土壤酶及其研究法范文

关键词生物入侵；马缨丹；根际土壤；土壤理化性质

中图分类号S451文献标识码A文章编号1007-5739（2016）20-0084-03

EffectsofLantanacamaraInvasiononSoilPhysical-chemicalPropertiesinRhizosphereandNon-rhizosphereZone

KANGXiao-wuDAITing-ting

（InstituteofTropicalandSubtropicalEcology，SouthChinaAgriculturalUniversity，GuangzhouGuangdong510642）

AbstractTheeffectsofL.camarainvasiononrhizosphereandnon-rhizospheresoilnutrients，soilenzymeactivities，microbialbiomasswithmicrobialfunctionaldiversitywerestudiedbyquadratexperimentinthefield.TheexperimentalresultsshowedthattheinvasionofL.camarasignificantlyimprovedthecontentofsoilorganicmatter，totalnitrogen，totalpotassium，nitrogen，availablephosphorus，potassiumandmicrobialbiomasscarbon，nitrogen，phosphorus.Atthesametime，theinvasionsignificantlyimprovedtheactivityofsoilurease，protease，sucrosemetabolic，cellulase，catalaseandthemetabolicactivity，carbonsourceutilizationanddiversityindexofsoilmicrobialcommunity.Thepromotingeffectwashigherontherhizosphericsoilthanonthenon-rhizosphericsoil（bulksoil）.

Keywordsbioinvasion；Lantanacamara；rhizospheresoil；soilphysical-chemicalproperties

马缨丹（Lantanacamara）为马鞭草科（Verbenaceae）马缨丹属（Lantana）多年生常绿灌木，原产于热带美洲，现广泛分布于热带、亚热带和温带地区，是世界上危害最严重的100种有害外来入侵物种之一[1]。马缨丹作为一种外来入侵植物，植株繁殖能力强，蔓延迅速，能够在短时间内大面积侵占森林、果园、牧场和农耕地，破坏当地的生物多样性和自然生态系统，并因其植株有毒而严重威胁到人畜健康和农牧业生产[2-3]。1645年马缨丹作为一种观赏花卉引入我国，现已在广东、广西、海南、云南等地大量蔓延扩散，对当地的生物多样性、农业生产和生态安全造成严重威胁[4-5]。

有研究表明，一年蓬（ErigeronannualFleabane）、加拿大蓬（Erigeroncanadensis）、加拿大一枝黄花（Solidagocanad-ensis）等植物入侵后对根际土壤理化性质产生了不同程度的影响[5-6]；外来入侵植物紫茎泽兰（Eupatoriumadenopho-rum）、黄顶菊（Flaveriabidentis）等可以不同程度地提高入侵地土壤的全磷养分和速效养分[7-8]。目前，国内外学者在马缨丹的生物学特性、分布危害、防治以及开发利用等方面开展了大量的工作，但对马缨丹植株的化感作用及其入侵对土壤微生态特性的影响研究较少[9-15]。笔者通过野外样方试验，研究了马缨丹入侵对根际、非根际的土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物生物量与土壤微生物功能多样性的影响效应，旨在从化感作用、土壤反馈作用的角度探索马缨丹的入侵机制及入侵效应，从而为更好地管理、控制马缨丹的入侵危害提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验材料

马缨丹单优群落的根际土壤与非根际土壤均采自于华南农业大学增城教学基地。

1.2试验方法

在华南农业大学增城教学科研基地，选取马缨丹单优群落（马缨丹植株覆盖率80%～90%，群落高度150～250cm，入侵年限大于6年）内的健壮植株，用锄头挖取植株地下根系（0～20cm），抖去根系上的大块土壤，然后用细毛刷刷取根系表层黏贴的土壤，去除杂质后作为根际土壤，而拌落后的大块土壤作为非根际土壤；同时选取距离马缨丹群落50m以外，且周围都没有马缨丹植株生长的荒坡草地的表层土壤（0～10cm）作为对照（CK）。每个处理3次重复，每次重复之间相隔200m以上。将采集的土壤装袋运回实验室，其中一部分土样置于室内自然风干，除去动植物残体，研磨过100目筛，用于土壤养分含量、土壤酶活性的测定分析；另一部分样品暂时冷藏于-18℃冰箱，用于测定土壤微生物生物量碳、氮、磷。

