外源锌毒害的土壤微生物及酶学效应

通过室内培养试验,研究了土壤锌污染对土壤微生物基础呼吸及土壤脲酶、脱氢酶、磷酸酶的影响,结果表明,土壤微生物基础呼吸在低浓度锌添加下(≤50mg/kg)呈现出下降的趋势,而随着土壤锌添加浓度的进一步提高(>50mg/kg),微生物基础呼吸作用迅速增强;土壤磷酸酶则随着锌浓度的增加呈现出不断下降趋势,土壤脲酶和脱氢酶活性则在低浓度下上升而随着添加浓度的进一步提高迅速降低,可见,这三种酶对土壤锌毒害反应较为灵敏,均可以作为土壤锌污染评价的指标,而土壤微生物基础呼吸作用则对外源锌毒害不敏感,不适宜作为土壤锌污染的评价指标。     

重金属铅对土壤微生物活性的影响

以南京市近郊菜园土壤为材料,采用室内培养方法,系统地研究了在一定时间段(1、3、7、14、28、42和56 d)不同浓度铅(0、20、100和500 mg·kg-1)污染对土壤微生物生物量碳、土壤呼吸强度及土壤酶(脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶)活性的影响.结果表明:在污染初期,高浓度铅(500 mg·kg-1)污染对脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶活性均有激活作用,而低浓度铅(20 mg·kg-1)污染则产生抑制作用;随着时间的推移脱氢酶和过氧化氢酶酶活性均逐步下降;脲酶活性随着时间的推移先减弱后增强;受铅污染的土壤蔗糖酶活性与对照相比没有显著性差异.与对照相比高浓度铅污染使土壤呼吸强度增加而微生物生物量碳减少,低浓度铅污染则使呼吸强度减小而微生物生物量碳却增大.     

铅污染水稻土的微生物活性

采用盆栽试验方法,研究了受外源铅污染(0￣1 200 mg.kg-1)种植水稻后的青紫泥的微生物量碳、基础呼吸作用、代谢商及土壤脲酶、脱氢酶的变化,分析了外源铅污染的水稻土微生物学特性。结果表明,随培养时间延长,水稻土生物量碳呈下降趋势,基础呼吸作用随铅浓度升高而加强;土壤代谢商随铅浓度升高变化趋势不同;土壤脲酶、脱氢酶活性随铅处理浓度升高明显受抑制;土壤有效铅与土壤微生物生物量碳及土壤脲酶呈显著负相关。     

黄绵土铅形态与土壤酶活性关系的研究

采用添加外源铅和室内培养的方法,研究了黄绵土盆栽小青菜后土壤中铅的形态分布规律及土壤酶活性对铅污染的响应,并分析了土壤铅形态与土壤酶活性的关系.结果表明,未污染黄绵土中铅各形态的比例为:可交换态0.77%,碳酸盐结合态6.27%,铁锰氧化物结合态1.82%,有机结合态13.4%,残渣态77.74%.铅污染后黄绵土中各形态铅的浓度随着外源铅浓度的增加而极显著增加,土壤受到铅污染后,各形态铅的比例发生了显著变化,上列各形态所占比例依次为0.346%、18.464%、0.496%、46.532%、34.168%.铅污染对过氧化氢酶和碱性磷酸酶产生极显著影响[(R 过氧化氢酶=0.841 1,P过氧化氢酶<0.001,n=18;R 碱性磷酸酶=-0.986 9,P碱性磷酸酶<0.001,n=18)],二者可以作为土壤铅污染的评价指标;总铅对过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶的活性变化没有任何贡献,进一步说明不能采用总铅含量作为土壤铅污染的评价指标.在铅的各化学形态中除有机结合态外,过氧化氢酶与其余各形态铅含量均呈极显著正相关;碱性磷酸酶与各形态铅均呈极显著负相关;碳酸盐结合态对过氧化氢酶和碱性磷酸酶的直接影响最大,而且铅的其他化学形态通过碳酸盐结合态的间接影响亦最大,表明各形态铅中以碳酸盐结合态对两种酶的影响为主,该两种酶与碳酸盐结合态相结合可作为土壤铅污染评价指标.     

