周航飛，馬仲煉，杜娟，何巧麗，趙琳露，冉春燕，黃召存，張賽，王龍昌*

（1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心重慶400716；2.甘肅省靜寧縣種子管理站甘肅743400）

干旱和Cd脅迫對(duì)土壤生物活性與酶活性的影響

周航飛1，2，馬仲煉1，杜娟1，何巧麗1，趙琳露1，冉春燕1，黃召存1，張賽1，王龍昌1*

（1.西南大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科技學(xué)院，三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南方山地農(nóng)業(yè)教育部工程研究中心重慶400716；2.甘肅省靜寧縣種子管理站甘肅743400）

在盆栽試驗(yàn)條件下，采用重金屬Cd不同濃度的溶液處理土壤，并在玉米拔節(jié)—大喇叭口期、大喇叭口—抽雄吐絲期、抽雄吐絲—成熟期進(jìn)行干旱脅迫處理，研究玉米不同生育期干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度對(duì)土壤中3種微生物（細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌）總數(shù)、土壤酶活性和土壤呼吸強(qiáng)度的影響。結(jié)果顯示：干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度處理下，土壤中3種微生物的總數(shù)、土壤酶活性、土壤呼吸強(qiáng)度差異均達(dá)到顯著水平。重金屬Cd的不同濃度處理對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶有抑制作用，而對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度和土壤過(guò)氧化氫酶的影響則隨著Cd濃度的增加先促進(jìn)后抑制。其中當(dāng)Cd濃度≤5 mg·kg-1對(duì)土壤中3種微生物總數(shù)和土壤呼吸有促進(jìn)作用，Cd濃度≥15 mg·kg-1對(duì)土壤中3種微生物總數(shù)和土壤呼吸有抑制作用；Cd濃度≤1mg· kg-1對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶有促進(jìn)作用，Cd濃度≥5 mg·kg-1對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶表現(xiàn)出抑制作用，濃度越高抑制作用越明顯。土壤中3種微生物總數(shù)、土壤過(guò)氧化氫酶活性、土壤呼吸強(qiáng)度在玉米不同生育期均與土壤含水量成正相關(guān)，而土壤轉(zhuǎn)化酶活性在玉米抽雄吐絲—成熟期受土壤含水量的影響不大，未達(dá)到顯著水平?？傊?，玉米生育期中干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度與土壤微生物、土壤酶活性、土壤呼吸強(qiáng)度密切相關(guān)。

干旱脅迫；重金屬Cd；土壤微生物；土壤酶活性；土壤呼吸

自然界生態(tài)平衡中鎘元素含量對(duì)生物不會(huì)造成傷害，但隨著人們對(duì)鎘礦物的開(kāi)采和利用，大量廢棄物排放到環(huán)境中，使生態(tài)環(huán)境受到破壞，威脅到人類(lèi)健康[1]。對(duì)重慶市園地土壤中主要污染物進(jìn)行分析，砷污染最嚴(yán)重，鎘次之；對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其狀況在警戒級(jí)和輕污染之間[2]。張維等[3]研究表明，種植水稻的土壤中微生物群落在土壤團(tuán)聚體中的數(shù)量分布受土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)的制約，細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌都主要分布于小粒級(jí)的土壤團(tuán)聚體中。重金屬滲入土壤中，在土壤團(tuán)聚體中累積，對(duì)土壤微生物和土壤酶的影響較大。而楊志新等[4]研究表明重金屬?gòu)?fù)合污染對(duì)土壤酶活性的影響效應(yīng)存在著明顯差異；對(duì)過(guò)氧化氫酶有一定的抑制作用；對(duì)轉(zhuǎn)化酶和堿性磷酸酶活性影響則隨著Cd濃度的增加而顯著降低。黃占斌等[5]研究表明不同濃度重金屬鉛、鎘單一和復(fù)合污染處理對(duì)大豆不同生育期土壤過(guò)氧化氫酶活性逐漸降低。陸文龍等[6]研究表明，添加低濃度鎘對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度有一定促進(jìn)作用，高濃度則產(chǎn)生抑制作用；利用計(jì)數(shù)法對(duì)鎘污染土壤微生物多樣性進(jìn)行測(cè)定，其數(shù)量明顯減少。土壤含水量與土壤微生物、土壤酶活性以及土壤呼吸強(qiáng)度密切相關(guān)。Eric等[7]研究表明，在室內(nèi)培養(yǎng)條件下，隨著土壤含水量的增加，土壤呼吸速率增大。杜瑞英等[8]研究表明在Cd污染土壤中，水分對(duì)土壤微生物群落活性的影響從大到小分別為W3（田間持水量65%）、W1（田間持水量85%）、W2（田間持水量75%）、W5（田間持水量45%）、W4（田間持水量55%）。已有的研究結(jié)果表明在單一干旱或鎘處理下都對(duì)土壤理化性質(zhì)有很大的影響，為了進(jìn)一步探索在干旱條件下重金屬污染與土壤微生物數(shù)量、土壤呼吸和酶活性的影響及各指標(biāo)的內(nèi)在聯(lián)系。因此，本研究采用盆栽試驗(yàn)，將干旱脅迫和重金屬鎘污染相結(jié)合，研究玉米整個(gè)生育期內(nèi)正常灌水和不同梯度的干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度處理對(duì)土壤酶活性、土壤微生物、土壤呼吸強(qiáng)度的影響，為污染土壤的質(zhì)量評(píng)價(jià)、生物治理及環(huán)境修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及預(yù)處理

