人參地土壤的酶活性

金建麗等

摘要：在吉林省敦化市林下人參地采集不同剖面深度的土壤樣品，分析蛋白酶、過氧化氫酶和脲酶3種土壤酶的活性情況。結(jié)果表明：土壤蛋白酶和過氧化氫酶具有明顯的垂直分層分布，土層越深，酶活性越弱，不同剖面深度（10、20、30 cm）土壤的蛋白酶活性分別為1.120 3、0.648 8、0.307 3 mg/（g·d），過氧化氫酶活性分別為5.796、4545、3.030 mg/（g·h）；土壤脲酶活性與土壤深度變化的關(guān)系為20 cm土層>30 cm土層>10 cm土層，其相應的脲酶活性分別為2495、1200、0.479 mg/（g·d）。

關(guān)鍵詞：人參；土壤；酶活性；不同深度

中圖分類號： S567.5+10.6；S154.2 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）03-0333-02

土壤酶作為土壤組分中最活躍的有機成分之一，對土壤中營養(yǎng)元素的生物循環(huán)、有機物的轉(zhuǎn)化和積累以及腐殖質(zhì)的合成與分解等都有十分重要的作用[1-2]。因此，土壤酶不僅可以表征土壤物質(zhì)能量代謝程度，而且可以作為評價土壤肥力高低、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量優(yōu)劣的一個重要生物指標[3-5]。土壤酶主要來源于植物根系的分泌、微生物和土壤動物區(qū)系釋放，以及動植物殘體的分解[2]。由于土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學過程的動向和強度，與土壤生物物理化學性質(zhì)及環(huán)境條件密切相關(guān)，因而不同的植物群落間、不同的土層深度間，土壤酶活性的季節(jié)變化規(guī)律存在一定的差異。因此，比較研究土壤酶活性，對于分析比較植物群落生態(tài)功能的差異、理解其生態(tài)系統(tǒng)過程具有重要作用[6]。目前，土壤酶活性已被國內(nèi)外廣泛應用于評價土壤營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)轉(zhuǎn)化情況以及各種農(nóng)業(yè)措施和肥料施用的效果[7-8]。人參地土壤酶是人參土壤研究的薄弱環(huán)節(jié)，為了能夠了解人參產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的土壤問題，近年來關(guān)于土壤酶方面的研究，逐漸被國內(nèi)外研究人員所重視。本試驗對吉林敦化地區(qū)林下人參地土壤中的蛋白酶、過氧化氫酶和脲酶活性進行研究，以期為人參栽培以及人參地土壤肥力鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

敦化市位于吉林省東部，地理位置為東經(jīng)127°28′～129°13′、北緯42°42′～44°30′；敦化市自然資源豐富，是國家重點林區(qū)之一，野生植物中珍貴藥用、食用植物主要有山參、黨參、五味子、木耳、靈芝等，產(chǎn)品行銷國內(nèi)外市場。該市土壤肥沃，氣候濕潤冷涼，適宜人參生長發(fā)育，是長白山區(qū)人參栽培的始源地[9]。

1.2 土壤樣品采集與分析

供試土壤樣品取自敦化市林下人參地，取樣時間為2010年夏季。選同一塊人參地3個有代表性的樣地按10 cm（表層）、20 cm（中層）、30 cm（底層）不同剖面取樣，將3個樣地的土樣按照不同的剖面深度分別混勻待處理。土樣自然干燥后，去除土壤中植物根系及其他雜物，風干，混勻，研磨，過 1 mm 篩后于陰涼干燥處保存?zhèn)溆?。土壤蛋白酶活性采用茚三酮比色法測定[10-11]；土壤過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法（以KMnO4計）測定[12]；土壤脲酶活性采用靛酚藍比色法測定[以銨態(tài)氮（NH4+-N）計][6，13-14]。

