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。     

Pb/Zn矿冶区植被恢复地土壤酶的活性特征

对广东韶关铅锌矿冶区植被恢复地的土壤酶活性进行了测定.结果表明,自然植被恢复地(ZR)的脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性高于人工植被恢复地(RG)和无植被覆盖地(GB),其中脲酶、蛋白酶在ZR的活性极显著高于其在RG和GB的活性(P<0.01).脲酶、蛋白酶、过氧化氢酶活性与植被盖度、生物量等特征呈较高相关性.建议用土壤脲酶、蛋白酶活性作为Pb/Zn矿冶区植被自然恢复的指示指标,过氧化氢酶作为参考指标.图1表1参18     

重金属积累对土壤酶活性的影响

研究了华北平原某铅冶炼厂附近农田33个土壤样品中重金属积累对土壤酶活性的影响。结果表明,样品中Pb和Cd全量的平均值分别为144和5.59mg·kg-1,DTPA态Pb和Cd含量平均值分别为54.1和0.964mg·kg-1,均超过了未污染农田潮土的正常范围,而Cu、Ni和Zn的有效性和全量与未污染土壤接近;土壤过氧化氢酶活性与DTPA态Pb和Cd含量、全Pb含量均呈显著的负线性关系(P<0.01);与磷酸酶和脲酶相比,土壤脱氢酶活性更易受到土壤中Pb和Cd积累的影响;随DTPA-Ni含量增加,土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性增加(P<0.1);土壤脲酶活性与重金属全量或有效态重金属含量无显著相关性(P>0.1)。以上结果说明,利用土壤过氧化氢酶和脱氢酶活性能够表征基本性质较为一致的土壤中重金属污染程度;与重金属全量相比,有效态重金属对土壤酶活性影响更大。     

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。     

镉、铜、铅复合污染对枇杷园土壤微生物的生态毒理效应(Ecotoxicological Effect of Cd-Cu-Pb Compound Pollution on Loquat Soil Microbe)

以土壤微生物生化过程与数量、土壤酶活性为指标,通过正交实验,在室内培养条件下探讨了Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物的生态毒理效应.结果表明,1)Cd、Cu、Pb复合污染可显著降低土壤脲酶、蔗糖酶活性,对土壤过氧化氢酶和磷酸酶则表现出协同抑制或激活效应,不同重金属对土壤酶抑制效应顺序为Cd>Cu>Pb,土壤脲酶、蔗糖酶活性可作为指示土壤Cd、Cu、Pb复合污染程度的预警指标;2)不同微生物对Cd、Cu、Pb复合污染的敏感性为:细菌>放线菌>真菌,对微生物种群数量的影响强度为Cd>Cu>Pb;3)Cd、Cu、Pb复合污染对土壤微生物呼吸强度的影响较小,抑制率普遍较低,个别组出现激活作用.     

湛江沿海盐渍田土壤-稻米系统重金属含量与土壤酶活性的特征及其相关分析

沿海盐渍田中耐盐水稻的种植可以有效利用土地资源,增加中国粮食总产量。探究湛江沿海盐渍田土壤-稻米重金属含量与土壤酶活性的特征及其相关关系,对评估湛江沿海盐渍田环境、农产品安全风险具有重大意义。以湛江5个区域沿海盐渍田种植耐盐水稻海红11的土壤-稻米系统为研究对象,采集了土壤样品及相应稻米,测定了脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶等3种土壤酶活性及土壤和稻米中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn等5种重金属含量,采用单因子污染指数及内梅罗综合指数对重金属含量进行评价,对土壤、稻米重金属含量之间的关系作了生物富集系数与简单相关性分析,并对土壤重金属与酶活性进行了一元线性及非线性回归分析。结果表明,5个研究区域土壤及其稻米的5种重金属含量均未超过国家标准,但与1996年雷州半岛砖红壤背景值比较,研究区域盐渍田土壤存在着重金属富集的趋势,受人为活动影响较大,其中Cd的单因子污染指数最高,那么其为影响研究区土壤重金属污染的主要因子。研究区稻米重金属含量均未超过限量值,5种重金属富集能力大小的顺序为ZnCdCuCr=Pb。土壤与稻米重金属含量的相关性分析结果表明,土壤、稻米中重金属含量关系紧密,土壤中重金属含量直接影响稻米重金属含量。通过土壤重金属与酶活性的回归分析统计发现,过氧化氢酶活性与土壤Cu、Zn含量达到显著性负相关,脲酶活性与土壤Cu含量之间的回归关系也均达到了极显著负相关水平,因此,在湛江沿海盐渍田中,将过氧化氢酶作为评估Cu、Zn污染程度,脲酶作为评估Cu污染程度的生化指标是可行的。这些结果可为沿海盐渍田的修复、环境与农产品安全风险管控提供科学依据。     

