Cr3+的土壤酶效应研究

【目的】研究Cr3+对土壤酶活性的影响,为建立土壤重金属铬污染评价的酶学指标提供依据。【方法】以我国常见的红壤(酸性土壤)及褐土和风沙土(碱性土壤)为供试土样,采用室内模拟方法,在供试土样中添加0,50,100,300,500,1 000,1 500,3 000mg/kg Cr3+,研究不同Cr3+含量下土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶和总体酶活性的变化规律。【结果】Cr3+显著或极显著地抑制了土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性,且均为完全抑制作用(包括竞争性抑制和非竞争性抑制),供试土样中Cr3+轻度污染时的生态剂量(ED10)为25mg/kg;酸性土壤中脲酶、芳基硫酸酯酶和过氧化氢酶对Cr3+的毒害反应更敏感,碱性土壤中磷酸酶和脱氢酶的反应更敏感。【结论】土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性及总体酶活性均可用来表征土壤Cr3+污染程度的大小;土壤pH、有机质含量对土壤酶与Cr3+的关系具有重要影响。     

汞对土壤酶活性的影响

【目的】研究Hg对不同土壤酶活性的影响,探讨其中对Hg敏感的酶类,为土壤重金属污染的监测评价及修复等提供依据。【方法】通过室内模拟试验,以催化C、N、P、S等循环的土壤酶为对象,较为系统地探讨了3种土壤类型（红壤、褐土、风沙土）6个土样在不同含量Hg下的土壤酶效应。【结果】不同土壤酶类受Hg影响的规律有明显差异,1、2、4号土样转化酶活性在Hg含量较低时（0.5 mg/kg）有所升高;随着Hg含量的增加,土壤转化酶、脲酶、脱氢酶、芳基硫酸酯酶和磷酸酶均受到不同程度的抑制。上述5种酶活性及总体酶活性与Hg含量间呈显著或极显著负相关,说明它们在一定程度上可表征土壤的Hg污染程度。供试土壤Hg轻度污染的生态剂量（ED₁₀）为0.03 mg/kg。Hg对绝大多数酶活性表现出完全抑制作用（包括竞争性抑制和非竞争性抑制）。【结论】脱氢酶受Hg的抑制程度较大,表明其对Hg较为敏感,因此其可作为Hg污染的监测指标。     

重金属汞、镉单一胁迫及复合胁迫对土壤酶活性的影响

采用恒温培养箱培养方法,通过室内模拟重金属污染土壤,研究了不同浓度、不同胁迫时间下Hg、Cd单一胁迫及Hg Cd复合胁迫对土壤中脲酶及脱氢酶活性的影响.结果表明,Hg、Cd对土壤脲酶及脱氢酶活性均具有显著的抑制作用,随着胁迫时间的延长,两种酶活性均随着重金属Hg和Cd浓度的增加而减小,其中,汞镉混合胁迫的抑制强度最大,Hg次之,Cd相对较小.Hg、Cd、Hg Cd浓度与脲酶、脱氢酶活性存在着显著的相关,脲酶和脱氢酶活性均可作为土壤Hg、Cd及Hg Cd污染程度的生化监测指标.不同处理时间脲酶的ED50值大于相应的脱氢酶,说明脱氢酶活性对重金属污染比脲酶更敏感;Hg的ED50值远小于Cd,说明Hg的土壤生态毒性远大于Cd.     

Cr6+的土壤酶效应研究

【目的】研究Cr6+对不同土壤酶活性的影响,为建立土壤重金属铬污染评价的酶学指标提供依据。【方法】以我国主要土壤类型中的酸性红壤、碱性褐土和风沙土不同肥力的土壤为供试土样,采用室内模拟方法,研究添加不同含量Cr6+溶液后,土壤转化酶、纤维素酶、脲酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性的变化规律。【结果】添加Cr6+后,随着Cr6+含量的增加,除褐土高肥力和风沙土低肥力土样,其他土样脲酶活性总体呈降低趋势;除了褐土高肥力土样,其他土样转化酶活性总体呈降低趋势;各土样碱性磷酸酶活性的变化规律不明显;Cr6+的加入,明显抑制了土壤纤维素酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶及总体酶活性,通过拟合模型计算得到,代表酸性土壤的红壤Cr6+污染生态剂量(ED10)最小值分别为:纤维素酶186mg/kg、芳基硫酸酯酶2.6mg/kg、脱氢酶3.8mg/kg,代表碱性土壤的褐土和风沙土Cr6+污染ED10分别为:纤维素酶162mg/kg、芳基硫酸酯酶11.7mg/kg、脱氢酶8.1mg/kg。【结论】土壤有机质对Cr6+含量具有明显的缓冲作用;pH对Cr6+的生态毒性有一定影响,不同土壤酶在酸碱性不同的土壤中表现出对Cr6+轻度污染的敏感程度不一致,其中酸性土壤中芳基硫酸酯酶对Cr6+的毒害反应更敏感,碱性土壤中脱氢酶对Cr6+的毒害反应更敏感,2种酶均可作为表征Cr6+毒害的酶指标。     

