pH对汞镉与土壤脲酶活性关系的影响

以土娄土为供试土壤 ,设置不同 p H及汞、镉浓度处理 ,研究 p H对汞镉与土壤脲酶活性关系的影响。结果表明 :在供试 p H范围内 ,脲酶活性在 p H5 .5～ 6 .0和 8.0～ 9.0时最大 ;汞镉加入几乎没有改变土壤脲酶最适p H;重金属生态毒性呈现 Hg>>Cd的规律性变化。统计分析表明 ,土壤脲酶活性、最大反应速度和反应速度常数均可在一定程度上表征土壤汞镉污染的程度 ;随重金属浓度增加 ,土壤脲酶 Km 基本不变 ,Vmax降低 ,表明土壤脲酶受汞镉作用机理主要为非竞争性抑制 ;在较宽 p H范围内 ,土壤严重污染的临界汞、镉浓度分别为 2 .0 98和 30 2 .83mg/ kg。     

苯基磷酰二胺对土壤脲酶的抑制作用动力学研究

采用模拟试验方法研究苯基磷酰二胺(PPD)对东北4种主要土壤脲酶动力学特性的影响.结果显示,PPD对土壤脲酶动力学参数的作用程度受土壤肥力、培养时间、培养温度及其相互作用的显著影响.与对照相比.PPD使土壤脲酶Km增加,Vmax和Vmax/Km降低,表明PPD对土壤脲酶的作用机理为典型的竞争性抑制.随培养时间的延长,PPD处理的Km,Vmax和Vmax/Km呈增加趋势,表明PPD的抑制效果随时间而减弱.随培养温度升高,土壤脲酶Km和Vmax增加,而Vmax/Km无规律变化.黑土和白浆土脲酶Km和Vmax值比棕壤、褐土大,而Vmax/Km的变化不明显,说明土壤类型对脲酶动力学参数有显著影响.相关分析表明,土壤脲酶动力学参数Km,Vmax和Vmax/Km与土壤基本理化性质存在显著的相关关系.     

铜对土壤脲酶活性特征的影响

铜是土壤中的"双重元素",为了从土壤酶角度探讨其生态毒理,采用模拟方法较为系统地研究了铜对土壤脲酶活性及酶促反应参数的影响。结果表明,(1)土壤肥力水平越高,脲酶活性越大,铜的加入导致土壤脲酶活性降低越大,除5号土样外,铜的质量浓度与土壤脲酶活性达显著或极显著负相关,表明土壤脲酶活性可作为土壤铜污染程度的监测指标之一;供试土壤铜轻微和严重污染时,铜质量浓度分别为94.00~151.75和470.40~759.28mg/kg;尿素浓度对土壤生态剂量值影响不大,生态剂量总体呈现土娄土大于红壤。(2)除4号土样外,土壤脲酶最大反应速度(Vmax)、最大反应速度/米氏常数(Vmax/Km)和反应速度常数(k)值,随铜质量浓度的增加呈显著或极显著降低,Km值则略有增加,说明铜对土壤脲酶的作用机理为混合型抑制,其中包含微弱的竞争性抑制,但以非竞争性抑制为主。可见,土壤脲酶及其参数在一定程度可表示土壤铜的污染程度。     

亚热带不同人工林对土壤酶活性及其动力学特征的影响

在江西省大岗山区选取杉木林、马褂木林、马尾松林、马褂木 桤木混交林4种人工林及对照次生林,通过对林下土壤脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶的活性及其动力学特征进行比较分析,探讨天然次生林采伐更新为不同人工林类型后,对土壤酶活性及其动力学特征的影响. 结果表明:①4种人工林的土壤脲酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,Vmax和Vmax/Km随土壤深度的增加而降低.②与对照次生林相比,杉木林0～0.2 m土层的脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶活性分别降低了35%、4%、58%;脲酶的Vmax和Vmax/Km降低了46%和47%,其他土壤酶的动力学参数也有降低的趋势.③马褂木林的土壤酶活性及各项动力学参数均出现下降现象.④马尾松林0～0.2　m和0.2～0.4　m土层的脲酶活性分别降低了54%和62%,过氧化物酶活性均增加了23%,多酚氧化酶活性分别增加了28%和42%;过氧化物酶Km值分别降低了44%和48%,Vmax/Km增加了58%和92%,脲酶各项动力学参数明显降低,而多酚氧化酶各项动力学参数均增加.⑤混交林0～0.2 m土层的脲酶和多酚氧化酶活性分别降低了38%和9%,但过氧化物酶活性变化不明显;多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶的Vmax/Km分别下降了7%、38%、54%.      

