基于土壤水分变化的砷与土壤碱性磷酸酶活性关系探讨

砷作为土壤主要污染元素之一,其毒性受到存在形态等的影响.土壤酶是土壤重要组成部分,但水分对二者关系的影响鲜见报道.本文采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量(WHC)条件下,较为系统地分析了不同水分下土壤有效砷及土壤碱性磷酸酶活性的变化规律.结果表明:外源砷浓度、老化时间是影响土壤有效砷含量的主要因素,且有效砷浓度随老化时间延长降幅减缓,Elovich方程较好表征了二者关系,揭示出水分对土壤有效砷向其他形态转变速率影响的大小顺序为:110%WHC65%WHC35%WHC;干燥(35%WHC)和淹水(110%WHC)导致土壤碱性磷酸酶活性减小;砷抑制土壤碱性磷酸酶活性,模型U=A/(1+B×C)可较好表征砷浓度(C)与土壤酶活性(U)的关系,揭示出土壤碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征土壤砷污染程度,并反映出其机理为完全抑制作用;计算得到了土壤砷轻度污染的临界浓度Ecological dose 10%(ED10)总砷99 mg·kg-1和有效砷39 mg·kg-1,从侧面表明土壤碱性磷酸酶在土壤砷浓度达到国家土壤质量标准中的二级标准前不会对土壤酶产生严重毒害;水分由于对砷的存在状态等的作用,从而对土壤碱性磷酸酶活性产生重要影响.     

土壤水分对稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性影响

采用室内模拟方法,在35%、65%和110%最大饱和持水量（WHC）条件下,系统地分析了稻田土壤有效砷及碱性磷酸酶活性变化规律.结果表明：砷污染稻田土壤后有效砷含量随砷污染浓度增加而增大,随培养时间延长逐渐降低,15d后趋于稳定;淹水降低了土壤有效砷含量及碱性磷酸酶活性;采用U=A/（1+B×C）模型较好拟合了不同水分下土壤碱性磷酸酶活性（U）与砷浓度（C）关系,表明碱性磷酸酶活性在一定程度上可表征不同水分下稻田土壤砷污染程度;计算得到稻田土壤砷轻度污染临界浓度（ED₁₀）为总砷67mg/kg和有效砷11mg/kg.研究表明适当调控土壤水分含量是控制稻田土壤砷毒性的有效方法之一.     

土壤重金属复合污染对脲酶、磷酸酶及脱氢酶的影响

采用模拟实验对铅锌矿区重金属(Pb、Zn、Cu、Cd)复合污染土壤酶活性变化的动力学参数进行了研究.结果表明,矿区土壤酶活性随着重金属污染程度的加剧而显著降低.尾矿区土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶的V_max 平均值分别是非矿区土壤的60%、77%、38%,而土壤脲酶和酸性磷酸酶的K_m 平均值分别是对照土壤的2.73 和2.25 倍. 逐步回归和通径分析结果表明,矿区土壤中Pb、Zn、Cu、Cd 元素含量与脲酶、磷酸酶及脱氢酶V_max 和Km 之间均存在着显著或极显著的相关关系;4 种重金属元素对不同性质酶酶动力学参数的相对贡献大小存在差异,且元素之间也存在着交互效应.     

太湖水体中碱性磷酸酶的空间分布及生态意义

在对太湖生态湖区进行分区的基础上,监测各湖区水体碱性磷酸酶活性、动力学参数以及常规水环境化学指标,探讨水体碱性磷酸酶活性的空间分布特征及其环境影响因素.结果表明,太湖水体碱性磷酸酶活性(APA)、最大反应速率(Vmax)值及碱性磷酸酶反应米氏常数(Km)值分布均呈空间异质性;APA与Vmax值具有相似性的空间分布规律,即西岸河口区水体中APA值与Vmax值最大,分别为(9.43±5.30)nmol.(L.min)-1和(13.70±7.42)nmol.(L.min)-1,在其他湖区依次为湖心区>草型湖区>梅梁湾区>竺山湖区>贡湖区;草型湖区Km值(20.50±11.30)μmol.L-1>贡湖区>竺山湖区>梅梁湾区>湖心区>西岸河口区(9.17±3.46)μmol.L-1.太湖水体中Vmax与pH、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)之间均存在显著的线性正相关,其相关系数分别为rpH=0.651 2**(p<0.01)、rTP=0.488 5**(p<0.01)、rChla=0.765 6**(p<0.01),但与水温、溶解性总磷(DTP)、正磷酸盐(PO43--P)无显著的相关性;Km值与TP浓度间呈显著的线...     

