全 文 ：园艺学报，2016，43 (5)：907–917.
Acta Horticulturae Sinica
doi：10.16420/j.issn.0513-353x.2016-0039；http：//www. ahs. ac. cn 907
收稿日期：2016–03–23；修回日期：2016–05–06
基金项目：辽宁省自然科学基金项目（2015020767）；科技部项目（2013BAD20B08）
* 通信作者 Author for correspondence（E-mail：syjihe@sina.com；zhangep024@163.com）
有机肥配施氮肥设施菜田 FDA 水解酶活性与肥
力相关性研究
李 猛 1，聂洪光 2,*，张淑红 1，周 芳 1，韩丹丹 1，詹林玉 1，田悦悦 1，
时 毛 1，张恩平 1,*
（1沈阳农业大学园艺学院，沈阳 110866；2辽宁农业博物馆，沈阳 110161）
摘 要：以长期定位施肥设施菜田土壤为研究对象，研究了有机肥配施氮肥条件下土壤荧光素二乙
酸（FDA）水解酶与土壤肥力（理化性质、酶活性、微生物等方面）的相关性。结果表明：FDA 活性以
施有机肥的处理综合表现高于单施氮肥的处理，其中以有机肥 + 尿素 46.12 g 表现最为突出；有机肥配
施氮肥可使 FDA 水解酶的活性提高 66.2%以上；FDA 水解酶活性与土壤理化特性（有机质、速效磷和速
效钾含量，含水量）正相关（r > 0.9，P < 0.05）；氮肥投入量影响了 FDA 水解酶活性与碱解氮和 pH 的相
关性（r < 0.4）；FDA 水解酶活性与土壤脲酶、转化酶、纤维素酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化
酶和微生物功能多样性指数（H、S、U）正相关性，仅与优势度指数（D）负相关（0.7 < | r | < 1）；FDA
水解酶活性与番茄产量正相关（0.8 < r < 1，P < 0.05）。
关键词：番茄；长期施肥；FDA 水解酶活性；土壤肥力；相关性
中图分类号：S 63；S641.2 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2016）05-0907-11

Correlation Between FDA Enzyme Activity and Soil Fertility Under
Combining Application Organic and Nitrogen Fertilizer in Facility
Vegetable Field
LI Meng1，NIE Hong-guang2,*，ZHANG Shu-hong1，ZHOU Fang1，HAN Dan-dan1，ZHAN Lin-yu1，
TIAN Yue-yue1，SHI Mao1，and ZHANG En-ping1,*
（1College of Horticulture，Shenyang Agricultural University，Shenyang 110866，China；2Liaoning Agricultural Museum，
Shenyang 110161，China）
Abstract：An investigation was made on a long-term fertilization facility vegetable field，to study the
correlation between soil FDA hydrolysis enzyme and soil fertility（physical and chemical properties，
enzyme activities，microbial fertility） . The results showed that organic manure treatment and
comprehensive performance was higher than that of single nitrogen fertilizer，especially，manure + urea
46.12 g. Organic fertilizer with nitrogen fertilizer can make the FDA hydrolase activity increased by more
than 66.2%. FDA hydrolase activity showed a significant positive correlation with and soil
physicochemical properties（organic matter，available phosphorus，available potassium，water content）

Li Meng，Nie Hong-guang，Zhang Shu-hong，Zhou Fang，Han Dan-dan，Zhan Lin-yu，Tian Yue-yue，Shi Mao，Zhang En-ping.
Correlation between FDA enzyme activity and soil fertility under combining application organic and nitrogen fertilizer in facility vegetable field.
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（r > 0.9，P < 0.05）. The amount of N inputted would effect the correlation between available nitrogen，
pH and FDA hydrolase activity，FDA hydrolytic enzyme activity also showed a positive correlation with
other soil urease，invertase，cellulase，neutral phosphatase，catalase，polyphenol oxidase and microbial
functional diversity indices（H，S，U），only Simpson index（D）was negative （0.7 < | r | < 1）. FDA
hydrolase activity was significantly correlated with fruit yield （0.8 < r < 1，P < 0.05）.
Key words：tomato；long-term fertilization；FDA hydrolytic enzyme activity；soil fertility；correlation

