不同质地土壤玉米根际生物活性研究

更多免费资料请访问：豆丁教育百科不同质地土壤玉米根际生物活性研究李潮海，王小星，王群，郝四平（河南农业大学农学院／河南省作物生长发育调控重点实验室，郑州450002）摘要：【目的】明确不同质地土壤（砂壤、中壤、重壤）玉米生育期间根际微生物（细菌、放线菌、真菌）数量与酶（脲酶、蛋白酶、磷酸酶、转化酶、过氧化氢酶）活性的变化。【方法】采用池栽方式，以掖单22为材料，研究不同质地土壤的玉米根际微生物数量和酶活性变化，并进行相关分析。【结果】玉米播种前，砂壤中的微生物数量最多，重壤中最少；重壤中的酶活性最高，砂壤最低。3种土壤玉米根际生物活性的动态变化呈抛物线，吐丝期达最大值，此后逐渐下降。吐丝期，3种质地土壤玉米根际微生物数量均表现为中壤最多，重壤最少；5种酶活性均表现为中壤最大，砂壤最小。成熟期，玉米根际土壤细菌与放线菌表现为中壤中数量最多，重壤最少，真菌则表现为中壤最多，砂壤最少;过氧化氢酶活性表现为重壤最高，砂壤最低，脲酶、蛋白酶、磷酸酶、转化酶表现为中壤中活性最高，砂壤最低。【结论】玉米根际生物活性受玉米生长发育进程和土壤质地的双重影响。关键词：玉米；土壤质地；根际微生物；酶活性EffectofDifferentTexturalSoilsonRhizosphereMicroorganismsandEnzymeActivitiesinMaizeLIChao-hai,WANGXiao-xing,WANGQun,HAOSi-ping(CollegeofAgronomy,HennaAgriculturalUniversity/HenanKeyLaboratoryforRegulatingControllingCropGrowthandDevelopmen,Zhengzhou450002)Abstract:【Objective】Thenumberof3rhizospheremicroorganisms(bacteria,fungi,actinomycete)and5enzyme(catalase,protease,urease,phosphatase,invertase)activitieswerestudiedduringthewholelifeofcornplantinsandyloam,loamandclaysoiltextures.【Method】UsingYedan22,thenumberof3rhizospheremicroorganismsand5enzymeactivitieswithdifferenttexturalsoilswereinvestigatedinapond.Thecorrelationsamongthemwereanalyzed.【Result】Themainresultswereasfollows:beforeseeding,thenumberofmicroorganismswerelargestinsandyloamandsmallestinclay.Enzymeactivitieswerehighestinclayandlowestinsandyloam.Inthe3soiltexturesthedynamicchangeofrhizospheremicroorganismsandenzymeactivitiesbothturnedonaparabolawiththepeakinthesilkingstage,andthenreducinggradually.Insilkingstage,thenumberofthe3microorganismswerelargestinloamandsmallestinclay;andthe5enzymeactivitieswerehighestinloamandlowestinsandyloam.Atmaturity,thenumberofbacteriaandactinomycetewerelargestinloamandsmallestinclay,whilethenumberoffungiwerelargestinloamandsmallestinsandyloam.Thecatalaseactivitywashighestinclayandlowestinsandyloam,whiletherestfourwereallhighestinloamandlowestinsandyloam.【Conclusion】Inconclusion,thenumberofrhizospheremicroorganismsandenzymeactivitieswereaffectedbyboththedevelopmentofcornandsoiltexture.Keyword:Corn;Soiltexture;Rhizospheremicroorganisms;Enzymeactivities0引言【本研究的重要意义】土壤微生物和土壤酶既是土壤有机物转化的执行者，又可以表征土壤的综合肥力及土壤养分转化进程，是土壤肥力的一个较好指标[1]。土壤微生物和土壤酶不仅受土壤质地的影响，也与作物生长发育密切相关。因此，研究土壤质地与作物生长发育对根际微生物和酶活性的影响，对土壤2期李潮海等：不同质地土壤玉米根际生物活性研究413调控有重要意义。【前人研究进展】近年来，国内外对土壤生物活性的研究日趋活跃，关于土壤生物活性与作物生长之间关系的研究逐渐增多，但其研究主要集中于土壤生物活性与施肥[2]、耕作等管理措施[3～5]、逆境胁迫[6～8]以及转基因作物[9,10]的关系方面，对作物全生育期微生物数量和酶活性的变化研究很少[11,12]，而将两者结合起来研究土壤物理性质与作物生长期间根际生物活性间的关系尚未见报道。培养池法可以把不同质地的土壤放在同一气候条件下进行研究，消除了气候的干扰作用，并且比盆栽更接近生产实际。【本研究的切入点】采用培养池法，通过设置不同质地土壤，在玉米生长的不同阶段，研究二者对土壤微生物数量和土壤酶活性变化的影响。