不同大气污染区林木根区土壤重金属和酶活性研究

黄埔区是广州市污染较严重的地区,其中林木也受到了大气等污染物的危害。林木根区的土壤重金属和酶活性是探讨污染对林木影响机制和反映污染程度的重要指标。作者分别在该区的石化厂、硫酸厂附近林地和非污染的华南农业大学校园(对照)共3个区选择了台湾相思、马尾松、尾叶桉和荔枝4个树种、11个采样点,共采集了33个供试土壤样品,分析了林木根区土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)全量、有效量和土壤酶(脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和蛋白酶)活性。结果表明,(1)石化厂重金属含量总体上与对照区差异不大,而硫酸厂区重金属含量则显著地高于对照区,污染严重。(2)不同调查区根区土壤酶活性存在显著差异,各调查区平均土壤酶活性大小顺序基本上表现为:对照区>石化厂区>硫酸厂区,尤其是硫酸厂区显著地低于对照区;而同一调查区不同树种之间的酶活性也存在差异,台湾相思根区土壤脲酶的活性均比其它树种高;从酶活性看,在硫酸厂严重污染胁迫下,台湾相思比尾叶桉更耐污染。(3)对土壤重金属含量和酶活性进行典型相关分析得出:根区土壤有效Zn含量对过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性有明显的刺激作用,但抑制了蛋白酶活性;有效Cd则抑制了过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性,但刺激了蛋白酶活性。     

汶川地震受损区恢复初期植物与微生物生物量、土壤酶活性对土壤呼吸的影响

为了解汶川地震灾区不同恢复方式土壤呼吸差异性及其影响因素,选取干旱河谷气候区与亚热带季风气候区,设置受损治理、未受损、自然恢复3种恢复方式的固定样地,于2015年9月到2016年9月测定土壤呼吸、植被生物量、土壤微生物生物量和土壤酶活性,分析各指标的季节变化特征及与土壤呼吸的相关关系.结果显示:土壤呼吸速率和9种生物学性质(植被地下生物量和总生物量、土壤微生物量碳和氮含量、土壤过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶活性)在两个气候区的季节变化特征整体表现为冬春低、夏秋高.两个气候区的土壤呼吸速率、植物生物量、微生物量碳和氮含量、脲酶和蔗糖酶活性以及亚热带季风气候区碱性磷酸酶和纤维素酶活性、干旱河谷气候区的过氧化氢酶活性均表现为未受损区受损治理区自然恢复区,在受损治理区和自然恢复区各指标的恢复率介于11%-114%.两个气候区土壤呼吸的影响因子存在差异性,干旱河谷气候区主要为植物总生物量、地下生物量、微生物量氮含量以及土壤脲酶活性,亚热带季风气候区主要为碱性磷酸酶、纤维素酶活性.本研究表明不同恢复方式区域土壤呼吸速率存在差异性,群落植被生物量、微生物生物量与土壤酶活性是影响土壤呼吸的主要因子.(图5表2参28)     

川西亚高山冷杉林和白桦林土壤酶活性季节动态

研究了川西亚高山冷杉林和白桦林中与土壤碳氮元素循环有关的土壤脲酶、蛋白酶、转化酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶活性的季节变化规律．结果表明：(1)在两个群落中，腐殖质层(A)中6种土壤酶活性均高于淀积层(B)和母质层(C)中的酶活性；(2)白桦林A层土壤酶活性显著高于冷杉林A层土壤，而C层的脲酶和过氧化氢酶活性以冷杉林明显高于白桦林，但C层的其它4种酶活性没有明显差异；(3)土壤酶活性的高峰期主要出现在温度较高的7、8月份(冷杉林A层土壤中的蛋白酶、过氧化氢酶和脱氢酶，白桦林A层土壤中的蛋白酶、蔗糖酶和脱氢酶)，或是凋落物高峰期的10月份(冷杉林A层土壤中的脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶，白桦林A层土壤中的多酚氧化酶)．可见，不同土壤酶的活性对温度的敏感程度是不一样的，有一些土壤酶的活性(如多酚氧化酶)明显受凋落物动态的影响．图1表2参18     

