全 文 ：山 东 农 业 科 学 2013，45(10):81 ～ 85 Shandong Agricultural Sciences
收稿日期:2013 －05 －29
基金项目:国家自然科学基金项目(31171923) ;高校博士学科点专项科研基金项目(20123702130001)
作者简介:杨萍萍(1987 －) ，女，在读硕士研究生，主要从事果园土壤研究。E － mail:yangpingpinglixin@ 163. com
* 通讯作者:杨洪强(1965 －) ，男，教授，博士生导师，主要从事果树生理生态研究。E － mail:hqyang@ sdau. edu. cn
外源植酸酶对土壤磷酸酶、
微生物及平邑甜茶幼苗生长的影响
杨萍萍，杨洪强* ，毕润霞，范伟国，冉 昆，吴瑞刚，樊树雷
(山东农业大学园艺科学与工程学院 /作物生物学国家重点实验室，山东 泰安 271018)
摘 要:以盆栽平邑甜茶幼苗为试验材料，通过向盆土浇灌液体植酸酶，探讨了外源植酸酶对根区土壤植
酸酶活性、磷酸酶活性、速效磷含量、土壤微生物种类和数量及平邑甜茶幼苗生长特性的影响。结果显示，施
入外源植酸酶制剂后，根区土壤植酸酶活性、磷酸酶活性、速效磷含量均显著提高，且提高幅度随着外源植酸
酶用量的增加而增大;随着处理时间的延长，土壤植酸酶活性迅速下降后趋于平稳，磷酸酶活性总体呈逐渐上
升趋势，速效磷含量快速上升后缓慢下降。外源植酸酶也显著提高了土壤微生物的数量，在植酸酶浓度为
40 000 U /kg时，土壤细菌、放线菌、真菌分别比对照增加 30. 98% ～ 69. 00%、35. 78% ～ 249. 18%和 11. 14% ～
271. 28%。施入外源植酸酶第 50 天，平邑甜茶幼苗根系活力、株高、茎粗、叶面积、光合速率及叶绿素含量均
显著提高。
关键词:植酸酶;平邑甜茶;根区土壤;微生物;磷酸酶;光合速率
中图分类号:S154． 3:S661． 106 + ． 2 文献标识号:A 文章编号:1001 －4942(2013)10 －0081 －05
Ｒesponse of Soil Phosphatase，Microorganism and Malus hupehensis
Seedling Growth to Exogenous Phytase
Yang Pingping，Yang Hongqiang* ，Bi Ｒunxia，Fan Weiguo，Ｒan Kun，Wu Ｒuigang，Fan Shulei
(College of Horticulture Science and Engineering，Shandong Agricultural University /
State Key Laboratory of Crop Biology，Taian 271018，China)
Abstract Using potted Malus hupehensis seedlings as materials，the effects of exogenous phytase on ac-
tivity of soil phytase and phosphatase，content of available phosphorus，species and amount of soil microorgan-
ism in root zone and the growth of seedlings were studied by irrigating liquid phytase into the pot soil． The re-
sults showed that the activity of soil phytase and phosphatase，and the content of available phosphorus were all
increased significantly after applying exogenous phytase to soil，and all of which increased with the increase of
