全 文 ：有机物料对黄河三角洲滨海盐土根际效应
的影响 Ⅰ.养分和酶生物学效应*
吴龙华　张素君　(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳 110015 )
【摘要】　采用根际袋法研究腐熟有机物料对滨海盐土水稻根际养分和酶活性特征的影
响. 结果表明,施用有机物料可增加土壤有效N、P、K、Fe和 Zn 的含量,增强土壤尤其根际
土壤的转化酶、碱性磷酸酶和脲酶活性, 可加速土壤有机 C、N、P 的代谢作用, 增加水稻养
分吸收, 改善生长发育,增强耐盐性.
关键词　有机物料　滨海盐土　养分　酶活性
Rhizospheric ef fects of organic material on coastal saline soil in Huanghe River Delta Ⅰ.
Ef fect on soil nutrient and enzyme activity. Wu Longhua and Zhang Sujun ( I nstitute of
App lied Ecology , Academia S inica, Shenyang 110015) . -Chin. J . App l. Ecol. , 1995, 6( 2) :
160- 165.
In this paper , r hizobox met hod is used to study the effect o f compost ed o rg anic mat er ial
on so il nutrient and enzym e activ ity in paddy r ice rhizosphere of co astal saline soil. The
r esults show that the application o f o rg anic mater ial can increase the contents of so il av ail-
able N , P, K , Fe and Zn, activ ate the activit y o f soil enzyme , especially of r hizospher ic
invertase, alkaline pho sphat ase and urease, acceler ate the metabo lism o f soil or g anic car-
bon, nit ro gen and phosphorus, enhance the nut rient uptake by r ice plant and its salt tol-
erance.
Key words　Organic mater ial, Coastal saline soil, Nut rient , Enzyme activ ity .
1　引　　言
全世界盐渍土面积 9. 6×108ha.我国
盐渍土总面积达 2. 7×107ha,其中 1/ 3为
盐渍化耕地土壤 [ 5] . 防治土壤盐渍化历来
为人们所关注.在世界面临人口压力、粮食
严重不足和土地退化的形势下, 控制土壤
盐渍化, 利用和改良盐渍土依然是一个十
分重要和迫切的问题.
根际受植物根系生理活动的强烈影
响,在物理、化学和生物学特性上不同于原
土体的特殊土区. Riley[ 14]、沈其荣[ 5]等分
别研究了盐分胁迫下大豆、大麦根际中离
子的分布特征, 刘芷宇多年来致力于根际
养分状况的研究1) ,赵红霞[ 8]等报导了有机
肥对紫色土壤上水稻根际微区养分的影
响[ 8] .迄今为止, 尚未见从根际层次探讨
有机物料改良盐渍土效应方面的报导. 本
文采用自制根袋进行盆栽试验,研究种稻
条件下施用有机物料对根-土界面养分离
子分布以及酶活性的影响, 从微观尺度揭
示有机物料改良盐渍土的效应及其机制,
为治理盐碱、培肥土壤、提高盐渍土区作物
的生产力提供科学依据.
　　1) 刘芷宇. 1990. 土壤-根界面营养环境的研究.
　　* “八五”中国科学院重点项目“黄河三角洲东营试
区农业综合开发利用”的一部分.
　　1994年 10月 8日收到,1995年 3月 3日改回.
2　材料与方法
2. 1　供试材料
应 用 生 态 学 报　1995 年 4 月　第 6 卷　第 2 期　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHINESE JOU RNAL OF APPLIED ECOLOGY , Apr . 1995, 6( 2)∶160—165
表 1　供试土壤基本性状
Table 1 Basic properties of tested soil
pH 有机碳
Or ganic
mat ter
( g·
kg-1)
全量养分
Total n ut rient
( g·kg-1)
N P K
速效养分
Available nut rien t
( mg·k g-1)
N P K Fe Zn
HCO-3 Cl- SO 2-4 Ca2+ M g2+ Na+ K+
( mg·kg-1)
总盐
Total
salt
( % )
8. 78 4. 62 0. 461 0. 648 2. 16 48. 8 7. 80 161 20. 8 1. 77 372 806 424 147 49. 6 580 35. 9 0. 241
表 2　供试稻草元素含量( g·kg-1) *
Table 2 Element contents of tested rice straw
N P K Na Ca M g Fe Zn
5. 88 1. 12 10. 2 7. 25 3. 76 3. 11 630 22. 4
* Fe、Zn : mg·k g-1.
