喀左縣蔬菜保護地秸稈覆蓋栽培定位試驗

喀左縣蔬菜保護地秸稈覆蓋栽培定位試驗

收獲是收獲的主要成分，其各種養(yǎng)分含量也很高。焚燒秸稈不僅浪費資源、污染環(huán)境、妨礙交通,而且對土壤生態(tài)系統(tǒng)造成直接破壞,使土壤有機質(zhì)含量明顯下降,土壤微生物數(shù)量顯著減少,久而久之必然造成土壤板結(jié),肥力下降,土壤生態(tài)系統(tǒng)惡化,作物產(chǎn)量下降。而國內(nèi)外實驗和實踐都證明了秸稈還田既有利于更新土壤有機質(zhì),保持和提高土壤有機質(zhì)含量,又可增加土壤中營養(yǎng)元素的儲量,促進土壤中某些營養(yǎng)元素的有效供應(yīng),還可改善土壤的孔隙、團聚、堅實性等物理性質(zhì),提高土壤微生物生物量及增強各種土壤酶的活性,使作物較好較快地生長,提高作物的產(chǎn)量。土壤酶是一種具有蛋白質(zhì)性質(zhì)的高分子生物催化劑,對土壤中各種有機物、無機物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程起催化作用。土壤酶活性是指土壤中胞外酶催化生物化學(xué)反應(yīng)的能力,常以單位時間內(nèi)單位土重的底物剩余量或產(chǎn)物生成量表示。它是評價土壤生物活性和土壤肥力的重要指標(biāo),其活性的增強能促進土壤的代謝作用,從而使土壤養(yǎng)分形態(tài)發(fā)生變化,提高肥力,改善土壤性質(zhì)。研究長期施肥條件下土壤酶活性,可側(cè)面了解土壤生產(chǎn)力的變化趨勢,以往研究多數(shù)注重土壤酶與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系,而對涉及土壤生物學(xué)特性的土壤酶活性動態(tài)變化的研究報道相對較少。朝陽地區(qū)的土壤為半干旱地區(qū)黑土,土壤酶測定以磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶、過氧化氫酶活性可作為指示其肥力水平的酶活性指標(biāo)盡管對土壤變化高度敏感,土壤微生物成分經(jīng)常被忽視。實際上,土壤生態(tài)系統(tǒng)的功能主要由土壤微生物機制所控制,土壤生物是目前可用的最敏感的生物標(biāo)記之一,在能夠精確地測定土壤有機質(zhì)變化之前,微生物群體動態(tài)是土壤微妙變化的最好證明。所以,土壤微生物參數(shù)將很有潛力成為土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警及敏感指標(biāo)。因此,研究土壤微生物與土壤酶活性之間的關(guān)系非常有必要。1材料和方法1.1試驗材料1.1.1土樣的采集:覆蓋1020土樣采自喀左縣蔬菜保護地,種植作物為茄子。在定植作物前,挖溝、放秸稈、撒菌肥,覆蓋20cm的土,之后定植作物,15天左右取一次土樣。取樣采用5點法,深度為20～30cm,風(fēng)干后過20目篩備用。未覆蓋秸稈及未加菌肥的土壤作為對照;只覆蓋秸稈未加菌肥的土壤為1#;覆蓋秸稈同時加菌肥的土壤為2#。1.1.2分光光度計儀器:水浴搖床:SHZ-82(金壇市華龍試驗儀器廠):可見分光光度計:T6(北京普析通用公司);藥品:檸檬酸、苯酚鈉、高錳酸鉀、安替比啉等,均為分析純。1.2測試方法1.2.1土壤中微生物的數(shù)量采用稀釋平板涂布法進行細(xì)菌和真菌的菌數(shù)檢測。細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,真菌采用馬丁孟加拉紅培養(yǎng)基。1.2.2土壤酶活性測定采用高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性;用苯酚鈉比色法測定脲酶活性;用DNS比色法測定轉(zhuǎn)化酶活性,用磷酸苯二鈉比色法測定堿性磷酸酶活。比色法標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制:吸取配制好的氮溶液(0.1mg/ml)10ml,定容至100ml吸取1,3,5,7,9,11,13ml移至50ml容量瓶,加水至20ml,再加入4ml苯酚鈉,混合,加入3ml次氯酸鈉,充分搖蕩,放置20min,用水稀釋至刻度。將著色液在紫外分光光度計上于578nm處進行比色測定,以標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo),以光密度值為縱坐標(biāo)繪制曲線圖。樣品測定:稱取5g過1mm篩的風(fēng)干土樣于100ml容量瓶中,加入1ml甲苯并放置15min;加入10%尿素溶液10ml和檸檬酸緩沖液(pH6.7)20ml,混合均勻,放入37℃恒溫箱中,培養(yǎng)24h;用38℃水定容,過濾;吸取2ml濾液于50ml容量瓶中,加入10ml蒸餾水,充分振蕩,然后加入苯酚鈉4ml,仔細(xì)混合,再加入次氯酸鈉3ml,充分搖蕩,放置20min,用水稀釋至刻度,溶液呈現(xiàn)(靛)酚的藍(lán)色;于578nm處進行比色測定,同時設(shè)無土對照及無基質(zhì)對照。