1.3数据统计方法

所有试验数据均在MicrosoftExcel上完成处理，通过SPSS13.0进行方差分析（onewayANOVA），并采用Duncan新复极差法进行多重比较。

2结果与分析

2.1马缨丹入侵对根际、非根际土壤全量、速效养分的影响

2.1.1土壤全量养分。土壤有机质、全氮（TN）和全钾（TK）含量在各处理中的变化规律一致，即根际土壤的含量最高，非根际土壤次之，CK的含量最小，各处理的差异显著（表1）。其中与CK相比，根际土壤的有机质、TN和TK含量分别增加40.77%、38.13%、30.16%；而与非根际土壤相比，则分别增加23.24%、14.97%和13.11%。对于土壤TP含量，根际土壤分别比CK、非根际土壤增加65.22%、58.33%，差异显著；而非根际土壤的TP含量虽略高于CK，但差异不显著。说明马缨丹入侵能显著提高自身根际的土壤有机质、TN、TP和TK含量，同时也显著提高非根际的土壤有机质、TN和TK的含量，但相对而言，其对根际土壤养分的提升效果更加明显。

2.1.2土壤速效养分。在3个处理中，马缨丹根际土壤的碱解氮含量最高，并且显著高于非根际土壤和CK，而非根际土壤的碱解氮含量虽然略高于CK，但两者的差异不显著（表2）。对于土壤的速效磷、速效钾含量，均表现为根际土壤的含量最高，非根际土壤的含量次之，CK的含量最低，各处理间的差异显著。其中与CK相比，根际、非根际土壤的碱解氮含量分别增加32.67%和0.75%，速效磷含量分别增加87.14%和48.87%，速效钾含量分别增加115.70%和62.72%，可见马缨丹入侵能显著提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量，尤其是对根际土壤的养分提升作用更强。

2.2马缨丹入侵对根际、非根际土壤酶活性的影响

与CK相比，马缨丹入侵显著提高了土壤脲酶、蛋白酶活性，其中根际土壤的脲酶、蛋白酶活性分别比CK提高104.06%和74.34%，非根际土壤的脲酶、蛋白酶活性也分别比CK增加45.53%和46.90%。可见，马缨丹入侵对根际土壤脲酶、蛋白酶活性的促进效果更强。土壤蔗糖酶、纤维素酶的活性变化也呈现类似的规律，即在3个处理中均表现为根际、非根际土壤的酶活性显著高于CK，且根际土壤的酶活性亦显著高于非根际土壤（表3）。其中根际、非根际土壤的蔗糖酶活性分别是CK的227.56%和157.11%，纤维素酶活性分别是CK的264.39%和161.73%。可见，马缨丹入侵能显著提高根际、非根际土壤中蔗糖酶和纤维素酶的活性，加强对土壤中有机碳的利用，并且这种增强效应在根际土壤的表现更为显著。另外，马缨丹入侵亦能显著提高自身根际、非根际土壤的过氧化氢酶活性，与CK相比，其增幅分别达到45.95%和27.03%

2.3马缨丹入侵对根际、非根际土壤微生物生物量的影响

土壤微生物生物量碳、氮、磷含量在各个处理中的变化规律一致，均表现为根际、非根际土壤含量显著高于CK，同时根际土壤含量亦显著高于非根际土壤（表4）。其中与CK相比，根际土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量分别提高238.76%、53.55%、243.61%，非根际土壤微生物生物量碳、氮、磷含量也分别提高130.31%、14.34%、124.15%。可见，马缨丹入侵对根际土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的提升效应更强。

