全 文 ：收稿日期:2007-12-28
基金项目:国家科技部粮食丰产科技工程项目(2006BAD02A-07)
作者简介:马冬云(1972-),女 ,河南修武人 ,博士 ,主要从事小麦高产优质栽培生理研究。
通讯作者:郭天财(1953-),男 ,河南济源人 ,教授 ,博士生导师 ,主要从事小麦耕作与栽培研究。
不同种植密度对小麦根际土壤微生物数量
及土壤酶活性的影响
马冬云 ,郭天财 , 查菲娜 ,岳艳军 , 宋　晓
(河南农业大学 国家小麦工程技术研究中心 ,河南 郑州　450002)
　　摘要:研究了不同种植密度对小麦豫麦 49-198根际土壤微生物数量及土壤酶活性的影响 , 结果表明 ,根际土壤细
菌在拔节和抽穗期数量较多 ,而放线菌 、真菌在开花期数量最多。根际细菌数量 、放线菌数量及土壤蛋白酶活性 、脲
酶活性随着群体密度的增加呈单峰曲线变化 ,以基本苗150×104株/ hm2或 225×104 株/hm2 处理最高;真菌数量则随
密度的增加而减少。随着种植密度的增加 ,微生物数量及酶活性与产量的变化趋势相一致 ,表明微生物和酶活性增
加一定程度上有助于提高作物产量。
关键词:小麦;密度;微生物;土壤酶
中图分类号:S512.1+1　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2008)03-0154-04
Effects of Planting Densities on Microorganism Population and Soil
Enzyme Activity in the Rhizosphere of Wheat
MA Dong-yun ,GUO Tian-cai , ZHA Fei-na ,YUE Yan-jun , SONG Xiao
(Henan Agricultural University ,National Engineering Research Center
for Wheat , Zhengzhou　450002 , China)
Abstract:The dynamics of the number of microbes in rhizosphere of wheat with different planting densities was stud-
ied in this paper.The results indicated that the amount of rhizosphere soil bacteria was attained the higher value in joint-
ing and heading stage.The maximum population of actinomyces and fungi was observed in anthesis stage.The change of
bacterium population in the rhizosphere showed a single-peaked curve with the increase in planting density.The maxi-
mum populations were observed at planting densities of 150×104/ha or 225×104/ha .The population of actinomyces and
the activity of urease and protease had the same trend to that of the bacteria.However , the fungus population decreased
with the increase of planting density.The correlation between yield and the microorganism population and enzyme activity
in soil showed that the increase in microorganism population would benefit the wheat grain yield.
Key words:Winter wheat;Planting density;Microbe;Soil enzyme activity
　　土壤微生物和土壤酶既是土壤有机物转化的执
行者 ,又是植物营养元素的活性库。小麦根际土壤
微生物的种群数量直接关系到麦田土壤中有机质的
分解和矿质元素的转化 ,影响小麦对营养元素的吸
收和利用[ 1] 。根际微生物的区系组成 ,与作物的根
系生长发育关系密切[ 2] 。而土壤酶主要来源于土壤
微生物的活动 、植物根系分泌物和动植物残体腐解
过程中释放的酶 ,其活性高低可反映土壤养分转化
能力的强弱[ 3 , 4] 。近年来 ,许多学者对麦田土壤微
生物与酶活性进行了相关的研究 ,尤其是不同施肥
条件下土壤微生物和酶活性的变化[ 5-9] 。但是 ,关
于不同群体密度下小麦根微生物 、土壤酶活性的变
化还未见报道 ,而不同群体密度下植物生长发育的
