脲酶抑制剂氢醌对土壤脲酶动力学行为的调控效应

研究了不同温度条件下脲酶抑制剂氢醌(HQ)对东北3种典型土壤(白浆土、棕壤、褐土)脲酶动力学参数的影响。结果表明,土壤类型、培养时间、培养温度及其相互作用均显著影响土壤脲酶动力学参数。与对照相比,加入HQ使土壤脲酶米氏常数(Km)增加,最大反应速率(Vmax)降低,表明HQ对土壤脲酶的作用机理属于混合型抑制。与白浆土相比,棕壤和褐土脲酶动力学参数受HQ的影响程度较大,表明高肥力土壤生物学活性较稳定。随着培养时间延长,土壤脲酶Km降低,Vmax和Vmax/Km增加。随着温度升高,土壤脲酶Km和Vmax增加,Vamx/Km无规律性变化。相关性分析表明,土壤脲酶动力学参数Km、Vmax和Vmax/Km与p H值、有机质、全氮、碱解氮和质地组成之间存在显著相关关系。     

N-丁基硫代磷酰三胺对淹水土壤脲酶动力学特征的影响

研究了淹水状态下脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对东北4种典型土壤(黑土、白浆土、棕壤、褐土)脲酶动力学参数的影响。结果表明,NBPT对土壤脲酶动力学参数的作用程度受土壤类型、培养时间及其交互作用的显著影响。与对照相比,NBPT使土壤脲酶米氏常数(Km)增加,最大反应速率(Vmax)和Vmax/Km降低,表明NBPT对土壤脲酶的作用机理属于典型的混合型抑制。随培养时间延长,土壤脲酶Km降低,Vmax和Vmax/Km升高,表明NBPT对脲酶的抑制效力逐渐减弱。黑土、白浆土脲酶Km值小于棕壤和褐土,而Vmax则大于棕壤和褐土,表明土壤肥力水平能够影响土壤脲酶的动力学参数。相关分析表明,土壤脲酶Km与粘粒和粉粒含量呈显著正相关关系,与pH值呈显著负相关关系;而Vmax和Vmax/Km的相关性则正好与此相反。     

不同土壤湿度下多菌灵的连续施用对土壤氮矿化速率与脲酶动力学的影响

明确在不同土壤水分环境下农药多菌灵对土壤氮循环和生物学属性的影响,对于评价多菌灵对土壤氮循环与生态环境的影响有重要意义。研究了在不同土壤湿度下连续添加不同浓度的多菌灵对土壤氮矿化、几丁质酶活性、土壤脲酶动力学参数以及微生物生物量的影响。结果表明:多菌灵添加量对土壤铵态氮、硝态氮、几丁质酶活性和微生物生物量氮具有显著影响;土壤湿度和多菌灵添加量的交互作用对铵态氮、硝态氮、矿化速率、脲酶酶促反应初速度(Vmax/Km)值以及微生物生物量氮有显著影响。在60%土壤最大持水量(WHC)条件下,5 mg·kg-1多菌灵的连续添加显著增加了铵态氮含量;在不同土壤湿度条件下,25 mg·kg-1多菌灵的连续添加显著增加了硝态氮含量。在60%WHC条件下连续添加10 mg·kg-1多菌灵的处理矿化速率显著高于不添加多菌灵的处理,但在90%WHC条件下添加10和25 mg·kg-1多菌灵处理的矿化速率显著低于不添加多菌灵的处理。在不同土壤湿度条件下,几丁质酶活性随多菌灵施用量增加而降低。在60%WHC条件下连续添加25 mg·kg-1多菌灵处理的脲酶Vmax/Km值显著低于连续添加10 mg·kg-1多菌灵的处理。多菌灵添加量可以通过影响土壤矿质氮含量与生物学属性从而影响土壤脲酶动力学的参数。     

