王昂 戴丹超 馬旭洲 牟群 于永清 呂為群

土壤微生物是物質循環(huán)的調(diào)節(jié)者，在土壤有機物的分解和養(yǎng)分循環(huán)中起重要作用。微生物作為土壤養(yǎng)分的源和庫，一方面，可以固定礦質養(yǎng)分，降低養(yǎng)分的損失;另一方面，可以參與有機質礦化，釋放礦質養(yǎng)分，滿足作物的需要。土壤微生物量氮（MBN）是微生物含氮的總和，約占土壤中總氮（TN）的5%，但是它非常活躍，其含量受氣候條件、土壤環(huán)境、施肥、耕作等因素的影響。因此，監(jiān)測土壤MBN對了解土壤生態(tài)系統(tǒng)氮素動態(tài)有著重要的意義。土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)的組分之一，是一類具有專性催化作用的生物活性物質，來自土壤動植物和微生物的殘體和分泌物，種類豐富，在土壤物質循環(huán)、能量轉化和作物生產(chǎn)過程中發(fā)揮重要作用。在土壤中，不同的酶發(fā)揮不同的作用，脲酶可以促進尿素水解，為土壤提供氮素營養(yǎng)。蛋白酶可以水解土壤中的蛋白質、氨基酸以及含蛋白質氮的有機化合物，其產(chǎn)物是高等植物的氮源之一。過氧化氫酶可以促進土壤中過氧化氫的分解，以降低其對生物的毒害。脫氫酶能加速脫氫反應，促進有機質礦化，是表征土壤有機質厭氧分解強度的重要指標。因此，與土壤MBN類似，土壤酶活性也是反映土壤肥力的重要指標之一，易受氣候條件、土壤條件和種植制度等因素的影響。有些研究結果表明，單施有機肥、單施無機肥或者有機肥和無機肥配施均可以提高土壤酶活性，而有些學者則認為施肥對土壤酶活性影響較小。

稻蟹共作模式是中國北方稻作區(qū)一種重要的種養(yǎng)模式，根據(jù)河蟹的生長特點，可以分為稻田培育1齡蟹種（放人大眼幼體，6-10月）和稻田培育成蟹（放入1齡蟹種，6-9月）。在北方，水稻是單季栽培，與河蟹的生長較為同步，而且北方夏季氣溫較低，對河蟹生長非常有利。此外，稻蟹共作模式還有提高資源利用率，提高水稻產(chǎn)量和品質，增加收入等特點，從而被廣泛推廣和應用。李成芳等發(fā)現(xiàn)，稻田養(yǎng)魚或養(yǎng)鴨均可以提高土壤MBN含量以及脲酶、脫氫酶和蛋白酶的活性，對過氧化氫酶影響不顯著。si等發(fā)現(xiàn)，稻田養(yǎng)殖小龍蝦會降低土壤脲酶、轉化酶和磷酸酶的活性。目前，關于稻蟹共作模式下土壤酶活性的研究較少，安輝等的研究結果表明，在北方稻田培育成蟹，有機管理條件（單施豬糞，不施化肥，不使用農(nóng)藥）下，可以顯著增加土壤脲酶、轉化酶、過氧化氫酶和堿性磷酸酶的活性，但是在常規(guī)管理條件（豬糞和化肥配施，使用農(nóng)藥）下，對土壤酶活性無顯著影響。關于培育1齡蟹種稻田土壤MBN含量和酶活性的研究較少，關于不同土層MBN含量和酶活性的深入研究更少。因此，本研究擬通過探索不同土層的MBN含量和4種酶（脲酶、過氧化氫酶、蛋白酶和脫氫酶）活性的變化特征，分析其相關性，探討在施肥和不施肥條件下，培育1齡蟹種對土壤MBN含量和酶活性的影響，以期為稻蟹共作模式的規(guī)模化應用提供理論支撐。

1材料與方法

1.1試驗地點和試驗材料

2013年的6月至10月，于遼寧省盤錦市壩墻子鎮(zhèn)姜家村開展田間試驗。試驗點地處溫帶季風性氣候區(qū)，2013年年均氣溫9.2℃，降水量613.7mm，降水主要集中在5-9月，占全年降水量的72.7%。經(jīng)檢測，該試驗地點土壤總氮（TN）含量為1.61 g/kg，總磷（TP）含量為0.45 g/kg，總有機碳（TOC）含量為13.80g/kg，pH為7.28。水稻品種為鹽粳456，生育期163d，河蟹為遼河水系中華絨螯蟹。生產(chǎn)用肥為尿素、過磷酸鈣和硫酸鉀，飼料購自禾豐牧業(yè)有限公司。