酞酸酯污染对土壤脲酶与磷酸酶的动态影响(英文)

[目的]为酞酸酯类化合物污染土壤的生态毒理评价提供参考依据。[方法]采用室内模拟污染土壤,研究了邻苯二甲酸二(乙基-己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)2种酞酸酯类化合物对农田土壤脲酶与磷酸酶活性及其反应动力学参数的动态影响。土壤脲酶活性测定采用靛酚蓝比色法,土壤磷酸酶测定采用磷酸苯二钠比色法,根据Michaelis-Menten方程,采用Lineweaver-Bruke双倒数法变换,以1/V对1/[S]作图,求出截距Km/Vmax和斜率1/Vmax,从而计算出Km和最大速度Vmax。[结果]较高土壤处理浓度的DBP与DEHP对脲酶和磷酸酶均表现明显的抑制效应,其抑制作用有随处理浓度的增加而加强的趋势,酶活性的恢复也受DBP与DEHP污染程度影响,此外脲酶活性受DBP与DEHP影响程度大于磷酸酶。较高土壤浓度的DBP与DEHP对土壤脲酶和磷酸酶活性的抑制效应短期内难以消除,且DBP与DEHP对其影响程度与化合物本身的结构性质有关,在同等污染浓度下DBP对2种酶的影响较DEHP明显。即:高浓度的DEHP对土壤酶活性的影响较DBP有一定的滞后效应。对2种酶的Km与Vmax以及Vmax/Km等动力学参数分析表明,随土壤污染程度增加,DBP与DEHP降低了酶促反应速率、酶与底物亲和力以及酶促反应初速度。[结论]2种酶活性变化能反映DBP与DEHP在土壤中的污染程度,但酶促反应动力学参数较酶活性变化更宜作为DBP与DEHP污染土壤的生态毒理评价指标。     

一氯苯对土壤脲酶活性特征的影响

【目的】研究一氯苯对土壤脲酶活性特征的影响,为环境保护和监测提供参考依据。【方法】以土娄土和红壤为研究对象,采用室内模拟方法,研究不同体积分数(0,0.5%,1.0%,2.5%,5.0%和10%)一氯苯对土壤脲酶活性及酶促反应动力学特征参数(Vmax,Km和k)的影响。【结果】一氯苯对土壤脲酶有明显的激活作用,其中4个土样脲酶活性与一氯苯体积分数间的关系可以用线性方程进行拟合。供试土壤轻度污染时的一氯苯临界浓度为34.0g/kg。随一氯苯体积分数的增大,土娄土的最大反应速率Vmax增大,Vmax/Km、Km和k的变化规律性不明显,红壤的各特征参数受一氯苯的影响较小。【结论】土壤脲酶在一定范围内可表征红壤受一氯苯污染的程度;一氯苯加速了土娄土脲酶和尿素复合物的解离;一氯苯与土壤脲酶之间的关系较为复杂,其机理有待进一步研究。     