旱地长期培肥土壤脲酶和碱性磷酸酶动力学及热力学特征研究

研究了连续25年长期培肥试验条件下土壤脲酶和碱性磷酸酶酶促反应的动力学和热力学特征,从酶学角度揭示长期培肥的效应。结果表明,长期培肥增加了脲酶和碱性磷酸酶酶促反应的Vmax、Vmax/Km和k值;降低了Ea、△G、△H和△S值,说明培肥能提高酶促反应速度、减小活化自由能、加快土壤中物质的生物循环过程。酶促反应动力学参数和热力学参数与土壤性质相关分析表明,酶促反应动力学参数大多依赖于土壤化学性状,基于动力学参数的土壤肥力指标体系可评价土壤肥力水平,且U-Vmax、P-Km、P-Vmax可作为土壤肥力的重要指标。     

杀虫双对土壤脲酶活性特征的影响

通过模拟方法研究杀虫双对土壤脲酶活性特征参数的影响。结果表明 :不同生态区域土壤脲酶特征具有明显差异。杀虫双明显抑制脲酶活性 ,且随浓度增加 ,脲酶活性、酶促反应的Vmax、Vmax/Km、k减小 ,Km 增大 ,除 6号土样的Km 处理外均达到显著或极显著相关 ,揭示出脲酶特征参数可从不同角度表征杀虫双对土壤脲酶活性的影响 ,获得其作用机理为混合型抑制。脲酶活性ED50 值与土壤有机质、全氮和全磷呈现显著或极显著正相关关系 ,表明高有机质含量的土壤可明显减轻杀虫双的污染。     

醋酸棉酚对土壤脲酶动力学特性的影响

通过不同浓度醋酸棉酚存在下的土壤脲酶催化尿素水解试验,研究醋酸棉酚对土壤脲酶的抑制作用,得到酶促反应的降解动力学参数和有关的热力学参数.结果表明,醋酸棉酚对土壤脲酶活性的抑制能力随醋酸棉酚浓度的增大而增强.由尿素浓度的倒数和水解速率的倒数为横纵标的双倒数曲线得到米氏常数(Km)和最大速率(Vmax),随着醋酸棉酚浓度的增大,酶促反应的Km和Vmax降低.在温度30℃时,Km由3.918 mol/L降到1.164 mol/L,Vmax由1.185×10-4 mol/(g·h)降到5.6×10-6 mol/(g·h).在醋酸棉酚的影响下,酶促反应的热力学参数包括活化能(Ea)、活化焓变(△H)和温度系数(Q10)有所下降.     

乙草胺对土壤脲酶动力学特征的影响

采用室内模拟试验方法,以典型棕壤为供试土壤,研究不同浓度乙草胺对土壤脲酶活性和酶动力学参数的影响。结果表明,不同浓度乙草胺能显著抑制土壤脲酶活性,并在培养的第3～6 d达到最大抑制;利用模型 y=c/(1+bx)和y=c(1+ax)/(1+bx) 对不同浓度乙草胺与土壤酶活性的关系进行拟合,证明模型y=c/(1+bx)拟合效果较好,表明乙草胺除草剂对土壤脲酶的抑制作用为完全抑制,而脲酶ED50 为13.12～75.76 mg/kg;乙草胺的施入使土壤脲酶Vmax值降低,Km值则保持不变,属于典型的非竞争性抑制。     

酞酸酯污染土壤微生物效应与过氧化氢酶活性的变化特征

采用室内模拟污染土壤,研究了邻苯二甲酸二(乙基-己基)酯和邻苯二甲酸二丁酯两种酞酸酯类化合物对农田土壤微生物生物量碳、土壤基础呼吸与土壤过氧化氢酶活性及其反应动力学参数的影响。结果表明,DBP土壤浓度在10 mg/kg,DEHP土壤浓度在20 mg/kg以下,与对照相比,微生物生物量碳、土壤基础呼吸以及过氧化氢酶活性没有明显影响。土壤浓度为20 mg/kg的DBP处理对土壤基础呼吸有明显的激活作用。两种化合物在高浓度处理的土壤中,均对微生物生物量碳、土壤基础呼吸以及过氧化氢酶活性表现抑制效应,抑制作用随处理浓度的增加而加强,其中两种化合物土壤浓度为100 mg/kg时,在培养期内三者均没有表现出明显的恢复趋势。对过氧化氢酶Km与Vmax以及Vmax/Km等动力学参数分析表明,DBP与DEHP没有对过氧化氢酶促反应速率以及酶与底物亲和力产生明显影响。     