2.4马缨丹入侵对根际、非根际土壤微生物群落功能多样性的影响

2.4.1土壤微生物群落代谢活性。平均孔颜色变化率（averagewellcolordevelopment，AWCD）反映土壤微生物利用碳源的整体能力与代谢活性，也是评价利用单一碳源能力的重要指标，可作为微生物整体活性的有效指标。AWCD值的变化（斜率）和最终能达到的值反映了土壤微生物利用某一碳源物质的能力。由图1可知，各处理中土壤微生物的AWCD值均随着培育时间的延长不断上升，变化趋势一致。在最初的24h内AWCD变化较小，24～72h急剧上升，然后持续缓慢升高。培养期间CK土壤微生物群落的AWCD值均处于较低水平，根际土壤微生物群落的AWCD值则处于最高水平，各处理的AWCD在整个培育周期内均表现为根际土壤>非根际土壤>CK，其中根际土壤在培养24h后一直到培养结束，其微生物群落的AWCD值均显著高于CK，亦显著高于非根际土壤；而非根际土壤在0～72h内的AWCD值与CK差异不显著，72h后与CK差异显著。这说明马缨

丹入侵后明显提高了土壤微生物群落的代谢活性，并且对根际土壤的影响效应更明显。

2.4.2土壤微生物群落碳源利用率。在6类碳源中，马缨丹非根际土壤微生物群落对氨基类、酚类碳源的利用率与CK的差异不显著，但对其他碳源的利用率则显著高于CK（表5）。而根际土壤微生物群落对6类碳源的利用率均显著高于CK，亦显著高于非根际土壤，其中根际土壤微生物群落对碳水化合物类、羧酸类、聚合物类、氨基酸类、酚类和胺类碳源的利用率分别比CK增加96.91%、83.70%、82.43%、41.13%、55.74%和110.45%。可见，马缨丹入侵显著提高了土壤微生物群落对6种碳源的利用率，尤其对根际土壤的改善作用更强。

2.4.3土壤微生物群落碳源利用的多样性。与CK相比，马缨丹入侵显著提高了根际土壤微生物群落的Shannon-Wiener指数H′、McIntosh指数U、丰富度指数S和Simpson优势度指数Ds，而非根际土壤微生物群落的McIntosh指数U、丰富度指数S也显著上升。对于Pielou均匀度指数E，各处理的差异均不明显。说明马缨丹入侵能够促进土壤微生物群落功能多样性的提高，尤其对根际土壤的影响更强。

3结论与讨论

植物对土壤养分的吸收利用与土壤对植物生长发育过程中的反馈作用是物种竞争取胜的重要驱动机制之一[16]。大多数研究指出，外来植物入侵能够加快土壤营养循环过程，提高土壤肥力，有利于促进自身的进一步入侵扩散。外来植物皱果苋入侵后，土壤中碳、氮、磷的浓度显著上升，其中入侵区的全磷、可溶性磷几乎分别提高3倍和2倍[17]。土壤酶主要来源于土壤微生物的代谢过程和土壤中植物、动物的活体分泌或残体分解，能够参与土壤生态系统许多重要的生物化学过程和物质循环，通过催化土壤中的生化反应发挥重要作用，能够客观地反映土壤肥力状况与系统功能[18-21]。土壤微生物生物量是土壤中最活跃的肥力因子之一，参与土壤有机质分解、腐殖质形成和土壤养分的循环转化过程，能够反映土壤同化与矿化能力的高低，是土壤生态系统肥力的重要生物学指标[22]。在外来植物与本地植物的关系中，土壤微生物群落可能起到了桥梁作用，外来植物通过改变土壤微生物群落的结构组成、区系数量与生理功能，破坏土著植物与土壤微生物在长期演化过程所形成的平衡共生关系，影响土著种的资源获取、生长繁殖与种群更新，从而使自身在竞争中获得更大优势，成功入侵[23-25]。

