解鉀細(xì)菌對(duì)不同黏土礦物含量土壤微生物和酶活性的影響

尚海麗 畢銀麗 李少朋 解文武

摘要 [目的]開發(fā)一種綠色經(jīng)濟(jì)的土壤肥料改善西北礦區(qū)退化土壤質(zhì)地。[方法]通過(guò)日光溫室短期盆栽的方式，以玉米為宿主，解鉀細(xì)菌為供試菌株，研究解鉀細(xì)菌對(duì)不同黏土礦物配比土壤中微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響。[結(jié)果] 土壤黏土礦物含量增加能提高解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量。當(dāng)土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%、75%時(shí)，解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量分別達(dá)到最大值。解鉀細(xì)菌和黏土礦物協(xié)同作用對(duì)不同土壤酶活性影響各異。解鉀細(xì)菌在不同黏土礦物含量水平均顯著提高酸性磷酸酶和蔗糖酶活性；在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤38%時(shí)顯著提高脲酶、淀粉酶和過(guò)氧化氫酶活性。土壤綜合肥力水平最佳處理為黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%接菌處理。[結(jié)論]解鉀細(xì)菌和黏土礦物協(xié)同有效提高土壤微生物數(shù)量，增加酶活性，這對(duì)綜合利用解鉀細(xì)菌開發(fā)礦區(qū)土壤肥力和恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)具有重要意義。

關(guān)鍵詞 解鉀細(xì)菌；微生物；土壤酶活性；黏土礦物；主成分分析

中圖分類號(hào) S154.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）31-0124-06

Abstract [Objective] To develop a green economic soil fertilizer for improving the quality of degraded soil in Northwest Mining Area. [Method] Potassium solubilizing bacteria（PSB）were cultured in a shortterm pot in a solar greenhouse for studying the effects of PSB on microbial quantity and enzyme activities in soils with different clay mineral ratios. [Result] Soil clay mineral content was increased， which promoted the quantity of PSB and increased the number of fungi. When the clay mineral content of soil was 68% and 75%， the number of PSB and fungi reached the maximum. Synergism of PSB and clay minerals had different effects on soil enzyme activities. The activities of acid phosphatase and sucrase were significantly increased by PSB at different clay mineral content levels. The activities of urease， amylase and catalase were significantly increased when the clay mineral content was less than 38%. The best treatment level of soil comprehensive fertility level was that with clay mineral mass fraction 68% and with PSB treatment. [Conclusion] PSB and clay minerals can effectively enhance soil microbial biomass and promote enzyme activities. It is of great significance to exploit the soil fertility and restore the ecology of mining area by using PSB.

Key words Potassium solubilizing bacteria（PSB）；Microorganisms；Soil enzyme activity；Clay mineral；Principal component analysis

神東煤礦位于毛烏素沙漠和黃土高原過(guò)渡地帶，氣候干旱少雨，土壤貧瘠。該地區(qū)土壤中廣泛分布伊利石、鉀長(zhǎng)石等富鉀礦物，是土壤鉀素的潛在來(lái)源，這為利用解鉀細(xì)菌開發(fā)該地區(qū)土壤鉀肥潛力、提高土壤質(zhì)量提供了可能性[1]。因此，研究解鉀細(xì)菌對(duì)土壤質(zhì)地的改良效應(yīng)，對(duì)促進(jìn)微生物復(fù)墾技術(shù)在礦區(qū)土壤改良中的高效合理應(yīng)用具有重要意義。

土壤微生物通常附著在黏土礦物或黏土礦物-有機(jī)質(zhì)復(fù)合體表面，黏土礦物為微生物提供養(yǎng)分和生命活動(dòng)的場(chǎng)所，同時(shí)，土壤微生物也改造黏土礦物成分和結(jié)構(gòu)[2]。因此，土壤黏土礦物含量和種類的變化會(huì)引起土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的變化[3-4]。