模拟酸雨下Cd、Cu、Zn复合污染对土壤微生物量碳和酶活性的影响

在实验室内，研究了模拟酸雨下Cd、Cu、Zn复合污染对供试土壤中微生物量碳和酶活性的影响．结果表明，污染土壤中微生物量碳和酶活性明显降低，脱氢酶活性几乎丧失，脲酶、酸性磷酸单脂酶、总磷酸酶和多酚氧化酶活性均明显降低到一较低水平．污染土壤中微生物量碳和酶活性随重金属量增加而进一步降低，有效性Cd、Cu、Zn含量与土壤微生物量碳和酶活性之间呈显著性负相关．     

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响

采用外源添加重金属和室内培养的方法研究重金属Cd、Pb对滩涂盐渍土脲酶、过氧化氢酶活性的影响,为中国沿海地区土壤重金属污染的监测及重金属对潜在生态环境影响等方面的研究提供参考依据。重金属Cd添加至土壤的质量分数为0、0.5、1.0、2.0 mg.kg-1,重金属Pb添加至土壤的质量分数为0、100、200、400 mg.kg-1,采用完全随机区组设计,3次重复。结果表明：重金属质量分数较低时,单一重金属对土壤脲酶活性具有促进,对过氧化氢酶活性具有抑制作用;重金属质量分数较高时,对土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤过氧化氢酶具有促进作用。重金属Cd、Pb对土壤酶活性的影响存在交互作用,重金属Cd对土壤脲酶活的性影响起主导作用,重金属Pb对土壤过氧化氢酶活性的影响起主导作用。经逐步回归分析,有效态重金属的质量分数低水平时,土壤脲酶活性与重金属Cd呈现显著负相关;土壤过氧化氢酶活性与重金属Pb呈现显著正相关。     

四种改良剂对Cu、Cd复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响

以黑麦草（Lolium perenne L.）作为修复植物进行田间试验,研究了石灰、磷灰石、蒙脱石、凹凸棒石4种改良剂对铜镉复合污染土壤中Cu、Cd形态和土壤酶活性的影响。结果表明,改良剂提高了污染土壤pH,降低了土壤可交换态（EX）Cu、Cd含量;改良剂提高了土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,每种改良剂对土壤酶活性增加幅度随其添加剂量增加而增大;土壤酶活性与土壤EX态Cu、Cd含量呈显著或极显著负相关关系,与土壤pH呈显著或极显著正相关关系;高剂量石灰（石灰占污染土壤耕作层质量的0.4%）和高剂量磷灰石（磷灰石占污染土壤耕作层质量的2.32%）处理钝化污染土壤中Cu、Cd及提高土壤酶活性效果最好。     