本研究结果表明，马缨丹入侵后，根际、非根际土壤的有机质、全氮、全磷和全钾均显著上升，并且马缨丹入侵对根际土壤养分的提升效果更为显著，根际土壤的有机质、全氮、全钾含量均显著高于非根际土壤。同时，马缨丹入侵亦能显著提高土壤的速效养分，马缨丹根际、非根际土壤中的碱解氮、速效磷和速效钾均显著高于对照；并且马缨丹根际土壤的速效养分亦显著高于非根际土壤。可见，马缨丹入侵显著提高了土壤不同肥力特征，且对根际土壤肥力的提高作用更强，而根际土壤的养分更有利于根系的吸收利用，这可能是马缨丹能够入侵成功和快速扩张蔓延的生态机制之一。马缨丹的入侵显著提高了土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶的活性，且根际土壤酶的活性均显著高于非根际土壤。这说明马缨丹的入侵有利于土壤营养物质的循环转化过程。入侵区土壤酶活性较高，这将有利于活化土壤养分，提高其有效性，进而促进自身的入侵蔓延。马缨丹入侵能够显著提高土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量，且根际土壤的微生物生物量碳、氮、磷含量显著高于非根际土壤。马缨丹入侵后能显著提高土壤微生物群落的代谢活性、碳源利用率和多样性指数，并且其对根际土壤的影响效应显著高于非根际土壤。说明马缨丹入侵后能通过提高自身生境土壤的微生物群落代谢活性从而促进土壤养分循环与转化，这也许是马缨丹成功入侵扩散的原因之一。本文仅研究探讨了马缨丹入侵对土壤养分、土壤微生物生物量、土壤微生物功能多样性的影响效应，而关于土壤微生物群落结构的变化及其反馈作用，可进一步阐明马缨丹成功入侵以及对本地植物生长影响的土壤生态学机理，今后可加强该方面的研究。

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土壤酶及其研究法范文篇2

关键词：毛竹；根区土壤；微生物；酶。

根际区是植物体与土壤物质、能量交换的场所。一方面植物体通过呼吸、分泌有机物质根际土壤性质[1]；另一方面，土壤又通过根际区以各种方式向植物体提供营养物质。农作物上有关根际的已十分深入[2、3、4]，并都针对表根几个毫米的根面土（RhizoplaneSoil）和根际土（RhizosphereSoil），而林木上的研究相对滞后。一方面林木立地条件差异较大，另一方面，对林木而言，确定几个毫米的根际有很大难度。虽国内外有关林木根际土壤研究有零星报道[5、6、7、8]，但研究都较农作物上粗放。由于林木根形态的特殊性，有些研究只对林木根际附近一个较大的区域即根区展开[9]。毛竹作为禾木科植物与农作物玉米（Zeamays）、小麦（Triticamaesticum）和水稻(Oryzasativa)一样，在根际区也具有联合固氮微生物[10、11]，因而开展毛竹根际区土壤的研究显得十分重要。但至今为止，未见毛竹根际区土壤生物化学性质方面的系统研究报道。为此，作者采集了不同年龄毛竹根区土样，旨在这方面作些探讨。

1样地与

1.1采样地概况

采样地设在浙江省临安市郊青山镇。该区属亚热带季风气候，地理座标为119042′N，30014′E，属丘陵地区，年平均气温15.9℃，最高气温41.3℃，最低气温-13.3℃，年降水量1424mm，无霜期236d。土壤成土以富铝化和生物集化同时进行，土壤为发育于花岗岩的红壤。土壤pH在4.5～5.5，有机质含量在20.00g·kg-1左右，全氮含量在0.8～1.3g·kg-1之间，土壤水解氮、有效磷和速效钾分别平均为93.23、10.96和77.26mg·kg-1。采样地海拔高度为100～120m。竹林密度4100株·hm-2，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度分别占35.5%、31.2%、和33.3%(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹龄分别为1～2a、3～4a和5～6a)，毛竹平均眉径为8.5cm。