供试土壤为滨海盐土, 采自山东省东营市垦
利县, 基本性状见表 1. 供试稻草元素含量见表 2.
2. 2　试验设计与实施
将土样风干, 过 1mm 筛. 分别拌入腐熟稻草
粉 0、37 、74 和 148g·kg -1土(相当于风干稻草粉
0、1、2 和 4% , 分别表示为Ⅰ( CK )、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ) , 并
设不种稻不施有机物料对照( OCK ) , 共 5 个处
理, 5 次重复 ,随机排列. 基肥用量均为分析纯磷
酸氢二铵 0. 25g·kg -1. 试验装置如图 1 所示, 每
盆装风干土 3. 5 kg(按容重 1. 60 g·cm-3计, 其中
300 g 为根袋土 ) . 依处理要求, 根袋内和根袋外
土壤分别拌入腐熟稻草粉和基肥, 并分别装盆,
根袋上缘与盆土土面持平.
供试水稻品种为“中国九一”,秧龄 20 天, 取
均匀健壮苗洗净根系, 移栽入根袋, 每盆 10 株.
经常浇蒸馏水保持盆内水层 2cm 左右.试验培养
50天后, 先从根袋取出根际土壤, 然后用薄竹片
取距根袋 0- 0. 5cm 近根际土壤和 3cm 以外非根
际土壤, 取样深度与根袋内土壤同. 土样经风干
后磨细, 过 1mm 筛备用.
图 1　根际试验装置示意图
Fig. 1 Diagram of rhiz osphere ex perimental apparatus .
2. 3　测定方法
土壤速效 N、P、K 测定采用常规方法[ 1] ; 土
壤有效 Fe、Zn 用 DTPA 浸提, 原子吸收法测
定[1] ; 土壤转化酶、碱性磷酸酶、脲酶活性用比色
法测定[3, 6] ; 植物全 N 用半微量凯氏法测定,全量
P、K 为 HNO 3-HClO4 消煮, 然后分别用比色法,
火焰光度法测定[1] .
3　结果与分析
3. 1　根际养分效应
3. 1. 1水解 N 的根际分布　各处理土壤水
解 N的分布状况相似,均为非根际土壤>
表 3　有机物料对土壤水解 N、速效 P、速效K根际分布的影响(mg·kg-1) *
Table 3 Effect of organic material on rhizosphere distribution of soil available N, P and K (mg·kg-1)
处　　理
T reatmen t
水解 N Available N
R * * NR * * B* *
速效 P Available P
R NR B
速 效 K Available K
R NR B
OCK - - 72. 3 - - 24. 6 - - 167. 2
Ⅰ( CK) 48. 4dD 41. 7cC 51. 6dC 15. 4dD 26. 9cC 34. 7cB 204. 1dD 182. 2dD 153. 7dD
Ⅱ 53. 9cC 46. 5cC 59. 9cB 19. 4cC 27. 2cC 34. 2bcB 219. 9cC 205. 0cC 194. 5cC
Ⅲ 61. 8bB 54. 9bB 70. 3bA 23. 7bB 30. 5bB 36. 0aB 273. 1bB 244. 2bB 233. 8bB
Ⅳ 69. 3aA 61. 6aA 80. 4aA 31. 4aA 37. 5aA 44. 6aA 367. 4aA 323. 5aA 279. 7aA
* 表中小写字母为 5%显著性水平,大写字母为 1%显著性水平.
* * R: 根际土壤 Rhizospheric s oil ; NR: 近根际土壤 Near rhizospheric soil ; B: 非根际土壤 Non-r hizosph eric soil.
(下同) .
