蚯蚓粪对土壤酶活性的影响
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作者:徐洪岩 刘丽 张明爽
摘 要：为研究施用蚯蚓粪对土壤理化性质的影响，通过田间对比试验研究了施入蚯蚓粪后深度为5 cm、10 cm和15 cm的土壤样品中蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、过氧化氢酶、蛋白酶和磷酸酶这6种酶的活性变化。结果表明：施用蚯蚓粪可显著提高6种土壤酶的活性（P <0.05）;对深度10 cm的土壤酶活性提高程度最强;对蔗糖酶活性影响最大，提高了67.3 %。
关键词：蚯蚓粪 土壤 酶活性
中图分类号：S666.1 文獻标志码：A
Effect of Vermicompost on Soil Enzyme Activities
XU Hongyan， LIU Li， ZHANG Mingshuang
（ Keshan Branch， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，
Keshan， Heilongjiang 161606， China ）
Abstract：In order to study the effect of vermicompost application on soil physicochemical properties， the activity changes of sucrase， cellulase， urease， catalase， protease and phosphatase in soil samples at the depth of 5 cm， 10 cm and 15 cm after vermicompost application were studied by field comparative test. Results showed that vermicompost application could significantly increase the activity of six enzymes in soil （P < 0.05）; the enzyme activity in soil at the depth of 10 cm was improved at the highest degree; invertase activity was affected most， being increased by 67.3%.
Key words：Vermicompost; soil; enzyme activities
土壤酶是土壤中各类酶的总称。土壤中现已知的酶有40～60种，不同的土壤类型含有酶的种类有所不同，这些酶以游离态和吸附态存在，主要参与化合物的氧化还原反应，有机质的形成、土壤肥力释放与发育的全过程，土壤中各类生物化学反应都离不开土壤酶的参与，因此土壤酶的活性是评价土壤质量好坏的重要指标之一[1]。在农业追求产量效益的同时，造成了化肥的过度和不合理使用，土壤板结、保水、供肥能力降低，肥料利用率逐年降低的同时又造成了肥料用量增加的恶性循环。
研究表明蚯蚓粪可以有效的增加土壤中的有机质含量，提高土壤中微生物含量以及土壤酶的活性[2]，可以促进土壤中无机物和有机物的转化与分解[3]，增加土壤团粒结构[4]，恢复土壤生物多样性，改善微生物环境，提高肥料利用率以及土壤的自我修复能力[5，6]。本研究主要针对脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、蛋白酶、磷酸酶、纤维素酶开展研究，以及蚯蚓粪施用后对土壤呼吸强度、土壤养分供应能力等影响的研究。
1 材料与方法
1.1 试验材料
将牛粪与秸秆按照1：1比例混合后发酵，当发酵堆内温度出现下降状态时，喂养大平二号蚯蚓产出蚯蚓粪。
1.2 试验地点
黑龙江省齐齐哈尔市克山县黑龙江省农业科学院克山分院试验地。
1.3 试验设计
供试土地面积为800 m2，长40 m，宽20 m，试验前期处理为2018年9月份开始进行，旋耕前每667 m2施用6 m2 蚯蚓粪，采用转数为750 r/min进行旋耕，旋耕深度为20 cm。对照土地不施用蚯蚓粪只进行旋耕处理。土样采集设置3个处理T1、T2、T3，分别从深度为5 cm、10 cm、15 cm采集土壤样品，2019年种植作物为小麦，对照与实验田间管理相同。三点取样法如图1，取样后混合均匀，3次重复取样后相同位置土壤混合均匀备用。
