蒙顶山茶园土壤微生物区系和酶活性研究

蔡　艳　易江婷　宋　威　张　毅　张锡洲

摘要：采用常规方法研究了蒙顶山茶园土壤微生物区系组成和酶活性及其与土壤理化性质之间的关系，结果表明，三大类群微生物中以细菌最多，约占微生物总量的90％，真菌次之，放线菌最少：细菌数量与土壤全磷和速效钾含量呈显著正相关；放线菌和真菌数量与土壤各项理化性质相关性均不显著，土壤脲酶活性为0.165～0.248 mgNH³-N·100g^-1±(38℃，3h)，土壤蛋白酶活性为6.332～10.665μgNH₂-N·g^-1±(30℃，24h)；土壤脲酶活性与速效钾含量具有极显著负相关性，土壤蛋白酶活性与全磷、速效磷具有显著负相关性。

关键词：茶园土壤；微生物区系；土壤酶；土壤肥力；蒙顶山

中图分类号：S939.96文献标识码：A文章编号：0439-8114(2009)02-0317-04

茶树是人工栽培的经济灌木，由于茶叶的可观收入和茶树的耐酸耐铝等特性，在热带亚热带的酸性土壤上广泛种植。自然土壤植茶后，由于茶树生物物质循环及施肥管理等因素，土壤理化性质会发生一系列明显的变化，并逐渐在茶园土壤中富集，形成了非常独特的土壤化学环境。蒙顶山地处亚热带季风气候区，有着典型的酸性土壤条件，是世界茶文化发源地，世界茶文化圣山，茶叶生产是当地人民的主要经济来源之一。张锡洲等研究表明，蒙顶山茶园土壤养分含量比国内优质高产茶园养分含量低，土壤肥力状况已成为提高茶叶产量和品质的限制因子。

土壤肥力的形成与演变过程大多是在土壤微生物和酶的作用下进行的，其在营养物质转化、有机质的分解等方面起着重要的作用。可作为评价土壤肥力的指标。本文研究蒙顶山茶园土壤微生物区系和酶活性及其与土壤性质之间的相关性，可以了解茶园土壤生态系统中微生物的组成和酶的活性及其在土壤养分转化中的作用，为科学利用和管理茶园、提高茶叶产量和品质及促进茶园生态系统的可持续发展提供理论科学依据。

1材料与方法

1．1样品采集

蒙顶山位于四川省雅安市与名山县交界处，呈东北至西南走向，属于亚热带季风气候，年降雨量在1800mm以上。蒙顶山茶园主要分布在山体的阳坡面。茶园依坡而建，坡度15°～35°，坡向105°～160°，海拔900～1450 m，是典型的山区茶园。茶园主要土壤类型为砂岩发育而成的黄壤和紫色土(酸性)。在研究区域内，共采集土壤样品23个。每个土样取3点茶树树莲滴水线下0～30cm土层混合而成，用无菌聚乙烯塑料袋包好并标记。

1．2研究方法

土壤含水量测定采用新鲜土，烘干法测定；其余土壤理化性状测定采用风干土，常规方法测定。测定结果见表1。

土壤微生物数量测定采用新鲜土，稀释平板法分离计数。细菌用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基培养，28℃条件下培养1～2d；真菌用马铃薯琼脂培养基培养，28℃条件下培养3～5d；放线菌用高氏一号培养基培养，28℃条件下培养7～10d。

土壤酶活性测定采用风干土，脲酶采用靛酚蓝比色法：蛋白酶采用茚三酮比色法。

用Microsoft Excel软件及SPSS12.0软件对数据进行分析。

2结果与分析

2．1蒙顶山茶园土壤微生物区系组成

由表2可知，蒙顶山茶园土壤微生物数量(x10³cfu·g^-3)以细菌(173～2634)为主，真菌(1.6～208.1)次之，放线菌(1.4～18.1)数量最少。这与一般生态系统微生物区系组成不一致。

2．1．1细菌数量细菌数量多，个体小，与土壤接触面积相对大，使其成为土壤中最大的生命活动面，也是土壤中最活跃的生物因素。从表2可知，蒙顶山茶园土壤细菌数量占微生物总数的90％左右，杨风等研究表明亚热带不同林木下细菌数量(大多集中于1.0×10³cfu·g^-1)占微生物总量的80％～95％，本试验条件下细菌数量所占微生物总数的比例与其相符。俞慎等研究浙江茶园耕层上壤细菌数量以10年树龄最多，高达42.3×10⁶cfu·g^-1，较蒙顶山茶园耕层土壤细菌最高值高16倍。其原因可能在于西湖龙井茶产区梅家坞土壤pH值平均为4.8，而蒙顶山土壤酸化程度高。pH值为4.0左右，活性H⁺对细菌的生长和繁殖影响较大，最终导致其数量降低；另外，蒙顶山茶园属低山茶园，年均气温较平原低，低温也会抑制细菌的生长繁殖。

2．1．2放线菌数量放线菌一般具有喜热耐旱的特性，在有机质含量高的偏碱性土壤中占的比例高，在物质循环中主要是同化无机氮，分解碳水化合物及脂类、单宁等难分解物质。从表2可知，蒙顶山茶园土壤中放线菌数量占土壤微生物总数不到1％。张崇邦等研究结果表明天台山茶园林放线菌数量达3.91×10⁶Cfu·g^-1，是蒙顶山茶园土壤放线菌数量最高值(1.8×10³cfu·g^-1)的217倍。周智彬等C9)研究结果显示在沙漠生态系统土壤微生物区系组成中。放线菌数量在不同地点多的可达到140×10³cfu·g^-1，最少的也有2.0×10⁵cfu·g^-1，而蒙顶山平均只有4.0×10³cfu·g^-1，这可能与当地土壤生态环境条件有很大关系。许多研究表明放线菌喜欢干燥偏碱的环境。蒙顶山降水量大且频繁，土壤含水量较高(供试土样含水量最高达到60％)，不宜放线菌的生长繁殖；同时处在温暖湿润的条件下，土壤中处于优势地位的细菌数量不断增加，也给放线菌的生存带来压力：加上当地土壤酸化严重，土壤中放线菌因养分竞争和环境不适而处于劣势，数量和比例都较其他土壤生态系统有较大幅度降低。