铅锌矿冶区土壤酶活性特征研究

分析测试了铅锌矿冶区Pb、Zn、Cu、Cd复合污染条件下的土壤酶活性，分析了土壤重金属污染状况与土壤酶活性的相关关系。结果表明，随着采样点偏离废气排放口主导风向程度增大，Pb、Zn、Cu、Cd综合污染指数PI逐渐降低，土壤蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性逐渐增高且差异显著，变化程度中大到小的顺序为蛋白酶→脲酶→过氧化氢酶。剖面分布上，综合污染指数PI〉5的样地，基本呈现随土壤深度增加而土壤酶活性降低的趋势。蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性间呈极显著正相关，3种土壤酶活性与全磷呈极显著正相关，与有机质相关性较低。蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶等土壤酶活性分布特征对矿冶区污染程度和土壤生态系统特性具有一定的指示作用。     

人为干扰对新疆甘家湖湿地边缘带土壤酶活性的影响

选择甘家湖湿地边缘带受人类干扰较明显的区域,通过实验分析人为垦荒、放牧、旅游方式对湿地边缘带土壤酶活性影响,结果表明:开垦的棉田耕地与基本无人开垦的梭梭灌木林地、盐化草甸土地、放牧区与无放牧区、人车践踏区与基本无人车践踏区进行对比,认为人类活动对土壤的脲酶、过氧化氧酶、酶蔗糖酶活性都有一定的影响,特别是降低了脲酶活性,而土壤中蛋白酶的酶活性受到人为影响变化幅度小.与梭梭灌木林地、盐化草甸土相比,棉田耕地表层土(0～5 cm)四种酶中过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性都较高,棉田耕地土壤酶活性垂直变化不明显.与无放牧区相比,放牧区对土壤的脲酶、过氧化氢酶活性影响比较显著,使得表层土壤酶活性明显降低,而土壤中蛋白酶的酶活性受到放牧的影响变化幅度小.与无人践踏区相比,践踏对土壤表层的过氧化氢酶、脲酶活性影响显著,特别脲酶活性降幅显著;在垂直方向上,人为践踏使得土壤的脲酶、过氧化氢酶酶活性有较明显的增加.说明甘家湖湿地边缘带土壤酶活性受人为干扰有一定的影响.     

底泥铬污染的纳米铁粉修复及其土壤酶活性动态

采用纳米铁粉修复Cr(Ⅵ)不同程度污染底泥,通过测定底泥中4种土壤酶活性,分析纳米铁粉修复对Cr(Ⅵ)污染底泥土壤酶活性的恢复情况.结果表明,纳米铁粉修复对底泥Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,添加底泥干质量1%的纳米铁粉在16 d内对底泥30～100 mg·kg-1的Cr(Ⅵ)的去除率均高于99.7%.Cr(Ⅵ)污染显著降低了底泥多酚氧化酶、过氧化氢酶、蛋白酶和脲酶的活性.其中多酚氧化酶对Cr(Ⅵ)污染有很好的线性响应,可用于0～100 mg·kg-1底泥Cr(Ⅵ)污染评价.经过16 d的纳米铁粉修复,Cr(Ⅵ)污染底泥的脲酶活性恢复至未污染对照水平,过氧化氢酶活性的恢复效果不明显,多酚氧化酶和蛋白酶活性有待进一步恢复.     

恢复措施对排土场土壤酶活性和微生物量的影响

以海州露天矿排土场为研究对象,选取工程复垦、人工种植林地(榆树、刺槐和紫穗槐)和天然草地3种恢复措施作为修复地,以荒裸地作为对照,研究恢复措施对土壤酶活性和土壤微生物量的影响,探讨生态恢复措施对排土场土壤质量的改善情况.结果表明,在同一土层中,修复地土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶的活性和土壤微生物量显著高于荒裸地(P0.05),人工林地和天然草地在提高上述4种土壤酶活性方面显著高于工程复垦地(P0.05),工程复垦能够显著提高土壤过氧化氢酶活性(P0.05),却不能显著提高土壤微生物量(P0.05).表层土壤中,微生物量C/N比值表现为人工林地和天然草地显著高于其他土壤(P0.05),深层土壤则为荒裸地最高.从垂直分布上看,土壤酶活性和土壤微生物量C、N随着土壤深度的增加而降低.相关分析表明,土壤酶活性和微生物量与土壤养分含量之间密切相关,说明土壤酶活性和微生物量可以作为评价排土场土壤质量的生物学指标.3种恢复措施对土壤质量的改善能力依次为人工林地天然草地工程复垦地,在林种的选择上为乔木灌木.     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤酶活性的演变研究

