摘 要：

藍(lán)莓是近些年來迅速發(fā)展起來的重要水果產(chǎn)業(yè)，對(duì)立地條件、水肥管理要求較高。土壤酶是養(yǎng)分循環(huán)和有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵成分，因與立地條件、土壤養(yǎng)分、呼吸通量和pH值等緊密相關(guān)，常將酶活性用作土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)，而藍(lán)莓根際酶研究鮮見報(bào)道，探究藍(lán)莓根際關(guān)鍵酶和有機(jī)肥施加對(duì)酶活性的影響，對(duì)藍(lán)莓園土健康評(píng)價(jià)有重要意義。從土壤酶與土壤性質(zhì)和耕作模式等關(guān)聯(lián)性分析，結(jié)合酶活性對(duì)土壤養(yǎng)分的響應(yīng)，探究酶活性對(duì)藍(lán)莓土壤質(zhì)量的響應(yīng)，為藍(lán)莓田間管理與土壤健康評(píng)價(jià)提供理論參考。

關(guān)鍵詞：

土壤酶；酶活性；藍(lán)莓園；土壤質(zhì)量

文章編號(hào)：2096-8108（2024）05-0103-05" 中圖分類號(hào)：S141.4；S663.9" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Analysis of Soil Enzyme and Its Application in Blueberry Planting

FENG" Tianhong，WU" Yuxiang，WAN" Hefeng*

（Guizhou Institute of Biology， Guiyang Guizhou 550009，China）

Abstract： Blueberry is an important fruit industry that has developed rapidly in recent years. It has high requirements for site conditions， water and fertilizer management. Soil enzyme is a key component of nutrient cycling and organic matter decomposition and transformation. Because it is closely related to site conditions， soil nutrients， respiration flux and pH， enzyme activity is often used as an evaluation index of soil quality. However， there are few reports on blueberry rhizosphere enzymes. It is of great significance to explore the effects of key enzymes and organic fertilizers on enzyme activity in blueberry rhizosphere on the health evaluation of blueberry garden soil. The correlation between soil enzymes and soil properties and tillage patterns was analyzed， and the response of enzyme activity to soil nutrients was combined to explore the response of enzyme activity to blueberry soil quality， which provided a theoretical basis for blueberry field management and soil health evaluation.

Keywords：soil enzyme; enzyme activity; blueberry orchard; soil quality

藍(lán)莓為杜鵑花科越橘屬植物，是全球發(fā)展速度最快的果樹樹種，截止2020年，種植范圍擴(kuò)展到五大洲的71個(gè)國家和地區(qū)，中國栽培面積達(dá)到6.64萬hm2占全球29.24%，總產(chǎn)量34.72萬t，鮮果產(chǎn)量23.47萬t，位列全球第一［1-2］，土壤酸堿度是影響藍(lán)莓生長的重要環(huán)境因子，pH值分布在4.4～5.0，常需要對(duì)土壤進(jìn)行改良。人類對(duì)綠色健康有機(jī)食品要求增加，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中，不施或減施化肥，增施有機(jī)肥、綠肥和菌肥等是農(nóng)業(yè)提質(zhì)增效的必然趨勢(shì)。有機(jī)藍(lán)莓在藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展中居主導(dǎo)地位，因此，藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展中常用到的改良劑以綠色有機(jī)無公害為主。藍(lán)莓生長土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)主要集中在立地條件、氣候、養(yǎng)分等傳統(tǒng)方法上，關(guān)于藍(lán)莓田間土壤酶及其活性對(duì)根際環(huán)境和養(yǎng)分的影響研究鮮有報(bào)道，文章從土壤微環(huán)境與酶活性的關(guān)系出發(fā)，分析藍(lán)莓園管理主要指示酶，為藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 土壤酶概念

1.1 土壤酶概述

土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)中重要催化物質(zhì)，能提高林地代謝，驅(qū)動(dòng)土壤養(yǎng)分循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化，參與各種生化過程，促進(jìn)土壤生化反應(yīng)［3-4］。此外，土壤酶對(duì)土壤肥力形成具有重要作用［5］，通過酶促作用影響土壤養(yǎng)分的礦化作用［6］。如蔗糖酶可以促進(jìn)細(xì)菌和真菌代謝［4］，纖維素酶催化碳鍵斷裂，轉(zhuǎn)氨酶、氨肽酶可分解枯枝落葉轉(zhuǎn)化為無機(jī)態(tài)氮。

