全 文 ：不同地下滴灌制度下黄瓜根际微生物活性
及功能多样性*
李摇 华摇 贺洪军摇 李腾飞摇 张自坤**
(德州市农业科学研究院, 山东德州 253015)
摘摇 要摇 采用微生物培养、BIOLOG碳素利用法和土壤酶活性测定等方法,分析了日光温室不
同地下灌溉制度下黄瓜根际土壤中微生物活性及功能多样性.结果表明: 根际土壤微生物生
物量 C、N含量、基础呼吸、代谢熵、AWCD 值、Shannon 指数和 McIntosh 指数随灌水量的增加
呈先升高后下降的趋势;在 0. 8Ep(Ep为 20 cm标准蒸发皿蒸发量)灌溉水平下,I2处理(灌水
周期 8 d)根际土壤微生物生物量 C、N含量、基础呼吸、代谢熵、AWCD值、Shannon指数和Mc鄄
Intosh指数显著高于 I1处理(灌水周期 4 d) . 0. 8Ep处理下,细菌、放线菌、自生固氮菌数量及脲
酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性显著高于其他 2 个灌水量处理(0. 6Ep 和
1. 0Ep);I2处理的细菌和自生固氮菌数量、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性显著高于 I1处理,放线菌
数量、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性与 I1处理差异不显著,而真菌数量显著低于 I1处理.
I20. 8Ep处理使黄瓜根际土壤中微生物代谢活性和微生物群落功能多样性升高,微生物区系得
以改善,土壤酶活性提高,促进黄瓜生长.
关键词摇 地下滴灌摇 BIOLOG摇 基础呼吸摇 微生物生物量摇 土壤酶
文章编号摇 1001-9332(2014)08-2349-06摇 中图分类号摇 Q938; S642. 2摇 文献标识码摇 A
Microbial activity and functional diversity in rhizosphere of cucumber under different sub鄄
surface drip irrigation scheduling. LI Hua, HE Hong鄄jun, LI Teng鄄fei, ZHANG Zi鄄kun
(Dezhou Academy of Agricultural Sciences, Dezhou 253015, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. , 2014, 25(8): 2349-2354.
Abstract: The effects of subsurface drip irrigation scheduling on microbial activity and functional
diversity in rhizosphere of cucumber in solar greenhouse were studied in this paper. The results
showed that the soil microbial biomass C and N, basal respiration, metabolic quotient and values of
AWCD, Shannon and McIntosh indexes were increased at first and then decreased with the increase
of irrigation water amount. The values of microbial C and N, basal respiration and metabolic quo鄄
tient in I2 treatments were significantly higher than those in I1 treatments at the 0. 8Ep irrigation
level. The numbers of bacteria, actinomyces and nitrogen鄄fixing bacteria, and the activities of
urease, phosphatase, sucrase, catalase and polyhenoloxidase were significantly higher in the 0. 8Ep
treatment than in the other treatments. The numbers of bacteria and nitrogen鄄fixing bacteria, the ac鄄
tivities of urease, phosphatase and sucrase in I2 treatments were significantly higher than in I1 treat鄄
ment, the actinomyces number and activities of catalase and polyhenoloxidase had no significant
difference between I1 and I2 treatments, however, the fungi number in I2 treatments were significant鄄
ly lower than in I1 treaments at the 0. 8Ep irrigation level. The microbial activity and functional di鄄
versity in rhizosphere of cucumber were strengthened in the I20. 8Ep treatment, meanwhile, the soil
microflora was improved and the soil enzymes activities were enhanced, therefore, the cucumber
growth was promoted as well.
Key words: subsurface drip irrigation; BIOLOG; basal respiration; microbial biomass; soil en鄄
zymes.
*山东省现代农业产业技术体系项目(SDAIT鄄02鄄022鄄03)资助.