植物根际土壤中铅形态与土壤酶活性的关系

采用根袋法进行盆栽试验,研究了黄壤中添加不同浓度的铅后,外源铅总量对4种土壤酶(脲酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶、淀粉酶)活性的影响,以及黄壤中不同植物根际土壤中铅的化学形态特征及其与土壤酶活性的关系,结果表明,在0～3000mg·kg-1的铅浓度下,淀粉酶活性被抑制;过氧化氢酶活性总体趋势上被激活,在0～1000mg ·kg-1的铅浓度范围内,脲酶、中性磷酸酶活性被激活,大于1000mg·kg-1的铅浓度抑制其活性;用Pb的化学形态研究重金属对土壤酶活性的影响明显好于总量铅,碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铅对淀粉酶活性有显著抑制作用,呈显著负相关(R=-0.998),因此可以把碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态铅与淀粉酶活性总体共同作用作为评价黄壤铅污染程度的主要生物学指标.     

镉污染对紫茉莉根际土壤生物学特性的影响

采用室内盆栽模拟试验,研究不同浓度镉污染对紫茉莉根际土壤理化性质、土壤微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明,随着镉处理浓度的升高,紫茉莉根际土壤有机碳、全氮、全磷含量逐渐上升,其中全氮和全磷上升趋势显著;土壤微生物生物量碳、氮和磷则呈现出下降趋势,其中生物量氮下降趋势显著。酶活性研究结果表明,随着镉处理浓度的升高,除了多酚氧化酶活性上升外,其余5种酶活性均呈现出下降趋势,其中精氨酸脱氨酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、天冬酰胺酶下降趋势显著。由此可知,镉污染对紫茉莉根际土壤微生物生物量和酶活性均产生一定的抑制作用。     

外源硒（Se4+和Se6+）污染对土壤酶活性的影响

利用盆栽试验,研究了不同浓度、不同价态外源硒(Se4+、Se6+)对连续种植小白菜土壤中过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶和碱性磷酸酶活性的影响,为土壤硒污染的生态风险评价和管理提供科学依据.结果表明:低浓度硒对土壤酶活性有不同程度的激活效应,而高浓度硒对4种土壤酶均产生抑制作用;外源硒对脲酶及脱氢酶活性的抑制作用大于碱性磷酸酶和过氧化氢酶.外源Se4+及Se6+浓度与土壤脲酶活性间都存在显著的负相关(P<0.01),且同浓度两个价态硒差异显著(P<0.05),说明脲酶可作为土壤硒污染程度的生态风险评价的生物指标;而过氧化氢酶、脱氢酶及碱性磷酸酶只能表征一定时间段内土壤硒污染的程度.土壤酶的ED50(生态剂量)均随硒施入时间的延长而增大,以脲酶的ED50值最小, Se6+的ED50 小于Se4+,生态毒性大于Se4+.     

凤尾蕨对铅污染土壤的修复机理研究

以景观植物凤尾蕨作为供试植物,研究其对土壤铅污染的修复效果,并通过分析凤尾蕨植物酶、土壤酶活性的变化,铅积累量的变化等探讨其可能的修复机理。结果表明:叶绿素、植物POD酶(过氧化物酶)、植物CAT酶(过氧化氢酶)一系列指标,在0～500 mg·L~(-1)时随着铅浓度的增加而上升,植物SOD酶(超氧化物歧化酶)在铅胁迫下呈下降趋势,表明凤尾蕨具有一定的耐铅性能;凤尾蕨可以吸收高浓度Pb,其地下部分与地上部分的铅积累量均随土壤铅浓度的升高而增加,地下部铅最大富集量82.578 mg·kg~(-1)、地上部铅最大富集量16.153 mg·kg~(-1),且地下部分和地上部分的富集系数均大于1,其中地下部最大富集系数达10.819,表明凤尾蕨具有将土壤中重金属富集在植物体内的能力;在低浓度Pb(0～500mg·L~(-1))处理时,蔗糖酶、脲酶、磷酸酶三种酶活性相对于对照组有所增加,表明凤尾蕨根际微生物在低浓度铅污染情况下,可协同植株强化对重金属污染土壤的修复作用。     

北京市崇文区不同类型绿地土壤酶活性及其与土壤理化性质的关系

通过采集和分析北京市崇文区公园绿地、街旁绿地、居住绿地和行道树绿带土壤样品,比较了不同绿地类型土壤理化性质和酶活性(脲酶,脱氢酶,过氧化氢酶,酸性磷酸酶和碱性磷酸酶)的差异,分析了土壤酶活性与土壤物理性质、养分和重金属元素含量的相关性,并讨论了城市绿地土壤质量酶学评价的指标选取问题等。结果表明:①不同土壤酶之间,以及土壤酶活性与土壤物理性质、养分和重金属含量之间,存在着不同程度的相关性。②总体上,公园绿地土壤酶活性最高,行道树绿带土壤酶活性最低,街旁和居住绿地的土壤酶活性无显著差异。土壤酶活性、土壤理化性质和重金属污染水平可分别反映出不同类型绿地间土壤质量的差异,且结果一致。③5种土壤酶中,过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶比较适于作为城市绿地土壤质量的酶学评价指标。     

