全 文 ：第 3期
黄瓜栽培下醋糟基质脲酶和蔗糖酶活性及其与氮素含量间的关系
朱咏莉 1,2，李萍萍 1
（1. 南京林业大学森林资源与环境学院，江苏 南京 210037；2. 江苏大学农业工程研究院，江苏 镇江 212013）
摘 要：本文研究了黄瓜栽培条件下，醋糟、牛粪和菇渣不同体积配比基质（纯醋糟 C，醋糟+菇渣 CG，醋糟+牛粪 CN
和醋糟+菇渣+牛粪 CGN）脲酶和蔗糖酶活性变化规律及其与基质全氮和有效氮含量间的关系。结果表明，基质脲
酶和蔗糖酶活性变化受不同原料配比和黄瓜生长的双重影响。随黄瓜生育期的推进，CG处理脲酶活性一直呈递减
趋势，蔗糖酶活性呈前期比较稳定、后期略有上升的趋势；C、CN和 CGN处理的脲酶和蔗糖酶活性变化规律比较
相似，均呈前期逐渐升高而后期逐渐下降的特征。基质全氮和有效氮含量的变化较为一致，但基质处理间存在差
异。C处理二者呈逐渐下降的趋势，而其他 3个处理呈前期下降后期上升的动态。脲酶和蔗糖酶活性与氮素含量间
的关系受基质处理的影响。CN处理的脲酶活性与有效氮含量呈显著的正相关关系；CGN处理的脲酶和蔗糖酶活
性均与全氮含量呈显著的负相关关系，而 C和 CG处理的酶活性与氮素含量未表现出明显的相关性。
关键词：醋糟基质；脲酶；蔗糖酶；氮素；黄瓜
中图分类号：S318 文献标识码：B 文章编号：1000-0275（2013）03-0381-04
Relationship of Urease and Invertase Activities and Nitrogen Contents in
Vinegar Residue Substrates under Cucumber Cultivation
ZHU Yong-li1,2, LI Ping-ping2
（1. College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry University, Nanjing, Jiangsu 210037, China;
2. Institute of Agricultural Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang, Jiangsu 212013, China）
Abstract：The aim of this study was to quantify the relationship of urease and invertase activities and nitrogen contents in
vinegar residue substrates with cucumber cultivation. Four substrates were tested: vinegar residue compost (C), 60%
vinegar residue compost and 40% spent mushroom compost (CG), 60% vinegar residue compost and 40% cattle manure
(CN), and 60% vinegar residue compost and 20% spent mushroom compost and 20% cattle manure (CGN). The results
showed: activities of urease and invertase changed with different substrates during cucumber growing stages. Urease
activities of CG substrate had a downward trend with the growing of cucumber plants and invertase activities had an
ascending trend following preliminary stability. In contrast, urease and invertase activities of C, CN and CGN substrates
showed a similar changing way with descending following ascending. The changing trend of total nitrogen contents of
substrates was consistent with that of available nitrogen contents. But the trend of total or available nitrogen contents was
different in the substrates. With the growing of cucumber plants the two parameters of C substrate decreased and those of
the other substrates varied with ascending following the descending. The relationships between urease or invertase
activities and nitrogen contents were influenced by different substrates. A significant positive correlation was observed
between urease activities and available nitrogen contents in CN substrate, and a significant negative one was also
observed between urease or invertase activities and total nitrogen contents. However, for C and CG substrates no
significant correlation between urease or invertase activities and nitrogen contents was found.
