王胜楚

（周南中学，湖南 长沙 410100）

不同肥料用量对土壤生物学过程的影响研究是肥域土壤生态学研究的重要内容。尿素是最为常用的氮肥之一，在提高作物产量，培肥土壤肥力等方面起到了积极的作用。尿素在土壤中的转化受很多因素影响，土壤微生物和和酶是最重要的两个因素。土壤微生物的种群数量直接关系到土壤中有机质的分解和矿质元素的转化，影响植物对营养元素的吸收和利用。土壤酶是土壤的组成成分之一，其活性能反映土壤中多种生物化学过程的强度。土壤中的酶和微生物活性高低可以代表土壤中物质代谢的旺盛程度，在一定程度上反映作物对氮素的吸收利用与生长发育状况等，是土壤肥力的一个重要指标。提高土壤酶和土壤微生物活性能够促进植物生长，防治和减轻病虫危害，增加作物产量[1-2]。近年来，许多学者对不同作物的土壤酶活性及根际微生物的数量和组成进行了研究[3-6]，但主要是关于长期施肥或有机肥处理下微生物和酶活性的变化，关于尿素用量对小麦根际微生物和土壤酶活性影响的研究较少。为此，笔者探讨了不同尿素施用量对水稻田内微生物和土壤酶活性的影响，以期为水稻经济施肥和高效栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

试验用土采自湖南农业大学草莓基地附近的水稻田，土壤为潮土，采集土壤分成8盆，保存于实验室内的瓦罐花盆中，花盆高度30 cm、直径20 cm、底部有直径 2 cm 的小孔。用 3.0、6.0、9.0、12.0、15.0、18.0、21.0 g/m2的尿素分别处理7盆土壤，等相应体积另留一盆加相应的纯净水作为对照；每天向土壤样品中补加20mL水，样品处理时间为15 d。

1.2 试验方法

土壤微生物计数采用十倍稀释法，土壤细菌测定使用选择性培养基—牛肉膏蛋白胨琼脂培养基；微生物呼吸强度测定，利用一定浓度的NaOH溶液吸收土壤呼吸放出的二氧化碳，然后用标准酸滴定剩余的NaOH量，求出NaOH的消耗量，计算出CO2的释放量；蛋白酶活性的测定法用铜盐比色法；蔗糖酶活性测定采用3，5-二硝基水杨酸比色法；多酚氢化酶，脲酶活性测定采用比色方法。

2 结果与分析

2.1 对土壤细菌的影响

从图1可以看出：不同尿素施用量对土壤中微生物的数量有不同程度的影响，随着施肥量的增加，土壤中细菌的数量由上升到达顶峰后迅速下降，然后一直保持下降趋势，其中在9 g/m2的尿素用量时细菌数量最高，说明土壤中施该浓度尿素最适合细菌生长。之后一直下降的原因可能是由于尿素浓度过高反而抑制了细菌的生长。其中未处理比21 g/m2浓度处细菌数量高也可以充分说明浓度过高会影响土壤中细菌的数量。

图1 不同尿素用量对土壤细菌的影响

2.2 对土壤呼吸强度的影响

从图2中可以看出，尿素对水稻田土壤呼吸作用的有明显的影响，施用量在0～6 g/m2时，土壤呼吸强度逐渐升高，说明在该浓度范围内土壤中微生物的代谢一直处于上升状态，在6 g/m2时达到最高。当尿素浓度继续上升，可能抑制了土壤中微生物的活性而使呼吸强度逐渐下降。土壤呼吸强度应该与土壤中微生物的生物量成正相关性，但由图1可见细菌达到最高生物量的尿素浓度在9 g/m2处，而土壤微生物呼吸强度的最高值为6 g/m2，这可能是由于受到土壤中其他微生物如真菌、放线菌的影响。

图2 不同尿素用量对土壤微生物呼吸强度的影响

2.3 对土壤酶的影响

土壤蛋白酶可以水解蛋白质为短肽，短肽进一步水解为氨基酸，这些水解产物是植物的氮源之一，土壤蛋白酶活性的高低在一定程度上反映了土壤的氮素营养状况，从表1中可以看出，蛋白酶的活性随着尿素含量的增加也是呈先上升后下降的趋势，活性最高点在尿素用量为12.0 g/m2，并且也是在15.0 g/m2开始极速下降，之后下降速度减慢。这与土壤中细菌数量的关系十分相似。可以说明该土壤中蛋白酶与土壤细菌存在密切的相关性。多酚氧化酶的活性则呈一直上升趋势，而未处理的土壤样品的酶活性高于样品施15.0 g/m2尿素之前的酶活，说明低浓度的尿素可能会抑制多酚氧化酶的活性，尿素用量在18.0 g/m2以上时能促进该酶的活性。蔗糖酶活性的总体趋势也基本是由逐渐上升到下降，蔗糖酶主要来自于土壤微生物和植物，在无植物时主要受微生物的影响，所以实验结果也与土壤细菌数量变化趋势基本一致。随尿素施用量的增加，脲酶含量基本呈上升趋势（仅尿素施用量从12.0 g/m2升至15.0 g/m2时稍降），这与脲酶分解尿素的作用一致，反映了土壤有机氮的转化情况。

