全 文 ：第 35 卷　第 6 期 西北农林科技大学学报(自然科学版) Vol.35 No.6
2007 年 6 月 Journal of No rthwest A &F Univer sity(Na t.Sci.Ed.) Jun.2007
生草葡萄园土壤微生物分布及土壤酶活性研究＊
龙　妍 ,惠竹梅 ,程建梅 ,庞学良
(西北农林科技大学葡萄酒学院 ,陕西 杨凌 712100)
[ 摘　要] 　为了探讨生草对葡萄园土壤肥力的影响 ,采集葡萄试验园行间播种高羊茅 、紫花苜蓿 、白三叶草区域
不同土层土样 ,以清耕土样为对照 , 对土样中的土壤酶活性和微生物数量分布进行了研究。结果表明 , 随土层深度的
增加 , 各处理土壤微生物数量及酶活性均呈递减趋势;生草区域土壤微生物总量普遍高于清耕(对照), 其中以细菌为
主 ,其数量占土壤微生物总量的 90%以上 , 纤维素分解菌数量最少 ,占土壤微生物总量的不到 1%;紫花苜蓿处理土壤
中蔗糖酶 、脲酶 、磷酸酶 、纤维素酶活性是其他 3 个处理的 1.15～ 2.23 , 1.10 ～ 2.17 , 1.70～ 3.21 , 1.03 ～ 1.30倍;过氧
化氢酶随土层的变化不明显;经相关分析发现 , 除过氧化氢酶与土壤微生物未表现出相关性外 , 其他土壤酶活性与土
壤微生物之间绝大部分都呈极显著正相关(P<0.01)。由此得出 ,葡萄园生草可以改善土壤的肥力状况 , 其中行间播
种紫花苜蓿最为适宜。
[ 关键词] 　生草葡萄园;土壤微生物;生态分布;土壤酶活性
[ 中图分类号] 　S663.106 +.1 [ 文献标识码] 　A [ 文章编号] 　1671-9387(2007)06-0099-05
Ecological distributing of soil microorganisms and activity of soil
enzymes in vineyard green covering
LONG Yan ,XI Zhu-mei , CHENG Jian-mei , PANG Xue-liang
(Col leg e o f Enolog y , Nor thwest A&F Universi ty ,Y ang ling , Shaan xi 712100 , China)
Abstract:In o rder to approach the effect of vineyard g reen covering on soil fert ility , the enzyme act ivi-
ties and microo rg anism of soil in the vineyard covering wi th Tall fescue (Festuca arundincea), Alfalfa
(Medicago sat iva),White Clover(Tri f ol ium repens L)and Cleaning tillage(CK)were studied.T he result
show ed that the amount o f soil microo rganism and soil enzyme activity bo th presented the t rend o f g radual
decrease w ith the increase of the soil layer depth;among the dif fe rent treatments , the amount o f microo r-
ganism w as mo re than that under Cleaning ti llage(CK)except Actinomyces;bacteria shared the abso lute
advantage ,which made up 90% o f the total amount ;the f ibrous disaggrega-tire bacterium kept minimum ,
less than 1%.The activi ties o f SaA , UrA ,Phosphatase ,Cellulo se in t reatment o f A lfalfa w ere 1.15-2.23 ,
1.10-2.17 ,1.70-3.21 ,1.03-1.30 times higher than the o ther three treatments , respectively.Howeve r ,
the CA T activity in dif ferent t reatments show ed lit tle dif ference.Correlation analy sis show ed that soi l en-
zyme activities were significantly co rrelated w ith soil microorg anism , except the CAT .With the results ana-
ly zed above , i t can be learned that soil fertilit ies can be improved w ith plant ing g rasses in the vineyard , es-
pecially wi th A lfalfa.