**通讯作者. E鄄mail: zkzhang@ yeah. net
2013鄄11鄄11 收稿,2014鄄05鄄19 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 8 月摇 第 25 卷摇 第 8 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Aug. 2014, 25(8): 2349-2354
摇 摇 土壤微生物是农田生态系统的重要组成部分,
是推动土壤有机质分解、转化与循环的动力;土壤微
生物的数量与土壤肥力有极为密切的关系,较高的
土壤微生物活性通常是土壤肥沃的标志[1] . 土壤水
分条件影响土壤有机质组分、通气状况和土壤微生
物活性,进而影响土壤有机碳矿化速率和矿化
量[2] .土壤微生物受农田灌溉方式的影响[3],不同
灌溉模式下稻田土壤微生物数量不同,淹水条件下
厌气性细菌数量高于其他灌溉模式的数量,好气性
细菌、真菌和放线菌以及稻田土壤微生物总量以浅、
湿、干间歇灌溉模式最高[4-5] .土壤水分状况对土壤
酶活性的影响显著,且不同土壤酶活性对水分要求
并不相同[6] .
地下滴灌因其独特的优越性成为日光温室作物
生产中一种重要的节水灌溉方式,推广面积也越来
越大.国内外学者对地下滴灌的灌溉制度进行了一
些研究,我们前期研究发现,日光温室黄瓜适宜的灌
水量为 0. 8Ep(Ep为 20 cm 标准蒸发皿的蒸发量),
灌水周期为 8 d[7] . 但这些研究多是基于作物生长
发育和产量品质效应方面,没有考虑土壤微生物效
应[7-8] .而不同的灌水方式和灌水量可通过影响土
壤含水量、温度、通气性、pH值、EC值及有机碳和氮
素水平[9],进而影响土壤微生物特性[10-11] .因此,需
要对地下滴灌条件下土壤微生物进行研究,以揭示
水分条件对黄瓜根际土中微生物数量及活性的影
响,明确土壤微生物数量和功能多样性对水分条件
的敏感程度,阐明地下滴灌节水增产的土壤微生物
生态学机理,为改善黄瓜根际土壤微生态环境和建
立科学的灌溉制度提供理论依据和技术支撑.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
试验于 2012 年在山东农业大学科技创新园区
的日光温室内进行. 试验包括 2 个灌水周期( I1:
4 d;I2:8 d)和 3 个灌水量(0. 6Ep、0. 8Ep、1. 0Ep,Ep
为 20 cm标准蒸发皿的蒸发量),共 6 个处理,每个
处理 3 次重复,共 18 个小区.试验小区随机排列,相
邻小区间用埋深 60 cm 的地膜隔开. 为确保各处理
小区土壤中微生物分布及其他土壤参数均匀一致,
将各处理小区表层 30 cm 土壤取出,风干混匀,过
2 mm筛,重新填回小区,测定其理化性质:土壤 pH
值 6. 3,有机质 19. 12 g·kg-1、全氮 1. 12 g·kg-1、全
磷 0. 85 g·kg-1、全钾 8. 10 g·kg-1、碱解氮 72郾 25
mg·kg-1、速效磷 19. 26 mg·kg-1、速效钾 75郾 55
mg·kg-1 .
采用双垄种植,垄宽 60 cm,垄长 6 m,高 15 cm,
行距 40 cm,株距 30 cm,每垄种植黄瓜 40 株,两垄
之间的距离为 60 cm. 黄瓜定植前在垄水平中心地
下 20 cm处埋设 1 根内径 10 mm、外径 12 mm 的滴
灌管,滴头间距 30 cm,滴头流量 4 L·h-1,地下滴灌
管两侧水平距离 20 cm处种植作物.
黄瓜在 10 月 10 日定植后立即统一灌水
25 mm,10 月 20 日开始按不同处理进行灌水. 将 3
个 20 cm标准蒸发皿利用支架置于黄瓜冠层上方,
于每日 8:00 测量蒸发皿的前一日蒸发量,取平
均值.
1郾 2摇 样品采集
定植 60 d 后采集黄瓜根际土壤. 取 0 ~ 20 cm
土层根系,轻轻抖动采集根际土壤(不包含明显的
土粒,以满足根际的要求),混匀,用灭菌的塑料袋
包扎密封.一部分新鲜土壤用于微生物生物量碳和
氮的测定,一部分于 4 益保存,用于微生物数量和微
生物功能多样性的测定,一部分风干,过 1 mm 筛,
用于测定土壤酶活性.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 土壤微生物生物量碳和氮摇 土壤微生物生物
量碳和氮分别采用氯仿熏蒸提取滴定[12]和茚三酮
比色法[13]进行测定.