玉米秸秆还田对土壤酶活性的影响

【目的】研究不同玉米秸秆还田量对土壤酶活性的影响,为秸秆还田提供一定的理论依据。【方法】以采自陕西杨凌农田的土娄土为供试土样,采用室内模拟恒温培养方法,研究玉米秸秆不同还田量(0,6,12,18,24g/kg)处理下,影响碳、氮循环及微生物活性的主要土壤酶类(蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、脱氢酶和荧光素二乙酸酯(FDA)水解酶)活性在不同培养时间(1,4,7,15,30,60d)的变化规律,并引入"倍增剂量"的概念评价酶活性的变化幅度。【结果】玉米秸秆还田后5种土壤酶活性均增强,随着培养时间延长,土壤蔗糖酶和纤维素酶活性总体呈减少趋势;脲酶和FDA水解酶酶活性总体呈先增后减的趋势;土壤脱氢酶活性培养初期较低,随着培养时间延长维持在一个较高水平,至培养60d时明显降低。拟合结果显示,5种土壤酶活性与玉米秸秆还田量间均呈极显著正相关,不同酶活性的倍增剂量在不同培养时间下的变化有所差异。5种土壤酶中,以土壤FDA水解酶活性对玉米秸秆腐解过程最为敏感;当玉米秸秆还田量为10g/kg时土壤总体酶活性较高。同时,玉米秸秆还田后,5种土壤酶活性间呈极显著正相关,表明其变化是密切相关的。【结论】玉米秸秆还田对5种土壤酶活性均具有较强的促进作用,从土壤总体酶活性角度得到当地玉米秸秆还田的最佳用量是10g/kg。     

渭北旱塬土壤生化活性特征研究

【目的】筛选能够表征土壤肥力水平的酶类和参数。【方法】采用非缓冲液法,对采自渭北旱塬陕西长武县农田19个土样的10项生化指标(转化酶、纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脱氢酶、尿酸盐酶和土壤呼吸强度)进行测定;并采用相关和主成分分析法,对土壤酶活性、土壤呼吸强度之间及其与土壤化学性质间的相关性和主成分综合得分进行评判;最后采用土壤酶总体酶活性参数(TEI、TEI5)对19个供试土样的肥力进行评价,并分析了其与土壤化学性质的相关性。【结果】土壤转化酶、脲酶、脱氢酶、土壤呼吸强度对土壤环境条件的改变较为敏感;10项土壤生化指标中,仅转化酶、脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性和土壤呼吸强度之间及其与大多数理化性质间呈显著或极显著相关,揭示此5项生化指标与土壤化学性质关系密切,且在一定程度上可指示土壤肥力水平的高低;构建的总体酶活性参数TEI和TEI5,与土壤酶活性、土壤呼吸强度及土壤化学性质主成分分析获得的土壤肥力综合得分均达极显著正相关。【结论】土壤总体酶活性参数TEI和TEI5可作为表征土壤肥力的重要指标,并能反映土壤整体酶活性和呼吸强度的高低。     