Key words:vineyard green cove ring;soil micro org anisms;eco logical dist ribution;soil enzyme act ivity
＊[收稿日期] 　2006-11-24
[基金项目] 　农业部重点推广项目“黄土高原保护性耕作技术研究” ;西北农林科技大学青年科技专项资助项目(06ZR048)
[作者简介] 　龙　妍(1979-),女 ,新疆石河子人 ,在读硕士 ,主要从事葡萄生理生态研究。
[通讯作者] 　惠竹梅(1969-),女 ,陕西耀县人 ,副教授 ,硕士生导师 ,主要从事葡萄生理生态研究。 E-m ail:xzm0209@163.com
　　土壤中的微生物和酶是土壤生态系统中最活跃
的组分 ,推动着土壤有机质的矿化分解和土壤养分
C 、N 、P 、S 等的循环与转化[ 1] ,并影响到葡萄的生长
状况 。国内外大量研究和生产实践表明 ,果园生草
栽培能够提高土壤有机质含量 , 防止水土流失 , 培
肥土壤;调节土壤温度 、湿度 , 改善果园微生态环
境;促进果树生长发育 , 提高果实产量 , 改善果实品
质[ 2-8] 。近年来 ,有关香蕉园 、苹果园 、李园 、脐橙园
等果园土壤微生物及土壤酶活性的研究较多[ 9-12] ,
而对葡萄园土壤微生物 、酶活性和肥力状况的研究
尚未见报道。因此 ,本试验通过对不同生草条件下 、
不同土层的土壤微生物和酶活性的研究 ,揭示了生
草葡萄园土壤微生物的分布以及土壤酶活性的变
化 ,旨在了解生草葡萄园土壤肥力状况 ,以期为葡萄
的合理种植和优质生产提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　试验地概况
试验于 2006-04 ～ 10在陕西杨凌西北农林科技
大学葡萄酒学院葡萄试验园进行。试验园位于北纬
33°17′,东经 107°04′,海拔高度 514 m ,年日照时数
2 163.8 h ,无霜期 220 d ,年平均降水量 540 mm ,试
验地土壤为土娄土。栽培品种均为 4年生欧亚种(V.
vini f era L.)酿酒葡萄品种赤霞珠(Cabernet sau-
vignon),株行距 1 m×1.5 m 。
1.2　试验设计
试验共设 4个处理:(1)清耕(对照);(2)行间播
种白三叶草(White clover , Tri f olium repens L)海
发(Haifa), 产地澳大利亚;(3)行间播种高羊茅
(Tall fescue , Festuca arundincea S chreb.)佛浪
(Finelaw n),产地美国;(4)行间播种紫花苜蓿(A l-
falfa ,Med icago sat iva)阿尔冈金(Algunjin),产地
加拿大。试验草种均购自杨凌金道种业 , 2005年春
季人工播种 ,生草区均采用葡萄植株行间生草 ,行内
清耕 ,草带宽 1.0 m 。每处理重复 3次 ,共 12个小
区 ,小区面积为 350 m2 。
1.3　样品采集
选择地势基本一致的生草区域采集土样 ,各处
理按对角线取 8个点 ,分别采集 0 ～ 20 cm 、20 ～ 40
cm 、40 ～ 60 cm 土层的土样 ,分层混合 ,装入无菌自
封袋内带回实验室 ,立即取新鲜土样测定土壤含水
量和微生物的种类及数量 ,其余土壤风干后过 1
mm 筛 ,并保存于 4 ℃冰箱 ,用于测定土壤酶活性 。
1.4　测定指标和方法
(1)土壤微生物测定。土壤微生物的数量分析
采用稀释平板法。真菌采用马丁氏培养基 ,细菌采
用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基 ,放线菌采用淀粉铵琼
脂培养基 ,固氮菌采用阿须贝无氮琼脂培养基 ,纤维
素分解菌采用赫奇逊氏培养基 ,具体方法参照文献
[ 13]进行。细菌培养 3 ～ 5 d ,真菌 、放线菌培养 3 ～ 4
d ,固氮菌培养 5 ～ 7 d ,纤维素分解菌培养 7 ～ 9 d。
(2)土壤酶活性测定 。蔗糖酶活性测定采用 3 ,
5-二硝基水杨酸比色法 ,结果用 1 g 干土中葡萄糖
的 mg 数表示;淀粉酶活性测定采用 3 , 5-二硝基水
杨酸比色法 ,结果用 1 g 干土中麦芽糖的 mg 数表
示;磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法 ,结果以
1 kg 干土生成 P2O 5的 mg数表示;脲酶活性测定采
用苯酚钠比色法 ,结果以 1 g 干土转化生成 NH 3-N