1郾 3郾 2 土壤基础呼吸摇 土壤基础呼吸采用碱吸收滴
定法测定[14],即称取 25 g 新鲜土样均匀地平铺于
500 mL培养瓶底部,放入盛有 0. 05 mol·L-1 NaOH
溶液的小塑料瓶,迅速将培养瓶加盖密封,于 28 益
恒温培养 24 h,取出后用 0. 1 mol·L-1 HCl 进行滴
定.代谢熵为土壤基础呼吸强度与土壤微生物生物
量 C的比值.
1郾 3郾 3 土壤微生物数量 摇 土壤可培养微生物数量
(colony forming units, CFU)用稀释平板法分离计
数.细菌、放线菌、真菌及自生固氮菌的活菌计数培
养基分别采用牛肉膏蛋白胨培养基、高氏 1 号琼脂
培养基、马丁氏培养基和阿须贝培养基[15] .
1郾 3郾 4 土壤微生物功能多样性摇 土壤微生物功能多
样性采用 BIOLOG 微生物自动分析系统进行分析.
称取 5 g新鲜土样置于 50 mL 无菌的 0. 85% NaCl
溶液中,在 175 r·min-1下振荡 30 min. 用无菌的
0郾 85% NaCl溶液稀释至 200 倍后,再用 8 通道加样
器向 BIOLOG Eco 微孔板各孔中分别添加 150 滋L
稀释后的悬液,25 益恒温培养,每隔 24 h 在 BI鄄
OLOG自动读盘机上读取 590 和 750 nm 波长下的
0532 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
吸光值.参照 Zhong 和 Cai[16]的方法计算平均吸光
度值(AWCD)和多样性指数,选取 96 h 的数据进行
分析和多样性指数的计算.
1郾 3郾 5 土壤酶活性的测定摇 参照关松荫[17]的方法,
采用靛酚比色法测定脲酶活性,结果以 24 h 后 1 g
土壤中 NH4 + 鄄N 的毫克数表示;用邻苯三酚比色法
测定多酚氧化酶活性,以 2 h后 1 g土壤中生成的紫
色没食子素的毫克数表示;用高锰酸钾滴定法测定
过氧化氢酶活性,其活性单位为 0. 1 mol KMnO4·
L-1·g-1·20 min-1;用 3,5鄄二硝基水杨酸比色法测
定蔗糖酶活性,以 24 h 后生成葡萄糖的毫克数表
示;用磷酸苯二钠法测定磷酸酶活性,以 24 h 后 1 g
土壤中释放的酚的毫克数表示.
1郾 4摇 数据处理
采用 SAS 软件处理数据,采用 Duncan 多重比
较法进行差异显著性分析,数据以平均值依标准差
表示.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同滴灌处理下黄瓜根际土壤微生物生物量
C、N的变化
由表 1 可以看出,根际土壤微生物生物量 C、N
含量随灌水量的增加呈先升高后下降的趋势,2 个
灌水周期均是 0. 8Ep处理根际土壤微生物生物量
C、N含量最高.在 0. 8Ep灌溉水平下,I2处理根际土
壤微生物生物量 C、N含量显著高于 I1处理,分别高
10. 8%和 9. 5% ;而在其余灌溉水平下 (0. 6Ep和
1郾 0Ep),2 个灌水周期处理( I1和 I2)根际土壤微生
物生物量 C、N含量差异不显著.
表 1摇 不同灌溉处理下黄瓜根际土壤微生物生物量 C、N、基
础呼吸及代谢熵
Table 1 摇 Soil microbial biomass C, N, basal respiration
and metabolic quotient in rhizosphere soil of cucumber un鄄
der different irrigation treatments
处理
Treat鄄
ment
土壤微生物
生物量碳
Soil microbial
biomass C
(mg C·kg-1)
土壤微生物
生物量氮
Soil microbial
biomass N
(mg N·kg-1)
基础呼吸
Basal respiration
(mg CO2·
kg-1·h-1)
代谢熵
Metabolic
quotient
(mg CO2·g-1
MBC·h-1)
I10. 6Ep 287. 40依12. 14d 34. 86依1. 85d 10. 25依0. 72d 35. 66依2. 22d
I10. 8Ep 332. 32依15. 27b 40. 96依2. 25b 12. 99依0. 98b 39. 09依2. 44b
I11. 0Ep 317. 45依16. 68c 38. 48依2. 05c 12. 15依0. 83c 38. 27依2. 36c
I20. 6Ep 284. 25依13. 14d 35. 62依1. 85d 10. 26依0. 75d 36. 09依2. 25d
I20. 8Ep 368. 18依20. 25a 44. 77依2. 45a 15. 24依1. 01a 41. 39依2. 58a
I21. 0Ep 312. 80依18. 44c 39. 43依2. 15c 12. 42依0. 75c 39. 71依2. 45b
同列数据后不同小写字母表示差异显著(P<0. 05) Different small
letters in the same column meant significant difference at 0. 05 level. 下
同 The same below.