表1 不同处理土壤中蛋白酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶的含量

2.4 对全氮的影响

由表2可以得出：尿素处理明显高于对照，其中加入9 g/m2尿素的含氮量最高，为对照的1.53倍，当加入尿素的量高于9 g/m2时，含氮量反而下降，可能是由于尿素加入过多，影响土壤微生物的分布规律，使尿素分解菌增多，氨细菌等细菌分解了尿素等氮素，以氨气、NO2等气体形式流失。

表2 不同浓度尿素对土壤总氮量的影响

3 讨 论

土壤是一个很特别的微区域，由于植物根系的影响，使其周围的微域在物理、化学和生物特性方面与土体主体不同。已有研究表明，不同作物的根际有其特定的微生物群落，就是同一作物在不同生育时期和营养状态下，其土壤微生物数量也呈现一定的动态变化[6]。本试验中，尿素对水稻田微生物数量均产生影响；其中微生物总量在施用9 g/m2尿素时数量最多，之后随浓度升高数量有所下降，这可能是因为尿素浓度过高导致微生物生长受到抑制，从而微生物总量降低。专家对水稻的研究也表明，水稻生长旺盛的时候，水稻根系与根际土壤微生物竞争营养物质，会导致水稻根际土壤微生物活性下降[7]。而作物与根际微生物争夺土壤养分过程中，土壤生态系统的自身调节作用，避免与作物争夺养分，对于后期产量的提高是有益的[8]。

本研究结果表明，不同施氮水平土壤酶活性不同。蛋白酶活性随施氮水平增加而变化与马东云等人所做的蛋白酶酶活性变化的结果相一致[9]。作物与土壤微生物有密切关系。水稻生长过程中微生物数量和土壤酶活性的变化反映了水稻生长促使了根系微生物的形成及酶活性的高低，同时，根系微生物的大量繁殖和旺盛活动以及土壤酶活性的高低又必将对水稻的生长发育产生影响。这表明，肥料、土壤、作物和微生物之间关系十分密切，肥料促进了作物生长，强大的根土系统促进了微生物的繁衍。而微生物的繁衍又可促进土壤有机物的矿化，从而形成作物与微生物在土壤载体中的相互依存相互促进的关系。因此，在生产实践中如何采取科学合理的施肥及栽培管理措施，使土壤微生物及酶活性有利于水稻的生长发育和产量的提高将是进一步的研究课题。由于微生物和酶对环境变化的敏感性，增加尿素的量必然会对它们产生一些影响。在本试验中，施用9～12 g/m2尿素是土壤微生物和酶活性明显变化的一个转折区。其原因可能是，尿素溶解后高浓度的胁迫，pH值的变化，土壤有效水分的亏缺以及整个土壤环境的变化所致，有必要开展“肥际”研究，以从微观了解肥料对土壤和植物根系生长发育的影响，也能为研究如何提高肥料利用率、降低肥料的负面效应的科研工作者提供一个新的视角。

[1] 陈利军，武志杰，姜 勇，等.与氮转化有关的土壤酶活性对抑制剂使用的响应[J].应用生态学报，2002，13（9）：1099-1101.

[2] 王书锦，胡江春，张宪武.新世纪中国土壤微生物学的展望[J].微生物学杂志，2002，22（1）：36-39.

[3] 庞 欣，张福锁，王敬国.不同供氮水平对根际微生物量氮及微生物活度的影响[J].植物营养与肥料学报，2000，6（4）：476-480.

[4] 罗安程，Subedi T B，章永松，等.有机肥对水稻根际土壤中微生物和酶活性的影响[J].植物营养与肥料学报，1999，5（4）：321-327.

[5] 柴 强，黄高宝，黄 鹏，等.间甲酚及施磷对小麦间作蚕豆土壤微生物和酶活性的影响[J].生态学报，2006，26（2）：383-394.

[6] 蔡昆争，骆世明，方 祥.水稻覆膜旱作对根叶性状、土壤养分和土壤微生物活性的影响[J].生态学报，2006，26（6）：1903-1911.

[7] 钟文辉，蔡祖聪.土壤管理措施及环境因素对土壤微生物多样性影响研究进展[J].生物多样性，2004，12（4）：456-465.

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[9] 张风华，马富裕，郑 重，等.不同水肥处理膜下滴灌棉田根际微生物及棉花生长发育的研究[J].新疆农业大学学报，2000，23（4）：56-58.