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制酚標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制:分別取1、3、5、7、9、11和13ml稀釋的酚工作液(10μg/ml)于50ml容量瓶中,分別加入蒸餾水20ml,再加入pH9.6的硼酸鹽緩沖液5ml,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的4-氨基安替吡啉溶液0.5ml,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鐵氰化鉀溶液0.5ml,搖勻顯色20min,這時顯青色,定容,在分光光度計上于波長578nm處比色,以工作液為橫坐標(biāo),以吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品測定:準(zhǔn)確稱取土樣5g置于50ml三角瓶中,加5滴甲苯,輕搖混勻,靜置15min,加入0.5%磷酸苯二鈉溶液20ml,仔細(xì)混合后將混合物置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)12h。培養(yǎng)結(jié)束后搖勻過濾,取5ml濾液于50ml容量瓶中,加入pH9.8的NH4Cl-NH4OH緩沖液0.25ml,2%的4-氨基安替吡啉溶液0.5ml,8%的鐵氰化鉀溶液0.5ml,搖勻,顯色20min,定容,于波長578nm處測定光密度,同時設(shè)置無土對照和無基質(zhì)對照。加標(biāo)回收和色漿對照法準(zhǔn)確稱取土樣5g于三角瓶中,加水40ml和0.3%H2O25ml,置于搖床上37℃振蕩2h,再加入3mol/LH2SO45ml,過濾,取濾液25ml,用0.1mol/LKMnO4滴至粉紅色,同時做空白對照。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制還原糖標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作:精確配制1mg/ml葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液,分別取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2ml,依次加入10ml刻度試管中,用水補足2ml,分別加入DNS1.5ml,沸水浴5min,冷卻,定容,540nm處測定吸光度,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。樣品測定:準(zhǔn)確稱取土樣1g于10ml刻度試管中,加入2ml水,混勻,加入0.2ml甲苯處理15min,然后加入磷酸緩沖液配制的5%蔗糖溶液3ml,于37℃條件下反應(yīng),同時設(shè)不加土樣的和不加蔗糖的對照處理,反應(yīng)21h后,用38℃水定容至10ml,繼續(xù)培養(yǎng)1h,取上清2ml,加入DNS試劑1.5ml,煮沸5min,降溫后定容至10ml,于540nm處測定光密度。2結(jié)果與分析2.1不同坡位土壤污染環(huán)境對微生物生長的影響由表1可以看出,在土壤微生物中細(xì)菌的數(shù)量要比真菌數(shù)量多,至少是兩個數(shù)量級,在土壤微生物中占絕對優(yōu)勢。隨著作物的生長,微生物數(shù)量也在逐漸增加,這是由于植物根系的生長,給微生物繁殖提供了良好的生長環(huán)境。另外可以看出,土壤微生物數(shù)量為2#>1#>CK,CK土壤中的微生物只能利用自然提供的養(yǎng)分進行繁殖和生長,1#土壤中有少數(shù)土著菌對秸稈有分解作用,為微生物提供了部分養(yǎng)分,而2#土壤有添加的生物菌肥,加速了秸稈的發(fā)酵分解,產(chǎn)生了大量的有機質(zhì)等,為微生物提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì),所以數(shù)量會迅速增加。同時也看出,秸稈還田對改善各類土壤細(xì)菌營養(yǎng)條件與提高土壤細(xì)菌活性有重要的作用,秸稈覆蓋與土壤微生物之間是相互促進的,秸稈覆蓋增加了微生物生物量,提高微生物的活性,反過來微生物生物量及活性的提高也會加快秸稈的腐解。2.2不同立地條件對土壤酶活性的影響由表2看出,隨著時間的推移,土壤酶活性逐步增長。其中,土壤過氧化氫酶的變化不明顯;磷酸酶到后期增加幅度比較大,說明土壤中磷元素在逐漸減少,促進了其分解無機磷的活性。過氧化氫酶能促進過氧化氫的分解而有利于防止過氧化氫對生物體的毒害,具有保護酶的作用,對植物的生長發(fā)育和代謝活動具有重要意義,它與土壤的堿解氮含量有很大關(guān)系。磷酸酶能夠催化磷酸單酯的水解及無機磷酸釋放,而堿性磷酸酶是一種適應(yīng)酶,當(dāng)植物缺磷時堿性磷酸酶活性增加,其活性隨磷素含量的上升而降低。脲酶能分解有機物,促進其水解生成氨和CO2,其中氨是氮素營養(yǎng)的直接來源,因此脲酶活性可表示土壤氮素供應(yīng)狀況。而轉(zhuǎn)化酶活性對土壤有機碳的循環(huán)起決定作用,土壤有機碳含量提高能夠?qū)е罗D(zhuǎn)化酶底物誘導(dǎo)作用明顯。土壤酶活性總的趨勢是2#>1#>CK。秸稈還田試驗中,施入的秸稈殘骸分解后為土壤微生物活動提供了充足的能源和碳源,加速微生物繁殖和生長,改善土壤的物化性狀,同時秸稈本身也含有一定數(shù)量的酶,有利于提高土壤酶活性,因此長期秸稈還田能明顯提高土壤中脲酶、轉(zhuǎn)化酶以及堿性磷酸酶活