Cu Cd Pb Zn对酸性耕作土壤3种酶活性的影响

采用添加外源重金属和室内培养的方法,研究了Cu、Cd、Pb、Zn对1个酸性耕作土壤中脲酶、蛋白酶和过氧化物酶活性的影响。Cu添加浓度为50、100、200、400、600mg·kg^-1,Cd添加浓度为1、5、10、15、20mg·kg^-1,Pb添加浓度为100、300、500、800、1200mg·kg^-1,Zn添加浓度为50、100、200、400、800mg·kg^-1。结果表明,Cu、Cd、Pb、Zn对脲酶以抑制作用为主,4种重金属对酶毒性大小依次为Cu〉Cd〉Zn≥Pb,但在培养末期抑制作用都趋于减弱。Ph、Cu、Cd、Zn在前17d的培养中使蛋白酶酶活性急剧降低,以后蛋白酶活性维持在此较低水平上。短时间内（3d）Zn对过氧化物酶具有强烈的抑制作用,但总体看来4种重金属对过氧化物酶活性的影响均较小。上述结果表明,脲酶对农田土壤Cu污染具有指示作用,蛋白酶对农田土壤4种重金属污染都具有指示作用,过氧化物酶仅对土壤Zn的短期污染具有指示作用。     

大气CO2和O3升高对菜地土壤酶活性和微生物量的影响

利用OTC平台和青菜盆栽实验,探索[CO2]、[O3]或[CO2+O3]升高条件下,土壤理化性质、微生物量和土壤酶活性的变化,以期获得未来大气CO2或/和O3升高对土壤微生态系统的风险性。结果表明,[CO2]升高不同程度地提高了土壤的可溶性有机碳（DOC）、可溶性有机氮（DON）、总磷（TP）、总碳（TC）、铵态氮（AN）、硝态氮（NN）含量和含水量（SWC）,进而不同程度地提高了土壤微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）含量以及土壤蛋白酶（PRA）、蔗糖酶（SA）、脲酶（UA）、多酚氧化酶（POA）、酸性磷酸酶（APA）和中性磷酸酶（NPA）活性。相反,[O3]升高不同程度降低了土壤DOC、TP、TK、TC、TN、AN、NN、SWC、MBC和MBN含量,提高了MBC/MBN比值,在不同程度上降低了土壤PRA、SA、UA、POA、APA和NPA酶活性。而[CO2+O3]在一定程度上消减了[O3]对土壤微生物量和酶活性的抑制作用,也降低了[CO2]升高对土壤微生物量和酶活性的刺激效应。因此,土壤微生物量和土壤酶活性的变化可用于评价未来大气CO2或/和O3升高对菜地土壤微生态环境的影响。     

土壤微生物对大气CO_2浓度升高的响应研究

土壤微生物对大气CO2浓度升高的响应是全面评价大气CO2浓度变化对陆地生态系统影响的关键。文章简要回顾了人工控制微域生态环境CO2浓度增高的研究技术及其发展,并着重介绍了新兴的FACE(Free-air CO2enrichm ent,开放式空气CO2浓度增高)研究手段,进而从土壤微生物区系和生物量、微生物呼吸和酶活性、菌根菌侵染和根瘤共生、土壤硝化和反硝化四个方面综述了大气CO2浓度升高影响土壤微生物的试验报道结果,最后结合新兴的土壤微生物分子生态学研究手段论述了该领域今后应关注开展的主要方向。     

大气O3浓度升高对麦田土壤重金属铜生物有效性和生理毒性的影响

在开放式空气O3浓度增加（FACE）平台下,采用盆栽试验,初步研究了O3浓度升高后麦田重金属Cu的生物有效性变化以及对各生长阶段小麦叶片生理毒性的影响。结果表明,在FACE条件下,小麦地上部对Cu的吸收相比于正常大气对应组有增加的现象;与正常大气对应组相比,FACE条件下土壤中有效态Cu的含量也有所增加;随着小麦的生长发育,FACE圈小麦叶片内的MDA含量总体呈上升趋势,O3升高铜污染组的小麦叶片内MDA的含量最高;与正常大气对照组相比,O3升高铜污染组的小麦叶片SOD酶和POD酶比较敏感,在分蘖期其活性受到诱导,但随着暴露时间的增加,抗氧化系统的各个酶的活性逐渐受到抑制。O3加剧了Cu对小麦的牛理胁迫．增加了Cu的牛物有效性。     