盆栽試驗(yàn)于2013年3-9月在重慶市北碚區(qū)西南大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)溫室進(jìn)行。土壤類(lèi)型為紫色土。試驗(yàn)用塑料桶內(nèi)徑33 cm，深28 cm，內(nèi)裝15 kg風(fēng)干土樣。玉米品種為東單80，生育期122天左右。在育苗盤(pán)中育苗（3月15日育苗），玉米苗長(zhǎng)到第三片葉時(shí)（3月28日）移栽至塑料桶，每桶移栽3株。

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)。主處理為干旱脅迫：設(shè)正常供水（田間最大持水量75%～80%，對(duì)照A1）、中度干旱（田間最大持水量60%～65%，A2）和重度干旱（田間最大持水量45%～50%，A3）3個(gè)水分梯度。控制土壤水分的方法利用德國(guó)IMKO Micromodultechnik GmbH公司生產(chǎn)的土壤水分測(cè)定儀TRIME-EZ/-IT測(cè)定土壤水分，并結(jié)合稱(chēng)重法補(bǔ)水控水。干旱脅迫前所有處理均正常供水，在玉米拔節(jié)—大喇叭口期（5月1日—5月25日）、大喇叭口—抽雄吐絲期（5月25日—6月20日）、抽雄吐絲—成熟期（6月20日—7月15日），按設(shè)計(jì)水分梯度進(jìn)行干旱脅迫處理。每一期干旱處理結(jié)束，恢復(fù)正常灌水直到收獲。副處理為重金屬Cd不同濃度設(shè)置：用重金屬鎘（CdCl2·2.5H2O分析純）處理土壤，設(shè)置濃度為0、1、5、15、50、100 mg·kg-1，分別用B0（對(duì)照）、B1、B2、B3、B4、B5表示，于移栽前將重金屬與土壤充分?jǐn)嚢杌炀幻客疤砑? g復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為30%、5%、5%）做底肥。每個(gè)處理3桶，重復(fù)3次，共計(jì)162桶。

1.2 土壤微生物、酶活性和土壤呼吸強(qiáng)度的測(cè)定

土壤微生物：采用稀釋平板分離法對(duì)土壤微生物分離、計(jì)數(shù)；細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬丁氏—孟加拉紅培養(yǎng)基，放線(xiàn)菌采用高氏一號(hào)合成培養(yǎng)基[9]。

土壤酶：過(guò)氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法[10]測(cè)定，以每克土消耗0.1 mol·L-1KMn O4毫升數(shù)表示;蔗糖酶活性用3，5-二硝基水楊酸比色法[10]測(cè)定，以每克土24 h產(chǎn)生的葡萄糖（Glucose）毫克數(shù)表示。

土壤呼吸強(qiáng)度：測(cè)定儀器為L(zhǎng)I6400便攜式光合作用系統(tǒng)連接6 400-09呼吸室，玉米整個(gè)生育期內(nèi)每隔25天左右測(cè)定一次，測(cè)定時(shí)間統(tǒng)一為上午09：00-11：00。

1.3 土壤樣品采集

3月30日，第一次測(cè)土壤呼吸強(qiáng)度，并取樣測(cè)土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性。之后每隔25天左右測(cè)土壤呼吸強(qiáng)度，再利用土鉆取5～10 cm的土壤樣品，其中一部分新鮮土樣存放在4℃冰箱內(nèi)用于做土壤微生物分離、計(jì)數(shù)；再稱(chēng)取10 g土置于鋁盒中，在烘箱中烘至衡重，計(jì)算土壤含水量；其余部分自然風(fēng)干、研磨、過(guò)篩，測(cè)土壤酶活性。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用SPSS16.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)（Student Newman Keuls test）。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度對(duì)土壤中細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌總數(shù)的影響