三江平原岗地白浆土水解酶活性和动力学特性对不同连作农作物的响应

作物种植会对农田生态系统产生一定的影响。大田试验条件下,在黑龙江省853农场岗地白浆土上连续6年种植玉米、大豆、小麦、水稻,研究了土壤理化性质以及土壤中与碳、氮、磷、硫元素转化相关的9种水解酶活性和动力学特性的响应;同时研究了不同作物种植对土壤脲酶、磷酸单酯酶、磷酸二酯酶、芳基硫酸酯酶及β-葡糖苷酶动力学特性的影响。结果表明,大豆连作土壤的有效氮、总碳、总氮、总磷和总硫含量都稍高;大豆处理土壤pH值略低,但其它三种作物种植下的土壤均呈微酸性,差异不显著。土壤水解酶动力学参数对种植作物的反应与表观活性的反应不一致。玉米连作土壤蛋白酶和磷酸单酯酶活性高于其它处理;小麦处理的磷酸二酯酶和芳基硫酸酯酶活性最高,水稻连作土壤蛋白酶、磷酸二酯酶和磷酸三酯酶活性最低。连年种植小麦处理的土壤脲酶、磷酸二酯酶以及芳基硫酸酯酶Vmax显著高于其它处理,小麦连作土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸二酯酶和芳基硫酸酯酶的Vmax/Km值显著高于其它处理,可以看出在此处理下土壤酶具有较强的催化潜势。     

长期施肥对棕壤氧化还原酶活性和动力学特征的影响

土壤质量与土壤的生物学性质密切相关,施肥制度对土壤生物学特性的影响研究对土壤质量管理具有重要的意义。本文以沈阳农业大学长期肥料定位试验为基地,研究长期不同施肥制度对土壤理化性质,过氧化氢酶、脱氢酶活性和动力学特征的影响。主要研究结果:施用化肥、有机肥配施化肥降低土壤pH值,提高4种土壤全量养分(全C、全P、全S、全N)含量,有机肥配施化肥提高土壤速效N含量;低量化肥配施有机肥显著提高土壤过氧化氢酶活性及Vmax/Km值和Vmax值,低量化肥配施有机肥显著提高脱氢酶活性及Vmax/Km值,降低脱氢酶Km值。本文的研究表明,合理的化肥施用量及配施有机肥是提高土壤生物学活性的有效手段。     

Kinetics of Soil Urease in Four Agricultural Soils Affected by Urease Inhibitor PPD at Contrasting Moisture Regimes

An incubation test was conducted on four agricultural soils to investigate effects of phenyl phosphorodiamidate (PPD) on soil urease kinetics at contrasting moisture regimes with contrasting fertility levels. The PPD made the Michaelis constant (Km) increase and the maximum enzyme reaction velocity (Vmax) decrease, behaving as a mixed inhibitor. With incubation time, Km first increased and then decreased under saturation condition, whereas it decreased under field-moist condition, the opposite of the changes of Vmax. Compared with black soil and albic soils, brown and cinnamon soils had larger Km and lower Vmax and Vmax/Km ratios, indicating that the effectiveness of PPD was greater in soils with low fertility. Compared with brown soil and cinnamon soil, black soil and albic soil showed more increases in Km and decreases in Vmax. To apply PPD under waterlogged, saturated, and low-fertility conditions could be a reasonable way to increase fertilizer nitrogen (N)–use efficiency.     