Cd污染对3种类型土壤酶活性及Cd形态分布的影响

【目的】认识3种类型土壤酶活性对Cd污染的响应特征,以及Cd形态分布受土壤类型的影响。【方法】采用室内培养的方法,向紫色土、冲积土和黄壤中添加1、20、50 mg/kg外源Cd模拟不同程度镉污染,测定土壤关键酶活性及Cd的形态分布特征;【结果】Cd污染均抑制了3种土壤的蔗糖酶活性,伴随污染的加剧,抑制作用更显著,尤其是冲积土;Cd污染对冲积土脲酶活性有显著的激活作用;3种土壤的酸性磷酸酶对Cd污染的响应表现出"低促高抑的效应";随土壤中Cd2+浓度的增大,冲积土的碱性磷酸酶活性降低,其余两种土壤的碱性磷酸酶没有显著变化。Cd污染处理下,紫色土中Cd的形态分布均表现为:可还原态残渣态可氧化态弱酸提取态。黄壤和冲积土在1 mg/kg时,Cd的各形态分布为:弱酸提取态残渣态可氧化态可还原态;随着Cd含量的增加,冲积土和黄壤中弱酸提取态Cd和可还原态Cd的比例有较大幅度的增加,残渣态Cd的比例下降。【结论】紫色土和黄壤中的土壤酶活性受到Cd污染影响较小,冲积土的酶活性受到的影响较大;冲积土和黄壤在受污染后土壤中的Cd容易被植物吸收,生态安全存在更大的隐患。     

不同土层土壤酶活性对重金属汞和镉胁迫的响应

通过室内模拟重金属污染土壤,研究了不同浓度Hg、Cd单-胁迫及Hg+Cd复合胁迫对不同土层(0～20 cm和20～40 cm)土壤脲酶、过氧化氧酶和转化酶活性的影响.结果表明,不同土壤酶对Hg和Cd胁迫的响应并不一致,Hg对土壤脲酶和转化酶的影响较大,Cd对过氧化氢酶的作用更显著.转化酶对Hg、Cd胁迫的响应因处理浓度不同而表现为抑制或激活作用.相关分析显示,脲酶活性可作为土壤Hg及Hg+Cd污染程度的生化监测指标;而过氧化氢酶活性可以作为Cd污染的指标.同一重金属浓度胁迫下,0～20 cm土层的土壤酶活性明显高于20～40 cm土层的土壤酶活性.Hg、Cd胁迫对0～20 cm土壤脲酶和过氧化氢酶的抑制作用小于20～40 cm相应土壤酶活性,高浓度Hg和低浓度Cd对0～20 cm土壤转化酶表现为抑制作用,而对20～40 cm土壤转化酶却表现为激活作用.     

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。     

镉污染对甘蔗生长、土壤微生物及土壤酶活性的影响

【目的】研究添加不同浓度外源镉(Cd)对甘蔗生长情况、土壤微生物数量及土壤酶活性的影响,为探讨Cd污染与甘蔗生长、土壤微生物学特性之间的内在关系提供参考。【方法】盆栽条件下,以糖料甘蔗为材料,采用不同Cd浓度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)进行污染处理至甘蔗成熟期,测定其株高、茎径、蔗茎产量、土壤微生物数量及土壤酶活性。【结果】甘蔗株高、茎径和蔗茎产量随着土壤中Cd浓度的增加而降低,Cd浓度越高,抑制效应越明显;Cd污染使酶活性发生变化,随着Cd浓度的增大,特别达到100 mg/kg时,脲酶、酸性磷酸酶活性显著下降,2种土壤酶对Cd的敏感顺序为:脲酶酸性磷酸酶。Cd污染也使土壤微生物数量发生变化,真菌、细菌和放线菌量在镉浓度100 mg/kg时显著下降。相关性分析表明,真菌、细菌、放线菌、土壤脲酶活性、酸性磷酸酶活性、株高、茎径、蔗茎产量与Cd污染浓度相关显著或极显著。【结论】在盆栽种植甘蔗条件下,外源Cd污染对甘蔗生长情况、土壤微生物数量及土壤酶均产生不同程度地影响。     