土壤肥力对其脲酶与汞镉关系的影响

对受汞镉污染的不同肥力土壤脲酶活性的测定结果表明 ,汞镉不同程度地抑制土壤脲酶活性 ,其中Hg +Cd的抑制幅度最大。随重金属浓度增加 ,酶活性降低 ,其强度Hg Cd。通过计算得到脲酶生态剂量ED50Hg Cd ,揭示出脲酶对Hg的敏感性远大于Cd。获得 土娄土脲酶ED50 值 :Hg 0 .5 0 8～ 2 .2 4 8mg/kg ,Cd35 0 .0～4 81.0 9mg/kg ,建议将其作为土壤汞镉污染的参考指标。相关分析显示 ,在肥力水平差异较大的土壤上 ,脲酶活性仍可表征土壤受汞镉污染的程度。在复合污染条件下 ,脲酶活性不仅受到单因素影响 ,而且存在汞、镉间弱的拮抗作用 ,但仍以单独效应为主。高肥土壤由于有机质等对脲酶的保护容量较大 ,对重金属的缓冲作用明显 ,导致汞镉对脲酶的生态毒性较弱 ,而低肥土壤则相反     

Cr3+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/(β1xC+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+)亏染的监测指标之一,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.     

黄土高原沟壑区宅基地复垦土壤酶动力学研究

【目的】研究不同培肥措施对宅基地复垦土壤酶动力学特征的影响,探讨适宜农村闲置宅基地复垦的培肥模式。【方法】在位于黄土高原沟壑区的长武县,采用田间试验,设置不施肥以及施用化肥、有机复合肥、有机复合肥+菌肥、有机肥、有机肥+菌肥共6个处理,分析不同培肥措施下复垦土壤转化酶、脲酶、碱性磷酸酶的动力学参数(米氏常数(Km)、最大反应速度(Vmax)和Vmax/Km)的变化特征。【结果】复垦培肥后,化肥处理降低了土壤脲酶Vmax及磷酸酶的Vmax、Vmax/Km值,有机复合肥处理降低了土壤脲酶的Vmax/Km值,有机复合肥+菌肥处理降低了土壤脲酶及磷酸酶的Vmax、Vmax/Km值,有机肥+菌肥和有机肥处理均较大幅度地提高了土壤脲酶、磷酸酶、转化酶的Vmax、Vmax/Km值。相关性分析和主成分分析表明,转化酶Vmax,脲酶Km、Vmax和磷酸酶Vmax可用于评价土壤肥力水平的高低。【结论】有机肥单施或与菌肥配施是黄土高原沟壑区宅基地复垦较为适宜的培肥方式。     

烤烟根残体浸提液对土壤酶活性的影响

[目的]为探讨烤烟根残体在烤烟连作障碍方面的作用和机理。[方法]采用室内模拟试验和化学分析方法,研究根残体浸提液对土壤酶活性的影响。[结果]烤烟根残体浸提液对土壤氧化还原酶活性有激活作用,培养25 d后以添加45%处理的作用最明显,但随着培养时间的延长过氧化氢酶和多酚氧化酶活性与对照无显著差异。根残体水浸提和培养时间均影响脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性。随着培养时间的延长,土壤脲酶活性明显增强,蔗糖酶活性呈下降趋势,3种磷酸酶活性均降低;随着根残体浸提液浓度的增加,脲酶活性增加越明显,土壤蔗糖酶活性降低越显著,土壤酸性磷酸酶活性抑制作用增强。[结论]根残体影响土壤中主要酶活性,间接促进或降低土壤中养分含量的变化,从而影响烤烟的生长发育、产量与品质。     

小白菜对Cd污染石灰性土壤的修复

以小白菜为供试材料,采用盆栽土培方法,研究了不同小白菜品种对石灰性土壤中Cd净化能力的差异,初步探讨了其对Cd污染土壤的修复效果。结果表明:石灰性土壤对Cd有明显的钝化作用,种植小白菜可以减缓土壤对Cd的固定;翠宝和其余供试品种间差异达到显著水平,其对土壤Cd的净化率也最高。土壤脲酶及过氧化氢酶活性随土壤Cd浓度的增加而降低;种植小白菜后可以增加土壤脲酶及过氧化氢酶的活性,促进酶活性的恢复,但品种间差异不明显。回归分析表明,土壤脲酶活性与土壤Cd浓度显著相关,可表示出土壤受Cd污染程度。     

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。     

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.     