Cr^3＋对土壤脲酶活性特征的影响

采用模拟方法对Cr^3＋的土壤脲酶效应进行了研究,结果表明,土壤pH对Cr^3＋的生态毒性有重要影响;酸性土壤脲酶受到显著抑制,活性及动力学特征参数与Cr^3＋浓度间达显著或极显著负相关,而且模型U=β0（/β1×C＋1）揭示其间机理为完全抑制,动力学则进一步细化为非竞争性抑制;获得土壤轻微和中度污染时的生态剂量ED10和ED50分别为50.59和865.7 mg.kg^-1;酸性土壤中脲酶活性、Vmax、k可作为土壤Cr^3＋污染的监测指标之一,而碱性土壤则反应不敏感,其随铬浓度增加,脲酶活性及动力学参数呈先增加后降低的规律性变化,总体变幅较小;两类土壤的差别可能主要是由于土壤环境引起了不同价态铬转变的缘故。     

包膜脲酶抑制剂增效尿素对小麦生长的影响及其机理研究

为有效提高尿素氮利用率,促进新型缓/控释氮肥的研发。在盆栽试验条件下,研究了脲酶抑制剂氢醌(HQ)部分或全部包膜与尿素掺混施用对小麦生长及土壤不同形态氮素含量和脲酶活性的影响。试验共设5个处理:对照(CK)、普通尿素(U)、U+普通HQ(SRU1)、U+包膜HQ(SRU2)和U+30%普通HQ+70%包膜HQ(SRU3)。结果表明:与SRU1相比,包膜HQ能够促进小麦生长,改善小麦产量构成,增加小麦产量,并提高氮素利用率,其中SRU2、SRU3分别增加了小麦产量的34.71%,56.54%;与SRU2相比,SRU3处理中普通HQ与包膜HQ配合施用前期能够有效抑制尿素水解,维持土壤中NH_4~+—N的适宜浓度,后期能增加土壤NH_4~+—N含量,保证土壤有效氮的持续供应,减少氮素损失,使小麦整个生育期内土壤脲酶活性维持在较低水平。综上,HQ部分包膜与尿素掺混施用的SRU3处理土壤氮的供应能力最强,氮素利用率最高,对小麦生长的促进作用最显著。     

Effect of urease inhibitors on denitrification in soil

Abstract. The influence of three urease inhibitors, hydroquinone (HQ), phenyl phosphorodiamidate (PPDA) and N-(n-butyl) phosphorothioic triamide (NBPT) on denitrification of nitrate in soil was studied in an incubation experiment under waterlogged conditions, at 25°C and in the presence of increasing amounts (0.0, 0.1 and 1 %) of ground barley straw. Two hundred milligrams of nitrate-N (as potassium nitrate) was added with the respective urease inhibitors.
Addition of barley straw increased the denitrification rate in the soil. Within 2 days the added nitrate-N was completely reduced. This result was confirmed by the measurement of nitrous oxide. HQ decreased gaseous nitrogen loss by decreasing the activity of the denitrifiers in the soil. The inhibitory effect was increased by adding increasing amounts of HQ. Because denitrification is stimulated by readily decomposable organic matter, the retardation seems to be a short-term effect. The other urease inhibitors, PPDA and NBPT, had no significant influence on the denitrification process when they were applied at the rate of 4 mg per kilogram of soil.     

土壤酶活性对土壤中土霉素的动态响应

采用室内培养试验研究了土霉素（OTC）对土壤过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和脱氢酶活性的影响。结果表明,在整个培养期间,土霉素对土壤过氧化氢酶和土壤磷酸酶活性具有明显的抑制作用;对土壤蔗糖酶和脱氢酶活性在培养前期具有轻微的抑制作用,但培养后期（培养第112 d）具有较强的抑制作用;而对土壤脲酶活性的影响则相反,在培养第1 d,OTC 100 mg/kg处理对脲酶具有显著的刺激作用,以后土霉素对脲酶活性影响不明显。土壤过氧化氢酶和磷酸酶对土霉素污染响应比土壤脲酶、蔗糖酶和脱氢酶更敏感,因而可以表征土壤受土霉素的污染程度。     

灰棕紫泥土脲酶动力学及反应条件研究

以底物浓度、pH、温度、培养时间作为处理,采用靛酚蓝比色法测定灰棕紫泥土脲酶动力学参数和反应条件。结果表明,灰棕紫泥土脲酶酶促反应V0与[S]的关系呈二次线性关系,[S]为11.67%时,V0达极大值;Km值在中性、35℃环境下较小,Vmax值在中性环境下较大,与温度呈二次正相关;脲酶酶促反应最适pH值为6.9、最适培养时间为24h、最适底物浓度为10%、最适温度为45℃。