土壤酶是土壤重要組分之一，也是土壤生物化學(xué)活動(dòng)的重要參與者，在土壤物質(zhì)循環(huán)過(guò)程中起著不可忽視的作用[5]。首先，土壤酶與土壤微生物生命活動(dòng)密切相關(guān)。趙艷等[6]從玉米、黑麥草等植被根際土壤篩選出的5株膠質(zhì)芽孢桿菌對(duì)黑麥草根際土壤脲酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性均產(chǎn)生積極作用。土壤酶活性與土壤肥力關(guān)系密切，它與土壤微生物共同推動(dòng)土壤新陳代謝過(guò)程[7]。研究表明，土壤長(zhǎng)期施用氮、磷、鉀肥不但影響土壤微生物群落組成和功能多樣性，而且影響不同土壤酶的活性[8-9]。脲酶酶促反應(yīng)的產(chǎn)物是NH4+，施用氮肥后NH4+含量增加，抑制脲酶活性中微生物誘導(dǎo)產(chǎn)物，導(dǎo)致脲酶活性降低，而施用有機(jī)肥則提高脲酶活性[10]。

目前關(guān)于土壤酶活性的研究集中在不同耕作方式、土壤類型、微生物菌劑培養(yǎng)等條件對(duì)土壤酶活性的影響[11-12]。解鉀細(xì)菌和黏土礦物協(xié)同作用對(duì)土壤酶活性的影響鮮見報(bào)道。因此，筆者就解鉀細(xì)菌對(duì)礦區(qū)不同黏土礦物含量土壤中土壤微生物和酶活性的影響進(jìn)行探討，并采用主成分分析的方法分析解鉀細(xì)菌和黏土礦物協(xié)同作用對(duì)土壤綜合肥力的影響，為進(jìn)一步探索解鉀細(xì)菌在礦區(qū)淺埋古河道退化土壤改良中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試土壤由伊利石、鉀長(zhǎng)石2種富鉀礦物與純凈河沙以不同比例混合組成人工培土（表1）。其中，2種礦物分別選用河北省靈壽縣天然伊利石黏土巖和鉀長(zhǎng)石礦粉，粒徑<0.15 mm，純凈河沙選自北京郊區(qū)，粒徑<2 mm。

供試微生物為解鉀細(xì)菌C6X，由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）微生物復(fù)墾實(shí)驗(yàn)室自行篩選[13]，并經(jīng)廣東省微生物分析檢測(cè)中心進(jìn)一步分離純化，鑒定該菌種為Phyllobacterium ifriqiyense，屬革蘭氏陰性菌，記為C6X。

供試植物為玉米，玉米種子采用中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的品糯28。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2014年6月在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）日光溫室進(jìn)行，供試土壤分別設(shè)置6種黏土礦物配比（表1），按照土柱編號(hào)，黏土礦物在土壤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為18%、25%、38%、45%、68%和75%。每種黏土礦物配比又設(shè)置接菌和接滅活菌2種處理，共12個(gè)處理，每種處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，合計(jì)36個(gè)盆栽。栽種器皿采用聚氯乙烯管，規(guī)格為10 cm（直徑）×50 cm（柱高），每個(gè)土柱裝土5 kg，土壤容重1.59 g/cm3。供試土壤經(jīng)高溫蒸汽滅菌并晾干，裝柱澆水達(dá)到土壤最大飽和持水量，水分平衡1 d后播種。玉米種子用體積濃度10 %的H2O2浸泡10 min消毒，去離子水清洗至干凈，每個(gè)土柱播種玉米3株，待出苗4 d后間苗至1株，生長(zhǎng)期90 d，培養(yǎng)期間澆水量以稱量法維持土壤田間持水率的70%，為輕度干旱水平。菌液和滅活菌液于出苗后7 d隨澆水均勻澆灌土柱，菌液量為土壤田間持水率的10%。底肥采用NH4NO3、NH4H2PO4配制營(yíng)養(yǎng)液，使供試土壤N、P濃度分別達(dá)120、30 mg/kg。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 可培養(yǎng)的解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量。