河北主要土壤中重金属镉、铅形态与土壤酶活性的关系

采用网室盆栽试验，运用连续提取方法，研究了河北平原潮土、潮褐土2种土类上Cd、Pb的化学形态特征与4种土壤酶活性（脲酶、H2O2酶、转化酶、碱性磷酸酶）间的关系。结果表明：用Cd、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Cd、Pb。交换态和有机结合态Cd、Pb对土壤酶活性的抑制作用贡献最大。在石灰性土壤中，把交换态Cd、有机结合态Cd和4种土壤酶活性共同作为评价土壤Cd污染程度的主要生化指标是可行的。     

改性蒙脱石修复镉污染对水稻根际土壤酶活性的影响

为探讨钝化修复重金属Cd污染土壤中改性蒙脱石的使用对水稻根际与非根际土壤Cd活性、酶活性等的影响,采用盆栽试验通过袋式根际箱装置种植水稻,并对土壤施加巯基-蒙脱石复合材料、蒙脱复合调理剂材料及巯基复合材料。结果表明：3种材料以0.5%的量施入后,糙米Cd浓度分别降低43.6%、25.9%和36.0%;Cd有效态浓度在根际土壤中分别降低55.3%、12.0%和35.2%,在非根际土壤中分别降低54.9%、9.76%和35.4%。蒙脱复合调理剂材料能提高土壤中过氧化氢酶、脲酶活性,巯基复合材料能提高土壤中脲酶活性,巯基-蒙脱石复合材料能提高非根际土壤中蔗糖酶活性。施加修复材料后,水稻根际土壤磷酸酶活性显著高于非根际土壤。研究表明,这3种改性蒙脱石钝化材料降低了Cd在根际土壤中的活性,有效地固定了土壤中的Cd,降低了水稻对镉的吸收,同时提高了土壤酶的活性,改善了Cd污染的水稻根际土壤环境质量。     

全生育期淹水联合钝化材料对重度Cd污染下水稻生长和镉富集的影响

为解决中重度污染农田利用问题,本研究采集Cd含量为3.41 mg·kg~(-1)的污染土壤,应用盆栽试验方法,研究了全生育期淹水条件下,赤泥、海泡石、凹凸棒石和腐植酸四种钝化材料16个单一及复合配方对水稻产量、净光合速率、精米和米糠中Cd含量、铁膜Fe和Mn含量、土壤pH值和土壤有效态Cd含量的影响,以期为联合调控的效果提供数据支持。结果表明,四种钝化材料单施及复配均能不同程度增加稻米的产量和叶片的净光合速率,稻米产量与净光合速率呈显著正相关。所有钝化处理均显著降低了精米和米糠中Cd含量,0.5%赤泥、1.0%赤泥、1.0%海泡石、0.5%海泡石+0.5%赤泥、1.0%海泡石+1.0%赤泥、1.0%凹凸棒石+1%赤泥、0.5%海泡石+0.5%赤泥+0.5%腐植酸、1.0%海泡石+1.0%赤泥+1.0%腐植酸等9个处理均能使精米中Cd含量达食品中污染物限量标准(GB 2762—2017)(0.2 mg·kg~(-1)),其中0.5%海泡石+0.5%赤泥处理不仅对稻米Cd含量的降幅最大,而且投入量和经济成本较低。除单施腐植酸外,其他14个钝化处理均提高了土壤的pH值,显著降低了土壤有效态Cd的含量。土壤有效态Cd含量与土壤pH呈显著负相关。精米Cd含量与土壤pH呈负相关,与土壤有效态Cd含量呈正相关。所有钝化材料显著降低了水稻根系铁膜上Fe、Mn和Cd的含量,且精米Cd含量与铁膜Fe、Mn和Cd含量呈正相关,铁膜Cd含量与Fe含量呈显著正相关。这说明,16种钝化处理均能促进水稻的光合作用,进而增加水稻的产量;均能通过提高pH,降低土壤Cd有效态含量来减少水稻籽粒对Cd的富集(除单施腐植酸外);均能通过减少铁膜上Fe和Mn的含量,阻止铁膜对Cd的吸收,进而减少水稻对Cd的吸收和富集。0.5%海泡石+0.5%赤泥处理最佳。     