太白贝母种植年限对土壤重金属含量及酶活性的影响

通过实地调查与采集重庆市巫溪县8份不同生长年限太白贝母根际区土壤,研究太白贝母根际区土壤酶活性、重金属含量的变化规律,揭示生长年限对其根际土壤中酶活性及重金属含量的影响情况.结果表明,不同生长年限太白贝母根际土壤酶活性、重金属元素含量具有显著性差异(P0.05),呈现出不同的变化规律并具有一定的相关性.整体上,太白贝母栽培品根际土壤蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶随着生长年限的增加呈先下降后上升的趋势,磷酸酶、蔗糖酶随着生长年限的增加呈先上升后下降的趋势,野生品根际土壤酶活性与其变化趋势不一致.随着生长年限的增加,太白贝母栽培品根际土壤Cd、Hg、Pb、Zn和Ni含量先升高后下降,As和Cu含量变化不大.野生品根际土壤重金属含量与其变化规律一致.Cd、Hg、As、Cu、Ni含量均远低于国家农用地土壤风险筛选值,Pb含量除S7(中贝)外均低于国家农用地土壤风险筛选值,Zn含量均远高于国家农用地土壤风险筛选值,土壤污染属轻度污染,应采取安全措施,以保证太白贝母的入药安全性.相关分析得知,根际土壤酶活性与重金属含量之间存在相关关系,既存在协同作用,又具有拮抗作用.     

Cd、Zn、Pb单因素及复合污染对土壤酶活性的影响

通过Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ单因素处理和复合因素处理的对比性研究发现，无论是单因素或复因素对土壤酶活性的抑制效应顺序均为 Ｃｄ＞ Ｚｎ＞ Ｐｂ；在所研究的 ４种土壤酶中，脲酶受重金属的抑制作用最为敏感； Ｃｄ、 Ｚｎ、 Ｐｂ复合污染与各单因素的影响有较大差异，同时，Ｃｄ、Ｚｎ、Ｐｂ复合污染对４种土壤酶活性的影响效应亦不同。其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征；对过氧化氢表现出一定的屏蔽作用或拮抗作用；转化酶和碱性磷酸酶主要因Ｃｄ浓度的变化而变化。     

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.     

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。     

长期施肥对水稻土酶活性及理化特性的影响

为了明确不同施肥种类对水稻土土壤肥力与酶活性的影响,以30年（1981年至今）长期定位试验地为基础,研究不同施肥处理（CK,N,P,K,NPK,2倍NPK,NPK＋猪粪）水稻田耕层（0-20cm）土壤酶活性与养分的变化趋势及其相关性。结果表明：1）施P（配施或单施）增加土壤全P、速效P含量,平衡施肥配施有机肥（NPK＋猪粪处理）土壤的有机质、全P、速效P、全N、速效N均显著增加,所有施肥处理间pH值差异均不显著;2）除了NPK处理土壤脲酶活性最高外,平衡施肥配施有机肥土壤转化酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性均较其他处理显著增加;3）酸性磷酸酶活性与土壤全P量呈负相关,过氧化氢酶、脲酶、转化酶与全N、有机质、速效N、速效P呈显著或极显著正相关;因此,水田土壤长期平衡施肥配施有机肥,能显著提高土壤肥力,增加土壤酶活性,有益于土壤生产力的持续提高。     

基于土壤酶活性变化的铅污染土壤修复基准

近年来,污染土壤修复技术发展很快,而污染土壤修复标准的建立则相对迟缓。为了推进我国该领域的工作,对铅胁迫下土壤酶活性（如过氧化氢酶,磷酸酶,脲酶）随时间的变化进行了研究,以确定棕壤土中铅的土壤修复基准。结果表明：土壤中的铅能够刺激土壤中过氧化氢酶活性的增加,但随着土壤铅浓度的增加,这种刺激作用逐渐减小。土壤过氧化氢酶活性不宜作为铅污染土壤的生物标记物。土壤磷酸酶活性没有一致的变化规律,土壤磷酸酶活性不能作为铅污染土壤的生物标记物。在整个实验时间范围内,土壤脲酶活性与土壤中铅的浓度具有明显的剂量-效应关系（P〈0.01）,土壤脲酶活性可以作为铅污染土壤生物标记物。以土壤脲酶抑制率降低25%为依据,确定棕壤中铅的土壤修复基准为94mg·kg-1,以土壤脲酶抑制率降低45%为依据,确定棕壤中铅的土壤修复基准为178mg·kg-1。     

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。     

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.     

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。