培養(yǎng)期90 d結(jié)束后，采集根際新鮮土壤，過(guò)2 mm篩，4 ℃冷藏待測(cè)。采用微生物稀釋平板計(jì)數(shù)法，解鉀細(xì)菌選擇硅酸鹽細(xì)菌培養(yǎng)基，真菌選擇孟加拉紅培養(yǎng)基，二者均以1 g干土形成的菌落數(shù)計(jì)數(shù)[14]。

1.3.2 土壤全氮、速效磷、速效鉀和緩效鉀。

培養(yǎng)期90 d結(jié)束后，采集根際新鮮土壤，自然陰干，過(guò)0.25 mm篩待測(cè)。土壤全氮采用半微量開氏消煮法測(cè)定；土壤速效磷采用0.5 mol/L NaHCO3浸提和鉬銻抗顯色法測(cè)定；土壤速效鉀采用NH4OAc浸提法測(cè)定；采用1 mol/L HNO3煮沸10 min得到酸溶性鉀，減去速效鉀含量即為土壤緩效鉀含量[15]。

1.3.3 土壤酶活性。

培養(yǎng)期90 d結(jié)束后，采集根際新鮮土壤，過(guò)篩4 ℃保存待測(cè)。過(guò)氧化氫酶采用容量法測(cè)定，以03%過(guò)氧化氫為基質(zhì)，以25 mL原始過(guò)氧化氫混合液消耗的002 mol/L高錳酸鉀毫升數(shù)與20 min后1 g土壤消耗的002 mol/L高錳酸鉀毫升數(shù)的差值表示；蔗糖酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，以8%蔗糖為基質(zhì)，37 ℃培養(yǎng)24 h后，在紫外分光光度計(jì)508 nm處比色測(cè)定產(chǎn)生的葡萄糖含量，以24 h后1 g土壤中葡萄糖的微克數(shù)表示；淀粉酶采用3，5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，以1%淀粉為基質(zhì)，37 ℃培養(yǎng)24 h后，在紫外分光光度計(jì)508 nm處比色測(cè)定產(chǎn)生的麥芽糖含量，以24 h后1 g土壤中麥芽糖的微克數(shù)表示；脲酶采用10%尿素液為基質(zhì)，37 ℃培養(yǎng)24 h后，在紫外分光光度計(jì)578 nm處比色；以24 h后1 g土壤中NH3-N的微克數(shù)表示[16]。酸性磷酸酶采用改進(jìn)的Tabatabai & Brimner法測(cè)定，以1 mL/L對(duì)硝基苯磷酸二鈉為反應(yīng)底物，緩沖液為0.1 mol/L pH 5.2醋酸緩沖液，30 ℃培養(yǎng)1 h后，濾液在410 nm處比色，以1 h 1 g土壤水解的對(duì)硝基苯磷酸二鈉微摩爾數(shù)表示[17]。除過(guò)氧化氫酶外，上述土壤酶活性測(cè)定均設(shè)置無(wú)基質(zhì)對(duì)照和無(wú)土壤對(duì)照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性分析，顯著水平設(shè)為0.05。對(duì)土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和微生物數(shù)量進(jìn)行主成分分析（PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 解鉀細(xì)菌對(duì)不同黏土礦物含量人工培土中土壤微生物數(shù)量的影響

隨著供試土壤黏土礦物含量逐漸增加，解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量呈波動(dòng)式增長(zhǎng)，分別在接菌處理土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%、75%時(shí)達(dá)到最大（表2）。在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%、68%和75%時(shí)，接菌處理比接滅活菌處理的解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量高，且差異顯著。在接滅活菌處理土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)45%、75%時(shí)，真菌數(shù)量比其他4個(gè)黏土礦物含量顯著增大。因此，土壤黏土礦物含量、接菌處理兩因素以及二者交互作用對(duì)真菌數(shù)量和解鉀細(xì)菌數(shù)量影響顯著。

