Characterization of humus-protease complexes extracted from soil

Pyrophosphate (140 mM, pH 7.1) extracts of two arable soils and one pasture soil were ultrafiltrated separating the extracted material into three fractions: A_I with nominal molecular weight (nmw) > 100 kD, A_II with nmw between 10 kD and 100 kD and R with nmw < 10 kD. Protease activity was determined in the fractions by using three different substrates: N-benzoyl-l-argininamide (BAA), specific for trypsin; N-benzyloxy-carbonyl-l-phenylalanyl l-leucine (ZPL), specific for carboxypeptidases; and casein, essentially a non-specific substrate. The derivative fractions were also analysed for their amino acid N and humic (HA) and fulvic (FA) acid contents. The organic matter of extracts and derivative fractions obtained from the pasture soil was analysed by isoelectric focusing (IEF) and that of fractions analysed by pyrolysis gas chromatography (Py-GC). Activities of the extract were monitored for their thermal stability and those of the extract and derivative fractions for their optimal pH.Due to the mechanical disintegrating action of sodium pyrophosphate over the humic substances during the fractionation process the amount of total organic C and FA in the fractions was ranked as R > A_II > A_I. The lowest amino acid N/organic C was found in the R fraction, whereas A_II fraction was rich in humic acids, carbohydrates and amino acid N and A_I fraction showed the lowest carbohydrate content. At least 70% of the total BAA- and ZPL-hydrolysing activity was associated to particles with nmw higher than 10 kD and at least 30% of these activities were present in particles with nmw higher 100 kD. Casein-hydrolysing activity was quite evenly distributed among the three fractions (A_I, A_II and R). The extracted protease-organic complexes were resistant to thermal denaturation and some of them showed optimal activity at pH values higher than 10 as a result of the polyanionic characteristics of the humic material surrounding enzyme molecules and of the presence of alkaline protease. Comparison of data obtained in Py-GC analyses and in protease activity suggests that BAA-hydrolysing activity was associated to a highly condensed humic matter and ZPL-hydrolysing activity to less resistant humic substances, while at least some of the extracted casein-hydrolysing activity was present as glyco-proteins not associated to humus. BAA-hydrolysing activity was probably inhibited by fresh organic matter of carbohydrate origin whereas lignin derived organic matter probably inhibited ZPL- and casein-hydrolysing activity.     

东北黑土区不同耕作方式土壤养分与酶活性的时空变化

通过田间试验研究了东北黑土区玉米不同耕作方式的土壤养分与酶活性的时空变化规律.结果表明,整个生育期不同处理在各个土层均有较高的碱解氮含量,而在播种前常规耕作高于宽窄行,玉米生长中期则是宽窄行高于常规耕作,收获后各处理含量水平基本一致.有效磷不同处理均表现出养分表聚现象,且宽窄行在各个生育期的不同土层内均高于常规耕作.速效钾含量随着土层的加深降低不十分明显,处理间没有表现出明显的差异,体现了钾素养分移动性大的特点.玉米生长关键期的全量氮、磷、钾变化幅度不大,处理问含量水平一致;有机质含量在2%～3%之间;pH值不同处理均随着土层的加深逐渐升高的趋势,说明不同的耕作措施都有促进土壤表层酸化的现象.不同耕作方式土壤酶活性在整个生育期变化趋势相同,无明显差异.     

FACE对三系杂交籼稻汕优63根系活性影响的研究

2005、2006年利用我国惟一的农田开放式空气CO2浓度增高（FACE）研究平台,设计施N量为125kg·hm^-2（LN）、250kg·hm^-2（NN）处理,研究大气CO2浓度比对照高200umol·mol^-1的FACE处理对三系杂交籼稻汕优63根系活性的影响。结果表明：（1）FACE处理使汕优63不同生育时期单位干质量根系的总吸收面积、活跃吸收面积、α-萘胺氧化量等根系活性指标均极显著小于对照。由于FACE处理促进汕优63根系发生量的大幅度增加,因此分蘖期、拔节期其单穴根系活性与对照多无明显差异,到抽穗期FACE处理单穴根系活性显著大于对照;（2）拔节期、抽穗期汕优63每穴的不定根数、不定根总长度、根系体积、根干质量与单位干质量根系活性的关系密切,根量越大单位于质量根系活性越低;（3）不同生育时期汕优63植株含氮率与单位干质量的根系活性多呈正相关,植株碳氮比与单位干质量的根系活性多呈负相关;（4）FACE处理汕优63根系生长量大、植株含氮率低、碳氮比高等可能是造成其单位干质量根系活性低于对照的重要原因。     