Key words：vinegar residue substrate; urease; invertase; nitrogen content; cucumber
酶在土壤养分循环和养分供给过程中发挥着重
要作用。酶活性的高低可在一定程度上表明养分状
况，是评价土壤肥力的常用指标之一。随着设施园艺
的迅速发展，以有机基质代替土壤，日益成为作物栽
培介质的重要发展方向[1，2]。目前，国内针对不同基
质原料的栽培效果以及评价等方面 [3-5]进行了一定
的研究，但尚缺乏对基质酶活性变化及其与肥力关
系的相关报道。在肥力因素中，氮素是最活跃的因
素，也是生产中最重要的限制因子之一。已有研究表
明，不同有机物料中含有大量的微生物和酶，可以促
进有机氮的转化，从而提高其氮素有效性[6，7]。由于
有机基质原料来源较为广泛，受不同原料特性以及
作物生长的共同影响，有机基质酶活性变化特征以
及与氮素肥力的关系还有待进一步深入的研究。
醋糟为制醋业排放的典型有机废弃物，我国每
年的排放量超过 2.60×106 t。目前醋糟已被开发成园
艺植物栽培的有机基质并在生产上得到了一定的应
用。本试验以纯醋糟基质以及醋糟与牛粪和菇渣不
基金项目：国家星火计划项目（编号：2010GA690001）；江苏高校优势学科建设工程资助项目（编号：PAPD）；南京林业大学引进高层次人才科研
基金项目（编号：YJ2012-09）。
作者简介：朱咏莉(1976-)，女，河南新乡人，副研究员，博士，主要从事农林废弃物资源利用与生态环境方面的研究。
收稿日期：2012-12-31，修回日期：2013-03-27
第 34卷第 3期
2013年 5月
Vol．34 No．3
May． 2013
农业现代化研究
RESEARCH OF AGRICULTURAL MODERNIZATION
第 34卷农业现代化研究
同体积配比的混合基质作为对象，研究栽培过程中
基质脲酶和蔗糖酶活性变化及其与氮素含量间的关
系，为进一步探讨基质氮素肥力的评价指标以及制
定合理的氮素调控和管理措施提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验设置
试验在玻璃温室内进行。醋糟原料来自江苏恒
顺集团，为新鲜醋糟堆制发酵而成。菇渣为栽培草菇
以后的废料，牛粪为奶牛厂提供的发酵干牛粪。试验
共设 4个处理，分别为纯醋糟（C），醋糟∶菇渣 6∶4
（CG），醋糟∶牛粪 6∶4（CN），醋糟∶菇渣∶牛粪 6∶2 ∶2
（CGN），混合比例为体积比。基质铺设在栽培槽中，
槽长 15 m、宽 0.5 m、深 0.3 m。槽建好后在槽底部铺
一层 0.1 mm 的聚乙烯塑料薄膜，膜上铺一层厚约 5
cm 的碎石（直径 3 ~ 5 cm），以利排水，然后在碎石
上铺塑料编织袋，装入混匀的基质，厚度为 25 cm
左右。实验时将每槽分为 4个小区，每个小区长度为
3.0 m，小区间间隔约为 1.0 m。试验每处理重复 3
次，共计 12个小区，随机排列。
栽培作物为水果黄瓜碧玉一号。采用穴盘进行
育苗，待黄瓜幼苗长至 2叶 1心时，挑选生长状况较
为一致的幼苗定植于槽中，每小区 6株。黄瓜生长过
程中所有处理均不施肥，仅进行水分和病虫害防治
等日常管理。
1.2 测定指标
基质性状测定：分别在黄瓜定植后的第 11 d、
23 d、36 d、51 d和 73 d（分别对应幼苗、伸蔓-开花、
开花-结瓜、结瓜期和结瓜后期），按 S曲线法在栽
培槽中取 0cm-15cm基质样品，每小区均为多点混
合样。样品一部分经低温烘干、粉碎、过筛处理后，进
行全氮测定，另一部分保存于 4 ℃冰箱中，用于 pH、
硝态氮、铵态氮、脲酶活性、蔗糖酶活性等指标测定。
硝态氮和铵态氮均为蒸馏水浸提（浸提比为 1∶5），采
用 SEAL -AA3 连续流动分析仪 （英国 SEAL
Analytical公司生产）测定；全氮的测定采用开氏消
煮-连续流动分析仪方法。脲酶活性和蔗糖酶活性
的测定均采用比色法 [8]，以 24h 内单位干重基质样
品在 37℃下酶促反应产物的数量进行表示。
试验用菇渣的基本性状为：pH 9.13，全氮 15.8
g/kg，有机质 470.6 g/kg；牛粪：pH 7.52，全氮 9.7 g/
kg，有机质 317.5 g/kg。试验各处理基质的基本性状
见表 1。
2 结果与分析
2.1 不同配比醋糟基质脲酶活性的变化
同一生育期不同基质间脲酶活性差异较大（图
1）。在黄瓜幼苗和伸蔓-开花期，CG处理脲酶活性
显著高于其他处理，CN、C和 CGN处理间差异不显