不同可能造成小麦根际环境的不同。本研究采用田
间小区试验 ,研究了不同种植密度对小麦根际微生
物数量及酶活性的影响 ,以期能通过微生物数量和
华北农学报·2008 , 23(3):154-157
土壤酶活性的变化结合植株生长发育状况 ,为确定
合理的群体密度提供一定的参考。
1　材料和方法
1.1　供试材料与试验设计
试验在河南农业大学科教示范园区进行 。土壤
为潮土 ,前茬田菁掩底 ,土壤有机质含量 17.8 g/kg ,
全氮 0.99 g/kg , 碱解氮 57.9 mg/kg , 速效磷 67.5
mg/kg ,速效钾 204.8 mg/kg ,pH7.94。结合整地每公
顷施 P2O5 150 kg ,K2O 150 kg ,以上肥料做基肥一次
掩底施入。总施 N 量 270 kg/hm2 ,基施 50%,其余
50%于拔节期结合浇水施入 。试验采用随机区组设
计 ,3次重复 ,小区面积 18 m2 。供试材料选用多穗
型小麦品种豫麦 49-198 ,种植密度设 4个水平 ,基本
苗分别为 D1(75 ×104 株/hm2)、D2(150 ×104
株/hm2)、D3(225 ×104 株/hm2)、D4(300 ×104
株/hm2)。于10月 12 日播种 ,三叶期定苗 ,田间管
理按一般高产麦田进行。
1.2　测试项目与方法
1.2.1　土样采集与分析　在小麦各生育期的晴天
上午 10:00左右 ,按五点取样法选取小麦植株 ,将其
0 ～ 20 cm 耕层根系区土样挖出 ,抖掉根系外围土 ,
取紧贴在根表附近的土样 ,混合后作为根际土 ,土样
使用前过 1 mm筛 。
1.2.2　微生物数量的测定　稀释平板法[ 10] 。细菌
采用牛肉膏蛋白胨培养基 ,放线菌采用改良高氏一
号合成培养基 ,真菌采用马丁氏孟加拉红培养基 ,结
果以每克干土所含数量表示。
1.2.3 　土壤蛋白酶活性的测定 　茚三酮比色
法[ 10] 。
1.2.4　土壤脲酶活性的测定　苯酚钠比色法[ 10 ] 。
1.2.5　统计分析　本试验数据采用 SPSS数据分析
系统进行分析。
2　结果与分析
2.1　不同种植密度对根际土壤细菌数量的影响
图1表明 ,豫麦 49-198根际细菌数量随着生育
进程呈先上升后下降的趋势 ,拔节期和抽穗期数量
较多 ,开花期数量较少。在不同生育时期 ,根际细菌
数量随着密度增加呈先上升后下降的单峰曲线变
化 ,以 D2或 D3处理的数量较多 ,以 D1(开花期除
外)或 D4 处理的数量较少 , 各处理之间的差异达
5%或 1%显著水平。
2.2　不同种植密度对根际土壤放线菌数量的影响
放线菌的作用主要是分解植物和动物的某些难
分解的组分 ,形成腐殖质 ,把植物残体和枯落物转化
为土壤有机组分。豫麦 49-198根际放线菌数量随
着生育进程呈逐渐增加的趋势(图 2),以返青期数
量最少 ,开花期数量最多 。在各个生育时期 ,放线菌
数量随种植密度增加呈单峰曲线变化 ,以 D2或 D3
处理的数量较多。各个处理之间的差别在返青期和
拔节期较小 ,而在抽穗和开花期较大 。从返青期到
拔节期放线菌数量增加的幅度为 3.4%～ 26.1%,而
从抽穗期到开花期放线菌数量上升的幅度为
22.8%～ 63%。
不同小写或大写字母表示 5%或 1%显著水平;RS , JS , HS , A 代表返
青期 、拔节期 、抽穗期 、开花期。图 2 , 3同
The different small or capital letters are different at 5% or 1% levels , re-
spectively.RS , JS , HS , A represent reviving stage , jointing stage , heading
stage and anthesi s.The same as Fig.2, 3
图 1　不同种植密度对豫麦 49-198 根际土壤
细菌数量的影响
Fig.1　The effects of planting density on the amount
of rhizosphere soil bacteria of Yumai 49-198
图 2　不同种植密度对豫麦 49-198 根际土壤
放线菌数量的影响
Fig.2　Effect of planting density on the amount of
rhizosphere soil actinomyces of Yumai 49-198
2.3　不同种植密度对根际土壤真菌数量的影响
真菌积极参与有机物质的分解 ,能使残落物中
的蛋白质形成可直接吸收的可溶性 N素 、氨基酸和
铵盐等 ,同时它对无机营养的吸收也有显著的影响。
豫麦 49-198根际真菌数量随生育进程的变化表现
为以返青期数量最少 ,开花期数量最多(图 3)。真
菌数量在返青期随着密度的增加呈先上升后下降的
单峰曲线变化 ,以 D2处理的数量最多 ,在拔节期后
3期 马冬云等:不同种植密度对小麦根际土壤微生物数量及土壤酶活性的影响 155　
均随着密度增加呈逐渐下降的趋势 ,以 D1 处理的
数量最多 , D4 处理的数量最少 ,且差异达到 1%或