2郾 2摇 不同滴灌处理下黄瓜根际土壤基础呼吸和代
谢熵
根际土壤基础呼吸和代谢熵随灌水量的增加先
升高后降低,在 0. 8Ep灌溉水平下根际土壤基础呼
吸和代谢熵最高,显著高于其余 2 个灌溉水平. 在
0. 8Ep灌溉水平下,I2灌水处理根际土壤基础呼吸显
著高于 I1处理,比 I1处理高 17. 3% ;而在其余灌溉
水平下(0. 6Ep和 1. 0Ep),2 个灌水周期处理间差异
均不显著.
在 0. 8Ep和 1. 0Ep灌溉水平下,I2灌水处理根际
土壤代谢熵显著高于 I1处理,分别比 I1处理高
9郾 3%和 12. 4% ;而在 0. 6Ep灌溉水平下,2 个灌水
周期处理间差异不显著(表 1).
2郾 3摇 不同滴灌处理下黄瓜根际土壤微生物种群
数量
由表 2 可以看出,细菌、放线菌和自生固氮菌数
量随灌水量的增加呈现先升高后降低的趋势,0. 8Ep
处理细菌、放线菌和自生固氮菌数量最高,显著高于
其他 2 个处理;而真菌数量随灌水量的增加而显著
升高. 1. 0Ep灌溉水平下,I2处理细菌、放线菌和自生
固氮菌数量显著高于 I1处理,分别高 5. 7% 、7. 3%
和 10. 4% ,而真菌数量显著低于 I1处理,比 I1处理
低 13. 9% ;0. 8Ep灌溉水平下,I2处理的细菌和自生
固氮菌数量显著高于 I1处理,分别比 I1处理高
18郾 7%和 14. 8% ,放线菌数量与 I1处理差异不显
著,而真菌数量显著低于 I1 处理,比 I1 处理低
5郾 3% ;0郾 6Ep灌溉水平下,I2处理自生固氮菌数量显
著高于 I1处理,比 I1处理高 7. 4% ,而真菌数量显著
低于 I1处理,细菌和放线菌数量差异不显著.
2郾 4摇 不同滴灌处理下黄瓜根际土壤微生物功能多
样性
从表3可以看出,随灌水量的增加,AWCD和
表 2摇 不同灌溉处理下黄瓜根际土壤微生物数量
Table 2摇 Microbial population in rhizosphere soil of cucum鄄
ber under different irrigation treatments
处理
Treatment
细菌
Bacteria
(伊106
cfu·g-1)
放线菌
Actinomyces
(伊106
cfu·g-1)
真菌
Fungi
(伊103
cfu·g-1)
自生固氮菌
Nitrogen鄄fixing
bacteria
(伊106 cfu·g-1)
I10. 6Ep 18. 57依1. 49d 1. 74依0. 15d 4. 58依0. 36e 18. 76依1. 56e
I10. 8Ep 22. 50依1. 75b 2. 38依0. 18a 4. 72依0. 39c 23. 02依1. 91b
I11. 0Ep 21. 40依1. 64c 2. 18依0. 16c 5. 91依0. 46a 21. 23依1. 96c
I20. 6Ep 18. 68依1. 49d 1. 69依0. 12d 4. 22依0. 35f 20. 14依1. 77d
I20. 8Ep 26. 70依1. 91a 2. 54依0. 22a 4. 47依 0. 32d 26. 42依2. 39a
I21. 0Ep 22. 62依1. 68b 2. 34依0. 17b 5. 09依0. 47b 23. 41依1. 97b
15328 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 华等: 不同地下滴灌制度下黄瓜根际微生物活性及功能多样性摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 3摇 不同灌溉处理下黄瓜根际土壤微生物 AWCD 值与多
样性指数
Table 3 摇 AWCD value and diversity index of rhizosphere
soil of cucumber under different irrigation treatments
处理
Treatment
平均吸光值
AWCD
Shannon指数
Shannon index
Simpson指数
Simpson index
McIntosh指数
McIntosh index
I10. 6Ep 0. 65依0. 12d 2. 86依0. 15c 0. 92依0. 05a 3. 26依0. 85d
I10. 8Ep 1. 04依0. 21b 3. 02依0. 08ab 0. 94依0. 03a 5. 24依1. 63b