1.2采样方法

在0.33hm2左右的采样区域内，按15m×15m的面积划分为12个样方。1998年6月在每个样方中分别确定生长水平中等的Ⅰ度(1年生)、Ⅱ度（3年生）、Ⅲ度（5年生）竹各3株，分别在毛竹基部挖开，顺竹蔸取连在根上粒径小于1cm土壤作为根区土壤，并分别将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度各3株竹的根区土样混合成一个样品，作为该样方Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹的根区土样。同时在每个样方的竹林中多点采集和根区土深度一致的林间土样1个，采集时尽量避开竹鞭，各点均离竹鞭5厘米以上。

1.3分析方法

土样带回室内后分成两份，1份鲜样分析土壤微生物三大类；另1份风干、去杂、过筛后测定土壤各类酶活性。土壤微生物计数采用平板法[12]，细菌采用牛肉蛋白胨培养基；真菌采用马丁氏琼脂培养基；放线菌采用高泽1号琼脂培养基。土壤过氧化氢酶采用容量法；蔗糖酶采用二硝基水杨酸比色法；脲酶采用苯酚——次氯酸比色法；蛋白酶采用茚三酮比色法；磷酸酶采用磷酸苯二钠比色法。［13］

2结果

2.1毛竹根区与林间土壤微生物数量比较

从表1可以看到，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度毛竹根区土壤细菌数量平均为每克土4.07×106个，是林间土壤的1.53倍。方差分析显示，不同部位土壤细菌数量存在显著差异，由LSD法多重比较可知，Ⅰ、Ⅱ度竹根区土壤细菌数量显著高于林间土壤，而Ⅲ度竹根区土壤细菌数量虽是林间土的1.43倍，但两者差异不显著。不同年龄毛竹根际土壤比较，Ⅲ度竹根区细菌数量明显低于Ⅰ、Ⅱ度竹，差异达到显著水平。放线菌数量Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区土壤平均为每克土5.11×105个，和林间土壤的数量十分接近，方差分析也显示不同部位土壤间无显著差异。而真菌数量林间土壤与根际土壤间差异明显，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区真菌的平均数量为每克土4.58×104个，是林间土壤的2.05倍。方差分析显示，不同部位土壤存在显著差异，通过多重比较发现，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区土壤真菌数量均明显多于林间土壤，而其中Ⅱ度竹根区又显著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根区。综合细菌、真菌、放线菌可以看到，土壤微生物总数根际土壤显著多于林间土壤。

注：表中数据为12个样地的平均值；同列中不同字母表示差异达显著性水平（P<0.05）；F0.05（3.33）=2.90，F0.01（3.33）=4.46

根际区承接了大量根系分泌物和根表脱落物，给微生物生长、繁衍提供了丰富的养分和能源物质，因而根际区土壤微生物数量一般都比林间土高［5］，毛竹也不例处。根际区土壤微生物数量增加，有利于土壤养分的有效性，也明显刺激了植物体生长。而根际并没有刺激放线菌而使根际放线菌明显增加［12］。从Paravizas等对蓝羽扁豆（LupinushirsutusL.）根际微生物的来看，当离开根表3～6mm时，放线菌的数量就和非根际土壤没有多大差异了[12]。文中毛竹根区土壤放线菌数量和林间土无明显差异，一方面说明了毛竹根区放线菌刺激作用也不明显，另一方面也说明了这种林木根区土采样从某种程度上淡化了根际效应。

2.2毛竹根区与林间土壤酶活性分析

表2显示，过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性不同部位土壤间存在显著性差异。通过LSD法多重比较发现过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶活性Ι、Ц、Ш度竹根区均显著高于林间土壤，而不同年龄竹根区土之间无明显不同。蛋白酶和磷酸酶活性Ι、Ц、Ш度竹根区土明显高于林间土，并不同年龄竹根区土之间也存在差异，主要表现在Ц度竹根区活性较强。