根际土壤> 近根际土壤(表 3) . 有机物料
处理, 土壤水解 N 含量明显增加, 但其根
际分布规律不变,且根际和近根际土壤水
解 N 亏缺率反而高于对照(表 4) .其原因
1612期　　　　　　　吴龙华等:有机物料对黄河三角洲滨海盐土根际效应的影响 Ⅰ.　　　　
是水田土壤水解 N 以 NH4+ -N 为主,
NH
4+
-N 在土壤中迁移以扩散为主, 从而
导致其根际亏缺 [ 9] ; 有机物料中含较多的
有机N ,且其微生物数量和酶活性较高,使
土壤和有机物料中复杂的有机 N 转化成
较简单的含 N 有机化合物, 可水解的有机
N 增加;而根际和近根际土壤水解 N 亏缺
率的增大说明土壤 N 供应强度越大, 植物
吸收速率也越高, 亏缺也越大,这是有机物
料促进水稻根系生长从而增强其养分吸收
所致.
不种稻对照的土壤水解 N 为 72. 3mg
·kg-1 , 高于对照和低量有机物料处理的
非根际土壤水解 N 含量而低于高量有机
物料处理, 可见有机物料在土壤 N 供应中
的重要作用, 它通过矿化作用直接供给,并
通过吸附作用降低物料 N 的损失, 增加土
壤 N 供应,高量处理时产生的 N 增量能充
分满足水稻生长.
表 4　水解 N、速效 P根际亏缺率( % ) *
Table 4 Rhizosphere depletion rate of available N and P
处　理
T reatmen t
水解 N Available N
R NR
速效 P Available
R NR
Ⅰ( CK) 6. 20 19. 2 55. 9 22. 9
Ⅱ 10. 0 22. 4 43. 3 20. 5
Ⅲ 12. 1 21. 9 34. 2 15. 3
Ⅳ 13. 8 23. 4 29. 6 15. 9
* 亏缺率( % ) = CB- C R或 CN R
CB
×100 .
3. 1. 2 速效 P 的根际分布　土壤速效 P 存
在明显的根际亏缺, 近根际土壤 P 含量也
低于非根际土壤(表 3) , 这与土壤 P 主要
以扩散作用运输有关. 土壤速效 P 含量随
有机物料用量的增大而增加, 且其根际亏
缺率也渐降低(表 4) , 可见有机物料不仅
增加了土壤 P 的供应强度,而且增大了土
壤 P 向根表迁移的速率. 由于土壤有效 P
较难在土壤中扩散, 因而有机物料所含有
机 P 矿化提供的有效 P 对水稻 P 营养吸
收将具有更大的意义.不种稻对照土壤速
效 P 为 24. 6mg·kg -1, 明显低于( 87. 3mg
·kg -1)基肥值,可见供试土壤的固 P 能力
是非常强的.
3. 1. 3 速效 K 的根际分布　土壤速效 K
在根际富集(表 3) . 这与土壤条件和淹水
状况有关.试验土壤含 K 量高且水溶性 K
比例大, 对照土壤水溶性 K 占速效 K 的
16. 9- 23. 9% ;再者,淹水条件可能有利于
K 的质流运输作用, 使根际含 K 量上
升[ 2] . 赵红霞在紫色土上的有机肥试验也
得到了相似的 K 富集效应 [ 8] . 有机物料处
理, 土壤速效 K 明显上升, 但 K 的根际富
集率却明显下降, 只是在用量为 4%时才
接近于对照 (表 5) .施肥使土体至根表间
K 的扩散势增强, 促进了土壤 K 的移动,
利于 K 的运输和水稻吸收. K、Na 拮抗,水
稻 K吸收量的增大有利于降低 Na 对作物
的危害程度,增强水稻的耐盐性. 不种稻
对照土壤速效 K 为 167. 2mg·kg -1, 与供
试土壤相近.
表 5　土壤速效 K根际富集率( % ) *
Table 5 Rhizosphere accumulation rate of soil available
K
处　　理
Treatm ent
富集率 Accumulat ion rate ( % )
R NR
Ⅰ( CK) 32. 8 18. 5
Ⅱ 13. 1 5. 4
Ⅲ 16. 8 4. 4
Ⅳ 31. 4 15. 7
* 富集率( % ) = CR 或 CNR- CB
CB
×100 ; C: 元素有效含
量(m g·kg-1) .