圖1表明不同水分梯度下3種微生物總數(shù)A2、A3處理明顯低于A(yíng)1處理，隨著玉米的生長(zhǎng)發(fā)育土壤中3種微生物總數(shù)呈下降趨勢(shì)，土壤含水量與土壤微生物的數(shù)量成正比。另外，通過(guò)分析同一水分梯度下重金屬Cd不同濃度對(duì)土壤微生物的影響發(fā)現(xiàn)，3個(gè)不同生育期中，正常供水時(shí)B1、B2處理可以促進(jìn)土壤細(xì)菌的生長(zhǎng)，使土壤3種微生物的總數(shù)增多；中度干旱時(shí)，大喇叭口—抽雄吐絲期和抽雄吐絲—成熟期B1處理比對(duì)照高，分別高18.4%和33.90%；重度干旱時(shí)，拔節(jié)—大喇叭口期B1處理比對(duì)照高41.00%。不同水分梯度下低濃度的Cd在玉米不同生育期能夠使土壤微生物數(shù)量增多，重金屬Cd對(duì)土壤微生物的影響程度與土壤含水量有關(guān)。鎘與干旱雙重脅迫對(duì)土壤微生物的影響比單一脅迫大。

圖1 玉米不同生育期干旱脅迫下重金屬Cd不同濃度對(duì)土壤中三種微生物總數(shù)的影響（單位：個(gè)）Fig.1ThetotalnumberofthreekindsofmicrobeinsoilunderdifferentCdconcentrationsanddroughtstressindifferentcorngrowthperiods

2.2干旱脅迫下重金屬Cd對(duì)過(guò)氧化氫酶、轉(zhuǎn)化酶的影響

2.2.1 土壤過(guò)氧化氫酶

通過(guò)分析不同水分梯度下的土壤過(guò)氧化氫酶活性（表1）發(fā)現(xiàn)，在玉米生長(zhǎng)的不同時(shí)期中，A1處理與A2、A3處理的樣本均數(shù)有顯著差異。玉米不同生育期不同水分梯度下，土壤過(guò)氧化氫酶活性表現(xiàn)為：A1＞A2＞A3，說(shuō)明土壤水分含量與土壤過(guò)氧化氫酶活性成正相關(guān)。

表1 干旱脅迫下土壤過(guò)氧化氫酶活性均數(shù)的兩兩比較（單位：mL/g）Table 1 The pairwise comparison of the averaged soil catalase under drought stress

不同濃度Cd處理的土壤過(guò)氧化氫酶測(cè)定結(jié)果顯示，在玉米生長(zhǎng)的不同時(shí)期酶活性差異均達(dá)到顯著水平（表2）。拔節(jié)—大喇叭口期，B1、B2處理的土壤過(guò)氧化氫酶活性分別比B0分別高3.60%、5.00%，大喇叭口—抽雄吐絲期分別分別高3.61%、5.00%，抽雄吐絲—成熟期分別分別高3.60%、5.00%，說(shuō)明低濃度的Cd可提高土壤過(guò)氧化氫酶活性，B3、B4、B5處理降低了土壤過(guò)氧化氫酶活性，高濃度的Cd抑制土壤過(guò)氧化氫酶活性。干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度及其互作對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶的活性均有顯著影響。3個(gè)生育期中，隨著干旱程度的增強(qiáng)，在B1、B2處理下酶活性增強(qiáng)，能夠清除過(guò)氧化氫，利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育；而B(niǎo)3、B4、B5處理下酶活性受到抑制，使土壤生物和作物生長(zhǎng)受到影響。

表2 重金屬Cd不同濃度下土壤過(guò)氧化氫酶活性均數(shù)的兩兩比較（單位：mL/g）Table 2 The pairwise comparison of the averaged soil catalase under different Cd concentrations