外源Cd胁迫对红壤性水稻土微生物量碳氮及酶活性的影响

研究外源Cd对红壤性水稻土微生物学指标的影响。采集湖南长沙红壤性水稻土,设置外源Cd胁迫浓度梯度为0、1、3、5、7 mg·kg~(-1)和10 mg·kg~(-1),进行室内模拟土壤Cd污染培养实验,测定土壤微生物生物量碳、氮和土壤酶活性指标。结果表明:土壤微生物生物量碳、氮含量随外源Cd胁迫浓度的增加表现为先上升后降低的趋势,当外源Cd胁迫浓度为1 mg·kg~(-1)时,土壤微生物生物碳、氮含量达到最大值;土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶的活性随着外源Cd胁迫浓度的增加而显著降低;而土壤蔗糖酶活性随外源Cd胁迫浓度的增加表现为先下降后上升再下降的趋势。由通径分析可知:外源Cd胁迫可以直接影响土壤微生物生物量,也可以通过酶活性间接影响土壤微生物生物量,Cd污染对酶活性的影响也有同样的作用机制;其中Cd胁迫对微生物生物量碳的直接抑制作用系数最大(-1.110),与脱氢酶的相关系数最大(-0.952~(**))。综上,外源Cd胁迫对土壤微生物生物量和酶活性均有不同程度的抑制作用,其中对脱氢酶活性抑制作用最为明显。     

Ｃｄ、Ｐｂ单一及复合污染下土壤酶生态抑制效应及生态修复基准研究

由于土壤酶活性可有效地反映土壤重金属的污染程度,因此,本文通过研究Cd、Pb单一及复合污染对土壤酶(脱氢酶、磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、淀粉酶和蔗糖酶)活性的影响,以期选取合适的土壤酶指标作为Cd、Pb污染的生物标记物,为建立Cd、Pb污染生态修复的基准提供科学依据。研究结果表明,不同的土壤酶活性对Cd、Pb的敏感性各不相同,并且酶活性随土壤重金属浓度增加表现为叠加效应或拮抗效应。Cd、Pb单一及复合污染对脲酶活性抑制作用显著,Cd、Pb复合污染对脲酶活性表现为叠加效应,因此,脲酶可作为土壤Cd、Pb污染的生物标记物。通过半数生态剂量模型研究发现:Cd、Pb污染下,50%脲酶活性受抑制的毒性阈值分别为2273和2703;Cd污染土壤的生态修复基准值为1.33mg·kg-1,Pb污染土壤的生态修复基准值为106mg·kg-1。     

电子垃圾不当处置的重金属和多氯联苯污染及其生态毒理效应

在广东清远市龙塘镇和石角镇焚烧迹地、拆解作坊附近和周边农田采集土壤样品,分析土样中重金属和多氯联苯浓度水平的同时,测定土壤酶活性,并采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳技术(PCR-DGGE)解析土壤微生物群落结构。结果表明不同种类土壤酶对重金属和多氯联苯污染的响应存在较大差异,其中酸性磷酸酶活性与Pb、Cu和Zn含量在P0.01水平上显著负相关,与Cd和多氯联苯含量在P0.05水平上显著负相关,说明酸性磷酸酶对重金属和多氯联苯污染的响应最为敏感;酸性磷酸酶活性与土壤pH值在P0.01水平上显著负相关,过氧化氢酶活性与土壤pH值和全磷含量均在P0.01水平上显著正相关,说明土壤酶活性不仅受重金属和多氯联苯等污染物的影响,还与pH值、土壤养分等因素密切相关。焚烧迹地、拆解作坊附近及周边农田土样微生物多样性指数低于离拆解中心区域较远土壤样品微生物多样性指数,一定程度上反映了不当电子垃圾拆解污染对当地土壤微生物的损伤;变形菌门(Proteobaeteria)是拆解区土壤中优势微生物类群,占克隆总数的60%;部分克隆序列在Gen Bank中最相似序列与多氯联苯、多环芳烃等有机物降解和重金属抗性微生物有关。     