研究了毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的响应过程,并对其与土壤养分的相关关系进行分析。结果表明,随沙漠化程度的加剧,土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均降低,随土层深度的增加,土壤脲酶活性呈降低趋势,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶并未表现出规律性变化,沙漠化过程破坏了土壤酶的活性,三种酶活性能较为敏感地反映土壤环境的变化;相关性分析结果显示,土壤三种酶活性之间存在着极显著正相关性．且三种酶活性与土壤有机质和全氮含量之间同样存在极显著正相关性,表明三种酶在相互作用过程存在共生关系,且能够作为衡量土壤肥力的重要指标。土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性变化可作为衡量沙漠化环境变化的重要指示性指标,并可为进一步揭示沙漠化的生物学规律提供依据。     

计划烧除对云南松林土壤微生物及酶活性的影响

计划烧除是森林防火与经营的主要手段之一,探究云南松林计划烧除后土壤微生物与酶活性的变化,可为科学实施计划烧除提供参考。以云南省玉溪市新平县照壁山云南松天然次生林为研究对象,对计划烧除后土壤微生物(真菌、细菌、放线菌)与酶活性(蔗糖酶、纤维素酶、脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶、磷酸酶)的变化及相关性进行研究。结果表明,(1)云南松林计划烧除后,表层土壤微生物数量急剧下降,但这种影响随着土壤深度增加越来越小。细菌和放线菌数量在0-10 cm土层、真菌数量在0-20 cm土层未烧除样地显著高于烧除样地;细菌、放线菌在11-60 cm土层、真菌在21-60 cm土层受火烧影响小。(2)计划烧除导致大部分表层土壤酶失活,随土层深度增加受影响程度越来越小。土壤蔗糖酶和纤维素酶活性在0-20 cm土层未烧除样地显著高于计划烧除样地,脲酶、蛋白酶在0-10 cm土层显著高于烧除样地,过氧化氢酶活性在0-60 cm土层显著高于烧除样地;磷酸酶活性与其它酶不同,在0-10 cm土层未烧除样地显著低于计划烧除样地,在10-20 cm土层未烧除除样地显著高于烧除样地,在21-60 cm土层,受计划烧除影响小。(3)土壤微生物与酶活性相关分析结果显示,与未烧除样地比较,计划烧除样地细菌与脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶、蛋白酶的相关性变化不明显,而与蔗糖酶、纤维素酶的相关性减弱;真菌与蔗糖酶、过氧化氢酶的相关性变化不明显,而与脲酶、纤维素酶、蛋白酶的相关性减弱,与磷酸酶的相关性增强;放线菌与脲酶、过氧化氢酶的相关性变化不明显,与蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、纤维素酶、蛋白酶相关性减弱,与磷酸酶的相关性增强。因此,计划烧除使土壤表层微生物与酶活性受到显著影响,土壤酶活性与微生物之间的相关性也发生改变。     