I11. 0Ep 0. 87依0. 36c 2. 92依0. 08c 0. 93依0. 01a 4. 65依1. 52c
I20. 6Ep 0. 66依0. 15d 2. 87依0. 15c 0. 93依0. 04a 3. 52依1. 13d
I20. 8Ep 1. 28依0. 28a 3. 06依0. 14a 0. 94依0. 05a 6. 83依1. 46a
I21. 0Ep 0. 90依0. 21bc 2. 94依0. 13bc 0. 94依0. 03a 4. 82依1. 83c
McIntosh指数呈先升后降的趋势,在 0. 8Ep灌溉水
平下,AWCD 值和 McIntosh 指数显著高于其他处
理,且 I2处理下 AWCD值和 McIntosh 指数显著高于
I1处理,分别比 I1处理高 23. 1% 和 30郾 3% ;而在
0郾 6Ep和 1. 0Ep灌溉水平下,灌水周期对 AWCD 和
McIntosh指数无显著影响. 0. 8Ep灌溉水平下 Shan鄄
non指数最高,显著高于其他灌水处理,灌水周期对
Shannon指数无显著影响. 灌水周期和灌水量均对
Simpson指数无显著影响.
2郾 5摇 不同滴灌处理下黄瓜根际土壤酶活性
由表 4 可知,脲酶、磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶
和多酚氧化酶活性随灌水量的增加先升高后降低.
0. 6Ep灌溉水平下,I2处理脲酶活性显著高于 I1处
理,蔗糖酶活性显著低于 I1处理,而磷酸酶、过氧化
氢酶和多酚氧化酶活性差异不显著;0. 8Ep灌溉水平
下,I2处理脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性显著高于 I1处
理,分别比 I1处理高 14. 6% 、17. 3%和 15. 1% ,而过
氧化氢酶和多酚氧化酶活性差异不显著;1. 0Ep灌溉
水平下,I2处理磷酸酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性显
著高于 I1处理,过氧化氢酶活性显著低于 I1处理,而
脲酶活性差异不显著.
表 4摇 不同灌溉处理下黄瓜根际土壤酶活性
Table 4摇 Soil enzymes activities in rhizosphere soil of cucumber under different irrigation treatments
处理
Treatment
脲酶
Urease
(mg·g-1)
磷酸酶
Phosphatase
(mg·g-1)
蔗糖酶
Sucrase
(mg·g-1)
过氧化氢酶
Catalase (0. 1 mol KMnO4·
L-1·g-1·20 min-1)
多酚氧化酶
Polyhenoloxidase
(mg·g-1)
I10. 6Ep 2. 04依0. 16e 0. 70依0. 06d 4. 90依0. 65d 1. 56依0. 17d 1. 24依0. 14bc
I10. 8Ep 2. 47依0. 24b 0. 81依0. 07b 7. 23依0. 74b 1. 96依0. 18a 1. 26依0. 13ab
I11. 0Ep 2. 35依0. 21c 0. 75依0. 07c 6. 57依0. 57c 1. 80依0. 19b 1. 22依0. 12c
I20. 6Ep 2. 15依0. 20d 0. 71依0. 06d 4. 50依0. 56e 1. 55依0. 15d 1. 25依0. 13b
I20. 8Ep 2. 83依0. 27a 0. 95依0. 08a 8. 32依0. 65a 1. 96依0. 19a 1. 28依0. 14a
I21. 0Ep 2. 38依0. 22c 0. 79依0. 07b 7. 27依0. 54b 1. 85依0. 21c 1. 26依0. 12ab
3摇 讨摇 摇 论
土壤微生物生物量 C 是土壤微生物的综合性
指标之一,是土壤有机质库的活跃部分,指示土壤总
有机质的状态与积累情况[18],微生物生物量 N是指
活的微生物体内所含有的氮,对土壤氮素供应和循
环具有重要意义[19] . 前人研究表明,土壤水分条件
影响土壤有机质组分、通气状况和土壤微生物活性,
进而影响土壤微生物生物量,而节水灌溉引起土壤
干湿交替循环,进而影响与土壤肥力质量关系密切
的土壤微生物生物量[20] . 本试验结果也表明,在适
宜的灌水条件下(0. 8Ep),灌水周期长(I2:8 d)的处
理土壤水分变化幅度大,干湿交替剧烈,因而土壤的
微生物量显著高于灌水周期短(I1:4 d)的处理.