著。在开花-结瓜期以后，各处理间脲酶活性均无显
著差异。基质脲酶活性受黄瓜生育期进程的显著影
响，从幼苗期到结瓜后期，CG处理脲酶活性一直呈
递减趋势，结瓜后期达到最低，其他 3个处理脲酶活
性则呈先升高后下降的波动变化规律。各处理脲酶
活性高峰出现的时期不同，C和 CN均出现在开花-
结瓜期，CGN则出现在伸蔓-开花期，且各个处理最
高峰值间无显著差异。与试验初期相比，试验后期除
CG脲酶活性显著降低以外，其他处理均未见明显
差异。
2.2 不同配比醋糟基质蔗糖酶活性的变化
图 2为黄瓜生长期间不同醋糟配比基质蔗糖酶
活性的变化。从中可以看出，在结瓜期之前，各基质
处理蔗糖酶活性差异较大，并以 CG处理为最低。到
结瓜后期，各处理间差异较小。同一生育期，除伸
蔓-开花期和结瓜期 CG蔗糖酶活性与其他 3个处
理存在显著差异以外（C、CN和 CGN相互间差异不
显著），其他生育期 4个处理间均差异不显著。在黄
瓜生长期内，不同基质蔗糖酶活性的变化规律不同，
C、CN和 CGN蔗糖酶活性的变化规律较为相似，均
表现在伸蔓-开花期上升到最高，然后一直呈下降
的趋势，CG则为结瓜期之前较为稳定，后期又有所
上升。
2.3 不同配比醋糟基质全氮和有效氮含量的变化
不同醋糟基质处理全氮和有效氮含量均存在较
大差异。试验初期，纯醋糟基质全氮和有效氮含量均
较高，而配比菇渣和牛粪的处理则相对较低。在黄瓜
表1 各基质的基本性状
基质
C
CG
CN
CGN
pH
5.61
8.05
6.27
6.53
电导率（ms/cm）
0.41
0.43
0.61
0.60
全氮（g/kg）
24.6
21.0
14.9
18.2
有效氮（g/kg）
1.29
0.66
0.44
0.87
382
第 3期
生长的不同生育期，各醋糟基质间全氮和有效氮含
量差异有所变化（见表 2）。在幼苗期和伸蔓-开花
期，全氮和有效氮含量均以 C处理为最高，CN处理
最低，但各处理间差异不显著；而在结瓜后期，则以
CG处理的全氮和有效氮为最高，并显著高于其他 3
个处理。
随黄瓜生育进程各基质间全氮和有效氮含量均
呈现不同的变化趋势。纯醋糟全氮含量一直呈下降
趋势，添加菇渣和牛粪各处理全氮含量则均表现为
黄瓜生长前期略有下降，而后期则稍有增加的趋势。
纯醋糟处理有效氮含量表现为在黄瓜生长前期迅速
下降，而中后期变化比较平缓；CG和 CN处理则总
体上呈黄瓜生长中期较高，而生长前期和后期则较
低的规律，尤其 CG处理在开花-结瓜期出现了一个
明显的峰值；CGN处理则与 C相反，有效氮含量在
黄瓜生长前期变化比较平稳，中后期则表现为明显
下降。
表2 黄瓜不同生长阶段醋糟基质全氮和有效氮含量的变化 （单位：g/kg）
基质
C
CG
CN
CGN
幼苗-伸蔓
23.9±1.1
20.8±1.8
15.6±1.3
19.2± .4
全氮
.20± .15
0.58±0.02
0.37±0.03
0.84±0.09
有效氮
伸蔓-开花
21.2±0.6
19.8±1.9
15.4±1.0
16.0±2.3
全氮
0.52±0.17
0.72±0.06
.42±0.02
0.89±0.02
有效氮
开花-结瓜
19.8±2.5
22.2±0.3
14.6±0.7
17.1±4.5
全氮
0.49±0.21
1.09±0.04
0.52±0.04
0.57±0.28
有效氮
结瓜盛期
9.4±0.2
22.0±1.9
13.8±0.4
18.1±6.7
全氮
0.43±0.04
0.52±0.20
0.30± .14
0.42±0.02
有效氮
结瓜后期
19.0±1.0
24.6±3.0
17.3±1.0
19.5±1.3
全氮
.17±0.04
.83±0.10
.32±0.10
0.54±0.22
有效氮
2.4 醋糟基质脲酶和蔗糖酶活性与全氮和有效氮含
量的关系
整体而言，各基质处理脲酶活性与全氮和有效
氮含量的相关关系均较弱（0.40＜P＜0.56，n=20），蔗
糖酶活性则仅与全氮含量表现出一定的相关性（r＝
-0.461，P=0.07，n=20）。不同基质处理间脲酶和蔗糖
酶活性与氮素间的相关程度差别较大。表 3列出了
各基质脲酶和蔗糖酶活性分别与基质全氮和有效氮
含量间的相关系数。C和 CG处理脲酶和蔗糖酶活
性与氮素含量间均未表现出明显的相关性；CN 处
理脲酶活性与有效氮含量呈显著的正相关关系（r=
0.871，r0.05=0.811，n=5）；CGN处理脲酶和蔗糖酶与全
氮含量均呈显著的负相关关系。
3 讨论
脲酶和蔗糖酶均属于较活跃的水解酶类，其活