2.2 解鉀細(xì)菌對(duì)不同黏土礦物含量人工培土中土壤養(yǎng)分的影響

土壤黏土礦物含量、接菌處理2因素以及二者交互作用對(duì)土壤全氮、速效磷、速效鉀和緩效鉀含量具有顯著影響。土壤全氮和速效磷含量在接菌處理土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%時(shí)最大，之后隨土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大而顯著下降（圖1）。土壤全氮和速效磷含量在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%、68%時(shí)，接菌處理比接滅活菌處理顯著增加；在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%時(shí)，接滅活菌處理比接菌處理顯著增加；在其他黏土礦物含量水平上接菌和接滅活菌處理無(wú)顯著差異。土壤速效鉀和緩效鉀含量隨土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而逐漸增大，在接菌處理土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%時(shí)均達(dá)到最大。在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)38%、45%、68%和75% 4個(gè)水平上，土壤緩效鉀含量接菌處理比接滅活菌處理顯著增加，而速效鉀含量則顯著降低。

2.3 解鉀細(xì)菌對(duì)不同黏土礦物含量人工培土中土壤酶活性的影響

土壤黏土礦物含量、接菌處理2因素對(duì)供試土壤中脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶、淀粉酶和蔗糖酶5種土壤酶活性具有顯著影響，土壤黏土礦物含量和接菌處理的交互作用對(duì)除脲酶外的上述4種土壤酶活性也具有顯著影響（圖2）。無(wú)論接菌處理或接滅活菌處理，土壤脲酶和酸性磷酸酶活性在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%時(shí)最大，之后隨土壤黏土礦物含量增加而逐漸下降，并在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%時(shí)達(dá)到最低。在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤38%時(shí)，土壤脲酶、淀粉酶和過(guò)氧化氫酶活性接菌處理顯著高于接滅活菌處理，后兩者在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68% 時(shí)呈相同規(guī)律。土壤酸性磷酸酶和蔗糖酶活性在6個(gè)土壤黏土礦物含量水平上均顯示接菌處理顯著高于接滅活菌處理。土壤蔗糖酶、淀粉酶和過(guò)氧化氫酶活性在接菌處理黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%時(shí)為第一峰值，之后隨著黏土礦物含量增加先下降后上升，土壤蔗糖酶活性在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)38%和45%時(shí)達(dá)到第二峰值，土壤淀粉酶和過(guò)氧化氫酶在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%達(dá)到第二峰值，且顯著高于第一峰值。

2.4 土壤酶活性和土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量等土壤肥力因子的主成分分析

將上述土壤養(yǎng)分、土壤酶和微生物數(shù)量等11個(gè)反映土壤肥力水平的變量進(jìn)行主成分分析。根據(jù)土壤肥力因子的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分類提取，得到代表土壤肥力水平的4個(gè)主成分。4個(gè)主成分特征值>0.80，11個(gè)變量的共同度接近，均在83%～94%；方差貢獻(xiàn)率依次為46.245%、23664%、12.726%和78.8%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為89.800%（>85000%）（表3、4）。因此，提取的4個(gè)主成分可以較完整地反映上述11個(gè)土壤肥力因子的信息。

載荷值表示各個(gè)變量與有關(guān)主成分的相關(guān)系數(shù)。比較11個(gè)土壤肥力因子在3個(gè)主成分中的載荷值（表4），第一主成分是速效磷、速效鉀、脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶6個(gè)變量的綜合反映，方差貢獻(xiàn)率接近50%，是反映土壤肥力的主要指標(biāo)，即為土壤肥力影響主因子。第二主成分是緩效鉀、淀粉酶、真菌數(shù)量和解鉀細(xì)菌數(shù)量的綜合反映，是土壤微生物活動(dòng)代謝作用的主因子，也表明緩效鉀和淀粉酶活性受土壤微生物條件的影響。第三主成分主要是全氮，另外，速效鉀、蔗糖酶和真菌數(shù)量也有一定程度的反映，是土壤全氮的主要影響因子。第四主成分是對(duì)速效磷、酸性磷酸酶和解鉀細(xì)菌數(shù)量一定程度上的綜合反映，是土壤磷的重要影響因子，同時(shí)在一定程度上影響酸性磷酸酶活性和解鉀細(xì)菌數(shù)量。