表 6　有机物料对土壤有效 Fe、Zn根际分布的影响(mg
·kg-1)
Table 6 Effect of organic material on rhizosphere distri-
bution of soil available Fe and Zn
处　理
Treat-
men t
有效Fe
Available Fe
　R　　NR　　B　
有效 Zn
Availab le Zn
　R　　NR　　B　
OCK - - 82. 3 - - 1. 07Ⅰ
( CK)
90. 5cC 84. 3dC 88. 4dD 1. 35dD 1. 29dD 1. 21dD
Ⅱ 120bB 115cB 129cC 1. 63cC 1. 63cC 1. 37cC
Ⅲ 133aA 129bA 137bB 1. 83bB 1. 81bB 1. 71bB
Ⅳ 133aA 135aA 144aA 2. 41aA 2. 33aA 2. 23aA
3. 1. 4 有效 Fe 的根际分布　有机物料处
162 应　用　生　态　学　报 5 卷
理, 土壤有效 Fe 的含量上升(表 6) ,且以
非根际土壤 Fe 的活化率为高(表7) , 根际
土壤可能由于根系吸收和泌氧作用使土壤
氧化还原电位较高,活化率较另两者为低.
有机物除其对 Fe的络合、还原作用外,其
增强根际微生物活性也使土壤 Fe 有效性
提高.同时, 由于根系活力增强[ 8]、根际Fe
吸收速率的明显增大, 超过活化作用,可能
是有机物料处理根际土壤有效 Fe 亏缺的
主要原因.对照根际土壤有效 Fe富集,与
其低pH值有关,其根际pH 分别比近根际
和非根际土壤低 0. 28和 0. 36个单位. 不
种稻对照土壤有效 Fe 略低于对照非根际
土壤, 说明种稻对 Fe的活化有一定作用,
但这种作用较之有机物处理则小得多.
3. 1. 5 有效 Zn的根际分布　土壤有效 Zn
的根际效应很小, 对照根际与非根际土壤
有效Zn仅差 0. 14mg·kg -1 (表 6) . 施用有
机物料,土壤有效 Zn 含量明显增加,尤其
4%处理时, 比对照增加 70%以上. 从 Zn
的活化率可以更清楚地看到, 随有机物料
用量的增加, 土壤 Zn 的活化率成倍地增
大(表 7) .不种稻对照土壤有效 Zn为1. 07
mg·kg-1, 接近于对照非根际土壤, 也说
明土壤 Zn有效性的提高主要是有机物料
的作用,而不是水稻根系分泌物的作用.
表 7　土壤有效 Fe、Zn活化率( % ) *
Table 7 Activation rate of soil avai lable Fe and Zn
处　理
T reatmen t
有效 Fe
Available Fe
R NR B
有效 Zn
Available Zn
R NR B
Ⅱ 32. 6 42. 3 45. 9 20. 7 26. 4 13. 2
Ⅲ 41. 4 53. 0 55. 0 35. 8 40. 3 41. 3
Ⅳ 47. 0 60. 1 62. 9 78. 5 72. 9 84. 3
* :活化率( % ) = C处理-C对照
C对照 ×100 ; C: Fe、Zn 有效含量
( mg·kg -1) .
3. 2　根际酶生物学效应
3. 2. 1 转化酶的根际特性　根际土壤转化
酶活性明显高于近根际和非根际土壤(图
2) .根际土壤转化酶活性是近根际和非根
际土壤的 3. 68 和 3. 08倍, 可见土壤转化
酶根际效应的范围是非常狭窄的. 施用有
机物料明显地增强了土壤的转化酶活性.
土壤转化酶能促进糖类的降解,根际土壤
因受根系分泌物影响而富含碳水化合物,
使转化酶活性明显高于根外土壤. 不种稻
对照土壤转化酶活性为 1. 45 mg 葡萄糖
· g -1土·24h-1, 与对照非根际土壤转化酶
活性相近.