1.2 土壤酶來源

土壤酶主要來源于動(dòng)植物殘?bào)w、微生物、動(dòng)物滲出物和作物根系分泌物［3，7］。脲酶催化氨基的轉(zhuǎn)化，磷酸酶催化磷酸根自由態(tài)形成，過氧化氫酶促進(jìn)氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化酶、葡糖苷酶促進(jìn)果糖和葡萄糖形成［8］。

1.3 土壤酶分類

土壤酶在土壤生化中有著重要作用，影響作物養(yǎng)分吸收以及產(chǎn)量、品質(zhì)和土壤養(yǎng)分［9］。按照存在狀態(tài)分為結(jié)合態(tài)、吸附態(tài)和自由態(tài)酶［10］，自由態(tài)酶容易失活活性大，吸附酶附著在有機(jī)質(zhì)和無機(jī)膠體上不容易失活活性較大，結(jié)合酶與土壤腐殖質(zhì)結(jié)合穩(wěn)定但活性?。?］。另外，根據(jù)催化反應(yīng)分為水解酶、氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、連接酶、裂合酶和異構(gòu)酶［11］。

1.4 藍(lán)莓園土壤環(huán)境對(duì)酶的指示和互作

土壤酶活性對(duì)于土壤養(yǎng)分和農(nóng)田管理方式非常敏感［9］，可以作為藍(lán)莓園土壤肥力評(píng)價(jià)和土壤健康的重要指標(biāo)之一［6］。可以用土壤酶活性來衡量土壤的肥力［3］，酶可以助力釋放有效養(yǎng)分，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解［3］。施肥后土壤酶活性與微生物相互影響［5］。土壤酶受土壤溫濕度影響顯著，如脲酶、磷酸酶、葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、磷酸酶［10］，脫氫酶氧化土壤有機(jī)質(zhì)［12］，脲酶水解轉(zhuǎn)化為氨［3］，提供氮源，是氮肥添加的重要指標(biāo)［5］。堿性磷酸酶影響碳氮含量，過氧化氫酶抑制過氧化氫的毒害［6］。

1.4.1 土壤微生物

土壤微生物的功能關(guān)系到土壤酶活性［13］，土壤酶會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生影響，研究發(fā)現(xiàn)脲酶與真菌正相關(guān)，與放線菌負(fù)相關(guān)，因?yàn)檎婢请迕府a(chǎn)生的組成物質(zhì)之一［9］。

1.4.2 土壤養(yǎng)分

土壤養(yǎng)分是影響酶活性的主要驅(qū)動(dòng)因子［4］。高志香等［6］研究不同施肥處理土壤酶活性變化時(shí)得出土壤中氮、磷和有機(jī)質(zhì)等與酶有緊密關(guān)系。脲酶與藍(lán)莓地土壤中SOM、N、P、AN、AP極顯著相關(guān)，多酚氧化酶與蔗糖酶表現(xiàn)不顯著。特別與脲酶關(guān)聯(lián)性最強(qiáng)，與過氧化氫酶和磷酸酶有相關(guān)性，與纖維素酶和轉(zhuǎn)化類酶關(guān)聯(lián)不明顯。如：SOM、TN、AHN、AK與過氧化氫酶、蛋白酶、蔗糖酶和脲酶正相關(guān)，SOM、TN、AHN與多酚氧化酶弱負(fù)相關(guān)。

1.4.3 環(huán)境因子

土壤酶活性還受到立地條件［3］、土壤性狀、地理環(huán)境、耕作管理和氣候等影響［14］。土地利用方式影響酶活性［4］，氣候參數(shù)與土壤性質(zhì)通過水分和溫度影響土壤酶活性［3］，不同坡向、海拔與經(jīng)緯度間和季節(jié)變化帶來酶活性差異較大。土壤鹽堿度會(huì)導(dǎo)致酶活性降低［6］。干旱降低蛋白酶、纖維素酶活性；水分過多降低多酚氧化酶和過氧化物酶，脲酶與脫氫酶與水分正相關(guān)。自由空域：缺氧抑制多酚氧化酶，進(jìn)而影響葡萄糖苷酶、磷酸酶，降低土壤有機(jī)質(zhì)降解。溫度如冬季溫度過低影響酶活性，夏季溫度過高酶會(huì)失去活性，溫度高脲酶會(huì)被鈍化。藍(lán)莓肥料的施加方式會(huì)改變脲酶活性，過氧化氫酶反應(yīng)較差。大多殺蟲劑會(huì)影響藍(lán)莓根際土壤活性。