的 mg 数表示;纤维素酶活性测定采用硝基水杨酸
比色法 ,结果以 1 kg 土壤生成葡萄糖的 mg 表示;过
氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法 ,结果以 1 g
干土所消耗 KMnO4 的 mL 数表示 。具体方法参照
文献[ 14] 进行 。各测试均设 3次重复 ,并分别设无
机质对照和无土壤对照。
1.5　数据处理
数据处理采用 Excel和 DPS 软件完成。
2　结果与分析
2.1　行间生草对土壤微生物分布的影响
由表 1可知 ,除清耕(对照)区 20 ～ 40 cm 土层
细菌数量略高于 0 ～ 20 cm 外 ,细菌 、真菌 、放线菌 、
固氮菌和纤维素分解菌都主要集中在 0 ～ 20 cm 土
层 ,并随土层深度增加微生物数量迅速减少。这与
前人在其他作物上的研究结果基本一致[ 15-17] 。一般
认为 , 0 ～ 60 cm 土层为细菌的高密分布区 , 0 ～ 20
cm 土层为真菌和放线菌的高密分布区[ 16] ,这与微
生物各自的生理特性有关 ,同时也说明 0 ～ 20 cm 土
层中充分的营养及适宜的土壤表层水 、热和通气状
况 ,有利于各类微生物的生长和繁殖 。
　　由表 1还可知 , 4个处理中细菌所占比例最大 ,
占土壤微生物总量的 90%以上 ,纤维素分解菌所占
比例最少 ,占土壤微生物总量的 1%。土壤微生物
总量在不同土层的平均数依次为:白三叶草>高羊
茅>紫花苜蓿>清耕 。在 4个处理中 ,细菌在不同
土层的平均数依次为:白三叶草>高羊茅>紫花苜
蓿>清耕 ,可见土壤有机物的分解和转化主要靠细菌
类微生物来完成;真菌和固氮菌的平均数为:紫花苜
100 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第 35 卷
蓿>白三叶草>高羊茅>清耕;而放线菌为:清耕> 白三叶草>紫花苜蓿>高羊茅。
表 1　行间生草对不同土层土壤微生物数量的影响
Table 1　Amounts o f soil micro or ganism in different soil lay ers (×104 · g -1)
处理
T reatmen ts
土层/ cm
Soi l layer
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Act inomyces
固氮菌
Nitrogen germ
纤维素分解菌
Fib rous disaggrega-
t ire bacterium
微生物总量
Total amoun t of
microbes
清耕(对照)
Cleaning til l-
age
(CK)
0～ 20 9 010.33 2.57 765.12 77.23 1.93 9 857.18
20～ 40 10 284.49 1.59 80.63 41.90 0.57 10 409.18
40～ 60 73.40 0.12 8.04 4.79 0.12 86.47
平均
Average
6 456.07 1.43 284.60 41.31 0.87 6 784.28
白三叶草
White clover
0～ 20 50 205.68 8.26 616.45 546.54 4.77 51 381.70
20～ 40 1 865.40 1.87 57.21 50.37 0.34 1 975.19
40～ 60 83.03 0.12 2.25 7.02 0.10 92.52
平均
Average
17 384.70 3.42 225.30 201.31 1.74 17 816.47
高羊茅
Tall fes cue
0～ 20 48 055.94 3.69 105.85 303.51 2.52 48 471.51
20～ 40 1 436.76 0.51 41.24 58.73 0.36 1 537.60
40～ 60 35.65 0.24 3.57 1.84 0.13 41.43
平均
Average
16 509.45 1.48 50.22 121.36 1.00 16 683.51
紫花苜蓿
Alfalfa
0～ 20 24 740.96 12.07 386.28 528.37 1.35 25 669.03
20～ 40 2 669.42 2.37 45.59 75.03 0.77 2 793.18
40～ 60 95.12 0.12 3.19 23.25 0.12 121.80
平均
Average
9 168.50 4.85 145.02 208.88 0.75 9 528.00