式（1）中，X3、X5、X6、X7和X9變量系數(shù)相當(dāng)，是第一主成分的主要影響變量。第一主成分與X3、X4、X10、X11呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與其他土壤指標(biāo)為正相關(guān)關(guān)系。式（2）中，X4、X8、X10和X11變量系數(shù)相當(dāng)，為主要影響變量。第二主成分僅與脲酶呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與其他土壤因子為正相關(guān)關(guān)系。式（3）中，第三主成分與緩效鉀、過(guò)氧化氫酶、解鉀細(xì)菌數(shù)量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與其他土壤指標(biāo)為正相關(guān)關(guān)系，主要影響變量是全氮。式（4）中，第四主成分與全氮、脲酶、酸性磷酸酶、真菌數(shù)量和解鉀菌數(shù)量呈正相關(guān)關(guān)系，其余變量為負(fù)相關(guān)關(guān)系，主要影響變量為速效磷和酸性磷酸酶。

根據(jù)4個(gè)主成分方差貢獻(xiàn)率構(gòu)造綜合評(píng)價(jià)函數(shù)：

F=0.462 45Y1+0.236 64Y2+0.127 26Y3+0.078 8Y4（5）

并對(duì)土壤肥力水平進(jìn)行綜合排名（表 5）。式（5）中，Y1～Y4為該試驗(yàn)12個(gè)處理土壤未標(biāo)準(zhǔn)化原始數(shù)據(jù)的4個(gè)主成分得分，F(xiàn)為土壤肥力綜合得分，Y1～Y4的系數(shù)分別為4個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明，土壤肥力水平前三位是黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%的接菌處理、土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%的接菌和接滅活菌處理。

3 討論

在自然界，土壤微生物和黏土礦物相互作用，影響土壤礦質(zhì)養(yǎng)分循環(huán)和生物化學(xué)過(guò)程，在土壤長(zhǎng)期演化過(guò)程中具有重要意義[2]。雖然平板計(jì)數(shù)法結(jié)果僅代表土壤微生物總數(shù)的1%，但該部分微生物，特別是可培養(yǎng)的細(xì)菌和真菌，不但與土壤酶、土壤呼吸活動(dòng)有關(guān)，而且代表了與土壤養(yǎng)分循環(huán)

具有密切關(guān)系的大部分土壤微生物[17]。土壤黏土礦物可以為微生物提供生命活動(dòng)所需的豐富營(yíng)養(yǎng)元素，其層狀結(jié)構(gòu)為微生物提供活動(dòng)場(chǎng)所[18]。因此，真菌數(shù)量、解鉀細(xì)菌數(shù)量分別在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%、68%時(shí)達(dá)到最大值。在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%時(shí)，雖然黏土礦物含量少，營(yíng)養(yǎng)條件貧乏，但土壤透氣性好，土壤微環(huán)境中空氣、水分流動(dòng)暢通，為需氧型微生物提供了富氧環(huán)境，解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量顯著升高[19]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，當(dāng)土壤中伊利石含量相同時(shí)，鉀長(zhǎng)石含量高（15%）的土壤更利于真菌的生長(zhǎng)，說(shuō)明真菌在富鉀長(zhǎng)石的土壤中易于生長(zhǎng)，也證實(shí)了鉀長(zhǎng)石在風(fēng)化作用中對(duì)真菌基因上調(diào)、代謝通道活化起重要作用，從而促進(jìn)真菌數(shù)量增加[20]。另外，接菌處理不但影響土壤中解鉀細(xì)菌數(shù)量，而且影響真菌數(shù)量。這是由于細(xì)菌和真菌具有復(fù)雜的相互作用機(jī)制，如細(xì)菌產(chǎn)生的揮發(fā)物質(zhì)影響真菌基因表達(dá)，細(xì)菌附著在真菌孢子和菌絲中，互相促進(jìn)代謝活動(dòng)，對(duì)土壤農(nóng)業(yè)和生態(tài)具有重要意義[21]。