2.2.2 土壤轉(zhuǎn)化酶

通過(guò)分析不同水分梯度下的土壤轉(zhuǎn)化酶活性（表3）發(fā)現(xiàn)，在拔節(jié)—大喇叭口期A(yíng)1處理比A2、A3處理分別高37.10%、52.86%，在這一時(shí)期土壤含水量對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶活性影響較大，土壤含水量與土壤轉(zhuǎn)化酶活性呈正相關(guān)；大喇叭口—抽雄吐絲期A(yíng)1處理比A2處理高20.60%；抽雄吐絲—成熟期A(yíng)1、A2、A3之間的差異不顯著。隨著玉米生長(zhǎng)，土壤含水量與轉(zhuǎn)化酶活性的相關(guān)性逐漸降低。由表4可知，在拔節(jié)—大喇叭口期和抽雄吐絲—成熟期重金屬Cd對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶活性的影響不大，未達(dá)到顯著水平；大喇叭口—抽雄吐絲期處理B1、B2、B3、B4、B5比對(duì)照B0分別低31.72%、26.02%、16.27%、49.42%、9.70%，在該生育期重金屬Cd濃度對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶的影響較大。干旱脅迫與重金屬Cd不同濃度的交互作用在拔節(jié)—大喇叭口期、大喇叭口—抽雄吐絲期、抽雄吐絲—成熟期達(dá)到顯著水平（F值分別為15.345、10.471、3.495，P值分別為0.000、0.000、0.006，都小于0.01）。干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度及其互作對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶的活性的影響隨著玉米生育期的延長(zhǎng)逐漸降低。

表3 干旱脅迫下土壤轉(zhuǎn)化酶均數(shù)的兩兩比較（單位：（mg/g）·d）Table 3 The pairwise comparison of the averaged soil invertase under drought stress

表4 重金屬Cd不同濃度下土壤轉(zhuǎn)化酶均數(shù)的兩兩比較（單位：（mg/g）·d）Table 4 The pairwise comparison of the averaged soil invertase under different Cd concentrations

2.3 干旱脅迫下重金屬Cd對(duì)土壤呼吸的影響

圖2表明，在玉米整個(gè)生育期中，土壤呼吸強(qiáng)度拔節(jié)—大喇叭口期＞大喇叭口—抽雄吐絲期＞抽雄吐絲—成熟期。土壤呼吸強(qiáng)度與土壤含水量和重金屬Cd濃度密切相關(guān)。玉米不同生育期干旱脅迫處理，土壤呼吸強(qiáng)度A1＞A2＞A3。在3個(gè)生育期中，拔節(jié)—大喇叭口期A(yíng)1處理下B1、B2處理比對(duì)照B0分別高25.02%、23.81%；A2處理下B1、B2處理比對(duì)照B0分別高25.02%、23.81%；A3處理下B1、B2處理比對(duì)照B0分別高5.03%、25.97%；重金屬Cd不同濃度處理，Cd濃度≤5mg·kg-1對(duì)土壤呼吸有促進(jìn)作用，Cd濃度≥15mg·kg-1對(duì)土壤呼吸有抑制作用。在正常供水和中度干旱下，不同濃度的重金屬鎘對(duì)土壤呼吸的影響變化幅度較大，但在重度干旱下，鎘對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度的影響較小。而大喇叭口—抽雄吐絲期、抽雄吐絲—成熟期也有同樣的變化規(guī)律。土壤呼吸強(qiáng)度體現(xiàn)微生物的活性，用于衡量微生物生命活動(dòng)的強(qiáng)度，圖2與圖1的變化趨勢(shì)基本相同，3個(gè)生育期中，不同水分梯度下，鎘濃度≤5mg·kg-1處理下土壤微生物數(shù)增多，土壤呼吸強(qiáng)度增加，鎘濃度≥15mg·kg-1抑制了微生物的數(shù)量，則土壤呼吸強(qiáng)度減弱。

圖2 玉米不同生育期干旱脅迫下不同濃度重金屬Cd對(duì)土壤呼吸的影響（單位：μmol·m-2.s-1）Fig.2 The soil respiration under different Cd concentrations and drought stress in different corn growth periods