2.2　行间生草对土壤酶活性的影响
由表 2可知 ,葡萄园行间播种白三叶草 、高羊茅
和紫花苜蓿 ,除在白三叶草处理中蔗糖酶活性表现
为 40 ～ 60 cm>0 ～ 20 cm >20 ～ 40 cm 和在紫花苜
蓿处理中淀粉酶表现为 0 ～ 20 cm >40 ～ 60 cm >
20 ～ 40 cm 外 ,在其他处理中不同土层土壤蔗糖酶 、
纤维素酶 、脲酶 、磷酸酶 、淀粉酶的活性强度依次表
现为 0 ～ 20 cm >20 ～ 40 cm >40 ～ 60 cm ,而过氧化
氢酶活性随土层的变化不明显 。清耕区除蔗糖酶活
性表现为 20 ～ 40 cm>0 ～ 20 cm 外 ,其他土壤酶活
性强度变化与葡萄园行间生草的变化趋势一致 。表
明近表层土壤是动 、植物残体和微生物密集的区域 ,
由于该区域酶的作用底物被加强 ,从而使酶活性增
大。
表 2　行间生草对不同土层土壤酶活性的影响
Table 2　Compa rison of soil enzyme activity in differ ent soil layer s
处理
T reatmen ts
土层/ cm
Soi l layer
蔗糖酶/
(m g·g -1)
SaA
过氧化氢酶/
(mL · g -1)
CA T
纤维素酶/
(mg· kg -1)
Cellulose
脲酶/
(m g·g -1)
U rA
磷酸酶/
(mg· kg -1)
Pho
淀粉酶/
(mg· g -1)
Amylase
清耕(对照)
Cleaning til l-
age
(CK)
0～ 20 2.478 6.600 80.5 1.959 15.86 2.173
20～ 40 3.073 6.600 63.0 1.526 13.38 1.494
40～ 60 1.170 6.900 1.9 0.449 7.86 0.996
平均
Average
2.240 6.700 48.5 1.311 12.37 1.554
白三叶草
White clover
0～ 20 4.380 6.800 70.1 2.179 14.96 1.738
20～ 40 1.432 6.800 44.8 1.372 9.27 0.879
40～ 60 4.452 6.900 29.9 0.090 5.17 0.741
平均
Average
3.421 6.833 48.3 1.214 9.80 1.119
高羊茅
Tall fes cue
0～ 20 1.812 6.700 41.9 1.625 14.58 2.215
20～ 40 0.861 6.600 26.6 0.411 9.84 2.056
40～ 60 0.790 6.800 4.9 0.044 7.05 0.725
平均
Average
1.154 6.700 24.5 0.693 10.49 1.665
紫花苜蓿
Alfalfa
0～ 20 4.428 7.000 97.4 3.343 15.93 1.038
20～ 40 1.955 6.900 60.4 2.223 11.19 0.327
40～ 60 1.337 6.900 1.9 1.112 11.04 0.555
平均
Average
2.573 6.933 53.2 2.226 12.72 0.640
101第 6 期 龙　妍等:生草葡萄园土壤微生物分布及土壤酶活性研究
　　脲酶 、蔗糖酶 、淀粉酶 、磷酸酶和纤维素酶是土
壤中的几种主要水解酶类。从表 3可见 ,不同生草
处理时土壤酶活性存在一定差异。
脲酶是催化尿素水解的惟一酶 ,脲酶活性的变
化与土壤氮素状况及土壤理化性状有关[ 18] 。行间
播种紫花苜蓿使脲酶活性明显高于其他 3个处理 ,
脲酶活性的增强有利于土壤有机态氮向有效氮的转
化 ,提高土壤氮素供应水平。蔗糖酶是参与土壤有
机碳循环的重要酶 , 3种生草处理中 ,播种紫花苜蓿
和白三叶草处理均使该酶在表层土壤中的活性高于
清耕 。磷酸酶是促进有机磷化合物分解的酶类 ,不
同处理间该酶活性差异明显 ,行间播种白三叶草和
高羊茅使磷酸酶活性低于清耕 ,而播种紫花苜蓿的
磷酸酶活性最强 。纤维素酶是表征土壤碳素循环速
度的重要指标 ,行间播种紫花苜蓿时其活性显著高
于其他处理 ,而白三叶草和高羊茅处理使其活性低
于清耕 ,表明行间播种紫花苜蓿能够加速土壤碳素
循环 ,而播种白三叶草和高羊茅处理不明显 。过氧
化氢酶活性是表征土壤腐殖化强度大小和有机质积
累程度[ 19] 的一个指标 ,同时它也参与土壤有机氯污
染的生物修复[ 20] ,但本研究发现过氧化氢酶在各处
理间变化不大。综上所述认为 ,在 3种生草处理中 ,
