生物肥对大豆根际过氧化氢酶和脲酶活性的影响

王孝涛，李淑芹，许景钢*，裴占江

（1.东北农业大学资源与环境学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农业科学院农村能源研究所，哈尔滨 150086）

生物肥可利用生物菌的固氮、解磷钾功能，固定转化空气和土壤中的氮，分解转化土壤中的难溶性磷钾等营养元素，供作物吸收利用，进而减少无机肥的用量，提高化肥利用率。研究报道，生物肥不仅具有速效、长效、抗病、改良土壤和抗板结作用，而且其中的微生物还可以不断将土壤中难以被作物吸收的无效养分分解转化为易吸收的形态，提高养分供应速率，从而提高农作物产量、改善产品品质[1－3]。土壤酶主要来自于土壤微生物、植物以及土壤动物的分泌物及残体[4]，是土壤的重要组成部分，土壤酶不仅能反映土壤生物活性的高低，而且能表征土壤养分转化速率的快慢，在一定程度上能反映土壤肥力、土壤理化性质、土壤健康状况[5－7]。而土壤酶活性是用来评价土壤微生物生态系统质量的重要指标，反映了土壤生态系统中微生物参与物质转化和循环的能力[8－9]。近年来，我国在生物肥料研发方面取得快速发展，东北农业大学“211工程”标志性成果“土壤磷素活化剂”就是我国生物肥领域的典型代表，其提高作物产量和品质的报道较多[10－12]。但其对土壤酶活性的影响未见报道。为此，本试验采用土壤磷素活化剂、土壤松暄剂和自制生物肥三种生物肥，探讨生物肥不同施入方式对大豆根际酶活性的影响，旨在为正确认识和合理使用生物肥，使之在农业生产中更好地发挥增产、增效的作用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

大豆品种：东农42。

化肥：尿素、磷酸二铵、硫酸钾。

生物肥：土壤磷素活化剂和土壤松暄剂（由黑龙江埃格瑞生物技术有限公司提供）；生物肥XL（自制，含固氮菌、解磷菌、解钾菌及其他功能菌，载体为发酵污泥粉剂）。

1.2 方案

试验在东北农业大学香坊实验实习基地进行。采用拌肥*拌种*拌种肥的施肥水平复因子随机区组设计。小区面积42 m2（垄长15 m，4垄），设4个处理，3次重复。拌种为生物肥与大豆混拌后施入，拌肥为与化肥混合施入，拌种肥处理为1/4拌种和3/4拌肥施入。按照大豆生产的常规田间管理。分别在大豆苗期、盛花期、鼓粒期、成熟期，取大豆根际5～10 cm土样，室温下风干，过1 mm筛，用于土壤酶测定。试验处理如下：CK为对照，300 kg·hm－2常规化肥；A为300 kg·hm－2化肥+8 kg·hm－2土壤磷素活化剂；B为300 kg·hm－2化肥+8 kg·hm－2土壤松暄剂；C为300 kg·hm－2化肥+8 kg·hm－2生物肥。

1.3 测定的指标和方法

脲酶用靛酚蓝比色法，过氧化氢酶用高锰酸钾滴定法[4]。

2 结果与分析

2.1 生物肥对大豆根际过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢由生物呼吸过程中有机物的生物化学氧化反应的结果产生，这些过氧化氢对生物和土壤均具有毒害作用[13]。在生物体和土壤中存在过氧化氢酶，它能酶促过氧化氢分解为水和氧，而解除过氧化氢的毒害作用[14]。在土壤物质和能量的转化中，氧化还原酶类占有重要地位，它能参与腐殖质组分的合成以及土壤的发生和形成过程。其中最为典型的就是过氧化氢酶。按大豆生育期采样，测得各处理过氧化氢酶活性的大小见图1～4。