长期不同施肥下紫色土-作物体系镉累积及安全性评估

【目的】利用连续施肥23年(1991—2014)的稻麦长期定位试验,研究长期不同施肥对土壤-小麦/水稻轮作体系镉(Cd)累积的影响,为西南紫色土地区农产品质量安全和合理施肥提供科学依据。【方法】利用8个长期不同施肥处理:(1)CK(不施肥对照);(2)N(只施氮肥);(3)NK(只施氮、钾肥);(4)NPK(施氮、磷、钾肥);(5)NPK+M(化肥+猪、牛粪);(6)NPK+S(化肥+稻草还田);(7)1.5NPK+S(1.5倍化肥+稻草还田);(8)(NK)_(Cl)P+S(含氯化肥+稻草还田)。分别测定不同年际间土壤中全镉和有效镉含量以及作物中的镉含量,并评估镉的累积程度。【结果】随着施肥年限的增加,土壤全镉含量逐年提高;长期不施磷肥的CK、N、和NK处理土壤全镉累积提升较慢,施用磷肥、有机肥及含氯化肥处理提升较快,其中以NPK+M、1.5NPK+S和(NK)_(Cl)P+S处理土壤全镉含量提升最快,23年后分别增加了1.18、1.18、1.15 mg·kg~(-1);除不施磷肥处理外,其他所有处理土壤全镉含量均超过土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618—2018)中的土壤镉污染风险筛选值0.6mg·kg~(-1)。长期施肥处理的土壤有效镉含量均明显高于不施肥对照,其中长期施用N、(NK)_(Cl)P+S和1.5NPK+S处理土壤有效镉含量提升幅度较大。随着试验年份的增加各施肥处理水稻籽粒中镉含量呈上升趋势,但均未超过食品安全国家标准(GB 2762—2017,Cd≤0.2 mg kg~(-1));小麦籽粒中镉含量在不同年际间没有明显变化,除长期施用含氯化肥(NK)_(Cl)P+S处理籽粒中镉含量超过食品中污染物限量标准外(GB 2762—2017,Cd≤0.1 mg kg~(-1)),其他处理均未超标。【结论】本试验条件下,长期不同施肥、特别是施用磷肥和猪、牛粪有机肥均提高了土壤全镉含量,增加了其生态风险;而长期施用含氯化肥因使土壤p H下降而提高了有效镉含量,并导致小麦籽粒中镉含量超标。因此,防止镉因施肥等途径进入农田,是保证农产品安全生产的重要环节。     

作物吸收Cd的影响因素分析及籽实Cd含量的预测

我国许多大的江河流域冲积平原土壤普遍存在重金属Cd异常，食用生长在其上的粮食是人体摄入Cd的一个主要途径。作物吸收Cd量受很多土壤因素的控制，为了确定影响作物籽实Cd含量的土壤理化指标，采用多元线性回归分析对采自江苏省南京、扬州和苏州郊区的水稻和小麦籽实及相对应的土壤样品进行了研究。结果表明，土壤总Cd含量和pH值是影响农作物籽实Cd含量的两个主要因子，虽然其他土壤理化性质指标对作物吸收Cd量也有一定的影响，但是影响程度均没有达到极显著水平，在忽略这些因子的情况下，水稻和小麦籽实的Cd含量、土壤总Cd含量和土壤pH值之间具有以下相关关系：log（水稻Cd）=-0．369—0．068pH＋0．153log（土壤Cd）；log（小麦Cd）=0．624—0．164pH＋0．421 log（土壤Cd）。这两个模型对水稻和小麦籽实Cd含量的预测能力均达到了极显著水平。