土壤总体酶活性指标的初步研究

土壤酶作为土壤生态系统的主要组成部分之一,在营养物质转化、肥力水平提高、污染物清除等方面发挥着重要作用。本文采用长期定位试验地土样,测定了三大水解酶活性,并构建了土壤酶总体活性指标。结果显示:土壤酶活性可明显反映培肥效果的优劣;土壤化学性质与酶活性间呈显著或极显著正相关,揭示出土壤脲酶、转化酶和碱性磷酸酶在一定程度上均可表征土壤肥力水平;构建的土壤总体酶活性指标(Et=sum Xi/X,from i=1 to n Total enzyme activity index)的优点是消除了不同土样酶活性的量纲及大小的影响,且无量纲的最终参数便于比较;计算获得的土壤总体酶活性参数,可更好表征土壤中总体酶活性和肥力水平高低,结果与主成分、聚类分析的相同。     

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。     

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。     

外源Cd对中国不同类型土壤酶活性的影响

【目的】研究国家土壤环境质量二级镉（Cd）污染标准下,中国不同类型土壤的酶活性变化,初步探讨其间的关系,了解土壤酶作为污染程度监测指标及污染标准的可行性。【方法】采用模拟盆栽试验,设置对照、低浓度、高浓度3个水平,分析Cd污染玉米收获后不同类型土壤中7种酶活性的变化。【结果】Cd胁迫对不同土壤酶效应有所差别,在供试Cd浓度范围内,土壤酸性磷酸酶、过氧化氢酶对Cd胁迫反应不敏感;转化酶、FDA水解酶和脱氢酶活性显著受到抑制,而激活了脲酶和碱性磷酸酶;当Cd浓度达到国家土壤环境质量二级标准,Cd对土壤FDA水解酶和脱氢酶的平均抑制率分别达34.03%和31.14%;主成份分析构建的土壤酶、土壤酶-理化性质-Cd信息系统与总体酶活性达极显著正相关,可较好反映土壤Cd污染的影响。【结论】土壤脱氢酶、FDA水解酶、总体酶活性对土壤Cd较为敏感,可作为监测辅助指标之一;土壤酶与Cd间关系受到酶种类、土壤性质等的影响,其中尤以土壤有机质和pH影响最重要。     

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。     

土壤酶对重金属污染的响应及指示研究进展

土壤酶在关键元素生物地球化学循环、动植物健康维持、环境污染净化等方面起着不可替代的重要作用,同时还是土壤污染程度评价的辅助指标之一。然而,由于土壤物理、化学和生物学性质的差异,以及研究方法的多样化,导致重金属与土壤酶活性之间的关系十分复杂,阻碍了土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用。系统阐述了重金属污染对土壤酶的生态毒理效应,及其对土壤酶催化动力学特征的影响,构建了土壤-重金属-微生物对土壤酶作用的概念模型,并探讨未来的研究趋势和方向。土壤酶活性测定高效、便宜,且对重金属污染敏感,是极具潜力的土壤重金属污染评价的生物学指标,但仅采用土壤酶活性可能高估或低估重金属的生态毒性,加之当前对土壤酶的选择、活性的测定均缺乏统一的标准,致使难以建立重金属毒性阈值与土壤理化性质或土壤重金属有效性之间的定量关系,最终导致土壤酶在土壤污染生态风险评价中存在争议。未来亟需通过新技术和数学模型,深入揭示不同类型土壤中酶对重金属胁迫的响应机理,构建土壤性质与毒性阈值关系的经验模型,可为加强土壤酶在土壤质量和健康评价中的应用提供重要的理论依据。     

渭北旱塬苹果园土壤酶特征研究

 采用非缓冲液法,研究渭北旱塬苹果园不同层次土壤磷酸酶、转化酶、脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶活性特征,探讨其与土壤肥力的关系,构建土壤总体酶活性参数。结果表明：土壤磷酸酶、转化酶、脲酶、脱氢酶活性的空间变异性明显,随剖面深度增加而降低,对肥力和环境变化较敏感,与多数土壤化学性质呈显著或极显著正相关,显示其在一定程度上可表征果园土壤肥力水平;而过氧化氢酶的变化规律性较差;土壤化学性质与酶活性主成分分析组成的土壤肥力信息系统较好地表征了土壤肥力水平的差异,获得的综合得分,计算的土壤总体酶活性参数（TEI）与土壤理化性质达显著或极显著正相关,且尤以TEI的相关性最高。不同层次的土样表现出类似的规律性变化。显示出TEI比单一酶系可更好地表征土壤肥力水平。     

渭北旱塬土壤的生化活性指标

采用非缓冲液法,对渭北旱塬长武试区25个土样中影响碳、氮、磷、硫等循环的7种生化活性进行测定,并借助相关分析和主成分分析探讨土壤酶活性与土壤肥力关系。结果表明,供试土壤酶活性变化幅度较大;脲酶、脱氢酶、呼吸强度变异系数较大,对外界环境变化反应较为敏感;转化酶、脲酶、磷酸酶、脱氢酶、呼吸强度和芳基硫酸酯酶与大多数理化性质达显著或极显著正相关,说明此6种生化活性在一定程度上可表征土壤肥力高低;对土壤酶活性与理化性质进行主成分分析,获得土壤肥力信息系统也可较好揭示土壤肥力水平差异;土壤总体酶活性TEI与土壤性质也达到了较高相关水平,尽管其相关系数略低于主成分获得的综合得分,但由于其没有单位量纲,计算简便易行,相关性较好,因此可作为土壤肥力水平监测指标之一。