土壤呼吸强度代表了土壤碳素的周转速率和微
生物的总体活性,与土壤环境质量密切相关[21] . 已
有研究表明,旱地土壤干湿交替过程促进了土壤微
生物的基础呼吸,尤其在干燥土壤再润湿过程中更
为明显[22-23] .本试验结果与前人研究结果一致:灌
水周期长,土壤水分变化剧烈,土壤基础呼吸升高.
干湿交替引起土壤基础呼吸速率增加的原因有以下
几个方面:一方面,干湿交替过程使土壤团聚体分
散,释放出物理保护的颗粒有机碳,提高了可被微生
物利用的有效底物浓度[24];另一方面,干湿交替使
部分微生物由于受到水分胁迫而不能适应环境变
化,导致其死亡,从而释放出细胞内活性物质,这部
分活性物质极易被幸存下来的微生物利用,引起微
生物数量迅速增加[25] .
土壤水分含量对土壤细菌、真菌和放线菌数量
变化的影响不同,相同水分条件下,细菌、真菌和放
线菌数量的变化并不一致,土壤微生物数量除了受
土壤含水量的影响外,还与作物的生育期有很大的
关系[26] .研究表明,不同灌溉模式稻田土壤微生物
数量不同,淹水条件下厌气性细菌数量高于其他灌
2532 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
溉模式下的数量,好气性细菌、真菌和放线菌以及稻
田土壤微生物总量以浅、湿、干间歇灌溉模式最
高[4-5] .本试验结果也表明,灌水周期长,干湿交替
剧烈,土壤中的微生物数量高.轻度水分亏缺能有效
地改善土壤水分、通气等条件,从而有利于土壤微生
物的繁殖,有时甚至高于充分灌水处理,且根系两侧
土壤微生物数量分布均匀[12] .
BIOLOG分析中平均吸光值(AWCD)表征微生
物群落碳源利用率,是土壤微生物群落利用单一碳
源能力的一个重要指标,反映了土壤微生物活性、微
生物群落生理功能多样性[27] . 本研究发现,在
0郾 8Ep灌溉水平下,AWCD 显著高于其他处理,且 I2
灌溉周期处理下 AWCD显著高于 I1灌溉周期处理,
平均吸光值较大,表明 0. 8Ep灌溉水平下土壤微生
物对底物的利用能力强、土壤碳素周转速率快. Mc鄄
Intosh 指数反映土壤微生物群落均匀度,其变化趋
势与 AWCD一致. Shannon 指数表征土壤微生物群
落丰富度,本研究表明,Shannon 指数受灌水量影响
显著,而灌水周期对其无显著影响. Simpson 指数评
估土壤微生物群落优势度,在本试验中,灌水周期和
灌水量对其均无显著影响.
土壤酶活性代表微生物的活性,同时又是土壤
功能最重要的指标. 有研究报道土壤微生物区系数
量和多样性与土壤酶活性之间有显著的相关性[28],
但也有研究认为两者没有相关性[29] .本试验结果表
明,土壤微生物多样性与土壤酶活性变化趋势相吻
合.因此,合理的灌溉制度提高了土壤微生物量,促
进了微生物活性的提高,同时也带来土壤微生物区系
数量和微生物群落功能多样性的相应变化.