1.4.4 改良劑的添加

有機(jī)肥和菌肥施用，會(huì)顯著影響土壤酶活性［3］。高志香等［6］在渣山改良中報(bào)道，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷均與酶活性相關(guān) 。減少施用化肥可以改善土壤質(zhì)量、養(yǎng)分和提高酶活性［5］，從而促進(jìn)土壤各種養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、循環(huán)，最終提高土壤肥力。配施有機(jī)肥可以提高土壤脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶和［9］。施加有機(jī)肥促進(jìn)土壤代謝，分泌大量胞外酶，提高土壤酶活性［15］?？緹煼N植試驗(yàn)中，保水劑（聚丙烯酰胺-無機(jī)礦物復(fù)合型）用量主要影響蔗糖酶、脲酶活性。

1.5 土壤酶活性和土壤理化性質(zhì)的關(guān)聯(lián)性

土壤酶活性和土壤理化性質(zhì)之間存在相關(guān)性，如堿性磷酸酶活性和土壤有機(jī)碳、有機(jī)氮顯著相關(guān)［4］，酸性磷酸酶活性與固氮菌數(shù)量正相關(guān)［9］。有機(jī)肥可以提高蛋白酶、脲酶、纖維素酶活性［6］，土壤酶活性與總氮、磷和有機(jī)碳顯著正相關(guān)。脲酶與氮素積累顯著相關(guān)，蔗糖酶與堿性磷酸酶、過氧化氫酶、氮素積累、鉀積累顯著相關(guān)，與磷元素極顯著相關(guān)［16］。關(guān)鍵因子TK水解性氮HN，呼吸通量SR，pH、AP、TN和陽離子交換量CEC，主要因素為呼吸通量、陽離子交換量、pH和養(yǎng)分［3］。

1.6 檢測方法

用標(biāo)準(zhǔn)取土鉆（直徑5 cm）在樣區(qū)用五點(diǎn)“S”或梅花布點(diǎn)采樣，采集表層0～20 cm土壤混合均勻，除去根植物殘?bào)w和大顆粒石塊等，裝入自封袋貼好標(biāo)簽，放置于4 ℃冰箱［13］，自然風(fēng)干、研磨、過篩。通常參照關(guān)松蔭［17］的方法進(jìn)行測定，如：脲酶（Ure）活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，蔗糖酶（Suc）活性采用 3，5-二硝基水。也可以參考殷陶剛等［11］的檢測原理與方法。如表1列舉了幾種主要的酶及關(guān)聯(lián)性。

2 藍(lán)莓根際土壤酶功能

評(píng)價(jià)藍(lán)莓地力與土壤質(zhì)量，應(yīng)主要關(guān)注氧化還原類酶和水解類酶，能為藍(lán)莓地培肥與管理提供重要參考。根據(jù)表1分析，藍(lán)莓田間管理可以動(dòng)態(tài)監(jiān)測：脲酶、酸性磷酸酶、過氧化氫酶、葡萄糖苷酶、蔗糖酶和纖維素酶等。

2.1 脲酶

主要存在真菌中，是一種水解酶、酰胺酶，可以酶促有機(jī)質(zhì)水解和尿素水解為氨［9］；酶促氮源產(chǎn)生［20］，其活性與土壤總氮、有機(jī)磷和有機(jī)質(zhì)含量相關(guān)，與固氮菌和真菌正相關(guān)。土壤pH值降低會(huì)導(dǎo)致脲酶活性低，李欣［3］研究報(bào)道蔬菜地為pH值為5.86±0.89時(shí)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常用脲酶抑制劑提高氮的利用率。

2.2 磷酸酶

磷酸酶是植物根系和微生物分泌的酶，磷酸酶能催化土壤有機(jī)磷和化合物礦化的酶，其活性決定了生物有效性和有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化速率［9］，堿性磷酸酶將無機(jī)磷轉(zhuǎn)化為活性態(tài)，對(duì)含磷有機(jī)物礦化起到關(guān)鍵作用，是評(píng)價(jià)土壤磷素強(qiáng)度與生物轉(zhuǎn)化的指標(biāo)。中性磷酸酶與細(xì)菌、真菌、微生物多樣性顯著相關(guān)。酸性磷酸酶決定有機(jī)磷分解轉(zhuǎn)化速率，固氮菌影響其活性。酸性磷酸酶最適pH值為4.0～5.0；中性磷酸酶最適pH值為6.0～7.0；堿性磷酸酶最適pH值為8.0～10.0。過氧化氫酶與脫氫酶在土壤pH值為5.0以下失活。