播种紫花苜蓿表现最好 ,土壤中蔗糖酶 、脲酶 、磷酸
酶 、纤维素酶活性是其他 3 个处理的 1.15 ～ 2.23 ,
1.10 ～ 2.17 ,1.70 ～ 3.21 ,1.03 ～ 1.30倍。
2.3　土壤酶活性与土壤微生物的相关性
由表 3可知 ,过氧化氢酶与各土壤微生物的相
关性均不显著;蔗糖酶与真菌和固氮菌呈显著正相
关;纤维素酶与真菌 、放线菌呈极显著正相关 ,与固
氮菌呈显著正相关;脲酶与真菌 、固氮菌呈极显著正
相关 ,与放线菌呈显著正相关;磷酸酶与真菌 、放线
菌 、固氮菌 、纤维素分解菌呈极显著正相关 ,与细菌
呈显著正相关;淀粉酶与细菌 、纤维素分解菌呈显著
正相关 。由此可知 ,生草葡萄园土壤酶活性与土壤
微生物之间绝大部分都呈极显著相关 ,表明土壤微
生物数量的变化直接影响着土壤酶活性的强度 。磷
酸酶活性与各土壤微生物的相关性显著高于其他
酶。
表 3　土壤酶活性与土壤微生物的相关性分析
Table 3　Re lationships among the activity of soil enzyme and so il micro org anism
相关因子
Correlation factors
细菌
Bacteria
真菌
Fungi
放线菌
Act inomyces
固氮菌
Nitrogen germ
纤维素分解菌
Fibrous disaggrega-t ire
bacterium
蔗糖酶
S aA
0.46 0.65＊ 0.49 0.61＊ 0.48
过氧化氢酶
CAT
0.09 0.44 -0.06 0.39 0.06
纤维素酶
Cellu lose
0.48 0.77＊＊ 0.72＊＊ 0.64＊ 0.55
脲酶
UrA
0.54 0.84＊＊ 0.61＊ 0.73＊＊ 0.54
磷酸酶
Ph osphatase
0.68＊ 0.71＊＊ 0.73＊＊ 0.69＊＊ 0.69＊＊
淀粉酶
Am ylase
0.55＊ 0.19 0.53 0.32 0.56＊
　　注:＊表示差异达到显著水平(P < 0.05), ＊＊表示差异达到极显著水平(P < 0.01)。
Note:＊indicates th e di fference at the level of 0.05 and ＊＊indicates the signifi can t dif feren ce at the level of 0.01.
3　结论与讨论
(1)各生草处理的不同土层中土壤微生物的分
布随土层深度的增加迅速减少 ,这是由于根系活动
对微生物的生长有促进作用 ,而随着土层深度的增
加其影响效果逐渐减小;同时 ,不同生草处理均使土
壤微生物总量明显增加。土壤微生物总量的平均数
在 4种处理中表现为白三叶草>高羊茅 >紫花苜
蓿>清耕;各处理中均以细菌数量占绝对优势 ,真菌
和纤维素分解菌最少;除放线菌外 ,3种生草处理的
其他土壤微生物数量均高于清耕。行间播种白三叶
草和紫花苜蓿改善了土壤中固氮菌的生长条件 ,使
固氮菌数量明显高于高羊茅处理 ,其中以行间播种
白三叶草的表现尤为突出 ,这与张成娥等[ 21] 报道的
不同土壤管理方式对土壤中细菌 、真菌 、放线菌影响
的结果一致 。
(2)不同土层土壤酶活性的变化 ,除白三叶草处
理中蔗糖酶与紫花苜蓿处理中淀粉酶外 ,其他酶均
随各处理土层深度的增加而降低 ,该结果与前人在
不同果园中的研究结果一致[ 21-22] 。
102 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第 35 卷
(3)4个处理间土壤酶活性的差异可能是由于
不同处理使土壤性质和肥力水平发生不同变化所
致。行间播种紫花苜蓿使土壤的脲酶 、磷酸酶 、纤维
素酶活性明显高于其他处理 ,而过氧化氢酶在各处
理中变化不大 。因此 ,葡萄园行间播种紫花苜蓿是
增强土壤酶活性 、提高土壤肥力状况较好的土壤种
植模式 ,能为葡萄生长创造适宜环境 ,促进葡萄根系
和树体的生长发育。
(4)土壤酶活性与土壤微生物存在一定的相关
性。其中蔗糖酶与真菌 、固氮菌呈显著正相关;纤维
素酶与真菌 、放线菌 、固氮菌呈极显著或显著正相
关;过氧化氢酶与土壤微生物未表现出相关性;脲酶
与真菌 、固氮菌 、放线菌呈极显著或显著正相关;磷
酸酶与真菌 、放线菌 、固氮菌 、纤维素分解菌呈极显
著正相关 ,与细菌呈显著正相关;淀粉酶与细菌 、纤
维素分解菌呈显著正相关 。
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103第 6 期 龙　妍等:生草葡萄园土壤微生物分布及土壤酶活性研究