性与基质原料性状和作物生长状况等多种因素相
关。不同栽培基质中脲酶或蔗糖酶的活性存在较大
差异。对通过添加腐熟玉米秸、麦秸、菇渣、锯末等农
产废弃物等配成的有机土的栽培试验表明，添加不
同有机物料可以显著提高有机土脲酶活性 4.76%～
147.6%[6]。施用不同有机物料也可以显著增加土壤
脲酶和蔗糖酶等活性[9]。随玉米生育期推进，土壤脲
酶活性呈有规律的变化，其活性高峰出现在玉米拔
节期，玉米收获后脲酶活性高于播前或与播前相
当[10]。本试验中，醋糟、菇渣和牛粪进行不同配比，其
基质脲酶、蔗糖酶活性均表现出较大的差异。试验初
期脲酶活性变化在 8.6mg/g~19.7 mg/g之间，以 CG
处理最高，CGN处理最低；蔗糖酶活性则以 CG处理
最低，CN处理最高。到试验后期，各基质处理间脲
酶和蔗糖酶活性差异均有所降低。基质酶活性受黄
瓜生长的显著影响，且不同基质酶活性的变化规律
不同，如 CG处理脲酶活性一直呈递减趋势，其他 3
个处理脲酶活性则呈先升高后下降的波动变化。
对于脲酶和蔗糖酶活性与氮素以及基质其他性
状间的关系，报道者持有不同的观点。兰宇等通过对
长期不同施肥棕壤玉米地的监测，认为脲酶活性受
不同施肥方式的影响，且与有效氮、pH基本呈极显
著正相关[10]。对大棚设施土壤的分析表明，土壤脲酶
活性与 pH值呈极显著正相关，而与碱解氮相关性
不显著[11]，并且不同施氮模式对土壤脲酶活性具有
显著影响，但对蔗糖酶活性的影响不显著[12]。但也有
表3 基质脲酶和蔗糖酶活性与氮素含量和pH间的相关系数
基质
C
CG
CN
CGN
注：*和**分别表示达到显著水平（a＜0.05）和极显著水平（a＜
0.01）
指标
脲酶
蔗糖酶
脲酶
蔗糖酶
脲酶
蔗糖酶
脲酶
蔗糖酶
全氮
-0.027
0.246
-0.608
0.307
-0.621
-0.131
-0.927**
-0.829*
r
5
5
5
5
5
5
5
5
n
有效氮
0.172
0.314
0.069
0.513
0.871*
0.433
0.549
0.634
r
5
5
5
5
5
5
5
5
n
pH
0.131
0.379
0.750
-0.258
-0.594
-0.820*
-0.989**
-0.793
r
5
5
5
5
5
5
5
5
n
朱咏莉等：黄瓜栽培下醋糟基质脲酶和蔗糖酶活性及其与氮素含量间的关系 383
第 34卷农业现代化研究
报道认为蔗糖酶活性随施氮量增加会极显著下降[13]。
对施用不同有机物料对酶活性影响的研究表明，脲
酶活性与全氮、速效氮含量呈显著相关[12]。另外，通
气状况也是影响基质脲酶和蔗糖酶活性的重要因素
[14]。本试验中，尽管基质全氮与有效氮含量间具有极
显著的正相关关系 [15]，但整体而言，基质脲酶活性与
全氮和有效氮含量间具有较弱的相关关系（0.40＜P＜
0.56，n=20），而蔗糖酶活性与全氮含量则表现出一
定的相关性（P=0.07，n=20）。不同基质处理脲酶和蔗
糖酶活性与氮素间的关系也表现出一定的差异，对
于 CN处理，脲酶活性与有效氮含量呈显著的正相
关关系；对于 CGN处理，脲酶和蔗糖酶与全氮含量
均呈显著的负相关关系。而 C和 CG处理，酶活性与
全氮和有效氮均无明显相关关系。pH可能是造成不
同基质间酶活性与氮素关系差异性的主要因素之
一，如对于 CG、CN和 CGN处理，基质蔗糖酶或脲酶
活性均与 pH表现出一定的相关性。由于受基质性
状和作物生长等的综合影响，有机基质栽培过程中
酶活性与氮素含量间的关系还有待进一步研究。
4 结论
（1）醋糟、菇渣和牛粪不同配比基质间脲酶和蔗
糖酶活性均存在较大差异，并受黄瓜生长的显著影
响。
（2）黄瓜生长期间，不同基质间脲酶和蔗糖酶活
性的变化规律不同。CG处理脲酶活性一直呈递减
趋势，蔗糖酶活性表现为前期比较稳定、后期略有所
上升的趋势。其他 3个处理脲酶和蔗糖酶活性则呈
现前期逐渐升高而后期逐渐下降的变化过程。
（3）随黄瓜的生长，各基质处理全氮和有效氮含
量的变化规律不同。纯醋糟基质全氮和有效氮含量
一直呈下降趋势；其他基质处理的全氮含量表现为
前期下降后期上升的规律。
（4）脲酶和蔗糖酶活性与全氮和有效氮含量的
相关关系与基质处理密切相关。CN处理脲酶活性
与有效氮含量呈显著的正相关关系；CGN处理脲酶
和蔗糖酶与全氮含量均呈显著的负相关关系；而 C
和 CG处理则与氮素含量未表现出明显的相关性。
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