枇杷园重金属污染指数与降污栽培技术研究

[目的]了解枇杷园重金属污染情况,研究降低污染指数的栽培技术。[方法]以福建莆田解放钟枇杷为试材,用梅花形采样方法随机采集莆田GAP基地果园和对照果园20 cm下的表层土壤样品,统计分析土壤中As、Hg、Pb、Cu、Cd、Zn等6种重金属的单项污染指数,计算综合污染指数,依据GAP要求进行评价。[结果]GAP基地果园未受污染;对照园土壤As、Hg、Pb含量未超国家GAP标准,土壤Cd和Zn均属于极严重污染级;Pb属于污染清洁级;Cu含量属于轻度污染级。根据对污染源的调查,研究提出降低污染指数的栽培技术。即,施用化学改良剂固定土壤中的重金属,采用生物技术从土壤中去除重金属等。[结论]该研究为绿色枇杷、GAP枇杷基地选址和制定SOP提供研究依据。     

Effects of Cd and Pb pollution on soil enzymatic activities and soil microbiota

Based on a representative sampling method and pot experiment with different concentrations of Cd and Pd, the enzymatic activities (urease, phosphatase, catalase, invertase), population of bacteria, fungus and actinomycete in the soil, the Cd and Pd pollution status of soil samples (from the wastewater-irrigated area of Baoding suburb) were appraised. Unitary linear and nonlinear curve-fitting optimization models were applied in the research, and the relationship between Pb and Cd causing pollution and enzymatic activities of the tested soils were discussed. The research may provide a theoretical basis for protecting the environment in the region of Baiyangdian Lake, Hebei province, prevent soil pollution, and ascertain biochemical indexes, which reflect soil heavy metal pollution levels. The research results indicated that: (1) there was obvious accumulation of Pb and Cd in the wastewater-irrigated area, also the accumulation in wastewater-irrigated soil is more than that in fresh water-irrigated soil, and accumulation on surface layer was more than that in the lower layer. Pb and Cd contents in the tested soils exceeded the standards of soil background values for some major cities at home and abroad and the world soil Cd and Pb contents range. This means that the tested soil had reached a lightly polluted level; (2) there existed an obvious negative correlation between soil enzymatic activities and Pb and Cd contents in wastewater-irrigated soil, where the soil urease and catalase activities decreased obviously with the increase of Pb and Cd contents in soil. Therefore, the urease and catalase can be considered as biochemical indexes that reflect the degree of soil Pb and Cd pollution; (3) the pot experiments indicated that the influence of Cd on soil enzymatic activities was greater than that of Pb. Generally, the effect of Cd on soil phosphatase, urease, catalase is more obvious than that on invertase, while Pb has a more obvious effect on invertase than Cd; (4) pot experiments of triple cropping showed that, Cd and Pb had an obvious inhibiting effect on microbes. The influence sensitivity of Cd and Pb on different microbes was ordered as bacteria > actinomycete > fungus. Cd had a greater inhibiting effect on microbes than Pb, the influence of Cd and Pb on actinomycete and fungus was relatively smaller, therefore, bacteria can be chosen as an important index that reflects the effect of Cd and Pb on microbe sensitivity.     

生物质炭对长期铅镉复合污染土壤微生物群落丰度及活性的影响

采集3种不同程度(低、中、高)铅(Pb)和镉(Cd)长期复合污染农田土壤进行90 d盆栽试验,研究了2%和4%(炭/土质量比)生物质炭施用对土壤养分、重金属含量、土壤微生物丰度和活性的影响,旨在探明生物质炭对长期重金属污染抑制土壤微生物活性的缓解作用。结果表明:相比低水平铅镉污染土壤,长期中、高水平铅镉污染显著降低了土壤微生物磷脂脂肪酸(PLFA)总量(降幅分别为14%和24%)、革兰氏阴性细菌数量(34%和47%)和真菌数量(56%和57%),提高了细菌胁迫指数(增幅分别为178%和163%)和土壤基础呼吸(51%和73%),且微生物活性受重金属抑制作用随污染程度提高而加剧;相反,生物质炭添加使3种污染土壤可提取态铅和镉的含量分别降低了65%~71%和28%~52%,显著提高了土壤革兰氏阳性(平均14%)和阴性细菌(30%)、真菌数量(32%)、脱氢酶活性(426%)和底物诱导呼吸速率(99%),降低了细菌胁迫指数(20%)。铅镉污染和生物质炭处理均改变了土壤微生物群落结构,且两者具有显著的交互效应。冗余分析表明,土壤铅、镉总量和可提取态含量是影响土壤微生物群落结构变异的主导因素。可提取态铅和镉的含量与微生物丰度呈显著负相关,而土壤pH、有机碳和全氮含量与微生物丰度呈显著正相关。研究表明,生物质炭施用可减轻重金属污染对土壤微生物活性的胁迫作用,促进微生物生长及其潜在的养分周转功能。     