荧光素二乙酸（Fluorescein diacetate，FDA），别称荧光素二乙酸盐，荧光素二乙酸酯，是一种
无色化合物，广泛存在于土壤中，主要来源于微生物细胞及部分动植物残体的分解，它可以被酯酶、
蛋白酶及脂肪酶等多种非专一性酶水解，酶解终产物为有色的荧光素（fluorescein）。虽然 FDA 水解
酶早已被发现，但是针对土壤 FDA 水解酶的研究较少（Swisher & Carroll，1980；Schnürer & Ross，
1982；Thomas et al.，2015）。中国研究多选择大田土壤生态系统：王校常等（2006）和刘海芳等（2009）
对 FDA 水解酶活性进行了探究，侧重于探讨 FDA 水解酶活性的测定方法；马星竹（2010）从土壤
微生物量碳的角度研究了黑土、棕壤土中 FDA 水解酶活性与土壤微生物之间的相关性；Yowhan 等
（2006）和蒋炳伸等（2011）通过 FDA 水解酶活性与土壤呼吸的对比来探讨两种方法研究微生物活
性的适用性。本试验中以长期定位施肥菜田土为供试土样，探讨施肥对 FDA 水解酶活性的影响及其
与土壤肥力有关指标之间的相关性，试图揭示其活性变化在设施土壤微生态环境中的作用及其对番
茄产量的影响，为完善土壤肥力评价与设施土壤健康管理提供生物学参数。
1 材料与方法
1.1 材料
供试番茄品种为‘辽园多丽’，供试土壤取自沈阳农业大学蔬菜长期定位施肥试验地（N 41°31′，
E 123°24′），土壤类型为草甸土。长期施肥试验（葛晓光 等，2004）于 1988 年开始，其土壤农化性
状为：有机质 24.30 g · kg-1，全氮 1.164 g · kg-1，碱解氮 86.41 mg · kg-1，全磷 1.374 g · kg-1，速效磷
70.80 mg · kg-1，速效钾 56.14 mg · kg-1，交换性盐基总量 14.56 cmol · kg-1，pH 6.75。
1.2 处理
试验地已经连续施肥 27 年，本试验（第 28 年）肥料于 2015 年 3 月 15 日施入。有机肥为腐熟
的马粪（每年每小区 11.25 kg），氮肥为尿素（用量折算为每年每小区纯 N）。设 6 个处理：不施肥
（对照）；施尿素（46.12 g）；施 2 倍量尿素（92.24 g）；施有机肥；有机肥 + 尿素（46.12 g）；有
机肥 + 2 倍量尿素（92.24 g），其中有机肥于定植前一次性施入，氮肥在生长季分两次追施，施用量
为总量的一半。采用完全随机区组设计，3 次重复，小区面积 1.5 m2。
1.3 土壤理化指标及番茄产量测定
2015 年 1 月 18 日播种，在盛果期（2015 年 6 月 15 日）采用 5 点取样法采集 0 ~ 20 cm 土壤，
去除表层杂草及凋落物，混合制样，置于室内自然风干后过筛保存，用于理化性质测定。碱解氮含
量的测定采用扩散吸收法（鲍士旦，2000）；有机质含量的测定采用重铬酸钾外加热法；速效磷含量
的测定采用 0.5 mol · L-1 NaHCO3 浸提硫酸钼锑抗比色法；速效钾含量的测定采用 NH4OAc 浸提火焰
李 猛，聂洪光，张淑红，周 芳，韩丹丹，詹林玉，田悦悦，时 毛，张恩平.
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光度计法（鲁如坤，2000）；土壤含水量的测定采用烘干法；pH 值由 pH 计（雷磁 PHS-25，上海）
直接测定。从始收期到拉秧期分别测定每个小区的的番茄产量，每个处理的产量为 3 次重复的平均
值。
1.4 土壤酶活性指标的测定
测定进行 3 年，2013 年 6 月 13 日、2014 年 6 月 18 日、2015 年 6 月 15 日取样。取样方法同上。
过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定，其活性以 1 g 土壤反应 0.5 h 消耗 0.002 mol · L-1 高锰酸