秦岭太白山区鹿蹄草根际与非根际土壤养分及酶活性研究

【目的】分析秦岭太白山区不同林分下鹿蹄草的根际和非根际土壤养分和酶活性状况,探索其空间变异规律,为野生鹿蹄草资源的保护提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析的方法,对秦岭北坡太白山区4种林分下鹿蹄草根际与非根际土壤养分及酶活性差异及其相互间的关系进行研究。【结果】在鹿蹄草根际和非根际间,土壤有机质、全氮、有效氮、速效磷、速效钾均呈现出明显的根际聚集现象,根际平均富集率分别达34.64%,58.29%,126.94%,114.02%,96.38%,土壤全钾含量基本保持不变。土壤酶也表现出根际活性较强的特性,根际土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性比非根际土壤分别高出32.04%,22.40%,30.57%,8.17%。在鹿蹄草根际土壤中,有机质、速效钾含量与脲酶、转化酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性均呈极显著正相关,有效氮、速效磷含量与脲酶呈极显著正相关;而在非根际土壤中,有机质与转化酶、脲酶呈极显著正相关,速效磷含量与 4种酶活性均呈显著正相关。【结论】秦岭北坡太白山区鹿蹄草根际和非根际土壤养分与酶活性密切相关,各土壤酶活性之间也存在不同程度的相关性,较好地反映了鹿蹄草生境的土壤肥力状况。因此,土壤酶活性可以作为评价该区域土壤肥力的指标之一。     

不同氮肥处理对桑园土壤酶活性的影响

【目的】研究不同氮肥施用水平对桑园土壤过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖转化酶酶活性的影响,为桑园合理施氮和生产优质桑叶提供依据。【方法】采用田间小区试验,按不同氮肥施用水平：N1（120.75 kg/ha）、N2（172.50 kg/ha）和N3（207.00 kg/ha）设3个处理。测定不同处理的土壤酶活性,并与桑叶产量进行相关性分析。【结果】土壤脲酶和蔗糖转化酶活性均随着施氮量的增加而增加,其中N2处理的过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性较大。土壤蔗糖转化酶与脲酶活性、转化酶与磷酸酶活性均呈显著正相关,土壤脲酶、磷酸酶、转化酶活性与桑叶产量呈极显著正相关。【结论】合理施用氮肥能提高桑园土壤蔗糖转化酶、磷酸酶、脲酶活性;土壤脲酶和蔗糖酶活性可作为评价桑园土壤性质的指标。     

培肥复垦宅基地土壤酶和微生物特征研究

【目的】研究不同培肥措施对废弃宅基地土壤化学性质、酶、微生物特性的影响,为农村闲置废弃宅地基的复垦利用、开发提供理论依据。【方法】采用田间试验,以不施肥为对照,采用多种培肥模式（化肥、有机复合肥、有机复合肥+菌肥、有机肥、有机肥+菌肥）对宅基地复垦土壤进行处理,分析培肥后土壤化学性质、酶活性及微生物区系的变化特征,利用酶总体活性指标(Tatal enzymatic activity index,TEI)对不同施肥措施下土壤肥力水平的变化进行评价。【结果】复垦培肥后,有机肥、有机肥+菌肥处理显著增加了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾含量,其中有机质含量分别增加了25.22%和25.27%;土壤转化酶、脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶活性均显著或极显著提高;土壤三大菌群中的放线菌数量极显著增加,分别为试验前的2.64和2.77倍;土壤酶总体活性指标（TEI）值为5.04～11.09,除与全磷、碱解氮、过氧化氢酶、细菌和真菌总数的相关性不显著外,与其他指标之间均呈显著或极显著相关。【结论】施用有机肥或有机肥+菌肥是研究区宅基地土壤较适宜的改良措施,同时TEI可以很好地评价不同施肥措施的优劣。     

清耕和生草梨园土壤酶活性的空间变化

【目的】研究清耕、生草梨园土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性空间变化特征。【方法】以清耕、生草模式下砀山酥梨园土壤为对象,分别测定株间、行间及其不同土壤深度(0—60cm)过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。【结果】在清耕梨园同一土层的株间、行间,每种酶的活性发生变化,在生草梨园同一土层的株间、行间,每种酶的活性也发生变化,表现出在水平方向活性变化。不同土层土壤酶活性的大小也存在差异,表现出在垂直方向活性变化。清耕和生草梨园株行间土壤蔗糖酶活性在0—20cm土层高于20—40cm和40—60cm土层,土壤过氧化氢酶活性在行间表现出0—20cm和20—40cm土层高于40—60cm土层,土壤碱性磷酸酶活性表现为20—40cm土层低于0—20cm和40—60cm土层。生草栽培除40—60cm土层的蔗糖酶活性低于清耕栽培外,3种酶活性在3个土层均表现出生草高于清耕,提高了梨园土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性,分别高出清耕梨园22.94%、4.75%和21.12%。【结论】在清耕和生草两种栽培模式下,3种酶活性存在空间变化,生草提高了3种酶活性。     