5%的显著水平。同时 ,各个处理之间在开花期的差
异也是最大的 ,最大差值为 28.83×103 个/g 。这可
能是由于在开花期 ,植株生长旺盛 ,不同群体密度造
成的地上部生长状况的差异也达到最大 ,从而也相
应造成根际环境差异的增大。
2.4　不同种植密度对根际土壤蛋白酶和脲酶活性
的影响
在不同处理之间 ,蛋白酶活性随着密度的增加
呈先上升后下降的单峰变化趋势 ,以 D2 处理的活
性最高(表 1)。各处理间酶活性在返青期的极差为
9.41 U/g;在拔节期的极差为 2.94 U/g 。根际土壤
脲酶活性随着生育进程呈先上升后下降的趋势 ,在
返青期和拔节期活性较大 ,到开花期稍有下降 ,但仍
高于越冬期。随着密度的增加 ,脲酶活性呈单峰曲
线变化 ,中等密度 D2处理的酶活性较高。
图 3　不同种植密度对豫麦 49-198 根际
土壤真菌数量的影响
Fig.3　Effect of planting density on the amount of
rhizosphere soil fungi of Yumai 49-198
表 1　不同种植密度对小麦根际土壤蛋白酶和脲酶活性的影响
Tab.1　Effects of planting density on activity of rhizosphere soil protease and urease
处理
Treatment
蛋白酶活性/(U/g)Protease activity 脲酶活性/(U/g)Urease activity
越冬期
Overwintering
stage
返青期
Reviving
stage
拔节期
Jointing
stage
开花期
Anthesis
越冬期
Overwintering
stage
返青期
Reviving
stage
拔节期
Jointing
stage
开花期
Anthesis
D1 49.58bB 48.51cC 59.32aA 58.06aA 6.71dD 38.38cC 44.27cC 32.42bB
D2 54.00aA 57.76aA 59.49aA 59.16aA 9.66bB 43.99aA 54.34aA 33.35bB
D3 44.80dD 48.35cC 60.30aA 55.70bB 11.96aA 39.94bB 42.00cC 36.11aA
D4 45.81cC 50.21bB 57.36bB 57.32bB 7.32cC 39.90bB 48.63bB 33.38bB
　注:不同小写或大写字母表示 5%或 1%显著水平。
　Notes:The different small or capi tal letters are different at 5% or 1% levels , respectively.
3　结论与讨论
根际是一个很特别的微区域 ,由于植物根系的
影响 ,使其周围的微域在物理 、化学和生物特性方面
与土体主体不同 。已有研究表明 ,不同作物的根际
有其特定的微生物群落 ,就是同一作物在不同生育
时期和营养状态下 ,其根际微生物数量也呈现一定
的动态变化[ 11] 。本试验结果表明 ,在小麦根际微生
物中 ,细菌数量>放线菌数量>真菌数量 ,细菌表现
为优势菌 ,放线菌数量居中 ,真菌数量最少。小麦根
际土壤微生物总量随着生育时期的变化呈单峰变化
曲线;放线菌和真菌数量随生育时期的变化趋势与
细菌不同 ,表现出了植株根系在不同的状况下对细
菌和放线菌 、真菌影响的不同 。研究表明 ,根际中微
生物分类群的多样性和组成受植物种类 、土壤类型 、
土壤管理措施 、微生物相互作用和其他环境因素等
的影响 ,可能会有助于一些根际微生物而不利于另
一些根际微生物生长[ 11] 。其中微生物总量在拔节
期和抽穗期时数量较多 ,到开花期时数量有所下降 ,
这可能是因为在开花期 ,植株由营养生长为主转为
生殖生长为主 ,植株对养分需求增多 ,从而造成根际
养分相对亏缺 ,微生物总量降低。
随着种植密度的增加 ,小麦根际土壤微生物总
量呈先上升后下降趋势 , 以 D2 、D3 处理的数量最
多 ,根际土壤蛋白酶活性 、脲酶活性也表现出相同趋
势 ,可能是由于豫麦 49-198在低密度处理的植株量
及根量较小 ,导致根系分泌物减少;而在过高密度
下 ,由于营养竞争加剧 ,单株光合能力下降 ,影响光
合产物向根系输送;在 D2或 D3处理 ,群体处于合
理的状态下 ,根系总量较多 ,地上部生长状况也较良
好 ,使根际环境有利于微生物的繁殖。同时发现 ,产
量随密度增加的变化也表现为先增加后下降的趋
势 ,表明微生物数量的增加一定程度上有助于小麦
产量的提高。
小麦根际微生物数量受品种 、生育时期以及栽
培措施的影响 。小麦生长过程中以及不同群体密度
之间微生物数量的变化 ,反映了小麦生长影响根际
微生物的数量 ,反过来 ,根系微生物的大量繁殖和旺
盛活动又必将对小麦的生长发育产生影响 ,因此在
生产实践中应采取科学合理的栽培管理措施 ,使土
壤微生物有利于小麦的生长发育和产量的提高 。
156　 华　北　农　学　报 23卷
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