总之,I20. 8Ep灌溉处理下,黄瓜根际土壤中微生
物生物量 C、N含量显著升高,以 AWCD表征的微生
物群落代谢活性提高,根际土壤中微生物群落功能多
样性增加,微生物区系得以改善,土壤酶活性升高.
参考文献
[1]摇 Ma W鄄L (马万里), Tibbits J, Adams M. A new meth鄄
od for research on soil microbial diversity. Acta Pedolo鄄
gica Sinica (土壤学报), 2004, 41(1): 103-107 ( in
Chinese)
[2]摇 Li Z鄄P (李忠佩), Zhang T鄄L (张桃林), Chen B鄄Y
(陈碧云). Dynamics of soluble organic carbon and its
relation to mineralization of soil organic carbon. Acta
Pedologica Sinica (土壤学报), 2004, 41(4): 544 -
552 (in Chinese)
[3]摇 Lupwayi N, Rice W, Clayton G. Soil microbial diversity
and community structure under wheat as influenced by
tillage and crop rotation. Soil Biology and Biochemistry,
1998, 30: 1733-1741
[4]摇 Zornoza RC, Guerrero J, Mataix鄄Solera V, et al. Asses鄄
sing the effects of air鄄drying and rewetting pre鄄treatment
on soil microbial biomass, basal respiration, metabolic
quotient and soluble carbon under Mediterranean condi鄄
tions. European Journal of Soil Biology, 2007, 43:
120-129
[5]摇 Wang Q鄄J (王秋菊), Li M鄄X (李明贤), Zhao H鄄L
(赵宏亮), et al. Studies on the effect of different irri鄄
gation patterns on the microbes in paddy soil. Chinese
Agricultural Science Bulletin (中国农学通报), 2008,
24(9): 114-116 (in Chinese)
[6]摇 Zhang Y, Wang Y. Soil enzyme activities with green鄄
house subsurface irrigation. Pedosphere, 2006, 16:
512-518
[7]摇 Zhang Z鄄K (张自坤), Liu Z鄄X (刘作新), Zhang Y
(张摇 颖), et al. Subsurface drip irrigation scheduling
of cucumber grown in solar greenhouse. Agricultural Re鄄
search in the Arid Areas (干旱地区农业研究), 2008,
26(6): 76-81 (in Chinese)
[8]摇 Wang Z, Liu Z, Zhang Z, et al. Subsurface drip irriga鄄
tion scheduling for cucumber ( Cucumis sativus L. )
grown in solar greenhouse based on 20 cm standard pan
evaporation in Northeast China. Scientia Horticulturae,
2009, 123: 51-57
[9]摇 Chai Z鄄P (柴仲平), Liang Z (梁 摇 智), Wang X鄄M
(王雪梅), et al. The influence of the different methods
of irrigation on the soil physical properties in cotton
field. Journal of Xinjiang Agricultural University (新疆
农业大学学报), 2008, 31(5): 57-59 (in Chinese)
[10]摇 Li F, Yu J, Nong M, et al. Partial root鄄zone irrigation
enhanced soil enzyme activities and water use of maize
under different ratios of inorganic to organic nitrogen fer鄄
tilizers. Agricultural Water Management, 2010, 97:
231-239
[11]摇 Wang J鄄F (王金凤), Kang S鄄Z (康绍忠), Zhang F鄄C
(张富仓), et al. Effects of controlled alternate partial
root zone irrigation on soil microorganism and growth of
maize. Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学),
2006, 39(10): 2056-2062 (in Chinese)
[12]摇 Sparling G, West A. Modifications to the fumigation鄄
extraction technique to permit simultaneous extraction
and estimation of soil microbial C and N. Communica鄄
tions in Soil Science and Plant Analysis, 1988, 19:
327-344
[13]摇 Joergensen R, Brookes P. Ninhydrin鄄reactive nitrogen
measurements of microbial biomass in 0. 5 mol· L-1
K2SO4 soil extracts. Soil Biology and Biochemistry,
1990, 22: 1023-1027
[14]摇 Alef K, Nannipieri P. Methods in Applied Soil Micro鄄
biology and Biochemistry. London: Academic Press,
1995
[15]摇 Xu G鄄H (许光辉), Zheng H鄄Y (郑洪元). Analytical
Method Manual of Soil Microorganisms. Beijing: China
Agriculture Press, 1986 (in Chinese)
[16]摇 Zhong W, Cai Z. Long鄄term effects of inorganic fertili鄄
35328 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李摇 华等: 不同地下滴灌制度下黄瓜根际微生物活性及功能多样性摇 摇 摇 摇 摇 摇
zers on microbial biomass and community functional di鄄
versity in a paddy soil derived from quaternary red clay.