狐尾藻对水体和沉积物中碱性磷酸酶动力学特征的影响

在室内模拟条件下栽培狐尾藻,通过对上覆水、间隙水和沉积物中碱性磷酸酶动力学参数变化的分析,揭示了沉水植物对湖泊富营养化影响的酶学机制. 结果表明:在试验条件下,栽培狐尾藻使上覆水、间隙水和沉积物中的碱性磷酸酶的最大反应速率(V_max)均有所降低;狐尾藻对上覆水和底质中碱性磷酸酶反应速率及亲和力的抑制作用比较明显,对间隙水主要是抑制溶解性碱性磷酸酶的V_max;狐尾藻对土壤中碱性磷酸酶的影响比同一营养水平的沉积物大,与沉积物相比,土壤作底质时上覆水中碱性磷酸酶的V_max和K_m(米氏常数)高,底质中碱性磷酸酶的V_max和K_m低;沉积物中碱性磷酸酶的V_max呈上升趋势,与上覆水相反,间隙水中碱性磷酸酶的V_max季节性变化明显,其最高值出现在7—8月.      

重金属汞对土壤酸性磷酸酶的影响及其机理

通过土壤培养试验、紫外吸收光谱和荧光光谱技术 ,研究了重金属汞对土壤酸性磷酸酶催化活性、动力学性质的影响及机理 .结果表明 ,汞对土壤酸性磷酸酶活性、酶促反应动力学性质均具有显著影响 .汞对土壤酸性磷酸酶的作用可能为非竞争与反竞争混合的抑制类型 .而汞对麦芽酸性磷酸酶的抑制作用为反竞争性抑制 .重金属汞通过改变土壤酸性磷酸酶分子色氨酸、酪氨酸残基的微环境致使酶活性中心的构象发生变化 ,进而对酶的催化活性产生影响     

汞对土壤酶活性的影响

对不同肥力土壤脲酶和转化酶活性受汞影响进行了研究,结果显示,土壤脲酶活性、最 大反应速度V_max 、V_max/K_m和反应速度常数k与汞浓度呈现显著或极显著负相关关系,表明其 可作为土壤汞污染的生态指标;米氏常数Km则变化较小,表明汞与脲酶作用机理为不可逆竞争 抑制;低肥力土壤脲酶比高肥力土壤脲酶受汞毒害作用更强,当汞浓度分别为6.00和14.79mg/ kg时即达到严重污染;而转化酶对汞的敏感性较差;培养时间对土壤酶与汞浓度间关系影响较 小.     

水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳矿化的影响

通过野外采样和室内模拟培养试验,研究水热变化对三峡水库消落带紫色土有机碳(SOC)矿化的影响.试验共设3个培养温度(10、20和30℃)和4个水分梯度[40%田间持水量(WHC)、70%WHC、100%WHC和淹水].在66 d培养期内,SOC累积矿化量表现为100%WHC处理下的最大,但与淹水之间差异不显著(P0.05).10℃和20℃时,100%WHC和淹水下的SOC累积矿化量与70%WHC无明显差异,但要显著高于40%WHC,而30℃时100%WHC和淹水下的累积矿化量则要显著高于70%WHC和40%WHC(P0.05),这表明相较于70%WHC的水分处理,高水分(100%WHC和淹水)对SOC矿化无抑制效应甚至在高温(30℃)下有促进作用.在相同水分条件下,消落带紫色土SOC累积矿化量均随培养温度升高而增加.另外,方差分析可知,温度和水分均能显著影响消落带紫色土SOC的累积矿化量,且二者有明显交互效应(P0.05).双库一级矿化动力学模型拟合结果表明,水分和温度通过影响消落带紫色土易分解有机碳含量和难分解有机碳的矿化速率,致使各处理之间SOC累积矿化量存在差异,其中高温条件下水分影响最为突出.随着温度的升高,低水分(40%WHC)下消落带紫色土SOC矿化的温度敏感性显著下降,而在土壤含水量≥70%WHC下则无明显变化.     