the application amount of exogenous phytase． With the prolongation of treat time，the activity of soil phytase
became stable after dropping rapidly;the activity of soil phosphatase rose gradually in the mass，and the con-
tent of available phosphorus declined slowly after rising fast． Exogenous phytase also significantly increased the
quantity of soil microorganisms． After 40 000 U /kg phytase applied to the soil，the quantity of soil bacteria，
actinomycetes and fungi increased by 30． 98% ～ 69． 00%，35． 78% ～ 249． 18%，and 11． 14% ～ 271． 28%
respectively compared to the control． And the root activity，plant height，stem diameter，leaf area，photosyn-
thetic rate and chlorophyll content of Malus hupehensis seedlings were all significantly improved by exogenous
phytase on the 50th day after the application of exogenous phytase．
Key words Phytase;Malus hupehensis;Soil in root zone;Microorganism;Phosphatase;Photosynthetic rate
DOI:10.14083/j.issn.1001-4942.2013.10.009
植物生长发育所需磷主要来自土壤，土壤磷
素包括无机磷和有机磷，其中有机磷约占土壤全
磷含量的 20% ～ 50%［1］。植酸(肌醇六磷酸)及
植酸盐(统称植酸磷)是土壤有机磷的主要存在
形式［2，3］，但植酸磷作为大分子有机磷难以被植
物直接利用，需要分解转化为无机磷酸根后才能
被根系吸收，而植酸酶是一种能够将植酸磷水解
为肌醇与磷酸(盐)的磷酸单酯酶［2，4］。
植酸酶除极少量来自植物根系外，主要由土
壤微生物分泌产生［5，6］，但长期单施化肥降低了
农田土壤细菌和真菌数量，改变了微生物种群结
构［7］，这必然会影响土壤生物活性及土壤植酸酶
的产生。土壤生物活性主要取决于土壤动物、植
物和微生物的生命活动以及土壤酶类的活性，向
果园土壤引入蚯蚓和微生物可明显提高土壤生物
活性［8，9］，将饲料植酸酶成品施入土壤能够明显
提高土壤磷酸酶活性［10，11］，施入来自微生物的植
酸酶制剂可显著促进土壤有机磷的水解以及磷的
有效性［12，13］，将超表达植酸酶的烟草种植在土壤
中，同样明显促进土壤有机磷的转化等［14］。但
是，外源植酸酶引起的土壤变化及其对土壤微生
物及作物生长发育的影响并不清楚。平邑甜茶是
苹果常用砧木和观赏树木，本研究利用盆栽平邑
甜茶，通过向盆土施入液体植酸酶制剂，探讨植酸
酶活性在土壤中的变化，分析土壤微生物、磷酸酶
和平邑甜茶对外源植酸酶的反应，以期为改善根
区土壤生物学特性提供依据。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
试验于 2012 年在山东省高校果树生物学重
点实验室和山东农业大学园艺实验站进行。试验
用植酸酶为北京挑战生物技术有限公司的液体植
酸酶制剂(活性 5 000 U /ml) ，供试植株为 1 年生