注：表中数据为12个样地平均值；同列中不同英文字母表示差异达显著水平（P<0.05）；F0.05(3.33)=2.90，F0.01(3.33)=4.46；酶活性单位：过氧化氢酶，0.1mol·L-1，KMnO4·g-1·min-1；蔗糖酶、葡萄糖毫克数.g-1·d-1；脲酶，NH3-Nmg·g-1·d-1；蛋白酶，NH2-Nmg·g-1·d-1;磷酸酶，P2O5mg·g-1·h-1

从上面分析可以看到，毛竹根区土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性均明显高于林间土壤，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区各类酶活性平均分别是根区的1.28、1.94、1.48、2.00和1.82倍。根际区土壤酶活性高是土壤研究者一再证明了的事实［14、15］。根区有大量根系分泌的粘液和根表脱落物质，其上都附着各种植物分泌的酶，其次，根区土壤微生物数量较多，这些微生物也常释放出酶类［13］，从而使根区土壤酶活性高于林间土壤。土壤中养分转化离不开酶的摧化作用，因而，毛竹根区土壤酶活性高有利于根区土壤养分的有效化，对毛竹生长极为有利。

值得一提的是，比较不同年龄毛竹根区土壤，就可发现Ⅱ度毛竹根区土壤微生物数量较多、酶活性较强，虽然象细菌数量、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性等多重比较后并未显示Ⅱ度根区显著高于Ⅰ、Ⅲ度竹根区，但从不同年龄毛竹土壤R/S值（表3）仍可看到这些性质总体上Ⅱ度竹根区土较强。Ⅱ度竹根区土生物学活性强于Ⅰ、Ⅲ度竹说明随着毛竹新竹长成，根系逐渐发育，根系分泌物、根表脱落物逐渐增多，到了第3、4年根际区的微生物数量和酶活性达到最高水平，以后随着竹子变老根系代谢能力又逐渐下降，根区土壤生物学活性又有一定的回落。毛竹这种随着年龄不同，根区土壤生物学性质发生较快变化的情况在其它林木上很少发现，这也从一个方面启示我们在研究不同土地及不同人为措施对毛竹根区土壤时，一定要选择相同年龄的竹子作为研究对象，才具有说服力。

注：R代表根区，S代表林间

3结论与讨论

毛竹根区土壤细菌数量明显多于林间土，从不同年龄来看，Ⅰ度、Ⅱ度竹根区细菌数量较多，它们和林间土达到了显著性差异，Ⅲ度竹根区相对较少。无论是不同年龄毛竹根区之间还是根区与林间土之间土壤放线菌数量均无明显差异。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹根区土壤真菌数量都显著多于林间土，Ⅱ度竹根区又显著多于Ⅰ、Ⅲ度竹根区，并差异都达显著水平。毛竹根区土壤的过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶活性显著高于林间土壤，但Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度竹之间这3类酶活性均无明显不同。Ⅱ度竹根区土壤蛋白酶、磷酸酶活性显著高于林间土和Ⅲ度竹根区土，差异达显著水平；蛋白酶活性Ⅱ度竹根区还显著高于Ⅰ度竹根区，差异同样达到显著水平。

值得指出的是在农作物上，研究根际土壤微生物时常常是针对根表几个毫米的区域，因而研究所得的“根际效应”（R/S）也都较大，R/S值一般为5～20，有的甚至更大［12］，而本文中毛竹根区是指竹子根蔸区粘于根表1厘米之内的土壤，“根区”范围要大得多，因而R/S值相对较小。

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13．关松荫．土壤酶及其研究法[M]．北京：中国农业出版社，1986．