土壤酶活性是反映土壤肥力水平的重要指標(biāo)，與土壤微生物共同推動(dòng)土壤新陳代謝過(guò)程，比土壤物理化學(xué)指標(biāo)更能靈敏地反映土壤退化程度和土壤質(zhì)量的改變[22]。土壤酶活性受多種土壤因素的影響，如水分、溫度、pH、土壤養(yǎng)分含量、土壤微生物、有機(jī)質(zhì)等[23]。

脲酶活性在不同耕作條件下變化靈敏，說(shuō)明土壤通氣條件顯著影響脲酶活性[24]。土壤微生物活動(dòng)只有在通氣條件良好的土壤環(huán)境中顯著促進(jìn)脲酶活性。因此，在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%時(shí)，土壤通氣性良好，脲酶活性最大；隨黏土礦物含量增加，土壤通氣性降低，土壤中空氣和水分循環(huán)不暢，抑制脲酶活性。在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤38%時(shí)，脲酶活性接菌處理顯著高于接滅活菌處理。研究表明，根系分泌物可以為土壤酶提供可利用的有機(jī)物質(zhì)，植物根系生根能力與過(guò)氧化物酶活性成正比[25]。而該研究中解鉀細(xì)菌的促脲酶活性作用與很多促脲酶活性細(xì)菌不同，可能是解鉀細(xì)菌通過(guò)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，植物根系向土壤提供酶類物質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的[26]。

磷酸酶包括酸性和堿性磷酸酶，與土壤微生物關(guān)系密切。在利于微生物生長(zhǎng)的條件下，微生物分泌釋放的磷酸酶活性比土壤游離磷酸酶活性大[27]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤酸性磷酸酶活性接菌處理顯著高于接滅活菌處理，解鉀細(xì)菌的代謝活動(dòng)顯著促進(jìn)土壤酸性磷酸酶活性。研究表明，土壤黏粒含量抑制酸性磷酸酶活性，這種抑制作用表現(xiàn)為有機(jī)-黏土礦物表面對(duì)磷酸酶的吸附作用，黏粒鹽基交換量與抑制作用成正比[28]。因此，該研究中隨黏土礦物含量增加，酸性磷酸酶活性呈下降趨勢(shì)。酸性磷酸酶酶促反應(yīng)產(chǎn)物為正磷酸鹽，參與土壤有機(jī)磷的轉(zhuǎn)化，對(duì)土壤磷有效性具有重要作用。在土壤基質(zhì)貧磷時(shí)，酸性磷酸酶活性隨磷含量增加而增強(qiáng)；土壤基質(zhì)富磷 時(shí)，酸性磷酸酶活性受到抑制[29]。該試驗(yàn)基質(zhì)為貧磷條件，在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%時(shí)，接菌處理土壤酸性磷酸酶活性最大，產(chǎn)生更多的HPO42-，土壤速效磷含量也達(dá)到最大值。

蔗糖酶和淀粉酶是參與土壤磷循環(huán)的重要酶類。在土壤通氣良好時(shí)，糖類水解酶促反應(yīng)徹底迅速[30]，因此，在土壤黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)18%時(shí)，土壤通氣條件好，蔗糖酶和淀粉酶活性極高。該試驗(yàn)結(jié)果表明，在不同黏土礦物含量水平中，解鉀細(xì)菌顯著提高蔗糖酶活性。這也證明蔗糖酶活性是絕大多數(shù)微生物所固有的，與土壤微生物數(shù)量有直接關(guān)系。研究表明，藍(lán)藻細(xì)菌和酸桿菌等細(xì)菌可以分泌胞外酶，分解土壤有機(jī)殘余物，促進(jìn)包括蔗糖酶在內(nèi)的多種土壤酶活性[31]。

土壤過(guò)氧化氫酶主要作用是破壞對(duì)生物體有毒的過(guò)氧化氫，提高生物體對(duì)環(huán)境的抗逆性[32]。該試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤過(guò)氧化氫酶活性與淀粉酶活性的變化趨勢(shì)一致。這說(shuō)明過(guò)氧化氫酶活性同樣受土壤通氣條件、玉米生長(zhǎng)水平的影響。在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤38%時(shí)，土壤通氣良好的條件下，微生物的酶促作用顯著，淀粉酶和過(guò)氧化氫酶活性接菌處理顯著高于接滅活菌處理[31]。