图1 苗期过氧化氢酶活性Fig.1 Catalase activity in seedling stage

图2 盛花期过氧化氢酶活性Fig.2 Catalase activity in florescence stage

图3 鼓粒期过氧化氢酶活性Fig.3 Catalase activity in seed-filling period

图4 成熟期根际过氧化氢酶活性Fig.4 Catalase activity in mature period

由图1～4可知，随着大豆生育进程推进，各处理过氧化氢酶活性开始增加，到盛花期达到最高值，随后慢慢回落，到成熟期其活性甚至低于苗期。在施入生物肥后，大豆整个生育期中3种生物肥的过氧化氢酶活性均高于CK，差异显著，表明生物肥会显著激活根际过氧化氢酶活性。比较大豆各生育期的三种施肥方式，拌种肥处理的酶活性最高，除了处理A的拌种肥处理显著高于拌种和拌肥外，在其他时期各处理的三种施肥方式差异均不显著。三种生物肥中A处理的效果在大豆各生育期中均最好，处理B略好于处理C，但差异不显著。

2.2 生物肥对大豆根际脲酶活性的影响

脲酶广泛存在于土壤中，脲酶酶促产物一氨是植物氮源之一[14]。土壤脲酶是唯一可转化尿素肥料的土壤酶类，其活性高低与土壤营养物质转化能力有关[14－16]。脲酶与土壤其他因子（有机质含量、微生物数量）也有关系，也与施肥有关。研究生物肥料对土壤脲酶影响，对提高尿素氮肥利用率有重要意义。本试验对施用生物肥的大豆各生育期的脲酶活性进行测定，结果见图5～8。

图5 苗期脲酶活性Fig.5 Urease activity in seedling period

由图5～8可知，整个生育期大豆根际脲酶活性都呈抛物线变化，在苗期时脲酶的活性最小，到了盛花期达到最大值，之后根际脲酶的活性开始降低，到成熟期根际脲酶的活性明显降低。在施入生物肥后，大豆整个生育期中3种生物肥的脲酶活性均高于CK，表明生物肥施入会提高脲酶活性；比较三种施肥方式，除了成熟期拌种肥效果与拌种和拌肥差异不明显外，在其他时期三种施肥方式中拌种肥效果都要好于拌种和拌肥。3种生物肥中处理A除了在成熟期与B、C差异不明显外，在大豆其他生育期中效果均是最好的，处理B略好于处理C，但差异不显著。

图6 盛花期脲酶活性Fig.6 Urease activity in florescence period

图7 鼓粒期脲酶活性的影响Fig.7 Urease activity in seed-filling period

图8 成熟期脲酶活性Fig.8 Urease activity in mature period

3 讨论与结论

研究表明，大豆根际过氧化氢酶和脲酶活性随着生育进程推进均呈先升高后降低的趋势，苗期根际酶活性较低，盛花期根际酶活性达到最大值，盛花期后酶活性又开始降低，成熟期根际酶的活性甚至低于苗期。原因是生育后期根系活力开始下降，根系分泌脲酶的能力变弱，在大豆根呼吸和有机物生物化学反应过程中产生过氧化氢，使大豆根系毒害作用加重，降低过氧化氢酶活性；同时脲酶活性也与土壤中尿素含量减少有关。这与刘杰等报道[17]基本一致。

大豆整个生育期生物肥处理根际酶活性均明显高于对照，根际酶活性的大小顺序为处理A＞处理C＞处理B＞CK，表明生物肥会提高根际酶活性，原因是生物肥的施入增加了微生物的数量，特别是增加了与土壤养分转化有关的微生物数量，从而激活过氧化氢酶、脲酶等土壤酶的活性。这与Marcote等研究的结果[18]一致。

比较三种施肥方式，总体来看，拌种肥方式要好于拌种与拌肥，拌种略好于拌肥。原因为拌种使生物肥直接与种子接触，更直接的提供种子发育所需要的养分和外界条件，但拌种施入会同时增加种子周围的肥料浓度，过多拌种有可能对种子早期发育造成伤害；拌肥是生物肥与化肥一同施入土壤，通过生物的作用，可提高化肥的肥料利用率，促进大豆根系周围生物活性的提高，使根系更加发达，酶活性增加；拌种肥是将生物肥一部分拌种施入另一部分拌肥施入，这种施入方式可以同时具有拌种和拌肥的两种效应，效果更佳。建议在作物实际生产中，将生物肥与化肥采用拌种拌肥方式混施，更有利于提高作物的抗逆性和养分利用率。

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