土壤酶及其研究法范文

关键词：转植酸酶玉米；土壤酶活性；秸秆还田期

中图分类号：S154.2文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）04-0075-04

植酸酶（phytase）是一种能催化植酸及其盐类水解为肌醇与磷酸（盐）的一类酶的总称，具有特殊的空间结构，能够分离植酸分子中的磷，将植酸（盐）降解为肌醇和无机磷，同时释放出与植酸（盐）结合的其它营养物质。植酸酶广泛存在于植物、动物和微生物中，如玉米、小麦等高等植物，以及枯草芽孢杆菌、假单孢杆菌、乳酸杆菌、大肠杆菌等原核微生物及酵母、根霉、曲霉等真核微生物。研究表明，通过植物基因工程手段使植酸酶基因在玉米中高效表达，既能降解玉米体内的植酸、释放无机磷，提高单胃动物对磷的利用率，降低植酸磷对环境的污染；又能减少植酸对二价阳离子、蛋白质及维生素等的络合，提高玉米的附加值，对我国发展营养品质、商业品质、加工品质优良的优质玉米具有重要的意义。

转植酸酶玉米在种植过程中，其表达产物可能会通过根系分泌、植株残体分解、秸秆还田以及花粉飘落等途径进入土壤生态系统，其含量随作物生长时期不同而变化；表达产物的富集可能会影响土壤异的生物种群和土壤中生物类群的多样性，进而影响土壤微生物活性（土壤酶活性）和土壤生态学过程的变化。因此，研究转植酸酶玉米对土壤酶活性的影响对转植酸酶玉米的生态风险评价有着极为重要的意义。

目前，国内外大部分转植酸酶玉米的研究多局限于温室内或人工培养条件下，在自然条件下研究较少。而土壤是复杂的基质，不同地域的土壤生态环境有可能对试验结果产生不同的影响，因此温室内或人工培养条件难以真实地反映转植酸酶玉米与根际土壤酶活性之间的关系。本试验于2011年在大田条件下研究了转植酸酶玉米不同生育期及秸秆还田期对主要土壤酶活性的影响，从土壤生物学肥力方面探讨了转植酸酶玉米对土壤生态系统的影响，旨在为我国转植酸酶玉米的土壤生态风险评价提供科学依据。

1材料与方法

11试验材料

玉米品种为转植酸酶玉米奥瑞金（品种为10TPY005），非转植酸酶亲本玉米（蠡玉35）及郑单958作为对照。

供试土壤为褐土，田间试验位于东平试验田内，有机质含量2119g/kg，碱解氮含量3342mg/kg，速效磷含量943mg/kg，速效钾含量9126mg/kg，pH为85。

12试验设计

试验田设转植酸酶玉米、非转植酸酶玉米（蠡玉35）和空白对照（郑单958）3个处理，随机区组设计，除空白对照外重复3次，小区面积15m×15m，株距20cm，行距60cm。玉米生育过程中不施肥不喷洒农药，其它按常规管理。

玉米于2011年7月10日播种，10月22日收获。期间在玉米苗期（7月21日）、拔节期（8月17日）、喇叭口期（8月25日）、抽雄期（8月31日）、抽丝期（9月7日）、乳熟期（10月17日）分别取土样。采用五点取样法，每小区取接近玉米根际土样5个。取土样深度15cm左右，轻轻去除2cm表层土，将剩下的土放入灭菌封口袋中做好标记，带回实验室，土壤风干后过1mm孔径筛，充分混匀备用。

玉米生育期结束后于2011年11月18日对其秸秆进行粉碎并还田，还田地点为山东省农业科学院植物保护研究所温室试验田，将粉碎的转植酸酶玉米、亲本玉米及空白对照玉米的秸秆与土壤混合均匀分别装于10个花盆，再将花盆埋入土中。分别于还田一期（11月23日）、还田二期（11月30日）、还田三期（12月7日）、还田四期（12月14日）还田五期（12月22日）进行取样，取样时每组随机取5个样品，采集方法同上。