蚯蚓（Eiseniafetida）细胞色素P450及抗氧化酶系对环境浓度苯并（a）芘的响应

以赤子爱胜蚓（Eiseniafetida）为供试生物,草甸棕壤为供试土壤,以蚯蚓微粒体细胞色素P450含量、抗氧化酶系以及谷胱甘肽转移酶活性为指标,进行了土壤中苯并（a）芘[B（a）P]暴露与酶活性的量-效关系研究。结果表明,在接近沈抚灌区实地污染状况B（a）P（0．1～2．0mg·kg-1）暴露下,第1、3、7以及第14d取样时,P450和SOD有较好的响应：SOD在第1、3d显著升高,而在第7、14d时降低;P450总体表现为低浓度B（a）P诱导下降低,高浓度下升高的趋势。CAT、POD以及GST的敏感性相对较差。比照其他4个指标,蚯蚓P450的敏感性更为优异,具有较好的应用前景。指标敏感性总体表现为：P450〉SOD〉CAT／POD〉GST。     

再生水灌溉对土壤性能和土壤微生物的影响研究

土壤性能和土壤微生物是再生水灌溉对环境安全效应评价的重要指标。通过模拟试验,以北京高碑店污水处理厂生产的再生水浇灌大豆为例,分析了收获期土壤理化特性及微生物类群变化。结果表明,再生水灌溉能够在一定程度上提高土壤肥力,表现为有机质和有效磷显著增加;土壤重金属铅、镉含量相对清水和土壤本底无明显增加,但土壤溶液电导值（EC）增加显著,在一定程度上造成盐度累积。在土壤微生物方面,再生水灌溉使土壤细菌数量相对清水灌溉处理增加;二级再生水和三级再生水灌溉处理间的放线菌数量差异显著,且明显高于清水对照;再生水灌溉对真菌数量影响不大。再生水灌溉使大豆根际土壤脲酶活性增加,碱性磷酸酶活性最高。土壤微生物数量、酶活性与土壤养分含量之间呈显著相关关系,可作为评价土壤肥力和土壤环境质量的指标。     

木薯AGPase酶活性及其同工酶位点检测

本文以3个亲缘关系较远的高产木薯品种（SC124,SC8和Arg7）为材料,对块根发育过程中的AGPase活性和淀粉含量进行了测定,并利用AGPase同工酶电泳技术（非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳）对AGPase酶活性较高时期同工酶位点进行检测,旨在分析木薯块根AGPase同工酶位点与AGPase酶活性和淀粉积累的关系。结果表明：木薯块根发育过程中AGPase酶活性和淀粉含量呈极显著正相关（R=0．80212）,Arg7的AGPase酶活性和淀粉含量在块根发育都显著高于SC124和SC8。同工酶分析表明,木薯至少有6个同工酶位点（AGPa,AGPb,AGPc,AGPd,AGPe和AGPf）,且品种间具有多态性。其中,3个品种共有的4个同工酶位点分别为AGPa、AGPc、AGPd和AGPf,AGPe位点只在Arg7中出现,初步判断同工酶位点AGPe可能与其较高的酶活性和淀粉含量有关。本研究为系统研究木薯品种间AGPase酶活性与淀粉积累的关系提供了参考。     