果园土壤污染生物修复研究

[目的]弄清土壤污染的生物修复作用机理。[方法]通过果园田间试验和土壤模拟试验,研究施用果树生物有机肥对果园土壤生物修复的作用。[结果]生物有机肥提高了根域土壤多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶等酶的活力;促进了根域土壤对Pb2＋等重金属的钝化;增加了有益真菌、放线菌、细菌等活性菌的数量,降低了根腐病菌、疫腐病菌、白／紫纹羽病菌和线虫等有害生物的数量。[结论]该研究为生物有机肥在果树上的推广应用提供了依据,     

土壤酶活性对2,4-D丁酯的动态响应

通过盆栽试验,研究了种植条件下2,4-D对土壤脲酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性的动态影响。结果表明,与对照相比,低浓度2,4-D对脲酶活性有较强的激活作用,且随着处理时间的延长以及2,4-D浓度的增大酶活性增强,最高激活率达151%;高浓度2,4-D对脲酶活性表现为先抑制后激活。不同浓度2,4-D对碱性磷酸酶活性呈先激活后抑制又激活的趋势。当2,4-D浓度为0.25mL/L时,对蛋白酶活性具有激活作用;当2,4-D浓度增大时,蛋白酶活性表现为先抑制后激活。可见,2,4-D对土壤酶活性的影响,不仅与2,4-D的浓度和处理时间有关,还与土壤酶的种类有关,反映出土壤酶活性在一定程度上可作为除草剂污染土壤环境质量变异的有效指标。     

不同耕作制对水田土壤酶活性的影响

定位模拟和大田试验的结果表明,冬种田过氧化氧酶、纤维素酶、脲酶、磷酸酶的活性均强于冬泡田·在施肥处理中,除过氧化氢酶外,均为高量绿肥区强·不同地下水位相比则低水位的酶活性强·土壤的磷酸酶含量与土壤pH值和有机磷中的活性部分、过氧化氢酶与土壤氧化还原状况有密切的相关性·从结果明显看出磷酸酶活性能表征土壤有效磷量水平,可作为评价土壤磷素肥力的指标。     

黑麦草抗氧化酶对Cd、Zn和Pb复合污染的响应

为研究植物抗氧化酶活性与重金属复合污染之间的关系,通过土培正交实验考察重金属Cd(0、10、20、30、40、50 mg·kg~(-1))、Zn(0、150、250、350、450、550 mg·kg~(-1))、Pb(0、100、300、500、700、900 mg·kg~(-1))复合污染在不同胁迫时间(14、21、28、35 d)对黑麦草过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。结果表明,Cd对CAT和POD起激活作用,对SOD起抑制作用;Zn和Pb对CAT和POD起抑制作用,对SOD起激活作用。在重金属复合污染胁迫下,POD和SOD活性随着培养时间的延长而显著增加,在28 d和35 d时达到最大,分别为对照的260%和637.4%。考虑交互作用,SOD活性对Cd×Zn、Cd×Pb、Zn×Pb有显著响应(P0.05)。3种抗氧化酶中,SOD活性对重金属污染反应最敏感,可以作为表征重金属污染的指示指标。     

锰对商陆根际微生物及土壤酶的影响

进一步阐明植物对锰毒的耐性机制,通过盆栽试验对不同Mn浓度下美洲商陆根际微生物及土壤酶活性的影响及用顺序浸提法研究商陆根际Mn形态与6种土壤酶的关系.结果表明:1)随Mn浓度的增加,真菌数量逐渐减少,细菌、放线菌数量变化呈波动性.2)低浓度Mn可刺激脲酶、磷酸酶的活性;高浓度下,脲酶、蛋白酶、转化酶、过氧化氢酶、磷酸酶活性均受到不同程度的抑制;多酚氧化酶活性在高浓度下增加.3)相关分析表明,锰浓度与土壤酶活性间存在显著负相关性,相关程度为过氧化氢酶＞脲酶＞磷酸酶＞多酚氧化酶＞蛋白酶＞转化酶;脲酶、蛋白酶、转化酶、多酚氧化酶、磷酸酶5种酶的活性间呈显著正相关,表明它们对锰胁迫有相似的适应性.过氧化氢酶、脲酶对锰的影响作用最敏感.4)土壤酶与锰化学形态多呈线性关系,各形态Mn与脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性均呈显著或极显著负相关,而与转化酶活性的负相关性很小,全Mn与蛋白酶活性及专性吸附态Mn与多酚氧化酶活性的相关性显著.5)各形态锰含量与土壤酶活性的相关关系优于总量锰,因此可将锰各形态含量关系作为评价红壤锰污染程度的主要生物学指标.