1.4 试验方法
采用苯酚-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性[7];采用磷酸苯二钠比色法测定土壤磷酸酶活性;采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定土壤蔗糖酶活性;采用高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶活性;采用比色法测定蛋白酶活性，采用DNS法测定纤维素酶的活性[8]。
2 结果与分析
各土壤处理酶活性测定结果见表1所示。
蚯蚓粪对土壤酶活性的影响
2.1 蔗糖酶活性
蔗糖酶活性与土壤有机质含量、氯磷含量、微生物数量和土壤呼吸强度有关，可以代表土壤的生物活性强度，是评价土壤成熟度和土壤肥力水平的指标。在6 m2蚯蚓粪的前提下，10 cm土壤蔗糖酶的含量最高，为19.36 mg/（g·3 d），3个位置的蔗糖酶活性都高于对照，达到显著差异水平。
2.2 纤维素酶活性
在纤维素酶的作用下纤维素初始水解产物为纤维二糖，最后分解成葡萄糖。减少土壤中秸秆残留，因此纤维素酶是碳循环中的一种重要酶。5、10、15 cm土壤的纤维素酶含量差异不显著，但均高于对照水平，达到4.0 mg/（10 g·3 d）水平，10 cm深度土壤的纤维素酶含量最高，提高了91.3 %。 2.3 脲酶活性
脲酶广泛存在于土壤中，氨是脲酶活性的产物，是植物的氮源，尿素水解与脲酶密切相关。研究脲酶在土壤尿素转化中的作用及其调控技术，对提高尿素氮肥利用率具有重要意义。3个深度的脲酶含量差异不显著，其中10、15 cm含量相当，比对照提高52.4 %。
2.4 蛋白酶活性
蛋白酶参与土壤中氨基酸、蛋白质和其他含有蛋白质和氮的有机化合物的转化。其水解产物是高等植物的氮源之一。它與土壤有机质含量、氮含量等土壤性质有关。蛋白酶的测定中同样出现10 cm土壤含量最高的情况，含量为10.43 mg/（g·d），5、15 cm深度的蛋白酶含量相当，3处位置的含量比对照提高13.6 %～25.4 %。
2.5 过氧化氢酶活性
过氧化氢酶是一种催化过氧化氢分解为氧和水的酶。其活性与微生物数量和活性、土壤有机质含量和植物根系有关。在一定程度上反映了土壤微生物过程的强度，其强度可以反映土壤腐殖化的强度和有机质的积累。3个位置的过氧化氢酶含量提高了44.4 %～77.2 %，每个位置的含量均与对照存在显著差异。
2.6 磷酸酶活性
磷酸酶与土壤中有机磷的代谢与转化有着密切的作用，在很大程度反映了土壤肥力的高低，尤其是磷肥的吸收与利用。10、15 cm位置的磷酸酶含量处于同一水平，3个位置的含量比对照提高46.2 %～68.1 %，与对照相比活性差异达到0.05显著水平。
3 结论与讨论
土壤中酶类活性是土壤生物及化学反应的体现，可以反映出土壤生物活性、土壤质量、土壤肥力以及土壤生化反应能力[9]。在本研究中添加蚯蚓粪后，在3个不同深度土壤酶活性显著提高，其中磷酸酶、蛋白酶、蔗糖酶和纤维素酶活性提高，可以使土壤有效的提供磷、氮、碳元素，加速营养元素在土壤中的循环和利用，促进肥料利用率，提高土壤供肥能力，增强土壤活性，促进微生物生长，恢复土壤原有的理化性状，提高土壤的自我修复能力[10]。
6种酶的测定中，10 cm位置的土壤酶含量最高，根据出现的结果又测定了3个位置的含水量与有机质含量，10 cm深度的土壤含水量为50 %左右，有机质含量无显著差异，根据测定结果分析，10 cm处土壤酶的活性高主要因为水分含量适中，土壤空气含量适宜微生物生长，促进酶类活性提高。通过结果显示蚯蚓粪的施用是提高土壤理化指标的有效方法，是恢复土壤生态的积极手段。
参考文献
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作者简介：徐洪岩（1982-），男，副研究员，主要研究方向为作物栽培。
通信作者：刘丽，女，助理研究员，主要研究方向为作物栽培，E-mail：shipin201510@163.com。
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