联苯胺对碱性磷酸酶抑制作用及其动力学研究

联苯胺作为一种危害严重对环境污染物,对小牛肠碱性磷酸酶的酶活力有明显的抑制作用。这种抑制随着联苯胺浓度的增加而增强,当联苯胺浓度>1.0μg/L时,其抑制程度趋于恒定。运用酶活力研究的动力学模型,在不同的酶底物浓度及不同的抑制剂浓度下,用分光光度法监测酶底物水解产物浓度随时间变化的过程,研究了抑制剂联苯胺对小牛肠碱性磷酸酶活性的抑制动力学,结果表明,联苯胺对小牛肠碱性磷酸酶的抑制是可逆抑制,属于可逆抑制中的竞争性抑制类型;求得其抑制剂常数Ki为1.28×10-7mol/L。     

重金属Cd、Zn、Pb复合污染对土壤酶活性的影响

采用回归正交设计方案 ,研究了潮褐土中Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性 (过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶 )的影响 .结果表明 ,在复合效应影响中 ,重金属对土壤酶活性的抑制效应顺次为Cd >Zn >Pb ;同时 ,Cd、Zn、Pb复合污染对 4种土壤酶活性的影响效应存在着明显差异 .其复合污染对脲酶表现出协同抑制负效应的特征 ;对过氧化氢酶表现出一定的屏蔽作用 ;对转化酶和碱性磷酸酶活性影响则主要随着Cd浓度的增加而显著降低 .离子冲量与土壤脲酶活性之间呈显著负相关 ,用脲酶活性作为预测土壤重金属Cd、Zn、Pb复合污染程度的主要生化指标具有一定的可行性     

含氧非烃在土壤剖面上迁移行为的土柱淋滤模拟研究

为了揭示土壤剖面中含氧非烃污染物的迁移特征,以及TOC和淋滤水量等因素对迁移作用的影响,选择了部分典型的含氧非烃开展了纵向迁移的土柱淋滤实验,对原土及添加污染物的土柱淋滤实验后样品中含氧非烃的含量及组成进行了对比分析.结果表明,土柱淋滤实验后,土柱表层添加的含氧非烃主要残留在土柱表层0~5 cm范围内,但相比所添加的化合物的量均有不同程度的降低,土柱深部(>10 cm)土壤中含氧非烃含量仍然很低,甚至低于原土中的,在TOC较高的土柱中,这种现象尤为突出.说明土柱淋滤实验过程中,不同剖面含氧非烃均存在向下迁移的现象,且以水溶方式迁移为主.不同含氧非烃单体含量均有随深度增加而降低的趋势,表明其在土壤剖面淋滤过程中均具有一定的迁移性,但不同性质的含氧非烃单体在表层土中残留量及组成差别较大,说明不同化合物迁移能力存在差别,其中,胆甾醇、β-谷甾醇、正构十六烷酸和邻苯二甲酸二丁酯迁移性较强.土壤TOC和淋滤水量对含氧非烃在土壤剖面的迁移作用都有不同程度的影响,淋滤水量相同时,TOC含量越高,土壤中有机质越丰富,越容易富集含氧非烃;TOC相同时,淋滤水量越大,含氧非烃迁移量越大,迁移的深度越大,尤其在TOC含量较低时更明显.     