模拟增温和酸雨对水稻土酶活性及温度敏感性的影响

土壤酶是土壤生态系统物质循环和能量流动的积极参与者,全球温度、酸雨强度可能是同时变化的,研究土壤酶在增温和酸雨背景下的变异规律具有重要意义。以水稻土为研究对象,通过室内培养实验,设置2种温度梯度(25和30℃)和2种降水pH值水平(pH 5.0和pH 6.7),研究了模拟增温和酸雨对水稻土酶活性的影响以及土壤酶温度敏感性指数(Q10)。结果表明:(1)去离子水(pH 6.7)条件下,增温(30℃)处理土壤转化酶、纤维素酶、淀粉酶和蛋白酶活性比常温(25℃)处理平均升高13.37%、13.57%、6.14%和17.60%;土壤脲酶和过氧化氢酶活性平均降低3.25%和12.89%。常温条件下,酸雨(pH 5.0)处理土壤转化酶、蛋白酶、脲酶和过氧化氢酶活性比去离子水处理平均升高22.91%、7.65%、38.24%和69.98%,纤维素酶和淀粉酶活性平均降低35.73%和19.63%。(2)增温和酸雨的交互作用对土壤转化酶、纤维素酶、过氧化氢酶活性有显著影响,而对淀粉酶、蛋白酶、脲酶活性则无显著影响。(3)不同种类土壤酶Q10不同,转化酶对温度变化敏感,淀粉酶则不敏感。酸雨处理下,转化酶、纤维素酶、蛋白酶和脲酶的Q10降低,过氧化氢酶的Q10升高,淀粉酶的Q10变化不大。(4)短期内增温和酸雨都提高了土壤酶综合活性,增温酸雨处理土壤酶综合活性最高。这可能意味着气候变暖和短期低浓度酸雨可以提高土壤酶活性,加速土壤物质循环。     

黄河三角洲不同植被类型土壤酶活性的季节变化

黄河三角洲自然保护区的酶活性季节特征一定程度影响了该地植被分布类型,为研究黄河三角洲自然保护区不同植被土壤酶活性的季节特征,分别选取碱蓬(Suaeda salsa)、柽柳(Tamarix chinensis)、芦苇(Phragmites communis)、刺槐(Black Locust)和高粱(Sorghum)5种典...     

甲磺隆结合残留对土壤酶活性的影响

为了研究甲磺隆结合残留对土壤酶活性的影响,将黄粉土(水稻土)经甲磺隆结合残留处理98天,检测土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性.结果表明,甲磺隆结合残留对土壤酶活性的影响不仅与甲磺隆结合残留处理浓度和培养时间有关,同时还与土壤酶种类有关.培养前期(第14天前),甲磺隆结合残留对土壤酸性磷酸酶和过氧化氢酶具有抑制作用,而对土壤脲酶和蔗糖酶的影响则表现为低浓度时激活,高浓度时抑制;培养后期(第14天后),甲磺隆结合残留对土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶具有激活作用,在一定浓度范围内(0.050~0.281mg·kg-1)对土壤蔗糖酶也具有一定激活作用;就土壤酶而言,在污染早期,土壤过氧化氢酶对甲磺隆结合残留较敏感,可以作为表征甲磺隆结合残留土壤污染的生物活性指标.     

大冶矿区土壤重金属积累对土壤酶活性的影响

大冶矿区位于湖北省的东南部,是我国的青铜之乡,长期的采矿和冶炼活动已使该矿区土地生产力和农产品品质严重下降。为了探明相关重金属的污染状况,应用野外调查与采样分析相结合的方法,研究了大冶矿区土壤酶活性和土壤中重金属的累积特性。结果表明:矿区土壤Cu、Pb、Zn、Cd、As全量的平均值分别是该区土壤背景值的35.1倍、16.0倍、3.0倍、29.8倍、1.1倍。不同样点土壤酶活性存在一定程度的差异。土壤重金属胁迫对土壤酶活性主要表现为抑制作用,其中对土壤重金属响应较敏感的酶为脲酶和过氧化氢酶,这两种酶与重金属Cu、Pb、Zn、Cd、As的全量分别呈显著或极显著的负相关。这些研究结果对于大冶矿区土壤环境质量评价及生态修复有一定的指导意义。     