钾溶液的毫升数表示；多酚氧化酶活性采用没食子素比色法测定，其活性以每 100 g 土壤 3 h 产生
的红紫棓精（没食子素）毫克数表示（李振高 等，2008）；转化酶活性用硫代硫酸钠滴定法测定，
其活性以 1 g 土壤 24 h 消耗 0.1 mol · L-1 硫代硫酸钠的毫升数表示；磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色
法测定，其活性以 1 g 土壤中 24 h 释放出酚的毫克数表示；脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法
测定，其活性以 100 g 土壤 24 h 水解产生氨基氮的毫克数表示；纤维素酶活性采用 3,5–二硝基水
杨酸比色法测定；其活性以 1 g 土壤中 72 h 生成葡萄糖的毫克数表示（严昶生，1988）；FDA 水解
酶活性采用荧光素比色法测定，其活性以 1 g 土壤 1 h 产生荧光素的微克数表示（李振高 等，2008）。
为消除土壤原有物对试验结果造成的影响，上述所有酶活性测定均设置了无基质对照和无土对照。
1.5 土壤微生物群落功能多样性的测定
土壤微生物群落功能多样性采用 Biolog-ECO 微平板法（李振高 等，2008；张雪艳 等，2011）
进行测定。称取相当于 5 g 烘干土的新鲜土样加入装有 45 mL 0.85%无菌生理盐水的锥形瓶中，密封
振荡 30 min 后，依次稀释为 10-2、10-3 的梯度液。将 10-3 稀释液接种到 Biolog-ECO 平板中，接种量
为每孔 150 μL。将接种好的 ECO 平板加盖，在 37 ℃恒温培养箱中连续培养 7 d（2015 年 6 月 16
日—2016 年 6 月 23 日），每隔 24 h 用 ELISA 自动读数装置进行读数。
土壤微生物群落利用碳源的整体能力用 Biolog ECO 微平板的单孔平均颜色变化率（average well
color development，AWCD）表示，AWCD = ∑（C–R）/ n，式中，C 为反应孔的吸光度，R 为对照
孔的吸光度，n 为碳源的种类（等于 31）。
土壤微生物群落功能多样性指数：以拐点（120 h）处的 AWCD 值计算不同施肥处理的 Shannon
指数（H）评估菌群丰富度与均匀性；碳源代谢孔的总数（S）代表微生物菌群多样性；Simpson 指
数（D）评价某些常见种的优势度；McIntosh 指数（U）反映物种群落的均一度。
1.6 数据分析方法
采用 Excel 软件对数据进行初级统计分析，采用 SPSS18.0 软件对数据进行单因素方差分析
（One-way ANOVA）及差异显著性检验，利用 Pearson 积差相关评价 FDA 水解酶活性与土壤肥力
的相关性。
2 结果与分析
2.1 有机肥配施氮肥对设施菜田土壤 FDA 水解酶活性的影响
测定 2013—2015 年土壤 FDA 水解酶活性的结果如图 1 所示，施有机肥处理的 FDA 水解酶活性
显著高于未施有机肥的处理，相对于不施肥对照，有机肥使 FDA 水解酶活性增幅高于 66.2%；单施
氮肥与对照差异不显著。氮肥单施或与有机肥配施，不同施氮量之间 FDA 水解酶活性无显著差异，
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表明在本研究条件下，氮肥投入量对 FDA 水解酶活性影响较小。综合 3 年试验数据，FDA 水解酶
活性年际变化不大，3 个有机肥处理一直保持在高稳定水平，无显著性差异；而不施肥对照和单施
氮肥（尿素 46.12 g，2 倍量尿素 92.24 g）的处理保持在较低水平，且统一地表现出逐年下降的趋势，
表明有机肥对 FDA 水解酶活性起主要作用。