桉树连作对土壤多酚氧化酶活性及酚类物质含量的影响

研究不同连栽代次巨尾桉人工林(第一代为2年生和5年生,第二代为2年生)土壤多酚氧化酶活性和酚类物质含量的变化规律,并分析两者空间分布以及相关性。结果表明:(1)林间土壤多酚氧化酶活性高于根区,并随着连栽年限增加呈上升趋势。(2)总酚、复合性酚含量根区土壤高于林间土,并随着连栽年限增加而降低,证明桉树连栽短期内没有造成酚类物质的积累;水溶性酚含量林间土高于根区土,随连栽年限增加而增加,但其含量较低,未达到毒害程度;在无土壤酚类物质来源情况下,水溶性酚和复合态酚均发生消解,含量下降。(3)土壤多酚氧化酶活性与总酚、复合性酚呈显著负相关,跟水溶性酚呈极显著正相关,肯定了多酚氧化酶对酚类物质的降解作用。多酚酶活性和酚类物质皆与土壤pH值有较显著的相关性,两者受土壤pH值影响较大。     

污灌时间对土壤肥力及土壤酶活性的影响

通过时空互代、野外调查和采样分析的方法,研究了石家庄栾城县不同污水灌溉时间下（0~52 a）耕地土壤肥力及土壤酶活性特征。结果表明：与对照点相比,污水灌溉区土壤有机质、全氮、全磷含量,蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均相对较高,而土壤阳离子交换量、过氧化氢酶和脱氢酶活性无明显的变化规律;污水灌溉区土壤全氮、蔗糖酶、磷酸酶与污灌时间之间表现出显著正相关性（P〈0.05）,其他指标与污灌时间之间均无显著相关性;土壤肥力（有机质和全氮）、重金属（总Cr和总Cd）与水解酶（脲酶和磷酸酶）之间表现出显著正相关性,交换态Cr与脱氢酶活性之间呈现出显著负相关性。上述特征反映了污水灌溉时间对土壤肥力及土壤酶活性具有复杂的影响效应,而这些效应是决定污水灌溉区土地生产力能否高产的重要因素。     

纳米ZnO对浮萍（Lemna minor L.）的生态毒性及其聚集性和溶解性分析

纳米颗粒的大量生产和应用增加了其环境释放风险,为此以不同浓度的纳米ZnO（0、1、10mg·L-1和50mg·L-1）处理浮萍（LemnaminorL.）7d,分析了纳米颗粒对植物D665/D665a值（叶绿素与脱镁叶绿素的比率）以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和Na＋K＋-ATP酶（Na＋K＋-ATPase）活性的影响,并对纳米ZnO的聚集性与溶解性进行了测试。研究结果显示,浓度为50mg·L-1的纳米颗粒显著抑制D665/D665a值和Na＋K＋-ATPase活性,而抗氧化酶活性则显著升高;纳米颗粒在培养液中易发生聚集作用而沉积,12h后基本上完全沉积到底部。结果说明,50mg·L-1的纳米ZnO对浮萍产生了显著的胁迫作用,其对浮萍的毒性作用主要来源于其溶出的Zn2＋。     

番茄地套作蘑菇对土壤肥力和生物活性的影响

通过温室盆栽试验,研究了套作双孢蘑菇(Agaricus bisporus)对潮土速效养分含量、微生物数量、关键酶活性以及番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)生长的影响。结果发现,与对照相比,添加双孢蘑菇培养基质对土壤有机碳、矿质氮与速效磷含量均没有显著影响,但速效钾含量显著增加(P<0.05),且土壤细菌数量趋于增加、真菌数量显著减少(P<0.05),土壤脲酶与磷酸酶活性显著增强(P<0.05)、纤维素酶活性显著下降(P<0.05),番茄植株地上部和地下部生物量分别增加130%和67%,但产量没有明显变化;在添加培养基质基础上再接种双孢蘑菇菌种与不接种相比显著降低土壤有机碳含量和脲酶活性(P<0.05),番茄植株生物量也降到与对照相接近的水平,尽管番茄产量没有明显变化,但额外收获了双孢蘑菇。结果表明,套作双孢蘑菇对潮土生物活性具有促进作用,并可以增加单位面积经济产出,因而在潮土地区具有推广潜力。