4 結(jié)論

土壤黏土礦物含量增加，促進(jìn)解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量增加。解鉀細(xì)菌和真菌數(shù)量分別在接菌處理黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%、75%時(shí)達(dá)到最大值。

解鉀細(xì)菌和黏土礦物協(xié)同作用對(duì)不同土壤養(yǎng)分和土壤酶活性的影響作用不同。在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)>38%時(shí)，解鉀細(xì)菌顯著提高土壤緩效鉀含量。在黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤38%時(shí)，解鉀細(xì)菌顯著提高脲酶、淀粉酶和過(guò)氧化氫酶活性。解鉀細(xì)菌在不同黏土礦物含量水平上顯著提高酸性磷酸酶和蔗糖酶活性。

土壤綜合肥力水平最佳的土壤處理為黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)68%接菌處理。

總之，解鉀細(xì)菌對(duì)不同黏土礦物含量土壤肥力改良作用顯著不同。因此，進(jìn)一步探究土壤微生物和黏土礦物的協(xié)同生態(tài)效應(yīng)，對(duì)合理利用微生物復(fù)墾技術(shù)改良礦區(qū)古河道覆蓋區(qū)退化土壤具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 尚海麗，畢銀麗，彭蘇萍，等.解鉀細(xì)菌對(duì)西北干旱地區(qū)不同硅酸鹽礦物的解鉀效應(yīng)研究[J].礦物學(xué)報(bào)，2015，35（3）337-343.

[2] MUELLER B.Experimental interactions between clay minerals and bacteria：A review[J].Pedosphere，2015，25（6）：799-810.

[3] SIMONSSON M，ANDERSSON S，ANDRISTRANGEL Y，et al.Potassium release and fixation as a function of fertilizer application rate and soil parent material[J].Geoderma，2007，140（1）：188-198.

[4] StEINBACH A，SCHULZ S，GIEBLER J，et al.Clay minerals and metal oxides strongly influence the structure of alkanedegrading microbial communities during soil maturation[J].The ISME Journal，2015，9：1687-1691.

[5] ZHANG Y L，CHEN L J，CHEN X H，et al.Response of soil enzyme activity to longterm restoration of desertified land[J].Catena，2015，133：64-70.

[6] 趙艷，張曉波.施用膠質(zhì)芽胞桿菌菌劑對(duì)黑麥草根際土壤脲酶、磷酸酶及過(guò)氧化氫酶活性的影響[J].微生物學(xué)雜志，2010，31（6）：49-52.

[7] LING N，SUN Y M，MA J H，et al.Response of the bacterial diversity and soil enzyme activity in particlesize fractions of Mollisol after different fertilization in a longterm experiment[J].Biology & fertility of soils，2014，50（6）：901-911.

[8] CHEN X F，LI Z P，LIU M，et al.Microbial community and functional diversity associated with different aggregate fractions of a paddy soil fertilized with organic manure and/or NPK fertilizer for 20 years[J].Journal of soils and sediments，2015，15（2）：292-301.

[9] NIEWIADOMSKA A，BARG P，BOROWIAK K，et al.The effect of sulphur and potassium fertilization on the nitrogenase and microbial activity in soil under broad bean（Vicia faba L.）cultivation[J].Fresenius environmental bulletin，2015，24：723-732.

[10] HAMIDO S A，KPOMBLEKOUA K.Cover crop and tillage effects on soil enzyme activities following tomato[J].Soil and tillage research，2009，105（2）：269-274.

[11] HU R，WANG X P，ZHANG Y F，et al.Insight into the influence of sandstabilizing shrubs on soil enzyme activity in a temperate desert[J].Catena，2016，137：526-535.

[12] DING N，GUO H C，KUPPER J V，et al.Shoot specific fungal endophytes alter soil phosphorus（P）fractions and potential acid phosphatase activity but do not increase P uptake in tall fescue[J].Palnt soil，2016，401（1/2）：291-305.