图 1 不同年份各施肥处理土壤 FDA 水解酶活性
柱上不同小写字母表示显著水平为 0.05。
Fig. 1 FDA hydrolysis enzyme activity under different fertilization treatments in different years
Values followed by different lowercase letters on the columns are significantly different at 0.05 levels.

2.2 土壤 FDA 水解酶活性与土壤理化性质的相关性
2015 年不同施肥处理下土壤理化状况及与 FDA 水解酶活性的相关性如表 1 所示。可以看出，
施入有机肥后，土壤有机质、速效磷和速效钾含量均极显著高于不施肥和单施氮肥的处理；与不施
肥的对照相比，有机质增加了 35.7% ~ 39.6%，速效磷增加了 233.3% ~ 271.34%，速效钾增加了
261.9% ~ 294.1%，养分含量均高于原始水平。不同施氮水平的增幅效果基本相同，表明氮肥与有机
肥配施时，不同施氮量对土壤有机质、速效磷和速效钾含量的影响很小。不施肥或单施氮肥，土壤
有机质和速效养分（P，K）得不到及时补充，造成土壤有机质和速效养分（P，K）均低于原始水
平，由于 3 个处理之间无显著差异，证明该施肥条件下氮肥单施时，施氮量对土壤有机质、速效磷
和速效钾含量的影响很小。增施有机肥后，碱解氮含量增加了 104.3%，且随着氮肥投入量的增加，
增幅逐渐扩大。施肥对土壤含水量无显著影响，但是氮肥的高量投入（2 倍量尿素 92.24 g），造成
了土壤 pH 值严重下降，比原始水平下降了 1.45 个单位，而配施有机肥（有机肥 + 2 倍量尿素
92.24 g）仅下降了 0.45 个单位；相反，有机肥单施或配施 1 倍量的氮肥（尿素 46.12 g）可以有效
遏制土壤酸化，而偏氮施肥，会造成土壤中氮素转化失衡，氮素过度累积，致使土壤酸化，上述结
果表明施有机肥与氮肥配施可以改善土壤理化性质，显著提高土壤养分含量，有利于土壤肥力的培育。
相关分析表明（表 1），FDA 水解酶活性与含水量、有机质、速效磷和速效钾含量相关性达到显
著或极显著水平，表明在一定范围内，适当提高土壤含水量可以提高土壤 FDA 水解酶活性；土壤中
有机质积累增加时，FDA 水解酶活性处于较高水平，磷和钾元素向可利用态的转化速率加快。土壤
碱解氮含量及土壤 pH 与 FDA 水解酶活性的相关性未达显著水平，鉴于二者随氮肥投入量变化明显，
采用偏相关分析排除氮肥投入量的影响后，其与 FDA 水解酶活性的相关性分别为 0.772 和 0.752，
表明在该施肥条件下，氮肥投入量掩盖了土壤碱解氮和 pH 与 FDA 水解酶活性的高相关性。

李 猛，聂洪光，张淑红，周 芳，韩丹丹，詹林玉，田悦悦，时 毛，张恩平.
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表 1 不同施肥处理下土壤理化状况及其与 FDA 水解酶活性的相关性
Table 1 Soil Physical and chemical characters and the correlation with FDA hydrolysis enzyme activity under
different fertilization treatments
处理
Treatment
有机质/（g · kg-1）
Organic matter
碱解氮/（mg · kg-1）
Available nitrogen
速效磷/（mg · kg-1）
Available hosphorus
速效钾/（mg · kg-1）
Available potassium
含水量/%
Water content
pH
有机肥 Manure 24.9 ± 0.4 a 120.1 ± 6.7 abc 206.0 ± 11.7 a 201.8 ± 1.3 a 18.7 ± 1.3 a 7.3 ± 0.2 a
有机肥 + 尿素 Manure + Urea 25.4 ± 1.9 a 157.4 ± 11.2 ab 195.3 ± 8.2 a 185.3 ± 2.1 a 17.6 ± 0.6 ab 6.7 ± 0.1 bc
有机肥 + 2 倍尿素 Manure + 2× Urea 24.7 ± 0.1 a 175.2 ± 3.5 a 217.9 ± 6.2 a 199.5 ± 2.4 a 16.5 ± 1.5 ab 6.3 ± 0.5 c
不施肥 Control 18.2 ± 0.5 b 58.8 ± 5.7 c 58.6 ± 2.0 b 51.2 ± 2.8 b 14.6 ± 1.8 ab 7.1 ± 0.1 ab
尿素 Urea 19.0 ± 0.8 b 89.0 ± 5.4 bc 43.4 ± 2.7 b 42.6 ± 2.9 b 13.8 ± 2.7 ab 6.6 ± 0.2 bc
2 倍尿素 2× Urea 18.3 ± 0.2 b 185.5 ± 8.5 a 67.2 ± 2.9 b 40.5 ± 4.2 b 12.2 ± 3.0 b 5.3 ± 0.4 d
FDA 水解酶相关性
FDA hydrolysis enzyme correlation
0.957** 0.333 0.975** 0.936** 0.904* 0.391
偏相关 Partial correlation – 0.772 – – – 0.752
注：*表示在 0.05 水平（双侧）上显著相关；**在 0.01 水平（双侧）显著相关性。同列中不同小写字母表示显著水平为 0.05，下同。
Note：* indicates significant correlation at the 0.05 level（bilateral）；** indicates significant correlation at the 0.01 level（bilateral）；Values
followed by different lowercase letters in the same row are significantly different at 0.05 levels. The same below.