盆栽平邑甜茶幼苗，盆土为普通褐土，其 pH 值为
7. 3、速效磷 33. 9 mg /kg、碱解氮 66. 6 mg /kg、速
效钾 102. 5 mg /kg。
1. 2 试验设计
2012 年 5 月 10 日选长势一致的 1 年生平邑
甜茶幼苗，两棵为一组移栽到陶盆中，5 月 17 日
分别向盆土中灌入 0、5 000、10 000、20 000、
40 000 U /kg液体植酸酶进行处理，每盆为一个处
理，每处理重复 3 次。
1. 3 测定方法
从 2012 年 5 月 17 日开始定期用取土器从盆
中随机选 3 点垂直取土(深度以盆高为准) ，将 3
份土均匀混合后用“四分法”取土样，剩余土放回
盆中。将所取土样带回实验室，取 40 g 放入 4℃
恒温箱用于微生物量测定，其余土样自然风干后
研磨用于土壤速效磷及土壤酶的测定。处理 50 d
后对平邑甜茶幼苗的根系活力、幼苗株高、茎粗、
叶面积、净光合速率及叶片叶绿素含量进行测定。
速效磷含量测定采用钼锑抗比色法［15］、磷酸
酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法［16］、植酸酶活
性测定参照关松荫的土壤酶及其研究方法［16］;微
生物量测定运用涂布平板计数法测定每克土壤内
微生物量［17］，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，放
线菌采用改良高氏 1 号培养基，真菌采用孟加拉
红的马丁氏培养基，分别进行各微生物类群的分
离与计数，并计算每克干土中的微生物数量
(CFU /g干土) ;根系活力测定采用氯化三苯基四
氮唑(TTC)还原法［18］;株高和茎粗用米尺与游标
卡尺测量;净光合速率用 CIＲAS － 2 便携式光合
测定仪(PP Systems，英国)进行测定;叶绿素含量
用 SPAD －502 便携式叶绿素测定仪测定。
1. 4 数据统计分析
用 Excel和 DPS 软件对数据进行统计分析，
用 Duncan’s法进行显著性检验。
2 结果与分析
2. 1 外源植酸酶对根区土壤植酸酶活性的影响
图 1 为土壤浇灌外源植酸酶后 50 d 内土壤
植酸酶活性变化趋势。由该图可见，施入液体植
酸酶制剂能够明显提高平邑甜茶根区土壤植酸酶
的活性，并且随着外源植酸酶施用量的增加，土壤
植酸酶活性逐渐升高。同时，施入不同浓度的植
酸酶后，根区土壤植酸酶活性均随着处理时间的
延长而呈现先迅速下降后趋于平稳的变化特点，
在前 10 d下降尤为明显;而且外源植酸酶用量越
大，土壤植酸酶活性最后趋于平稳所需要的时间
越长。由于所测得的植酸酶活性是外源植酸酶和
土壤原有植酸酶混合后而呈现的活性，处理前 10
d总活性下降，说明外源植酸酶活性在前 10 d 损
失较多，但总体来说，施用外源植酸酶可以有效提
28 山 东 农 业 科 学 第 45 卷
高根区土壤植酸酶活性，用量越大，提高的幅度也
越大，而且在最低用量(5 000 U /kg)的外源植酸
酶处理后 50 d 时，土壤植酸酶活性仍比对照高
13. 2%。
图 1 不同用量外源植酸酶对根区土壤
植酸酶活性的影响
2. 2 外源植酸酶对根区土壤速效磷含量的影响
图 2 为土壤浇灌外源植酸酶后 50 d 内土壤
速效磷含量变化趋势。由该图可见，根区土壤速
效磷含量在施入外源植酸酶后明显高于对照，升
高幅度在 3. 56% ～ 54. 48%，并且随着外源植酸
酶施用量的增加，土壤速效磷含量逐渐增加。此
外，对照土壤速效磷含量随时间延长而逐渐减少，
而施入外源植酸酶后，根区土壤速效磷含量在前
10 d逐渐增加，并在第 10 天达到一个峰值后逐渐
下降。但是，5 000 U /kg 的植酸酶施入土壤后
30、40、50 d时测定，土壤速效磷含量仍然分别比
对照增加 15. 1%、14. 3%和 10. 3%。
图 2 不同用量外源植酸酶对根区土壤
速效磷含量的影响
2. 3 外源植酸酶对根区土壤磷酸酶活性的影响
图 3 为浇灌外源植酸酶后 50 d 内土壤碱性