镉胁迫对洞庭湖湿地土壤微生物数量与活性的影响

为探讨Cd污染胁迫与洞庭湖湿地土壤微生物学特性之间的内在关系,通过野外土样采集和室内模拟胁迫相结合的方法,研究Cd污染胁迫对洞庭湖湿地土壤微生物数量和微生物活性的影响。结果表明,当Cd胁迫浓度为3 mg kg~(-1)时对洞庭湖湿地土壤细菌、微生物总数及土壤微生物生物量碳(SMBC)刺激作用显著,当Cd胁迫浓度为6 mg kg~(-1)时对真菌有显著的刺激作用,而对细菌、放线菌、微生物总数及微生物生物量氮(SMBN)均表现出抑制作用,且随Cd胁迫浓度的进一步增加对细菌、真菌、放线菌、微生物总数及SMBC、SMBN的抑制作用增强;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、磷酸酶和脱氢酶活性随Cd胁迫浓度的增加而降低;土壤基础呼吸(SBR)与代谢墒(qCO_2)随Cd胁迫浓度的增加呈上升趋势。放线菌、SMBC、SMBN、土壤脲酶活性、蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、磷酸酶活性、脱氢酶活性、SBR及qCO_2与Cd胁迫浓度相关显著或极显著;Cd胁迫条件下脱氢酶活性的变异系数最大为50.0%,表明脱氢酶活性的变化对Cd胁迫反映最为敏感,可作为洞庭湖湿地Cd污染土壤质量评价的灵敏指标。     

铬铜复合污染下铬形态分布及与土壤酶活性的关系

采用土培盆栽实验和室内分析相结合的方法,研究了Cr单一和Cu-Cr复合污染条件下,外源施加的Cr在土壤中的形态变化及其对土壤酶活性的影响。结果表明：随外源Cr浓度的增加,土壤交换态Cr含量增多,残渣态占总量的百分比减少,铁锰氧化物结合态与有机结合态变化不大（碳酸盐结合态未检出）。Cu-Cr复合污染条件下,≤400mg·kg-1Cu能促进Cr从有机结合态向交换态及铁锰氧化物结合态转化（P〈0.05）,而高浓度Cu（800mg·kg-1）却抑制了这种转化的发生。与对照（CK）相比,重金属Cu、Cr单一及复合污染均对土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性产生一定的抑制作用,且酶活性抑制率随外源金属浓度的增加而增大;3种供试酶相比较,Cr、Cu对土壤脲酶和碱性磷酸酶活性影响较大,对除C（r5mg·kg-1）处理的过氧化氢酶活性影响较小;低浓度C（r5mg·kg-1）对土壤过氧化氢酶活性有一定激活作用。土壤脲酶活性受土壤交换态Cr含量的影响较大;碱性磷酸酶活性与铁锰氧化物结合态Cr含量有关;铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cr对土壤过氧化氢酶活性产生一定的影响。残渣态Cr含量与3种供试的土壤酶活性间无显著相关。     

铜胁迫对白茅根际和非根际土壤酶活性影响的研究

通过盆栽实验研究了重金属Cu递进胁迫对白茅根际和非根际土壤酶活性的影响。结果表明,随着Cu浓度的增加,根际和非根际土壤的pH值下降、土壤酸化,而电导率呈持续上升,但根际土壤的pH值持续高于非根际土壤且更接近于中性。在梯度浓度的重金属Cu胁迫下,根际和非根际蔗糖酶活性随Cu浓度增加均表现出先升后降的趋势,但根际土壤的蔗糖酶活性在Cu浓度为1000 mg kg-1时达到峰值,而非根际土壤则在Cu浓度为500 mg kg-1时已到达峰值。白茅根际和非根际土壤中磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性受Cu离子的影响均表现出持续下降的趋势,但各酶受抑制率各不相同。对梯度浓度Cu胁迫下的白茅根际和非根际土壤酶活性而言,四种酶在根际土壤中的活性普遍高于非根际土壤,且Cu2+对根际酶活性的抑制率也大于非根际土壤酶。对重金属单Cu污染敏感的土壤酶类依次为磷酸酶>蔗糖酶>脲酶>过氧化氢酶,其中磷酸酶可作为检测污染土壤的指示酶。     

