周艳冰，崔宁洁，郭翼欣，肖 敏，蒋 罗，胡 坤，张贵亮，杨礼通*

(1.成都市彭州市规划和自然局,成都 611930；2.四川省林业和草原调查规划院,成都 610084；3.四川农业大学,成都 611130)

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)，别名鹿韭、白术、富贵花[1]，为芍药科芍药属多年生落叶灌木[2]，花色艳丽，因其多样化的价值如观赏、药用、食用等而得到广泛栽种[3-4]。中国牡丹资源特别丰富，栽培集中于菏泽、洛阳、四川等地。四川彭州是我国现代三大牡丹聚集区之一，也是我国牡丹西南品种群的分布中心[5]。连栽是指在同一地区连续种植多年后，导致相关植物生长不良、病虫害严重、减产、品质差。此外，还会导致植株死亡[6-7]。如茄子、黄瓜、番茄、辣椒等作物连栽后耕层土壤氮、磷、钾等营养元素积累，盐分增加，土壤酸化[8-11]，土壤酶活性下降，导致土壤养分转化和供应受阻[11-12]。目前的研究结果表明，牡丹种植年限越长其根际微生物种群结构就越趋于简单，有益菌的数量逐渐减少[13]。

土壤酶在土壤生态系统中起着重要的作用，它和土壤微生物是土壤中重要的生物活性物质。土壤中的生化反应都是在酶催化下进行的[13-14]，研究表明，土壤酶活性可以反映土壤中各种生化过程的强度和方向，是评价土壤质量的重要指标之一[15]。土壤中的微生物数量与土壤酶活性有一定的相关性；土壤微生物越多，土壤酶活性越高[16]。目前有关牡丹连栽的土壤酶活性变化尚无研究，本试验以连栽牡丹根际和非根际酶活性的变化为基础，旨在为牡丹种植和生产提供一定的指导和依据。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

研究区位于彭州市天彭牡丹保育中心(103°10′E～103°40′E，30°54′N～31°26′N)，该研究区位于四川盆地亚热带湿润气候区，气候温润，季节性明显。年均气温15.9 ℃，无霜期长，雨量充沛，年均降水量为867 mm，降水季节分配不均，多集中于7～9月份，雨热同期，日照偏少，日照时数为1131h。以种植1年(F1)、2年(F2)、3年(F3)和4年(F4)的根际和非根际土壤为研究对象。

表1 样地基本情况

1.2 土样采集和处理

2022年3月12日进行样品采集，在4个年限的研究样方地中，将每一个年限的样地划分为3个取样点，再在每个取样点中去除表面枯落物，以地面为基准，采用五点取样法用土钻采集非根际土样混合均匀后放置于无菌封口袋中密封保存。再从每个取样定中取出5株牡丹将根际表面土壤轻刷下混合均匀。封口袋中密封保存。将采集后的土样，放入冷藏泡沫盒送至实验室。在无菌环境下土样自然风干，过0.2mm网筛，进行土壤酶活性的相关测定。

1.3 土壤性质及酶活性测定方法

土壤脲酶：采用苯酚钠-次氯酸钠比色法。土壤蔗糖酶：采用3，5-二硝基水杨酸比色法。土壤酸性磷酸酶：采用磷酸苯二钠比色法。土壤过氧化氢酶：采用容量法。土壤pH：使用pH计测量。土壤含水量：采用称重法。

1.4 统计分析

采用SPSS 26.0和Excel 2019对酶活性的数据进行统计与分析，借助Origin2018作出标准浓度曲线，通过标准曲线和测定样品中的分光光度计读数测出酶活性。并对5种酶活性借助柱状图进行分析。土壤酶活性之间的相关性采用Person双尾显著性检测(显著性水平设置为P=0.05)，对酶活性的根际与非根际。同一种酶不同时间活性差异差异采用单因素方差分析 (One-way) ANOVA及最小显著差异法(LSD)检验，显著性水平设为P=0.05。