【拟解决的关键问题】探明不同质地土壤条件下玉米根际微生物数量和土壤酶活性的动态变化，以了解土壤质地、生物活性、玉米生长三者之间的相互联系。1材料与方法1.1供试土壤与材料试验于2000～2001年在中牟县河南省农业学校进行，供试土壤为潮土，分砂壤（SL）、中壤（L）、重壤（C）3种质地，1996年在中牟县境内选取试验用土，并经室内分析确认，3种质地土壤按照田间土层结构分别装入做好的池中，池的体积为1m×1m×1m。每年池栽作物均为小麦—夏玉米。经过3年耕作种植，池内的土壤环境与大田基本一致。本试验开始前，3种质地土壤的基本理化性质见表1和表2。试验设3个处理，每处理重复9次。供试品种为掖单22号，种植密度72000株/ha，宽窄行种植，宽行72cm，窄行48cm。两年均于6月7日播种，9月17日收获。拔节期每公顷施纯氮75kg，大喇叭口期施纯氮150kg，磷肥作底肥一次性施入，每公顷施P2O5112.5kg，其它管理按高产田进行。成熟时，每个处理收获3个重复进行室内考种，计产。1.2测定项目和方法1.2.1样品采集与处理分别在玉米播前、拔节（叶龄指数为30）、吐丝、成熟4个时期，在玉米行间距植株10cm处用土钻取0～20cm土层的带根土样，–20℃保存，用于测定根际微生物的数量和土壤酶活性。1.2.2土壤根际微生物数量的测定以玉米根上所附着的土为样品（不包含明显的土粒，以满足根际的要求），测定根际土壤真菌、细菌、放线菌的数量。真菌采用马丁氏培养基；细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基；放线菌采用高氏1号培养基。真菌、细菌、放线菌计数采用稀释平板法[13]。1.2.3土壤酶活性的测定测定玉米不同生育时期根际土壤酸性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶活性。所用方法分别为磷酸苯二钠比色法，靛酚比色法（NH4+比色法）、高锰酸钾滴定法（JOHSOH法）、硫代硫酸钠滴定法、加勒斯法[13]。1.2.4叶面积测定选取具代表性的植株3株，在各时期测定叶片长度、叶片最大宽度，按叶面积=叶片长度×叶片宽度×校正系数（展开叶0.75，未展开叶0.5)计算单叶面积。各时期的单株叶面积由各单叶面积之和求得。表13种质地土壤的机械组成与容重Table1Basicphysicalpropertiesofthedifferenttexturalsoil土壤类型Soil粘粒含量Clayparticle(%)0.002mm粉粒含量Siltparticle(%)0.002~0.02mm砂粒含量Sandparticle(%)0.02mm土壤容重Soilbulkdensity(g·cm-3)0~20cm20~40cm砂壤SL9.528.862.31.211.33中壤L14.235.450.41.291.36重壤C16.734.448.91.321.37表23种质地土壤肥力情况Table2Basicfertilitiesofthedifferenttexturalsoil土壤类型Soiltype有机质Organicmatter（g·kg-1）全氮TotalN（g·kg-1）速效氮AvailableN（mg·kg-1）速效磷AvailableP（mg·kg-1）速效钾AvailableK（mg·kg-1）砂壤SL10.50.971.512.097.0中壤L12.81.187.418.0121.0重壤C13.31.385.322.0149.0414中国农业科学40卷2结果与分析2.1不同质地土壤玉米根际微生物数量动态变化2.1.1细菌数量动态变化细菌是土壤微生物中数量最多的一个微生物类群，参与有机质的分解，氨化作用等。由图1可以看出：玉米根际细菌的数量随玉米的生长而变化。从播前至吐丝期不断上升，吐丝期达到最大值，吐丝后数量急剧下降，成熟时的根际细菌数量与播前几乎相同，说明土壤根际细菌的数量与玉米的生长发育有关。从不同土壤质地比较看，根际细菌数在不同土壤质地上有着很大差别。3种质地土壤的细菌数量在播前表现为砂壤中壤重壤。砂壤、中壤、重壤细菌数每克干土分别为3.458×107个、2.757×107个、1.734×107个。砂壤比中壤和重壤高25%和99%。拔节、吐丝期不同质地土壤玉米根际细菌数量显著增加，不同质地间表现为中壤砂壤重壤，不同质地土壤之间的差异也显著增大，中壤的根际细菌数量增幅最大，拔节期每克干土达12.823×107个，比砂壤和重壤分别增加37.7%和150.1%；吐丝期中壤的根际细菌数每克干土为17.97×107个，比同期砂壤和重壤提高27.3%和93.3%，成熟期根际细菌数量降低，砂壤每克干土降至1.61×107个，中壤和重壤每克干土分别为2.73×107个和1.47×107个。图1不同质地土壤玉米根际细菌数量变化Fig.1Thechangesofthenumberofthecornrhziospherebacteriainthedifferenttexturalsoils2.1.2放线菌数量的动态变化土壤放线菌数量仅次于细菌，在土壤中参与有机物的分解，并能分泌抗生素，拮抗土壤中的病原菌。由图2可以看出，3种质地土壤的放线菌数量在播前差别较小，总体表现为砂壤中壤重壤，砂壤为每g干土8.88×105个、中壤7.01×105个、重壤5.72×105个。拔节期，3种质地土壤的根际放线菌平均为37.18×105个，比播前上升了5.16倍，中壤放线菌数量最多，比砂壤和重壤分别提高26.6%和43.3%。吐丝期放线菌数量达到最大值，其中中壤最多，为每克干土66.436×105个，比同期砂壤和重壤增加6.39%和16.57%。吐丝到成熟，不同质地土壤的玉米根际放线菌数量均下降。图2不同质地土壤玉米根际放线菌数量变化Fig.2Thechangesofthenumberofthecornrhziosphereactinomyceteindifferenttext