乐果与Cd2＋复合污染对土壤微生物生态效应研究

土壤微生物数量及土壤酶活性是描述土壤的重要生物学指标。在实验室控制条件下,研究了农药乐果、Cd2＋单一污染及乐果与Cd2＋复合污染对土壤3大类群微生物数量和主要土壤酶活性的影响。结果表明,Cd2＋和乐果复合处理对土壤中微生物生长存在着明显的拮抗作用,复合抑制效应顺序为放线菌〉真菌〉细菌;而对土壤酶活性均有明显的协同作用,复合抑制效应顺序为蛋白酶〉蔗糖酶〉脲酶。单一污染时,100mg·kg-1乐果的处理可不同程度地抑制这些生物学指标,其中对土壤微生物数量的抑制效应顺序为真菌〉放线菌〉细菌,对土壤酶活性的抑制效应顺序与乐果和Cd2＋复合污染顺序一致;50mg·kg-1浓度的乐果对这些指标几乎无影响。     

FACE 条件下休闲和秸秆还田对稻麦轮作农田麦季土壤酶活性的影响

利用中国唯一的江都FACE(Free-airCO2 enrichment,开放式空气CO2浓度升高)平台,研究了大气CO2浓度升高下休闲(fallow,不种作物,但翻耕和施肥与其他处理相同)和秸秆还田对土壤脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、转化酶、芳基硫酸酯酶和荧光素二乙酸酯水解(FDA)的影响。研究结果表明:大气CO2浓度升高对于休闲土壤酶活性没有影响。在没有秸秆还田的情况下,大气CO2浓度升高刺激了土壤中脱氢酶、β-葡萄糖苷酶、转化酶、芳基硫酸酯酶的活性和FDA水解,增加幅度分别达到了14.88%、19.41%、11.69%、17.12%和4.47%。除转化酶外,秸秆还田使土壤酶活性增加。随着秸秆还田量的增加,FACE效应先增加后消失。     

重金属镉、铜、镍复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案，研究了Cd、Cu、Ni复合污染对6种土壤酶（脲酶、转化酶、蛋白酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶）活性的影响。结果表明：6种土壤酶活性与Cd，Cu，Ni复合污染之间均呈显著或极显著的相关关系，但Cd，Cu，Ni复合污染对各种土壤酶活性的影响存在着明显差异。在复合效应影响中，重金属对土壤酶活性的抑制效应顺序为：Cd〉Cu〉Ni，Cd，Cu对土壤酶的活性多表现为抑制作用，而Ni多表现为激活作用，Cd，Cu，Ni对磷酸酶均表现出一定的激活效应。Cd，Cu，Ni复合污染对脲酶和脱氢酶具有相当大的毒性。因而认为脲酶、脱氢酶活性可作为指示土壤Cd，Cu，Ni复合污染程度的主要预警指标。     

盐胁迫对蔬菜地土壤微生物及土壤酶活的毒害效应

采用外源投加盐分培养室模拟方法,研究了不同强度盐胁迫对蔬菜地土壤微生物和土壤酶的生态毒理效应。结果表明,在盐胁迫试验强度条件下,蔬菜地土壤细菌种群遭遇盐胁迫后,生长受抑、数量减少,放线菌种群抗逆性强、数量上升,土壤真菌种群数量因细菌种群数量的减少而出现暂时性增长现象,但随胁迫时间延长也呈现毒害效应,数量下降,且低于对照;盐胁迫造成土壤微生物优势种群演替和微生态失衡,细菌比例降低,真菌比例上升;盐胁迫明显抑制土壤脲酶和蛋白酶活性,抑制程度与外加盐量呈正比,即盐胁迫强度越大,土壤蛋白酶和脲酶活性越低;而土壤转化酶和过氧化氢酶的活性在低盐胁迫强度（外加盐量为1g·kg-1）时略高于对照组,但随盐胁迫强度的加重,转化酶和过氧化氢酶活性相应降低,盐含量越高,酶活性越低;土壤盐胁迫强度与土壤脲酶、蛋白酶、转化酶和过氧化氢酶活性均呈高度线性负相关,其中蛋白酶和转化酶与盐胁迫程度的相关性高且稳定,0.930≤r≤0.993。     

大气CO2浓度升高对作物根际土壤氮的影响

利用FACE（Free air carbon dioxide enrichment）技术,在两种氮肥施用（低氮LN和常规氮NN）水平下,研究CO：浓度升高对水稻和小麦收获后根际和非根际土壤硝态氮、铵态氮和有机氮的影响。结果表明,相对于对照CO2浓度处理,高CO2浓度处理在显著增加作物生物量的前提下,使水稻季根际土壤硝态氮含量降低,NN水平下降低明显,小麦季变化不大,高CO2浓度处理对作物根际的影响大于非根际。高CO2浓度对土壤铵态氮含量的影响不显著,仅小幅度增加了水稻季和降低了小麦季土壤铵态氮含量,且根际降低幅度大于非根际;增加氮肥施用使土壤铵态氮含量在高CO2浓度处理增加幅度低于对照。高CO2浓度处理并没有显著增加有机氮的含量,在小麦季作物对土壤有机氮的贡献大于水稻季,且增加氮肥施用条件下根际对有机氮的贡献较大。     