2.3 土壤 FDA 水解酶活性与其他酶活性的相关性
由表 2 可知，施肥对土壤氧化还原酶和水解酶酶活性均产生了不同程度的影响。整体来看，单
施有机肥和有机肥配施氮肥的处理（有机肥 + 尿素、有机肥 + 2 倍量尿素）中多种酶（多酚氧化
酶除外）活性均高于不施肥对照和单施氮肥的处理。相对于不施肥对照，有机肥施入后，脲酶活性
提高了 109.9% ~ 128.6%，转化酶活性提高了 50% ~ 83%，纤维素酶活性提高了 112.5% ~ 175%，中
性磷酸酶活性提高了 87.5% ~ 239.6%；单施 1 倍量氮肥可使多酚氧化酶活性提升 23.4%，脲酶活性
提升 5.8%，纤维素酶活性提高 12.5%，中性磷酸酶活性提高 79.2%，而转化酶活性和过氧化氢酶活
性分别降低了 33.3%和 27%；2 倍量氮肥投入后，除纤维素酶活性保持基本不变和中性磷酸酶活性
略有升高外，其他酶活性下降了 32% ~ 66.9%，表明施入 2 倍量氮肥将会抑制部分土壤酶活性，1
倍量氮肥可以使大部分土壤酶活性小幅度地提升，而增施有机肥可以有效提高绝大多数土壤酶活性。
在 6 种土壤酶中，两种氧化还原酶（多酚氧化酶和过氧化氢酶）的变化趋势与其他 4 种水解酶
类不同：有机肥、有机肥 + 尿素、不施肥对照和尿素处理的多酚氧化酶活性无显著性差异，表明
在此施肥条件下，有机肥投入的效果对土壤多酚氧化酶活性的影响较小，而配施 2 倍量氮后（有机
肥 + 2 倍量尿素），多酚氧化酶活性急剧增加，多酚氧化酶活性越高土壤腐殖化程度越低，表明高
量氮肥投入可能会对土壤腐殖化进程产生阻碍；有机肥施入后过氧化氢酶活性与对照无显著差异，
而有机肥 + 2 倍量尿素投入后反而较对照下降，表明有机肥对过氧化氢酶活性影响较弱。

表 2 不同施肥处理下土壤酶活性及其与 FDA 水解酶活性的相关性
Table 2 Other soil enzyme activities and the correlation with FDA hydrolysis enzyme activity under different fertilization treatments
处理
Treatment
多酚氧化酶/
（g · kg-1 · h-1）
Polyphenol oxidase
脲酶/
（g · kg-1 · d-1）
Urease
转化酶/
（mL · g-1 · d-1）
Invertase
过氧化氢酶/
（mL · g-1 · h-1）
Catalase
纤维素酶/
（mg · g-1 · d-1）
Cellulase
中性磷酸酶/
（mg · g-1 · d-1）
Neutral phosphatase
有机肥 Manure 0.254 ± 0.004 b 2.933 ± 0.125 a 2.2 ± 0.2 a 30.2 ± 0.4 a 0.057 ± 0.010 a 2.40 ± 0.08 b
有机肥 + 尿素 Manure + Urea 0.237 ± 0.005 b 2.693 ±0 .074 a 1.8 ± 0.4 ab 29.8 ± 0.2 a 0.060 ± 0.003 a 1.80 ± 0.02 c
有机肥 + 2 倍尿素 Manure + 2× Urea 0.356 ± 0.042 a 2.709 ± 0.109 a 1.8 ± 0.2 ab 27.2 ± 1.4 a 0.073 ± 0.003 a 3.26 ± 0.10 a
不施肥 Control 0.021 ± 0.015 bc 1.283 ± 0.109 b 1.2 ± 0.1 bc 28.2 ± 0.2 a 0.027 ± 0.003 b 0.96 ± 0.08 e
尿素 Urea 0.253 ± 0.036 b 1.358 ± 0.091 b 0.8 ± 0.4 c 20.6 ± 1.6 b 0.030 ± 0.010 b 1.72 ± 0.10 c
2 倍尿素 2× Urea 0.139 ± 0.038 c 0.425 ± 0.078 c 0.8 ± 0.3 c 10.6 ± 3.4 c 0.027 ± 0.007 b 1.44 ± 0.04 d
FDA 水解酶相关性
FDA hydrolysis enzyme correlation
0.762 0.957** 0.934** 0.705 0.966** 0.839*
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相关性分析表明（表 2），FDA 水解酶活性与中性磷酸酶的 Pearson 相关达到显著水平（P < 0.05）；
与脲酶，转化酶，纤维素酶活性达到极显著水平（P < 0.01），而与氧化还原酶类的相关性略低于水
解酶类，但也存在着强相关性（0.6 < r < 0.8），分别为 0.762（多酚氧化酶）和 0.705（过氧化氢酶），
表明 FDA 水解酶与同为水解酶的脲酶，转化酶，纤维素酶，中性磷酸酶等存在功能重叠，证明在同
一生态系统中同类土壤酶之间存在协同作用。
2.4 FDA 水解酶活性与土壤微生物功能的相关性
在 Biolog 试验中，单孔平均颜色变化率（AWCD）用来表征土壤微生物对底物碳源的利用能力，
反映土壤微生物代谢活性（刘晶鑫 等，2015）。从图 2 可以看出，各施肥处理 AWCD 值随时间变化
呈现出常规生长曲线。AWCD 曲线拐点及以后的值代表微生物对碳源的利用达到了最终稳定期，各
类菌群在 Biolog-ECO 微平板上得到最大限度的生长，此时的吸光值可更准确地反映不同处理下微
生物群落的差异性（贾夏 等，2013）。从变化趋势上看，施入有机肥处理的微生物 AWCD 值高于单
施氮肥和不施肥的处理。以拐点处（120 h）为例：有机肥 + 尿素 > 有机肥 > 有机肥 + 2 倍量尿
素 > 不施肥（对照）> 尿素 > 2 倍量尿素。特别地，有机肥 + 尿素的 AWCD 值处于最高的水平，
而 2 倍量尿素一直处于较低水平，120 h 时，有机肥 + 尿素的微生物碳代谢能力是 2 倍量尿素的 2.59
倍。AWCD 值越大，表明土壤微生物的代谢功能越强，土壤中微生物活性越高。

