)脲酶有抑制效應(yīng)。而對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理Cu+J脲酶活性值比處理Cu+F分別提高了68.2%，56.9%，35.8%，67.3%，比處理Cu分別提高了49.9%，74.3%，47.7%，476%?？梢钥闯?，各處理對(duì)脲酶激活效應(yīng)由高到低的順序依次是：玉米（Cu+J）、高粱（Cu+J）、蓖麻（Cu+J）、向日葵（Cu+J）。

2.2 不同施肥條件下不同作物對(duì)銅污染土壤過(guò)氧化氫酶的影響

過(guò)氧化氫酶主要來(lái)源于細(xì)菌、真菌以及植物根系的分泌物，是參與土壤中物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)化的一種氧化還原酶，具有分解土壤中對(duì)植物有害的過(guò)氧化氫的作用，其活性能反映土壤腐殖化強(qiáng)度大小和有機(jī)質(zhì)積累程度[6]。過(guò)氧化氫活性以20 min內(nèi)土壤每克土消耗的0.1 mol· L-1 的高錳酸鉀的毫升數(shù)表示[7]。由圖2的方差分析可知：對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理CK過(guò)氧化氫的酶的活性比處理Cu分別降低了21.18%，52.67%，23.7%，62.8%。這說(shuō)明加入Cu對(duì)過(guò)氧化氫酶有激活效應(yīng)。而對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理Cu+J的過(guò)氧化氫酶活性值比處理Cu+F分別提高了15.39%，40.73%，27.4%，5.8%，比處理Cu分別提高了5.71%，52.2%，33.1%，24.6%?？梢钥闯觯魈幚韺?duì)過(guò)氧化氫酶激活效應(yīng)由高到低的順序依次是：玉米（Cu+J）、高粱（Cu+J）、向日葵（Cu+J）、蓖麻（Cu+J）。

2.3 不同施肥條件下不同作物對(duì)銅污染土壤蔗糖酶的影響

蔗糖酶主要參與高分子有機(jī)物的分解，使不能直接被植物吸收的蔗糖分解成葡萄糖和果糖，對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要作用[8]。蔗糖酶活性主要以24 h后1 g土壤中葡萄糖的毫克數(shù)表示。對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理CK蔗糖酶的酶的活性比處理Cu分別降低了34.28%，30.31%，23%，27%。這說(shuō)明加入Cu對(duì)蔗糖酶有抑制效應(yīng)。而對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理Cu+J的過(guò)氧化氫酶活性值比處理Cu+F分別提高了44.4%，43.5%，17.3%，13.13%，比處理Cu分別提高了78.9%，66.9%，61.7%，42.1%。各處理對(duì)蔗糖酶激活效應(yīng)由高到低的順序依次是：玉米（Cu+J）、蓖麻（Cu+J）、高粱（Cu+J）、向日葵（Cu+J）（圖3）。

2.4 不同施肥條件下不同作物對(duì)銅污染土壤磷酸酶的影響

土壤磷酸酶是植物根系與微生物的分泌產(chǎn)物，直接影響土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化和生物有效性[9]。土壤磷酸酶活性以24 h后每g土壤酚的毫克數(shù)表示[10]。由圖4知，對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理CK磷酸酶的活性比處理Cu分別提高了7.34%，20.7%，28.8%，24.9%。這說(shuō)明加入Cu對(duì)磷酸酶有抑制效應(yīng)。而對(duì)于玉米、高粱、蓖麻和向日葵，處理Cu+J磷酸酶活性值比處理Cu+F分別提高了24.7%，15.3%，-7.3%，36.9%，比處理Cu分別提高了14.5%，62.3%，31.2%，31%。各處理對(duì)磷酸酶激活效應(yīng)由高到低的順序依次是高粱（Cu+J）、蓖麻（Cu+J）、玉米（Cu+J）、向日葵（Cu+J）。

3 結(jié) 論

（1）對(duì)于無(wú)銅污染土壤中，加入銅對(duì)土壤的過(guò)氧化氫酶有激活效應(yīng)，對(duì)脲酶、蔗糖酶、磷酸酶有抑制效應(yīng)。

（2）在土壤中菌肥濃度0.5 g·kg-1和腐殖酸濃度0.5 g·kg-1下，對(duì)銅污染土壤中過(guò)氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶有激活效應(yīng)，并且加入菌肥激活效應(yīng)更明顯。

（3）在土壤中菌肥濃度0.5 g·kg-1下，綜合考慮對(duì)4種酶激活效應(yīng)依次是玉米（Cu+J）、高粱（Cu+J）、蓖麻（Cu+J）、向日葵（Cu+J）。

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