电镀厂附近土壤重金属污染特征及其对微生物与酶活性的影响

通过野外调查和室内分析,对苏南某电镀厂附近旱地土壤重金属的时空变化特征及其对土壤微生物与酶活性的影响进行了研究。结果表明,研究区域土壤重金属Zn和Cu的全量与DTPA提取态含量形成明显以电镀厂为中心的扩散梯度分布,皆随距电镀厂距离的增加,浓度逐渐降低,其中Zn的全量由最高值1305mg.kg-1降至最低值273mg.kg-1。由于电镀厂重金属污染物的作用,研究样点表层土壤Zn的浓度逐年增加,土壤Zn含量明显高于前期研究结果,且都达到污染水平,最高超标4.2倍,表明近年来Zn向土壤的扩散速度较快。研究区域土壤过氧化氢酶活性与提取态Zn呈显著正相关（P=0.016）,表现为激活;土壤微生物群落功能多样性及脱氢酶的活性与土壤重金属Zn的相关性不显著。因此,在研究区域微生物群落功能多样性与脱氢酶的活性不能用来指示土壤Zn污染。     

全氟辛酸铵盐（PFOA）对土壤酶活性影响的初步研究

全氟辛酸及其盐类（PFOA）是新近认定的持久性有机污染物之一,虽然对环境的危害愈来愈严重,但鲜见其土壤生态毒理的研究报道。为此采用室内模拟的方法,对PFOA与土壤酶（脲酶、脱氢酶、过氧化氢酶）活性间的剂量-效应关系进行了研究。结果表明,PFOA可显著抑制土壤脱氢酶活性（除5号土样外）,二者关系达显著或极显著负相关,揭示出土壤脱氢酶活性可表征土壤PFOA污染的程度;供试土样PFOA轻度和中度污染时的生态剂量ED10和ED50值分别为31mg·kg-1和151mg·kg-1,而且酸性土壤比碱性土壤对PFOA反应更敏感,表明土壤pH对PFOA的生态毒性有重要影响。PFOA对纯脲酶、土壤脲酶和过氧化氢酶活性影响规律性不明显,总体呈波动性变化,有待进一步研究。     

铜与草甘膦单一污染和复合污染对水稻土酶活性的影响

通过实验室培养试验,研究了铜与草甘膦单一污染和复合污染对水稻土中淀粉酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明,铜与草甘膦单一和复合污染对土壤中4种酶活性的影响效果明显不同。当铜单一污染时,抑制淀粉酶、脲酶、磷酸酶的活性,对过氧化氢酶活性的影响是低浓度激活高浓度抑制;而草甘膦单一污染时,对4种酶活性的影响是：激活淀粉酶和脲酶,抑制过氧化氢酶,对磷酸酶活性的影响则是低浓度激活高浓度抑制。铜和草甘膦复合污染,显著改变了铜或草甘磷单一污染对土壤酶的毒性效应。即复合污染对过氧化氢酶的毒性大于单一污染;对淀粉酶、脲酶和磷酸酶的毒性,小于铜单一污染,但大于草甘磷。方差分析结果表明,不同铜浓度间和不同草甘膦浓度间4种酶活性差异均达到极显著水平（P〈0．01）;铜和草甘膦互作浓度间,淀粉酶和脲酶活性差异分别达到了显著水平和极显著水平,其他2种酶活性差异不显著。     

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。     

有机无机肥配施对麦-稻轮作系统土壤微生物学特性的影响

采用盆栽试验研究了不同比例有机无机肥配施对连续4茬麦-稻轮作后土壤微生物学特性的影响。结果表明,与对照相比,单施化肥处理促进了土壤微生物生物量碳、氮和微生物熵的增加,提高了土壤蔗糖酶、蛋白酶、脲酶活性,降低了过氧化氢酶活性,提高了放线菌的数量,但对土壤细菌、真菌数量的影响不明显;有机无机肥配施处理的土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵、土壤酶活性及3大类土壤微生物数量显著高于单施化肥及对照处理;土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物熵和3大类微生物数量随着有机肥配施比例的提高而增加,以配施30%有机肥处理的最高;土壤酶活性综合指数以配施20%有机肥处理的最高。可见,化肥配施有机肥特别是配施中高量有机肥更有利于改善土壤微生物学特性,提高土壤生产能力。