宁夏引黄灌区农田土壤酶活性及其空间变异

采集了同一地点不同土地利用方式,及不同地点不同典型土地利用类型下银川平原的灌淤土样品,在分析了土壤基本理化性质的基础上,用奈氏比色法、苯磷酸二钠比色法和高锰酸钾滴定法,分别测定了宁夏引黄灌区农田不同利用方式下土壤的磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶的活性状况,并对土壤酶活性与土壤的基本理化性质的相关性进行了相关分析。结果表明,土地利用方式对三种酶活性有很大的影响。12年果园磷酸酶活性最高,常年旱田脲酶和过氧化氢酶活性最高,而盐化旱田及常年淹水的稻田,三种酶活性都很低。脲酶活性与土壤全氮之间显著正相关,全磷与三种酶活性都极显著相关,三种酶之间达到显著或极显著正相关关系。表明磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性的大小可以敏感地表征宁夏引黄灌区土壤肥力和生产力的高低。     

洞庭湖区不同土地利用方式对土壤酶活性的影响

对洞庭湖区不同土地利用方式下与主要营养元素循环相关的关键土壤酶(蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶)进行分析研究,结果表明,在0-30 cm土层,土地利用方式对4种酶活性的影响极其显著,且随土层深度的增加,土壤酶活性受土地利用方式的影响逐渐减小.碱性磷酸酶、蔗糖酶与脲酶在整个土壤刮面中受到土地利用方式的影响都较大,而过氧化氢酶对土地利用方式的响应只限于0-30 cm土层.不同土地利用方式下土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性均随土层深度的增加呈下降趋势,表明土壤有机质的分解、土壤营养元素的循环与土壤剖面结构息息相关.     

蜈蚣草生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响

通过盆栽模拟试验,研究了蜈蚣草(Pteris vittata)生长对其根际铜尾矿土壤酶活性的影响。结果表明,蜈蚣草根际土壤中过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均随着植物的生长而呈现不同程度的升高,其中过氧化氢酶和脲酶活性均与植物生长时间之间呈显著正相关,多酚氧化酶和蔗糖酶活性在植物生长旺盛期达到峰值,分别为对照组的3.59和2.58倍,随后逐渐下降;而磷酸酶活性却随着植物的生长而显著降低。过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性与蜈蚣草地下部分干质量的相关性大于其地上部分,且5种土壤酶活性与土壤有机质含量之间相关显著。蜈蚣草生长可有效改善根际铜尾矿的基质环境和根际土壤肥力水平,因此,在铜尾矿废弃地恢复实践中具有较大的应用潜力。     

子午岭植被演替过程中土壤生物学特性的动态

土壤生物学特性在土壤有机质的形成和降解、营养循环等方面起重要作用。植被的恢复演替显著影响土壤生物学特性,尤其影响土壤酶活性。植被演替过程中土壤酶活性的研究结果表明,随着植被恢复年限的延长,土壤脲酶和转化酶的活性逐渐提高,17 a达到最大值,随后有所降低。土壤酶活性和土壤化学特性和微生物量的相关性分析表明,土壤转化酶和脲酶不仅互相之间具有显著的相关性,而且它们与土壤有机碳、全氮、微生物碳氮之间都具有显著的正相关性,说明土壤酶活性与土壤有机质紧密相关,与微生物的大小紧密相关,所以土壤酶活性可以表征土壤生物学肥力。     

湘南4个矿区稻田As污染状况的初步调查

通过实地调查以及土壤和水稻样品分析,研究了湘南郴州柿竹园铅锌矿、郴州界牌岭锡多金属矿、衡阳水口山有色金属矿、衡阳龙王山金矿4个矿区稻田的As污染状况.结果表明:4个矿区的稻田土壤和水稻植株均已受到严重的As污染.矿区稻田土壤As含量范围为30.0～225.7mg·kg-1,超过国家土壤环境质量3级标准;水稻根系、秸秆、谷壳、糙米As含量范围分别为115.6～588.2、4.19～20.88、1.388～5.374、0.214～0.892mg·kg-1,除部分糙米样品外,均超过我国食品中As限量卫生标准.矿区稻田土壤同时受到As和重金属的复合污染,综合污染指数(P)范围为0.76～13.12.矿区稻田的As污染主要由矿产的开采和冶炼造成,其中,水口山有色金属矿区和龙王山金矿区As污染以及As和重金属复合污染最为严重,柿竹园铅锌矿区污染面积较大,界牌岭锡多金属矿区由于发生过地质灾害改变了地表面貌,污染情况更为复杂.