2 试验结果

2.1 不同连栽年限下土壤蔗糖酶活性特征

根际与非根际土壤蔗糖酶的活性大小分布在0.01～0.30的区间之中(图1)，多数集中在0.10～0.25的区间之中。土壤中的非根际蔗糖酶活性大于土壤中的根际蔗糖酶活性的39.64%，尤其是连栽的2年(F2)、3年(F3)和4年(F4)分别高出了41.9%、72.6%和26.1%。在牡丹连栽4年后土壤蔗糖酶活性在根际降低了54.8%，非根际降低了59.9%。随着连栽的年限增加土壤中蔗糖酶在非根际呈现先增后减的变化，在根际出现先减后增的变化。在同一部位下1年(F1)、2年(F2)和3年(F3)的土壤酶活性差异显著，根际土壤酶活性差异显著，非根际土壤酶活性差异不显著。

图1 不同年限土壤根际与非根际蔗糖酶活性

2.2 连栽模式下土壤过氧化氢酶活性比较

土样中的土壤过氧化氢酶活性分布在0.05～0.50的区间之中，多数集中在0.20～0.35的区间之中(图2)。土壤中根际的过氧化氢酶活性整体大于非根际过氧化氢酶活性。在连栽年限的1年(F1)、2年(F2)、3年(F3)和4年(F4)年分别高出了11.3%、6.4%、54.4%和39.8%。在牡丹连栽4年后土壤过氧化氢酶活性在根际降低了29.1%，非根际降低了51.9%。随着连栽的年限增加土壤中过氧化氢酶在根际和非根际酶活性降低。

图2 不同年限土壤根际与非根际过氧化氢酶活性

2.3 连栽模式下土壤脲酶活性比较

土样中的土壤脲酶活性分布在0.01～0.30的区间之中，多数集中在0.10～0.25的区间之中(图3)。土壤中的脲酶活性在根际土的活性大于非根际土壤中的34.99%，在连栽年限的1年(F1)、2年(F2)、3年(F3)和4年(F4)年分别高出了11.3%、6.4%、54.4%和39.8%。随着种植的年限的增加根际土壤酶活性呈现出减少的趋势，非根际土壤酶活性呈现出现减少后增的趋势，在连栽4年后土壤酶活性在根际土壤与非根际土壤分别降低了59.9%和72.8%。

图3 不同年限土壤根际与非根际脲酶活性

2.4 连栽模式下土壤酸性磷酸酶活性比较

土样中的土壤酸性磷酸酶活性分布在0.01～0.30的区间之中，多数集中在0.10～0.25的区间之中(图3)。土壤中非根际酸性磷酸酶大于根际土壤酸性磷酸酶，在连栽1年(F1)、2年(F2)、3年(F3)和4年(F4)年分别高出了11.3%、6.4%、54.4%和39.8%。根际酶活性先增加后减少，非根际土酶活性一直增加，在连栽4年后土壤酶活性在非根际与根际分别降低了29.1%和51.9%。在同一部位下1年(F1)和2年(F2)的土壤酶活性差异显著，且在根际与非根际酶活性差异显著。

2.5 连栽模式下土壤纤维素酶活性比较

土样中的土壤纤维素酶酶活性分布在0.1～0.90的区间之中(图5)，多数集中在0.30～0.70的区间之中。土壤中根际纤维素酶活性总体大于非根际土壤，在连栽年限的1年(F1)、2年(F2)、3年(F3)和4年(F4)年分别高出了5.8%、36.7%、28.9%和14.6%。随着种植的年限的增加根际和非根际酶活性都呈现出增加的趋势，在连栽4年后土壤酶活性在非根际与根际分别增加了64.1%和67.4%。在同一部位下2年(F2)和3年(F3)的土壤酶活性差异显著，且在根际与非根际酶活性差异显著。

图5 不同年限土壤的纤维素酶活性

2.6 连栽模式下土壤酶活性相关性分析

连栽条件下，牡丹土壤纤维素酶与酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶呈正相关，相关系数分别为0.51和0.16(表2)。土壤纤维素和蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶，酸性磷酸酶和蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶，蔗糖酶和脲酶之间呈负相关，相关系数分别为-0.63、-0.60和-0.70，-0.06、-0.56、-0.68，-0.03。在连栽模式下牡丹的土壤脲酶和过氧化氢酶之间存在着显著的相关关系，显著系数为0.81(P<0.05)。