图 2 不同处理土壤微生物群落单孔平均颜色变化率
Fig. 2 Average well color development of soil microbial community in different treatments

在各施肥处理中，通过 AWCD 值计算得到的微生物功能多样性指数（表 3）中，增施有机肥的
处理微生物功能多样性指数较高，整体上表现为：有机肥 + 尿素 ≥ 有机肥 > 不施肥（对照）≥
有机肥 + 2 倍量尿素。有机肥 + 尿素的 H（微生物群落的丰富度）、S（微生物的种类）、U（均一
性）指数均为最高，表明有机肥配施 1 倍量氮（有机肥 + 尿素）能够为土壤微生物创造最佳的生
存环境，微生物种类和丰度处于较高水平，且菌群均一度较高，弱化了某些单一菌群的优势度；单
施氮肥（尿素、2 倍量尿素）的优势度（D）最高，但是其他功能多样性指标均处于最低水平，表明
长期偏氮施肥将会导致微生物生境恶化，可能会使土壤中微生物的数量和种类减少，使某些适应环
境的菌群表现出特定的优势，但微生物整体代谢功能下降。相关性分析表明（表 3），FDA 水解酶与
微生物群落的丰富度、微生物的种类、均一性呈正相关，与优势度呈负相关，表明在一定范围内，
土壤中微生物种类越丰富，土壤中微生物物种多样性和微生物功能多样性就越高，此时 FDA 水解酶
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活性就可能处于较高水平；相反，如果土壤中单一菌群的优势度过高时，FDA 水解酶活性可能处于
较低水平。

表 3 土壤酶活性与微生物多样性指数之间的相关性
Table 3 The correlation between diversity index of soil bacteria and soil enzyme activity
处理 Treatment 丰富度 H 微生物种类 S 优势度 D 均一性 U
有机肥 Manure 1.66 ± 0.15 b 18.00 ± 1.73 ab 0.988 ± 0.002 bc 4.24 ± 0.08 ab
有机肥 + 尿素 Manure + Urea 1.96 ± 0.11 a 21.67 ± 1.15 a 0.985 ± 0.003 d 4.78 ± 0.27 a
有机肥 + 2 倍尿素 Manure + 2× Urea 1.35 ± 0.12 c 14.67 ± 2.08 bc 0.991 ± 0.001 bc 3.81 ± 0.06 c
不施肥 Control 1.21 ± 0.10 c 15.00 ± 0 bc 0.992 ± 0.001 abc 3.42 ± 0.12 c
尿素 Urea 1.07 ± 0.06 c 12.67 ± 1.15 c 0.993 ± 0.002 ab 3.22 ± 0.26 c
2 倍尿素 2× Urea 0.72 ± 0.04 d 8.33 ± 1.15 d 0.996 ± 0.001 a 2.45 ± 0.40 d
FDA 水解酶相关性
FDA hydrolysis enzyme correlation
0.841* 0.836* –0.846* 0.863*