磷酸酶和中性磷酸酶活性变化趋势。由该图可见，
添加外源植酸酶可以明显提高土壤磷酸酶活性，其
碱性和中性磷酸酶分别比对照提高11. 90% ～
26. 57%、3. 94% ～39. 52%，并且随外源植酸酶施
用量的增加，土壤磷酸酶活性逐渐升高。
由图 3 还可见，虽然在处理后 20 d 时磷酸酶
活性有所下降，但总体上土壤磷酸酶活性随着处
理时间的延长而逐渐增加，尤其是碱性磷酸酶活
性。此外，土壤碱性磷酸酶活性及其在施入植酸
酶后的活性增加值均明显高于中性磷酸酶活性，
说明碱性磷酸酶在无机磷的释放中比中性磷酸酶
能够发挥更大的作用。
图 3 不同用量外源植酸酶对平邑甜茶根区
土壤碱性和中性磷酸酶活性的影响
2. 4 外源植酸酶对根区土壤微生物组成的影响
表 1 为浇灌 40 000 U /kg 的外源植酸酶后土
壤内细菌、放线菌、真菌数量随时间延长的变化。
可见，施加外源植酸酶后，土壤内细菌、放线菌、真
菌数量明显高于对照，在处理后 10 ～ 50 d 内的提
高幅度分别为 30. 98% ～ 69. 00%、35. 78% ～
249. 18%、10. 17% ～ 271. 28%，其中处理第 10
天，3 种微生物的数量及放线菌和真菌的增加比
率均最高，而细菌数量在 50 d 内的增加比率比较
38第 10 期 杨萍萍等:外源植酸酶对土壤磷酸酶、微生物及平邑甜茶幼苗生长的影响
稳定。此外，尽管施用外源植酸酶后 3 种土壤微
生物数量有不同程度增加，但没有改变土壤细菌
数量 ＞放线菌数量 ＞真菌数量的规律。
表 1 外源植酸酶(40 000 U /kg)对根区土壤微生物的影响
施用植酸酶
后天数(d)
细菌数量(×105 CFU /g)
植酸酶 CK 比 CK ±(%)
放线菌数量(×104 CFU /g)
植酸酶 CK 比 CK ±(%)
真菌数量(×103 CFU /g)
植酸酶 CK 比 CK ±(%)
10 93. 00 ± 9. 00* 71. 00 ± 4. 42 30. 98 213. 67 ± 6. 66* 61. 00 ± 4. 54 250. 27 151. 00 ± 9. 54* 40. 67 ± 5. 15 271. 28
20 63. 33 ± 1. 53* 51. 33 ± 5. 89 23. 37 96. 67 ± 5. 42 * 58. 33 ± 6. 66 65. 72 68. 67 ± 8. 08 62. 33 ± 7. 51 10. 17
30 91. 67 ± 6. 67* 66. 00 ± 11. 79 38. 89 99. 00 ± 6. 53* 71. 33 ± 1. 15 38. 79 83. 67 ± 8. 14* 63. 33 ± 5. 05 32. 12
40 88. 00 ± 3. 33* 63. 33 ± 6. 23 38. 95 100. 67 ± 7. 47* 63. 67 ± 3. 21 58. 11 87. 67 ± 6. 26 78. 67 ± 5. 20 11. 14
50 72. 67 ± 5. 97* 43. 00 ± 4. 58 69. 00 108. 00 ± 7. 55* 37. 33 ± 4. 93 189. 31 76. 33 ± 5. 41* 35. 33 ± 2. 81 116. 05
注:* 表示与对照相比差异显著(P﹤ 0. 05)。下同。
2. 5 外源液体植酸酶对平邑甜茶幼苗生长及光
合性能的影响
表 2 为向盆土浇灌 40 000 U /kg 外源植酸酶
第 50 天时平邑甜茶幼苗根系活力、植株生长量及
光合性能的变化。由表 2 可见，植酸酶处理后，幼
苗根系活力、株高、叶面积及光合速率均明显高于
对照，说明向土壤施加外源植酸酶可以提高叶片
光合性能，促进平邑甜茶植株生长。
表 2 外源植酸酶(40 000 U /kg)对平邑甜茶幼苗
生长及光合性能的影响
处理
根系活力
［μg /(g·h) ］
茎粗
(mm)
株高
(cm)
单株叶面积
(cm2)
光合速率
［μmol /(m2·s)］
叶绿素含量
(SPAD值)