3 討論

土壤微生物不僅參與土壤有機(jī)質(zhì)的礦化分解和土壤養(yǎng)分碳、氮、磷、硫等的循環(huán)與轉(zhuǎn)化，還是表征土壤質(zhì)量的重要生物學(xué)指標(biāo)，土壤環(huán)境的細(xì)小變化能夠通過(guò)土壤微生物反映出來(lái)[11]。許練烽等[12]認(rèn)為，Cd對(duì)土壤微生物3大菌的抑制效果是：細(xì)菌＞放線(xiàn)菌＞真菌。王秀麗等[13]用菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定了細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌的菌落數(shù)，結(jié)果顯示了細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌的菌落數(shù)與有效鎘有一定程度的負(fù)相關(guān)趨勢(shì)，但其顯著水平不盡相同。Shweta等[14]發(fā)現(xiàn)，土壤中加入微量的鎘，能使土壤細(xì)菌數(shù)目由每克土壤4 800×104個(gè)減少為2 000個(gè)。而王龍昌等[15]研究表明，在土壤相對(duì)含水量20%～60%范圍內(nèi)，微生物活性隨含水量的增加而上升。本文對(duì)土壤3種微生物總數(shù)的研究顯示：A1處理明顯高于A(yíng)2、A3處理，土壤中3種微生物總數(shù)和土壤含水量成正相關(guān)。本研究表明正常供水下鎘濃度≤5 mg·kg-1促進(jìn)3種微生物的生長(zhǎng)繁殖，其數(shù)量增多；中度干旱下鎘濃度≤1 mg·kg-1有促進(jìn)作用；重度干旱下隨著鎘濃度的增加，3種微生物的數(shù)量下降；鎘濃度≥15 mg·kg-1對(duì)微生物的繁殖有抑制作用。因此重金屬鎘的有害性與土壤含水量的多少也有關(guān)。土壤中的微生物的數(shù)量可能還與種植的作物有關(guān)，本文所研究的3種微生物數(shù)量隨著玉米生育期的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。

土壤酶是土壤中一種生物催化劑，在生態(tài)環(huán)境中的地位非常重要[10]。沈桂琴等[16]的研究顯示，Cd對(duì)土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、堿性磷酸酶和蛋白酶活性也具有明顯的抑制作用。羅虹等[17]發(fā)現(xiàn)土壤酶活性的高低與土壤重金屬污染程度存在著顯著或極顯著的相關(guān)關(guān)系。本試驗(yàn)的結(jié)果顯示，B0處理與其他各濃度處理有顯著性差異。當(dāng)重金屬鎘含量較低（≤5 mg·kg-1）時(shí)，對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶有一定的促進(jìn)作用，超過(guò)一定含量則抑制酶的活性，但不同濃度的Cd對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶起抑制作用。崔萌等[18]發(fā)現(xiàn)水分狀況的不同影響土壤酶活性，好氣處理下，土壤脲酶、酸性磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶活性較高，而淹水和干濕交替處理下土壤酶活性較低。萬(wàn)忠梅等[19]發(fā)現(xiàn)干濕交替和較干旱條件下酶活性高于持續(xù)淹水狀況下的酶活性，并且隨水分含量的增加酶活性降低。朱同彬等[20]研究發(fā)現(xiàn)過(guò)高的土壤含水量會(huì)顯著抑制土壤脲酶、過(guò)氧化氫酶和堿性磷酸酶活性。本試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，玉米不同時(shí)期進(jìn)行干旱脅迫處理，土壤過(guò)氧化氫酶在A(yíng)1、A2、A3處理下存在顯著性差異，而土壤轉(zhuǎn)化酶隨著玉米的生長(zhǎng)，土壤水分含量對(duì)轉(zhuǎn)化酶的影響變?nèi)酢６珊得{迫和不同濃度重金屬Cd間的交互作用，對(duì)土壤酶活性的影響達(dá)到顯著水平。土壤酶大多數(shù)來(lái)源于微生物分泌和植物根系，干旱脅迫和重金屬對(duì)微生物影響較大，干旱脅迫嚴(yán)重限制了植物根系的生長(zhǎng)，因此對(duì)土壤酶活性有一定的抑制作用。

土壤呼吸強(qiáng)度是土壤微生物活性的體現(xiàn)，可用來(lái)衡量微生物生命活動(dòng)的強(qiáng)度，也是研究土壤重金屬污染的一項(xiàng)重要生物學(xué)參數(shù)[21]。孫凡等[22]研究表明在溫度較低的冬春季，土壤濕度對(duì)土壤呼吸的影響不明顯，溫度較高的夏季土壤濕度與土壤呼吸速率呈顯著性?huà)佄锞€(xiàn)相關(guān)（P＜0.05）。本研究的結(jié)果顯示：在玉米整個(gè)生育期中低濃度的重金屬Cd（≤5 mg·kg-1）對(duì)土壤呼吸有促進(jìn)作用，高濃度（≥15 mg·kg-1）對(duì)土壤呼吸有抑制作用。不同干旱脅迫下，正常灌水的土壤呼吸比中度干旱、重度干旱明顯高，并且達(dá)到顯著性差異。而干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度及交互作用與土壤呼吸間呈顯著差異。