2.5 土壤 FDA 水解酶活性与番茄产量的相关性
产量能够体现土壤养分的持续供应能力，是土壤肥力的直接体现。FDA 水解酶活性与番茄产量
相关性如表 4 所示，连续 3 年施肥结果表明，年际间各处理产量基本保持稳定，有机肥配施氮肥对
设施番茄增产效果明显，单施氮肥的增产效果次之。相关性分析结果表明，FDA 水解酶活性与产量
之间均存在显著的正相关性（P < 0.05），表明 FDA 水解酶活性可在一定程度上影响番茄的终产量，
因此，在生长过程中，可通过改善管理措施来提升土壤 FDA 水解酶活性，同时可以促进番茄产量的
形成。

表 4 FDA 水解酶活性与番茄小区产量的相关性
Table 4 The correlation of Tomato yield and FDA hydrolysis enzyme activity
产量/kg Yeild 处理
Treatment 2013 2014 2015
有机肥 Manure 20.50 ± 1.02 a 20.56 ± 1.53 a 20.70 ± 0.84 a
有机肥 + 尿素 Manure + Urea 23.67 ± 1.21 a 23.57 ± 2.10 a 23.40 ± 1.56 a
有机肥 + 2 倍尿素 Manure +2× Urea 22.54 ± 0.93 a 21.27 ± 0.99 a 22.80 ± 1.14 a
不施肥 Control 9.70 ± 1.20 c 10.66 ± 1.46 c 10.79 ± 1.38 c
尿素 Urea 16.56 ± 1.32 b 15.62 ± 0.97 b 16.40 ± 0.92 b
2 倍尿素 2× Urea 15.50 ± 0.98 b 15.40 ± 1.11 b 14.07 ± 2.02 bc
FDA 水解酶相关性 FDA hydrolysis enzyme correlation 0.812* 0.831* 0.869*
3 讨论
本研究测定了不同施肥处理下 2013—2015 年设施菜田 3 年的 FDA 水解酶活性。整体上，有机
肥对 FDA 酶活性影响显著，而施氮量对 FDA 水解酶活性影响较小。马星竹（2010）的研究表明，
有机肥配施化肥可使 FDA 水解酶活性增幅达到 68.8% ~ 72.4%，在本研究的施肥处理下有机肥配施
氮肥可使 FDA 水解酶的活性提高 66.2%以上，表明有机肥对土壤 FDA 水解酶起重要作用，通过增
施有机肥是提高土壤 FDA 水解酶活性并使其保持在高水平的有效措施。有机肥投入后，土壤有机质
和速效养分（N、P、K）含量显著增加（陶磊 等，2014；田小明 等，2014），在本研究中表现为土
壤有机质及速效养分含量显著高于不施肥和单施氮肥的处理。FDA 水解酶与有机质和速效养分之间
存在显著的相关性，因此 FDA 水解酶活性的大幅度提升是土壤理化性质改善和土壤质量大幅提升的
必然结果，这与王孝常等（2006），刘莎等（2012）的研究结论相吻合。土壤中 C、N、P 的转化及
Li Meng，Nie Hong-guang，Zhang Shu-hong，Zhou Fang，Han Dan-dan，Zhan Lin-yu，Tian Yue-yue，Shi Mao，Zhang En-ping.
Correlation between FDA enzyme activity and soil fertility under combining application organic and nitrogen fertilizer in facility vegetable field.
914 Acta Horticulturae Sinica，2016，43 (5)：907–917.
土壤呼吸等与相应的土壤水解酶和氧化还原酶密切相关，土壤健康程度的提升不单单促使 FDA 水解
酶活性增强，土壤其他酶活性也随土壤质量的改善而升高。本研究中 FDA 水解酶与脲酶，转化酶，
纤维素酶，中性磷酸酶，过氧化氢酶和多酚氧化酶呈显著正相关，表明 FDA 水解酶参与了土壤中部
分 C、N、P 等多种养分的循环，土壤酶活性之间存在功能重叠现象。这可能与它们的来源存在一定
关系，因为如果酶的主要来源相似或一致，其酶活性之间就会表现出显著的正相关（李腊梅 等，