2.3 過氧化氫酶

過氧化氫酶是由土壤中微生物和作物根系分泌而來，能將過氧化氫分解成氧和水，解除過氧化氫對(duì)作物的細(xì)胞毒害作用。有機(jī)肥和菌渣發(fā)酵有機(jī)肥能增強(qiáng)過氧化氫酶活性，過氧化氫在土壤中廣泛存在，是生物呼吸以及有機(jī)物生物化學(xué)氧化反應(yīng)產(chǎn)物，會(huì)毒害生物和土壤環(huán)境。與細(xì)菌、真菌、微生物多樣性顯著相關(guān)，與真菌負(fù)相關(guān)。

2.4 β-1，4-葡萄糖苷酶（βG）

β-1，4-葡萄糖苷酶（βG）是真菌纖維素酶降解的重要組成聯(lián)合酶之一，缺少會(huì)導(dǎo)致纖維二糖的積累，抑制內(nèi)切、外切葡聚糖酶活性，降低纖維素降解速率。β-1，4-葡萄糖苷酶可以與內(nèi)切β-1，4-葡聚糖酶和纖維二糖水解酶協(xié)同促進(jìn)纖維素水解，是木質(zhì)纖維素降解的必需酶，在病蟲害研究中發(fā)現(xiàn)它可以增強(qiáng)病原物毒力［21］。

2.5 其他酶類

蔗糖酶可分解蔗糖為小分子葡萄糖和果糖，作為能源物質(zhì)，促進(jìn)真菌和細(xì)菌代謝。纖維素酶與細(xì)菌、真菌、微生物多樣性顯著相關(guān)，催化碳鍵斷裂。轉(zhuǎn)氨酶分解枯枝落葉，促進(jìn)無機(jī)氮形成。

3 小結(jié)

土壤酶指示微生物分布、植物根系和土壤動(dòng)物分布，土壤深度與酶呈負(fù)相關(guān)，土壤表層酶活性高可指示有機(jī)質(zhì)含量高、根系發(fā)達(dá)、微生物活躍。如：森林土壤中葡萄糖苷酶主要分布在0～15 cm；距離根際越遠(yuǎn)酶活性越低［8］。土壤酶可以指示溫濕度的變化。土壤污染，氣候變化，農(nóng)藥過多施用都會(huì)與酶活性緊密關(guān)聯(lián)，如長期施用農(nóng)藥脫氫酶活性降低，纖維素酶升高；白色污染可導(dǎo)致水解酶活性降低；退耕還林過程脲酶、脫氫酶和過氧化氫酶活性逐漸提高；磷酸酶、葡萄糖苷酶可以評(píng)估農(nóng)業(yè)耕作與管理水平。渣山改良中有機(jī)質(zhì)含量、全氮、pH值、容重影響土壤酶活性，施用有機(jī)肥（2 kg·m-2）可增加土壤酶含量［6］ 。

在藍(lán)莓田間水肥管理中應(yīng)充分考慮土壤酶和根際土壤酶活性的變化，選擇合適的酶活性指標(biāo)。指示田間管理科學(xué)化，應(yīng)充分考慮不同類型農(nóng)田，如果園、蔬菜、水田的空間差異，還應(yīng)考慮不同土地利用方式。酶活性對(duì)生化特征及養(yǎng)分響應(yīng)不一致，應(yīng)區(qū)分土地利用方式，構(gòu)建評(píng)價(jià)體系。

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收稿日期：2024-01-05

基金項(xiàng)目：貴州科學(xué)院青年基金（黔科院J字［2020］ 04號(hào)）

第一作者簡介：封天洪（1995-），男，研究實(shí)習(xí)員，主要從事資源環(huán)境研究。E-mail：1453005@qq.com

*通信作者：萬合鋒（1986-），男，碩士，助理研究員，主要從事資源環(huán)境和土壤有機(jī)碳研究。E-mail：whefeng@126.com