13测定的指标和方法

将不同生育期及秸秆还田期采集的土样，风干、磨碎、过筛，保存。土壤蔗糖酶活性[μg/（g干土·d）]采用3，5-二硝基水杨酸法测定；土壤脲酶活性采用尿素剩余量法测定；土壤蛋白酶活性采用茚三酮比色法测定；土壤酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠法测定。测定步骤及方法均参照Alef[1]的方法。土壤酶活性测定全部采用过1mm孔径筛的风干土壤。

14数据分析

测定的数据均为3次重复的平均值，数据经Excel整理后，采用SPSS160软件进行方差分析，多重比较采用邓肯氏新复极差检验法（简称DMRT法）。

2结果与分析

21转植酸酶玉米对土壤蔗糖酶的影响

土壤蔗糖酶能水解蔗糖生成葡萄糖和果糖，其活性强弱能表征土壤熟化程度和肥力水平[1～3]。

3讨论

土壤酶在土壤有机物分解和营养元素循环过程中起到不可或缺的作用，影响土壤生态系统中的能量转化、土壤微生态的环境质量和作物产量；其活性受土壤中有机物含量影响较大，可用来表征土壤中微生物的活性和土壤肥力的等级。在常温、常压和适宜的pH值土壤环境条件下，土壤酶能大大加快土壤中C、H、P、S等营养元素的循环利用，促进腐殖物质的合成和分解，以及各类有机物质的水解和转化[4]。不同作物及秸秆还田对不同种类土壤酶的活性影响不同。

研究转植酸酶玉米和亲本玉米不同土壤酶活性的变化规律及趋势特点，能够为探索转基因作物根际微生态机理和评价转植酸酶玉米的环境释放对土壤生态及根际微环境的影响提供理论依据。从本试验大田环境下的研究结果可以看出，转植酸酶玉米在不同生育期及秸秆还田期土壤蔗糖酶活性略高于亲本玉米，其土壤蔗糖酶活性变化趋势基本一致。在玉米不同生育期内，转植酸酶玉米与亲本玉米的土壤蛋白酶活性没有显著差异；在秸秆还田期，转植酸酶玉米的土壤蛋白酶活性略低于亲本玉米，但差异不显著。在玉米不同生育期，转植酸酶玉米与亲本玉米的土壤脲酶活性基本一致；在秸秆还田期，转植酸酶玉米的土壤脲酶活性略高于亲本玉米，但差异也不显著。在玉米不同生育期及秸秆还田期，转植酸酶玉米的土壤酸性磷酸酶活性显著高于亲本玉米。这说明转植酸酶玉米显著提高了土壤酸性磷酸酶的活性，进而对土壤中磷酸酯的水解会起到一定的促进作用。

土壤作为生态系统中物质和能量转化的重要场所，其构成机制较复杂，除作物种植及秸秆还田外，自然条件和农业管理措施等重要因素也会引起土壤微生态的波动[5]。目前关于转植酸酶玉米对土壤生态系统尤其是土壤酶活性的影响尚无明确的结论，因此急需在不同地区以及不同土壤类型条件下开展长期定位观测试验，以研究转植酸酶降解规律、土壤肥力变化以及土壤多样性变化与土壤酶活性变化的关系等，从不同角度开展系统的研究，并将其与耕种方式、水肥管理等措施的影响相联系，从而对转植酸酶玉米的生态风险及环境安全性作出系统、全面的评价。

参考文献：

[1]AlefK，NannipieriP.Methodsinappliedsoilmicrobiologyandbiochemistry[M].NewYork：AcademicPress，1995.

[2]GuanSYStudywayofsoilenzymes[M]Beijing：ChinaAgriculturePress，1986.

[3]ZhouLK，ZhangZMDeterminationofsoilenzymeactivity[J].ChineseJournalofSoilScience，1980，11（5）：37-38.