图 2　有机物料对土壤转化酶活性的影响
Fig. 2 Ef fect of organic material on s oil invertase act ivi-
ty.
3. 2. 2 碱性磷酸酶的根际特性　与转化酶
相似,碱性磷酸酶活性的根际特性也是根
际土壤> 近根际土壤> 非根际土壤(图
3) , 但根际土壤酶活性仅为非根际土壤的
1. 83 倍, 即其根际效应要比转化酶小得
多. 有机物料处理土壤碱性磷酸酶活性明
显增强,且对根际酶活性的影响更大.回归
分析表明, 土壤速效 P 与碱性磷酸酶活性
呈极显著负相关( r= -0. 952* * ) ,根际有效
P 浓度降低则碱性磷酸酶的活性增强, 促
进土壤有机态 P 的矿化,从而缓解土壤的
P 供应[ 15] .不种稻对照土壤碱性磷酸酶活
性为 22. 7mg 酚·100 g-1土·24 h-1, 与对
照非根际土壤相近.
3. 2. 3 脲酶的根际特性　土壤脲酶的根际
特性与前两者有所不同, 为根际土壤> 非
根际土壤> 近根际土壤. 有机物料处理,土
壤脲酶活性上升, 尤其用量为 2%、4%时,
根际和近根际土壤脲酶活性迅速上升(图
1632期　　　　　　　吴龙华等:有机物料对黄河三角洲滨海盐土根际效应的影响 Ⅰ.　　　　
图 3　有机物料对土壤碱性磷酸酶活性的影响
Fig. 3 Ef fect of organic material on soil alkal ine phos-
phatase activity.
图 4　有机物料对土壤脲酶活性的影响
Fig. 4 Ef fect of org anic m ater ial on soil ureas e act ivity.
4) .土壤脲酶能酶促有机物分子中酞键的
水解, 其酶活性与土壤微生物数量、有机
物质含量等呈正相关,这正是有机物料增
强土壤脲酶活性的机理所在. 4%处理时非
根际土壤脲酶活性略低于 2%处理, 可能
是有机物分解产生过多的有毒物质抑制了
非根际土壤脲酶的活性. 不种稻对照土壤
脲酶活性仅为 13. 8( mg·kg -1 ) NH 3-N·
g
-1土·24h-1 ,为对照非根际土壤脲酶活性
的 1/ 2, 表明种稻对土壤脲酶活性的影响
是非常大的,这也是脲酶特性与转化酶、碱
性磷酸酶活性的不同之处.
3. 3　植物生长和养分吸收效应
有机物料促进了土壤 N、P 有机化合
物的矿化和 N、P、K 等养分离子向植物根
表的迁移, 改善了水稻根际附近养分的生
物有效性, 从而促进了水稻的养分吸收和
生长发育,增强了其耐盐抗盐能力.表现为
根系较为粗壮、密集; 水稻幼苗株高、分蘖
数, 地上部生物量等性状均好于对照; 植
株体 N、P、K 含量均高于对照, 而钠离子
的吸收量则随有机物料施用量的增大而递
减(表 8) . 有机肥或有机无机配施, 水稻根
系氧化力和过氧化氢酶活性较对照为
高[ 8] .有机物含 K 量高, 有利于水稻根系
发育. 再者, 有机物料中含有的大量胡敏
酸、富里酸等物质能促进作物根系的呼吸,
使其根系活力上升,抗逆性增强,是水稻养
分吸收上升而钠离子吸收下降机理所在.