植酸酶 36. 75 ±3. 39* 5. 00 ±0. 67 31. 00 ±3. 57* 25. 80 ±2. 03* 20. 60 ±1. 30* 52. 81 ±1. 53
对照 28. 27 ±2. 35 3. 77 ±0. 59 23. 00 ±2. 38 20. 30 ±2. 52 15. 99 ±1. 31 49. 81 ±1. 53
3 讨论
在土壤磷素循环过程中，速效磷、土壤酶及有
机磷存在着密切联系，植酸酶与磷酸酶在催化土
壤有机磷素释放中发挥重要作用［19，20］。土壤植
酸酶活性除取决于植酸酶的来源和生化特性外，
主要受土壤环境因素的影响［21］，如土壤蛋白酶和
微生物对植酸酶的降解，土壤颗粒对植酸酶吸附
以及土壤金属离子等对植酸酶的破坏等。本研究
中发现，外源植酸酶施入土壤后，测得的土壤植酸
酶活性虽然在开始远高于未施外源植酸酶的土
壤，但在前 10 d 内大幅度下降，这说明外源植酸
酶施入土壤后受到土壤因素的干扰，使酶活性大
量损失。不过，尽管酶活性大幅度下降，但 10 d
以后，土壤植酸酶活性基本稳定，而且施入外源植
酸酶的土壤植酸酶活性始终明显高于对照;此外，
即使在处理后第 50 天，最低用量的外源植酸酶仍
使土壤植酸酶活性提高 13. 2%，这说明有某种因
素在延缓植酸酶活性下降或者补充新的植酸酶。
土壤植酸酶主要由土壤微生物分泌产生［6］。
本研究结果显示，施入外源植酸酶后，土壤细菌、
放线菌和真菌的数量明显提高，而且在处理后第
10 天，3 种微生物的数量均处于最高水平。土壤
微生物数量的这种普遍增加，必然会增加土壤植
酸酶的数量和活性，从而为土壤补充新的植酸酶。
至于微生物数量之所以在施用外源植酸酶后增加
(尤其是处理后第 10 天) ，应当与外源植酸酶的
施入改变了土壤环境及增加了微生物所需要的营
养(如部分外源植酸酶在施入前 10 d内可能降解
成氨基酸等)有关。
植酸酶在将植酸(肌醇六磷酸)水解时，会生
成肌醇二磷酸、肌醇三磷酸等中间产物，这些中间
产物对磷酸酶有一定诱导作用;而且，土壤磷酸酶
是一类催化有机磷化合物释放出无机磷和相应醇
类的水解酶，严格地讲，植酸酶属于磷酸酶的一种
特殊类型［20］，因此，土壤施入外源植酸酶后，在植
酸酶活性升高的同时，土壤磷酸酶活性也相应升
高。然而，磷酸酶毕竟不等同于植酸酶，它们在土
壤中的变化趋势并不完全相同。
磷酸酶和植酸酶水解有机磷生成的产物都是
速效磷，这两种酶活性的升高必然使土壤速效磷
含量升高。外源植酸酶处理前 20 d，磷酸酶和植
酸酶都处于较高水平，20 d 后植酸酶活性降到较
低水平而磷酸酶活性依然比较高，因此，土壤施入
外源植酸酶后的前 20 d，速效磷的产生可能是磷
酸酶和植酸酶共同作用的结果，第 20 天到第 50
天，速效磷的产生可能主要是磷酸酶的作用。处
理第 20 天后，土壤速效磷含量逐渐下降，则可能
48 山 东 农 业 科 学 第 45 卷
与植株对速效磷吸收利用逐渐增强有关。
磷是植物生长发育不可缺少的大量元素之
一，土壤速效磷对植株生长有促进作用;施入外源
植酸酶不仅提高了土壤速效磷含量，也提高了土
壤酶的活性和微生物数量。丰富的土壤酶和土壤
生物及它们的活跃代谢不仅可提高土壤生物活
性，还可产生许多活性物质，如微生物的代谢活动
会产生吲哚乙酸和细胞分裂素等多种植物生长调
节物质，这些调节物质可以促进根系发育及其养
分吸收，进而改善叶片的光合性能，促进地上部的
生长发育。因此，正如本研究所看到的，土壤施入
外源植酸酶第 50 天，平邑甜茶幼苗根系活力、光
合性能和植株生长量均明显提高。
4 结论
4． 1 外源液体植酸酶活性在添加到土壤后的前
10 d下降最快，10 d 后活性相对稳定;施用外源
植酸酶可以明显提高土壤植酸酶活性，有利于改
良土壤。
4． 2 外源植酸酶不仅可以提高土壤磷酸酶活性
和速效磷含量，还可以增加土壤微生物数量，提高
平邑甜茶根系活力和叶片光合性能，促进植株生
长发育。
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