3.2不同處理土壤酶活性動態(tài)變化及其與氦素的相關性

本研究分別測定了0～10.0cm和10.1～20.0em土層的4種酶活性.發(fā)現(xiàn)0～10.0cm的土壤酶活性均高于10.1～20.0cm的土壤酶活性，與之前的許多研究結果一致。土壤酶的來源是微生物、動植物活體或殘體等有機物質，因此表層更豐富?？v觀水稻整個生長期，酶活性的峰值大多出現(xiàn)在水稻拔節(jié)期和灌漿期，這是因為此時水稻生長旺盛，對稻田養(yǎng)分的需求增加，同時水稻根系分泌出大量有機酸和碳水化合物，增強酶活性。不過，脲酶和過氧化氫酶活性在水稻生長前期也較高，可能是由于前期水稻根系較小或者處于恢復狀態(tài)，吸氮能力弱，系統(tǒng)積累的氮素較多，尤其是施肥稻田，同時前茬秸稈也提供了碳源，促進酶活性的提升。在成熟期，水稻根系衰老，分泌物減少，此時溫度也較低，所以酶活性降低。適量施肥會顯著提高土壤酶活性，一方面，施肥直接增加系統(tǒng)的氮素含量，另一方面，施肥可以促進水稻生長，增加水稻生物量和根系分泌物量，提高酶活性。但如果施肥超過一定的量，會降低酶活性。孫瑞蓮等和萬水霞等發(fā)現(xiàn)，單獨施用化肥可以降低土壤過氧化氫酶的活性，楊林生等報道，長期使用含氯化肥會降低過氧化氫酶活性，唐玉姝等指出，長期施用化肥對酶活性影響不大。上述研究結果的差異，可能與土壤性質、肥料種類、施肥量等因素有關。與水稻單作稻田相比，養(yǎng)蟹稻田的脲酶（0～10.0cm土層）、蛋白酶（0～10.0cm土層）和脫氫酶（0～20.0cm土層）活性顯著提高。可能的原因如下：第一，河蟹在稻田中生活，其糞便提高了土壤中碳和氮的含量，促進土壤微生物繁殖，提高土壤酶活性;第二，河蟹是雜食動物，通過攝食稻田中的浮萍、絲狀藻、雜草等，加速稻田有機質的分解，提高土壤酶活性;第三，河蟹在稻田中擾動，促進水稻根系對養(yǎng)分的吸收，同時根系分泌物增多，因此土壤酶活性增強。但是，養(yǎng)蟹對10.1～20.0cm土層的脲酶和蛋白酶活性無顯著促進作用，可能因為河蟹的規(guī)格較小，其攝食和擾動作用僅對表層土壤影響較大。另外，養(yǎng)蟹對0～20.0cm土層過氧化氫酶活性的促進作用較小，與不養(yǎng)蟹稻田差異不顯著，這與李成芳等的研究結果一致。然而，Si等研究水稻和克氏原螯蝦共作的土壤酶活性發(fā)現(xiàn)，稻蝦共作會降低土壤脲酶活性，這可能是因為常規(guī)稻田（對照組）采用控制灌溉，養(yǎng)蝦稻田（試驗組）采用長期淹水的措施，控制灌溉或者干濕交替均能提高土壤酶活性因此常規(guī)稻田脲酶活性更高。

相關性分析結果表明，4種酶中除了過氧化氫酶與脫氫酶的活性不顯著相關外，其他酶活性均兩兩顯著正相關，這可能是因為土壤酶之間存在某些共同底物，當任意一種酶與底物結合，會釋放某些信息物質，刺激其他酶的活性。4種酶活性與土壤MBN含量均顯著正相關，說明土壤酶活性與微生物之間存在刺激作用，土壤酶活性水平可以反映土壤肥力，同樣土壤微生物量大小也可以反映出土壤酶活性的高低，與張電學等。的研究結果一致。脲酶和過氧化氫酶活性與土壤NH+4N和NO-3N含量顯著正相關，這與黃容等研究結果類似。脫氫酶活性與土壤NO-3N含量顯著負相關，與羅世瓊等研究結果類似。但是，影響酶活性的因素很多，關于酶活性與土壤氮素相關關系的結果差異也較大，所以有待更細致、深入的研究。