表 8　有机物料对水稻植株元素含量的影响( % )
Table 8 Effect of organic material on element content of rice plant
处　　理
T reatmen t
Ⅰ( CK)
茎叶 Shoot 根 Root
Ⅱ
茎叶 Shoot 根 Root
Ⅲ
茎叶 Shoot 根 Root
Ⅳ
茎叶 Shoot 根 Root
N 1. 41 1. 15 1. 39 1. 18 1. 45 1. 19 1. 57 1. 23
P 0. 299 0. 160 0. 320 0. 189 0. 341 0. 229 0. 323 0. 256
K 0. 575 0. 337 0. 639 0. 312 0. 719 0. 303 0. 772 0. 303
Na 1. 22 0. 820 1. 19 0. 738 1. 11 0. 728 1. 07 0. 682
4　讨　　论
4. 1　施化肥处理, 土壤水解 N 存在根际
亏缺[ 9] ; 施用有机物, 由于根际微生物对
有机N 的矿化而提高了 N 的含量,根际土
壤水解 N 略高于非根际土壤[ 8] , 本试验结
果则与之相反,这是土壤类型不同所致,或
是水稻品种不同, 生育阶段不同, 对 N 的
吸收强度不同.
　　有效 P 的根际亏缺率比水解N 高 1-
2倍,可见土壤 P 的迁移比 N 慢得多, 这
与前人的结果是一致的[ 8] . 有机物料不仅
增大了土壤 P 向根表迁移的强度,而且增
大了其向根表迁移的速率, 且这种效应对
于扩散速率很低的 P 来说至关重要,因而
随着有机物料用量的增大其根际或近根际
164 应　用　生　态　学　报 5 卷
土壤 P 亏缺率呈递减趋势; 相反, 增施有
机物料增大土壤水解 N 扩散速率的效应
小于其吸收强度的上升率, 从而导致其亏
缺率随有机物用量的增大而增大.
与 NH +4 相同, K + 也以扩散作用运移
为主,因而旱地土壤一般存在有效 K 的根
际亏缺 [ 10, 12] ; 土壤含水量影响 K + 向根表
迁移和植物的 K 吸收, 当土壤含水量高于
田间持水量时, 旱地土壤可能出现 K + 的
根际富集;但即使在淹水条件下,紫色土上
水稻根际 K 的分布状况也与本试验不
同[ 8] , 可见土壤 K 的根际特性因土壤类
型、土壤含水量的不同而异.施肥和土壤质
地也影响着 K 的根际分布[ 10] .
4. 2　缺 Zn 土壤植株矮小, 叶畸形, 光合
作用降低而造成严重减产[ 11] .一般碱性土
壤 Fe、Zn 等的有效性低, 常产生缺素症
状.土壤 Zn 不太可能被还原, 难以活化;
张福锁[ 7]认为番茄、向日葵根系分泌物活
化石灰性土壤 Zn 的能力不到 Fe、Mn 的
1/ 10; 本试验土壤有效 Zn 随有机物料用
量的增加明显上升, 是因稻草分解产生的
可溶性有机物对 Zn 的络合作用增大了其
有效性. 土壤 Zn 的有效性与土壤有机质
含量呈正相关[ 4] . 一是由根外向根表, 根系
分泌物浓度逐渐增大, 相应地土壤活性 Fe
的含量也趋于上升, 二是由于根系的吸收
作用, 根系附近 Fe 的活度明显下降. 因
此,由根表向根外, Fe 的分布规律为亏缺
→富集→亏缺, 尔后逐渐接近非根际土
壤[ 13 ] .本试验是将距根表数毫米范围内土
壤作为根际土壤, 得到了有效 Fe 以根际
土壤> 非根际土壤> 近根际土壤的结果.
4. 3　土壤转化酶与土壤碳水化合物和有
机质的降解有关, 与土壤呼吸作用呈极显
著正相关[ 3] ;土壤脲酶活性与土壤有机 N
的矿化有关[ 3] ; 土壤磷酸酶活性与土壤有
机 P 的矿化和亏缺有良好的相关性[ 15] .有
机物料处理上述 3种酶活性增强, 除脲酶
活性差异达 5%显著水平外, 土壤转化酶、
碱性磷酸酶活性均极显著地高于对照, 从
而使土壤有机 C、N、P 的代谢加快,养分有
效性提高,都与有机物料对土壤-植物体系
的良好作用密切相关. 施用有机物料促进
土壤 N、P、K 向根表移动和 N、P 有机化合
物的矿化,提高根圈附近养分的有效浓度,
改善了根际养分的“生物有效性”.
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