2．1．3真菌数量真菌一般耐酸性，在偏酸性的肥沃土壤中数量较多。真菌是参与土壤中有机物质过程的主要成员之一，它能分解纤维素、半纤维素及其他类似化合物，也能分解含氮的蛋白质类化合物而释放出氨，在土壤熟化过程中有着重要作用。

蒙顶山茶园土壤中真菌数量(×10³cfu·g^-1)为1.6～208.1，仅次于细菌，占土壤微生物总数量的0.13％～14.32％(表2)。邓欣等研究表明山西茶园土壤三大类群微生物中真菌最少，约占微生物总量1％。蒙顶山茶园土壤中真菌所占比例较其他茶园高。其原因可能有两个：一是供试土样pH值均在

4.0左右，当土壤pH值小于5.0时，细菌和放线菌的生长繁殖明显受到抑制，而耐酸性较强的真菌则影响不大，导致其在微生物总数中所占的比例较高；二是本试验土壤肥力属中等水平，可供腐生真菌生长所需基质(纤维素等)相对较多。

2．1．4微生物数量与土壤理化性质之间的相关性由表3可知，蒙顶山茶园土壤中细菌数量与土壤全磷和速效钾的含量呈显著正相关，其相关系数分别为0.4048和0.4406。说明细菌数量多，活动旺盛，有利于土壤钾元素的转化，使土壤中的钾元素转化为可供茶树利用的速效钾。土壤放线菌数量与土壤各项理化性质相关性不显著，甚至与多数土壤肥力因素呈负相关，尤其是其与土壤有机质含量相关系数为－0.1120，这与现有报道不符，原因可能在于本试验土壤酸化程度较重，放线菌的生长繁殖严重受抑。真菌与土壤各理化性质的相关性都不显著。值得注意的是蒙顶山茶园土壤细菌、真菌和放线菌的数量与土壤水分含量相关性均不显著，这可能是由于蒙顶山地处亚热带地区，属季风湿润性气候，水分充足，对土壤微生物生长的制约性较小。

2．2蒙顶山茶园土壤酶活性

土壤脲酶和蛋白酶的活性强度常用来表征土壤氮素的供应强度，它们能促进土壤中含氮有机化合物的转化。从表4可知，蒙顶山茶园土壤脲酶活性为0.165～0.248 mgNH₃-N·100g^-1±(38℃·3h)，蛋白酶活性为6.332～10.665 μgNH₂-N·g_-1±(30℃，24h)。不同土样之间酶活性差异较大。

从表5可以看出，蒙顶山茶园土壤脲酶活性与速效钾具有极显著负相关，与上壤其他理化性质的相关性不显著，土壤蛋白酶活性与全磷、速效磷具有显著负相关，与土壤其他肥力因素相关性不显著。

在自然土壤中，土壤酶活性通常与土壤肥力因素有较好的正相关性。蒙顶山茶园土壤脲酶和蛋白酶活性与诸多土壤理化性质相关性不显著，除了以上所述土壤酸化严重等因素外，笔者认为可能还存在以下3个方面原因：①有学者认为，在一个没有管理的生态系统中，土壤酶活性与土壤理化性质之间具有较好的关联性，在土壤生态系统扰动后存在显著的长期与短期响应。本文研究的茶园土壤为耕作土壤，人为扰动较大，对微生物及植物根系活动影响较强，从而导致土壤脲酶、蛋白酶活性与土壤肥力因素之间的相关性不显著。②酶活性测定方法及计算方法不同，最后计算结果之间差异很大。各种方法之间是否具可比性，值得商榷。本次试验结果与其他资料结果的差异，也有可能是由于测定方法不一致造成的。③通常情况下，土壤酶主要以酶一无机矿物胶体复合体、酶一腐殖质复合体和酶一有机无机复合体等形式存在于土壤中，与腐殖质复合的土壤酶总是处于物理性的被保护状态，催化特性也有较大差异。这也可能导致土壤处理方式不同，而对酶活性测定结果产生较大差异。

3结论与讨论

蒙顶山茶园土壤微生物总量，大多为1.0×10⁶cfu·g^-1；土壤微生物区系构成为细菌(173～2634×10³cfu·g^-1)＞真菌(1.6-208.1×10³cfu·g^-1旷)>放线菌，(1.4～18.1×10³cfu·g^-1)。细菌数量与土壤速效钾和全磷含量呈显著相关，表明其在土壤磷和钾素养分转化过程中有着重要作用。

蒙顶山茶园土壤脲酶活性为0.165～0.248mgNH₃-N·100g^-1±(38℃，3h)，土壤蛋白酶活性为6.332～10.665μgNH₂-N·g^-1±(30℃，24h)。土壤脲酶活性与速效钾具有极显著负相关性，土壤蛋白酶活性与全磷、速效磷具有显著负相关性。蒙顶山土壤脲酶、蛋白酶的活性与诸多土壤理化性质相关性不明显。

(责任编辑郑威)