[13] 胡俊波，畢銀麗，張海.不同釋鉀菌對(duì)粉煤灰的生態(tài)效應(yīng)[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009，3（6）：1109-1112.

[14] OLSEN R A，BAKKEN L R.Viability of soil bacteria：Optimization of platecounting technique and comparison between total counts and plate counts within different size groups[J].Microbial ecology，1987，13（1）：59-74.

[15] 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2005：50-55，82-93.

[16] 關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986：275-276，278-280，294-297，323.

[17] TABATABAI M A.Soil enzymes[M]//WEAVER R W，ANGLE J S，BOTTOMLEY P S.Methods of soil analysis.Part 2：Microbiological and biochemical properties.Madison，WI：SSSA，1994：775-833.

[18] MEENA V S，MAURYA B R，VERMA J P.Does a rhizospheric microorganism enhance K+ availability in agricultural soils？[J].Microbiological research，2014，169（5/6）：337-347.

[19] DONG H L.Claymicrobe interactions and implications for environmental mitigation[J].Elements，2012，8（2）：113-118.

[20] WANG W Y，LIAN B，PAN L.An RNAsequencing study of the genes and metabolic pathways involved in Aspergillus niger weathering of potassium feldspar[J].Geomicrobiology journal，2015，32（8）：689-700.

[21] MIRANSARI M.Interactions between arbuscular mycorrhizal fungi and soil bacteria[J].Applied microbiology & biotechnology，2011，89（4）：917-930.

[22] PAZFERREIRO J，F(xiàn)U S L.Biological indices for soil quality evaluation：Perspectives and limitations[J].Land degradation and development，2016，27（1）：14-25.

[23] BURNS R G，DEFOREST J L，MARXSEN J，et al.Soil enzymes in a changing environment：Current knowledge and future directions[J].Soil biology and bochemistry，2013，58：216-234.

[24] QIN S P，HU C S，WANG Y Y，et al.Tillage effects on intracellular and extracellular soil urease activities determined by an improved chloroform fumigation method[J].Soil science，2010，175（11）：568-572.

[25] KOSE C，ERDAL S，KAYA O，et al.Comparative evaluation of oxidative enzyme activities during adventitious rooting in the cuttings of grapevine rootstocks[J].Journal of the science of food and agriculture，2011，91（4）：738-741.

[26] WEN F，ZHANG Z X，HE Y Q，et al.Synergism between urea and ureasepositive bacteria in controlling rootknot nematodes[J].European journal of plant pathology，2015，141（1）：179-191.

[27] VAN AARLE I M，PLASSARD C.Spatial distribution of phosphatase activity associated with ectomycorrhizal plants is related to soil type[J].Soil biology and biochemistry，2010，42（2）：324-330.

[28] KEDI B，ABADIE J，SEI J，et al.Diversity of adsorption affinity and catalytic activity of fungal phosphatases adsorbed on some tropical soils[J].Soil biology and biochemistry，2013，56：13-20.

[29] HOFMANN K，HEUCK C，SPOHN M.Phosphorus resorption by young beech trees and soil phosphatase activity as dependent on phosphorus availability[J].Oecologia，2016，181（2）：369-379.

[30] TRASARCEPEDA C，LEIRS M C，GILSOTRES F.Hydrolytic enzyme activities in agricultural and forest soils：Some implications for their use as indicators of soil quality[J].Soil biology and biochemistry，2008，40（9）：2146-2155.

[31] ZHANG W，ZHANG G S，LIU G X，et al.Bacterial diversity and distribution in the southeast edge of the tengger desert and their correlation with soil enzyme activities[J].Journal of environmental sciences，2012，24（11）：2004-2011.

[32] BUCKOVA M，GODOCIKOVA J，ZAMOCKY M，et al.Screening of bacterial isolates from polluted soils exhibiting catalase and peroxidase activity and diversity of their responses to oxidative stress[J].Current microbiology，2010，61（4）：241-247.