幼龄胶园间种土壤肥力及土壤酶活性特征研究

【目的】对幼龄胶园间种香蕉、葛藤对胶园土壤肥力和土壤酶活性的影响进行研究,为科学管理胶园土壤、充分利用林下资源提供依据。【方法】选择2006年7~8月栽植的两个相邻橡胶林段,2008年4月分别在其胶行中间种香蕉、葛藤,同时设无间种作对照。2008年7月~2010年1月分7次采集胶园土壤样品进行土壤养分含量和土壤酶活性分析。【结果】幼龄胶园间种香蕉和葛藤均可提高胶园土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量,但以间种香蕉的效应最明显;幼龄胶园间种可提高胶园土壤脲酶、磷酸酶活性,其活性大小依次为间种葛藤＞间种香蕉＞无间种;幼龄胶园间种可提高胶园土壤纤维素酶、蔗糖酶酶活性,其活性大小依次为间种香蕉＞间种葛藤＞无间种。幼龄胶园间种葛藤可提高胶园土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性,但间种香蕉则降低这两种酶活性。【结论】幼龄胶园间种可提高土壤肥力,改善胶园微环境。有条件的地区,应大力发展幼龄胶园间种农作物或其他经济作物,以增加胶农非胶收入。     

不同肥力潮土的酶活计量比特征及其与微生物量的关系

【目的】研究不同肥力土壤上胞外酶活性,阐明胞外酶活性计量比特征及其影响因素,为阐明土壤生物肥力差异的机制与土壤培肥提供理论依据。【方法】选取了高、中、低肥力的潮土,分析其微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）含量以及β-1, 4-葡萄糖苷酶（β-1, 4-glucosidase,BG）、纤维二糖水解酶（Cellobiohydrolase,CBH）、β-1, 4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶（β-1, 4-N-acetylglucosaminidase,NAG）、亮氨酸氨基肽酶（leucine aminopeptidase,LAP）和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase,AP）活性。采用生态化学计量学方法分析该5种酶活性在不同肥力土壤间的差异,以及酶活与土壤微生物量间的定量关系。【结果】高肥力土壤SMBC是中肥力土壤的2.6倍,低肥力土壤的5.8倍;高肥力土壤SMBN为中肥力土壤的3.1倍,低肥力土壤的5.5倍。SMBC/SMBN在不同肥力土壤间无显著差异。土壤碳氮磷转化酶活性和综合酶指数均表现为高肥力土壤>中肥力土壤>低肥力土壤,且土壤胞外酶活性与微生物量碳氮表现为直线正相关关系。SMBC和SMBN每增加1 mg·kg^-1,（BG+CBH）和（NAG+LAP）活性分别可提高0.134和10.53 nmol·g^-1·h^-1。ln (BG+CBH):ln (NAG+LAP)和ln (BG+CBH):ln AP均小于1,表明碳源是潮土养分转化的首要限制因素。高肥力土壤上碳、氮、磷酶活比例较低肥力土壤更接近适宜值。【结论】潮土上应配施有机肥或进行秸秆还田,保证充足的碳源以解决养分有效性限制的问题,促进氮磷的养分循环转化。适宜的活性碳氮磷比例是高肥力土壤高产高效的重要机制之一。     

用紫外-荧光微孔板酶检测技术测定两种土壤的酶活性

【目的】土壤酶活性是土壤质量的重要指示指标,本文对土壤酶的快速检测方法进行了探讨。【方法】采用荧光微孔板酶检测技术,测定土壤硫酸酯酶、磷酸酶、β-葡萄糖苷酶和肽酶活性,采用紫外微孔板酶检测技术测定多酚氧化酶和过氧化物酶活性。【结果】结果表明,采自农田的赤红壤的硫酸酯酶、磷酸酶和肽酶活性高于紫色土和采自矿山的赤红壤的相应的酶活性;矿山赤红壤的多酚氧化酶和过氧化物酶活性在三者中最高;紫色土的β-葡萄糖苷酶活性高于赤红壤的β-葡萄糖苷酶活性。【结论】紫外-荧光微孔板酶检测技术可快速测定土壤中酶的活性。