土壤水分不僅影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，而且對(duì)土壤生物活性、土壤酶也有影響。土壤酶由土壤微生物分泌，同時(shí)與土壤肥力相關(guān)，土壤微生物是土壤呼吸的重要組成部分，三者相輔相成，因此需要更加深入地了解鎘污染和土壤水分對(duì)土壤微生物、土壤酶、土壤呼吸強(qiáng)度的脅迫機(jī)理，為做好防旱和清除鎘元素的危害提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

4 結(jié)論

（1）土壤中細(xì)菌、放線(xiàn)菌、真菌的總數(shù)在重金屬Cd濃度低于5 mg·kg-1時(shí)有所增加，而在Cd濃度高于15 mg·kg-1時(shí)總數(shù)下降。玉米不同生育期進(jìn)行干旱處理，土壤中3種微生物的總數(shù)A1＞A2＞A3。土壤中3種微生物總數(shù)與土壤含水量成正相關(guān)，重金屬Cd對(duì)土壤微生物的影響也與土壤含水量有一定的關(guān)系。

（2）重金屬Cd不同濃度處理對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶的活性有抑制作用，而對(duì)土壤過(guò)氧化氫酶的影響則隨著Cd濃度的增加先促進(jìn)后抑制；玉米不同時(shí)期進(jìn)行干旱脅迫處理，土壤過(guò)氧化氫酶活性在A(yíng)1、A2、A3處理下達(dá)到顯著性差異，而隨著玉米的生長(zhǎng)土壤含水量對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶的影響逐漸減弱；干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度間交互作用對(duì)土壤酶活性有顯著影響。

（3）重金屬Cd不同濃度處理土壤，土壤呼吸強(qiáng)度呈先上升后下降，低濃度Cd（≤5 mg·kg-1）對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，高濃度（≥15 mg·kg-1）則產(chǎn)生抑制作用；不同水分梯度下土壤呼吸強(qiáng)度表現(xiàn)為：A1＞A2＞A3；干旱脅迫和重金屬Cd不同濃度以及交互作用對(duì)土壤呼吸強(qiáng)度均有顯著影響。

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[責(zé)任編輯：和諧]

The Effects of Drought Stress and Heavy Metal Cd Concentrations on Soil Microorganism and Enzyme Activity

ZHOU Hang-fei1，2,MA Zhong-lian1,DU Juan1,HE Qiao-li1,ZHAO Lin-lu1, RAN Chun-yan1,HUANG Zhao-cun1,ZHANG Sai1,WANG Long-chang1*

（1.College of Agronomy and Biotechnology,Southwest University,Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region,Ministry of Education,Engineering Research Center of South Upland Agriculture,Ministry of Education,Chongqing 400716, China;2.Seed Management Station in Jingning,Gansu 743400,China）

Pot experiment was conducted to study the effects of different heavy metal Cd concentrations on soil bioactivity in corn’s different growth period under drought stress.The soil was treated with different Cd concentrations and drought stressed in corn’s jointing stage-huge bellbottom period,the huge bellbottom-spinning tasseling stage,the spinning tasseling-mature period.The results showed that drought stress under different concentrations of heavy metal Cd,the total number of three kinds of microbe in soil,soil enzyme activity and soil respiration intensity reached significant level.Different Cd concentrations have different inhibition effects on soil invertase enzyme,but show both promotion and inhibition for soil respiration intensity and the soil catalasewith thechange occurred at some threshold values of Cd concentration.For the total number of three kinds of microbe in soil and soil respiration,the Cd concentrations≤5mg·kg-1have a promoting effect,while the Cd concentrations≥15 mg·kg-1have an inhibition effect.For soil catalase,a promoting or an inhibition effect showed with the Cd concentrations lower than 1 mg·kg-1or higher than 5mg·kg-1,respectively.In different development stages of the corn,the total number of three kinds of microbe in soil,soil catalase activity,and soil respiration intensity exhibited positive correlation with soil water content.In contrast,the soil invertase activity in the corn spinning tasseling-mature period is affected little by soil moisture content,and has not reached significant level.

drought stress;heavy metal Cd;soil microorganism;soil enzyme activity;soil respiration

S154.3

A

2096-2347（2016）02-0018-07

10.19478/j.cnki.2096-2347.2016.02.03

2016-05-28

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31271673），公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專(zhuān)項(xiàng)（201503127）。

周航飛（1986—），男，甘肅靜寧人，碩士，助理農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究。E-mail：1169936797@qq.com

*[通訊作者]王龍昌（1964—），男，陜西周至人，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究。E-mail：wanglc2003@163.com