表2 土壤微生物生物量与土壤理化性质的相关性分析

3 讨论

蔗糖酶催化蔗糖水解为果糖和葡萄糖，存在于动物、植物和微生物中[20-21]。实验得出，土壤中酶活性在非根际先升高后降低，在根际酶活性降低。与前人[22]对不高寒草原土壤退化中对土壤酶活性测定的结果相似，土壤酶活性的降低会出现在在草甸退化之后才会发生，而并不是在一开始降低，因为土壤具有一定稳定性，和抗退化能力，所以植被演变往往与土壤变化不同步，而本实验也有相同的结果。

过氧化氢酶在一定程度上，其活性表征土壤氧化能力[24-26]。根际过氧化氢酶活性整体高于非根际，连栽4年后土壤过氧化氢酶活性下降，说明土壤微生物呼吸强度与植物分布有关，土壤根际氧化能力减弱。

土壤脲酶催化尿素水解产生氨和碳酸，土壤脲酶可以反应土壤的氮素状况[27-28]。连栽种植模式下牡丹土壤中的土壤脲酶活性随着年限的增加脲酶也随之减少。前人在连栽研究中张丽娜[29]等对5年甜瓜连栽土壤的脲酶活性发现，脲酶活性下降31.25%，牡丹连栽导致土壤中脲酶活性降低，这也与前人得出的结论相似说明连栽使土壤中氮循环受阻，养分供应能力下降。

土壤蔗糖酶能够直接影响作物的生长[30-31]。连栽种植模式下牡丹土壤中的蔗糖酶活性有较大的变化，随着种植的年限的增加根际酶活性呈现出减少的变化趋势，非根际土酶活性呈现出现减少后增的变化趋势。

纤维素酶能够直接影响土壤中有机碳的分解和含量[33-34]。在连栽种植模式下，牡丹土壤纤维素酶活性随年限的增加而明显增加，土壤表层活性低于土壤根际活性。张丽华和马利平的研究表明[35-37]，土壤纤维素分解菌的分布与植株有密切的关系。土壤纤维素分解菌在植物附近数量较多。前人在连栽研究中对土壤理化性质分析中[38-39]，根系附近的土壤，有机碳含量也高，所以出现了根际酶活性大于非根际酶活性的趋势。

4 结论与展望

4.1 结论

(1)牡丹连年种植下5种土壤酶活性总体上酸性磷酸酶>过氧化氢酶>纤维素酶>蔗糖酶>脲酶。

(2)在土壤酶根际和非根际酶活性对比中发现，过氧化氢酶根际比非根际高32.71%，脲酶根际比非根际高34.99%，酸性磷酸酶根际比非根际低3.55%，纤维素酶根际比非根际低29.45%，蔗糖酶根际比非根际低39.64%。

(3)牡丹4年连栽年后与第一年的酶活性比较酸性磷酸酶活性在非根际与根际降低了29.1%，51.9%。过氧化氢酶活性在根际与非根际分别降低了54.8%和59.9%、纤维素酶在非根际与根际分别增加了64.1%和67.4%。蔗糖酶在在根际与非根际分别降低了5.7%和59.7%。脲酶在根际与非根际分别降低了59.9%和72.8%。

(4)连栽条件下牡丹的土壤纤维素酶与酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶两两之间呈正相关关系，相关系数分别为0.51、0.16。土壤纤维素和蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶，酸性磷酸酶和蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶，蔗糖酶和脲酶两两之间呈负相关关系，相关系数分别为-0.63、-0.60、-0.70，-0.06、-0.56、-0.68，-0.03。在连栽模式下牡丹的土壤脲酶和过氧化氢酶之间存在着显著的相关关系，显著系数为0.81。

4.2 展望

土壤酶在土壤生态系统中起着重要作用，土壤酶活性是评价土壤质量的重要参数之一。文章从连栽4年的牡丹的土壤根际与非根际酶活性的比较中初步分析了连栽对牡丹土壤质量的影响，但要更加深入探索牡丹连栽对土壤的影响，还需对牡丹连栽(研究的时间、增加微生物生物量和土壤理化性质)作更进一步研究。