2 結(jié)果與分析

由圖1可見，敦化市林下人參地不同剖面深度土壤蛋白酶和過氧化氫酶活性最強的出現(xiàn)在土壤表層（10 cm），且呈現(xiàn)出隨著土壤層次的加深而遞減的趨勢；脲酶活性最強的出現(xiàn)在土壤中層，底層土壤的脲酶活性略高于表層土壤。

在土壤中，蛋白酶由于微生物活動、植物根系分泌和動植物殘體的分解而富集起來，成為土壤中一種重要的胞外酶[13]。由于表層土壤植物根系活動旺盛、動物及微生物活動也十分頻繁、所含植物枯枝落葉及動物殘骸較多，經(jīng)自體分解及腐生微生物作用而向土壤中釋放了大量的蛋白酶，并吸附在土壤顆粒表面成為游離酶，同時蛋白酶可將大分子蛋白質(zhì)和含氮物質(zhì)分解為氨基酸或活性氮，使其成為植物體可以直接吸收利用的含氮物質(zhì)，因而表層土壤肥力比較大。隨著土壤深度的增加，溫度逐漸下降，所含水分也隨之降低，光照強度基本為0，處于植物根際活動范圍之外，動植物及微生物活動相對較弱，動植物殘體含量不高，酶活性較弱。因而，與其他土層相比，表層蛋白酶含量較多，蛋白酶活性最強。

不同深度土壤中的過氧化氫酶不同，主要是因為過氧化氫酶能酶促水解過氧化氫，其活性與微生物的數(shù)量和活性有關(guān)，也與植物根系有關(guān)[15]。表層土壤的草本植物豐富，植物根系多，根際活動旺盛，土壤微生物活躍，數(shù)量繁多，土壤含水量高，而且地表聚積著大量的枯枝落葉，積累了較多的腐殖質(zhì)，有機質(zhì)含量高，有充足的營養(yǎng)源，同時水熱和通氣狀況較好，有利于微生物生長，使其代謝旺盛，呼吸強度較強，且腐生生物活動旺盛，生物殘體分解速率大，因此向土壤中釋放較多的過氧化氫酶，土壤表層的酶活性最強。隨著深度增加，土壤的水熱通氣條件變差、有機質(zhì)含量下降、土壤溫度較低、微生物數(shù)量減少、腐生生物少、根系活動較弱、代謝產(chǎn)酶能力下降、向土壤中釋放的過氧化氫酶變少，所以酶活性較弱，呈現(xiàn)出過氧化氫酶活性隨著隨土壤深度增加相對減弱的趨勢。

土壤脲酶活性為中層>底層>表層。其主要原因是土壤中存在著2種脲酶作用方式：土壤微生物與脲酶直接結(jié)合或吸附在土壤顆粒上進行酶促反應。吸附在土壤顆粒上多存在于中層土壤處，底層土壤含量較少，表層土壤的脲酶主要與土壤微生物結(jié)合的方式進行酶促反應[16]。因此，脲酶活性以中層最強。同時，由于人參在生長過程中從土壤中吸收大量營養(yǎng)物質(zhì)，會導致土壤肥力下降，致使脲酶活性減弱[17]。而表層土壤處植物根系發(fā)達，活動旺盛，因此會為人參的生長提供更多的物質(zhì)，使得脲酶活性減弱；中層土壤根系活動較弱，則土壤肥力比表層高。隨著剖面深度增加，有機質(zhì)含量遞減，微生物含量減少，所以底層脲酶活性較弱。

3 結(jié)論

通過比較分析結(jié)果可知，林下人參地土壤蛋白酶和土壤過氧化氫酶活性從強到弱依次為10 cm土層>20 cm土層>30 cm土層，脲酶活性為20 cm土層>30 cm土層>10 cm土層。土壤不同剖面深度（10、20、30 cm）的蛋白酶活性分別為1.120 3，脲酶活性分別為0.648 8、0.307 3、2.495、1.200、0479 mg/（g·d），20、30、10 cm土層過氧化氫酶活性分別為5.796、4.545、3.030 mg/（g·h）。

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