2006）。此外，还可能因为 FDA 水解酶为非专一性酶，土壤中的荧光素二乙酸（FDA）通常能被多
种酶，如蛋白酶，酯酶，脂肪酶等所水解（彭木 等，2015）。在水稻土和沼泽土中，FDA 水解酶活
性与土壤 pH 呈显著负相关（王校常 等，2006；安通伟，2011），在本研究中，初步分析表明，FDA
水解酶活性与氮素含量（碱解氮）和 pH 无显著的相关性，这可能是长期偏氮施肥投入的氮素过量，
使得氮肥施入量严重影响了二者的相关性，借助偏相关分析证实了这一推断，抛开施氮量的影响，
可能还与土壤生态环境不同有关，在稻田和沼泽中二者的土壤含水量远高于陆地栽培，土壤长期处
于缺氧状态，而通气状况是影响土壤肥力的四大因素之一（王帘里和翟国亮，2016）。本研究中，有
机肥、有机肥 + 尿素、不施肥对照、尿素处理的多酚氧化酶活性无显著性差异，且有机肥 + 2 倍
量尿素的酶活性最高，而多酚氧化酶与土壤腐殖质化程度成负相关，即其酶活性越大，土壤腐殖化
程度越低（李振高 等，2008），表明蔬菜种植需肥量较高，有机肥高量输入可能会在一定程度上阻
碍土壤腐殖化的进程，这也与刘秀清等（2007）的结论相一致。
章家恩和廖宗文（2000）提出生态肥力是指在一定环境条件下，土壤及其生物群落之间长期协
同进化，相互作用而表现出的一种相互适应共存的特性，以及在该特性下土壤保证植物生长所需物
质与能量的可获得性和可持续性的能力。土壤微生物与土壤酶共同驱动土壤生物化学过程，对土壤
的营养物质循环及能量流动具有重要影响。李旺霞等（2015）研究结果表明，覆膜栽培马铃薯时土
壤微生物数量与土壤酶活性变化有显著的正相关性。在本研究中，FDA 水解酶活性与土壤微生物群
落功能多样性相关性显著，这与马星竹（2010）的研究结论相一致。在本研究中有机肥 + 2 倍量尿
素在土壤理化特性和土壤酶活性方面基本与有机肥和有机肥 + 尿素无显著性差异，但是在微生物
多样性方面，有机肥 + 2 倍量尿素低于二者，且与有机肥 + 尿素处理存在显著性差异，表明土壤
微生物参数能够用来预测土壤生态系统的变化，是评价土壤肥力最为灵敏的指标（张瑞 等，2013；
高宛莉 等，2014）。土壤微生物一般包括细菌，真菌，放线菌。近 3 年的研究表明有机肥或秸秆配
施无机肥可以显著影响土壤微生物群落结构和功能多样性。张淑红等（2012）研究表明施用有机肥
可提高土壤中多种细菌的数量，包括亚硝化细菌，反硝化细菌和纤维素分解菌等。武晓森等（2014）
研究表明秸秆配施氮磷钾肥可改善土壤细菌碳代谢活性。陆海飞等（2015）和徐万里等（2015）研
究表明长期有机肥和无机肥配施可显著增加土壤细菌多样性，并改变土壤细菌和真菌的群落结构。
在本研究中，有机肥配施氮肥可以显著提高土壤微生物碳代谢活性，丰富微生物功能多样性，其中
以有机肥 + 尿素的提升效果最为显著，表明有机肥配施一倍量氮肥能够实现土壤质量的良性发展，
成为最有益于设施菜田土壤微生物活动的施肥模式。
植株生长量和产量是土壤肥力的直接体现，大量长期施肥研究表明（刘骅 等，2008；王玉敏 等，
2008；马宁宁 等，2010；张恩平 等，2015），有机肥与化肥配施培肥效果良好，可以提高土壤多种
酶的活性。而土壤酶活性与作物产量之间存在显著的相关性，土壤总体酶活性高则作物产量高（张
恩平 等，2011）。而关于 FDA 水解酶活性与植物生长相关性的研究鲜有报道。本文以‘辽园多丽’
为供试材料，研究了 FDA 水解酶活性与番茄产量的相关性，结果显示，果实产量与 FDA 水解酶活
性存在显著的相关性（P < 0.05）。由于 FDA 水解酶活性与土壤有机质、矿质元素含量及多种土壤酶
李 猛，聂洪光，张淑红，周 芳，韩丹丹，詹林玉，田悦悦，时 毛，张恩平.
有机肥配施氮肥设施菜田 FDA 水解酶活性与肥力相关性研究.
园艺学报，2016，43 (5)：907–917. 915

和微生物群落功能多样性呈显著正相关性，若土壤中 FDA 水解酶表现出高活性时，在一定程度上表
明土壤养分含量充足，多种关键土壤酶处于激活状态，土壤微生物代谢活力增强，土壤肥力能够充
分发挥，从而能够保证土壤养分的持续供应，满足植物生长发育的需求，进而有利于作物的生长及
产量的形成。

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