Applied Soil Ecology, 2007, 36: 84-91
[17]摇 Guan S鄄Y (关松荫). Soil Enzyme and Its Research
Method. Beijing: China Agriculture Press, 1986 ( in
Chinese)
[18]摇 Bastida F, Barber佗 G, Garc侏a C, et al. Influence of ori鄄
entation, vegetation and season on soil microbial and bio鄄
chemical characteristics under semiarid conditions. Ap鄄
plied Soil Ecology, 2008, 38: 62-70
[19]摇 Zhao X鄄L (赵小亮), Liu X鄄H (刘新虎), He J鄄Z (贺
江舟), et al. Effects of cotton root exudates on availa鄄
ble soil nutrition, enzyme activity and microorganism
quantity. Acta Botanica Boreali鄄Occidentalia Sinica (西
北植物学报), 2009, 29 (7): 1426 - 1431 ( in Chi鄄
nese)
[20]摇 Li Z鄄P (李忠佩), Wang X鄄C (吴晓晨), Chen B鄄Y
(陈碧云). Changes in transformation of soil organic
carbon and functional diversity of soil microbial commu鄄
nity under different land use patterns. Scientia Agricultu鄄
ra Sinica (中国农业科学), 2007, 40(8): 1712-1721
( in Chinese)
[21]摇 Breuer L, Huisman J, Keller T, et al. Impact of a con鄄
version from cropland to grassland on C and N storage
and related soil properties: Analysis of a 60鄄year chrono鄄
sequence. Geoderma, 2006, 133: 6-18
[22]摇 Fierer N, Schimel JP. Effects of drying鄄rewetting fre鄄
quency on soil carbon and nitrogen transformations. Soil
Biology and Biochemistry, 2002, 34: 777-787
[23]摇 Mikha M, Rice C, Milliken G. Carbon and nitrogen
mineralization as affected by drying and wetting cycles.
Soil Biology and Biochemistry, 2005, 37: 339-347
[24]摇 Devevre O, Horwath W. Decomposition of rice straw
and microbial carbon use efficiency under different soil
temperatures and moistures. Soil Biology and Biochemis鄄
try, 2000, 32: 1773-1785
[25]摇 Halverson L, Jones T, Firestone M. Release of intracel鄄
lular solutes by four soil bacteria exposed to dilution
stress. Soil Science Society of America Journal, 2000,
64: 1630
[26]摇 Wei Z鄄X (韦泽秀), Liang Y鄄L (梁银丽), Inoue M,
et al. Effects of different water and fertilizer supply on
cucumber soil nutrient content, enzyme activity, and
microbial diversity. Chinese Journal of Applied Ecology
(应用生态学报), 2009, 20(7): 1678-1684 (in Chi鄄
nese)
[27]摇 Zabinski CA, Gannon JE. Effects of recreational im鄄
pacts on soil microbial communities. Environmental
Management, 1997, 21: 233-238
[28]摇 Liu Y鄄Y (刘岳燕), Yao H鄄Y (姚槐应), Huang C鄄Y
(黄昌勇). Influence of soil moisture regime on micro鄄
bial community diversity and activity in paddy soil. Acta
Pedologica Sinica (土壤学报), 2006, 43(5): 828 -
834 (in Chinese)
[29]摇 Xue D, Yao H, Huang C. Microbial biomass, N minera鄄
lization and nitrification, enzyme activities, and micro鄄
bial community diversity in tea orchard soils. Plant and
Soil, 2006, 288: 319-331
作者简介 摇 李 摇 华,女,1979 年生,硕士研究生,农艺师. 主
要从事设施蔬菜栽培生理生态研究,发表论文 10 篇. E鄄mail:
lihua7924@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
4532 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