受多氯代有机化合物污染土壤的植物修复初探

采用种植植物的方法,对受以HCB、pp'-DDT及γ-BHC为代表的PCOPs污染土壤的植物修复进行了初步研究.结果表明,种植黑麦草和大蒜都能不同程度降低土壤中PCOPs的含量,0～60 d时下降速率较快,60 d后下降速率减慢.植物修复能力的大小与植物种类、生育时期以及土壤受PCOPs的污染程度有关:黑麦草对受PCOPs污染土壤的修复能力略优于大蒜;在植物生育过程的前期和中期(0～60d),植物对PCOPs的吸收能力较强;对受较高浓度PCOPs污染的土壤,植物修复能力相对较强.土壤中的过氧化氢酶活性、pH值和有机质含量初步反映了土壤生物的变化情况,种植植物能促进土壤生物对PCOPs的吸收和利用.受污染土壤中减少的PCOPs有1.11%～10.25%被植物直接吸收,其它则可能是由于植物降解或种植植物后土壤环境的改变导致PCOPs被微生物降解.     

响应土壤阴离子类型的盐碱土古细菌群落多样性研究

为初步解析我国黑龙江苏打盐碱地（HA）、新疆荒漠盐碱地（XD）、山西平原盐碱地（SY）、江苏滨海盐碱地（JD）和天津滨海盐碱地（TB）5个地区的土壤古细菌群落结构多样性,以及其响应土壤不同阴离子类型的分布特征,采用基于Illumin-Hiseq平台的高通量测序技术获得489~604个古细菌可操纵分类单元（OTU）.OTU多样性分析结果表明XD的古细菌群落物种丰富度最高,SY和HA分别具有最高和最低的古细菌群落多样性和均匀度;OTU的物种注释结果表明HA以奇古菌门（Thaumarchaeota）为优势菌门,其他土壤均以广古菌（Euryarchaeota）为优势;综合5个样品古细菌群落结构、优势古细菌属和土壤阴离子进行的典范对应分析（CCA）结果显示,XD古细菌群落结构和Haloterrigena属（XD中最优势,相对丰度20.2%）明显的响应土壤SO₄^2-浓度;HA古细菌群落结构和Nitrososphaera属（HA中最优势,62.3%）明显的响应土壤HCO₃^-/CO₃^2-浓度和pH;JD、SY和TB古细菌群落结构、Halorubrum属（JD和TB中最优势,24.4%和15.6%）,和Natronomonas属（SY和JD中第二优势,8.1%和9.2%）明显的响应土壤Cl^-浓度.研究结果说明我国不同地域分布的盐碱土受其土壤阴离子类型及其浓度的影响,呈现不同的古细菌群落结构和分布特征.研究结果为我国不同类型盐碱土古细菌资源的挖掘提供依据,也为揭示我国不同类型盐碱土古细菌群落的生态功能提供参考.     

粉煤灰改良沙质土壤水分物理性质的室内试验

通过大量的土柱积水入渗试验,研究了粉煤灰改良沙质土壤水分物理性质的效果.同时,试验还通过在沙土表层不同深度(10、20、30cm)施加不同施用率(10%、20%、30%、40%)的粉煤灰,对比研究了土壤水分物理性质的变化情况.结果表明,沙质土壤中施加粉煤灰可以有效地减小土壤入渗能力,减小湿润锋的下移速率,增强沙土持水性.在0～30cm施用深度,4种处理条件下湿润锋下移30cm所需的时间分别是对照试验的7～19倍,而且4种处理末端推进速率较对照试验均减小了90%以上.粉煤灰土壤改良层中含水率较沙土有明显提高,有效水分滞留时间显著增加.     

Soil CO2 flux in relation to dissolved organic carbon, soil temperature and moisture in a subtropical arable soil of China

IntroductionCarbondioxide(CO2 ) ,concentrationofwhichinatmosphereisincreasingat 0 5%annually ,isthemostimportantgreenhousegascausingglobalwarming(Lal,1 995) .SoilCO2 evolutionfromsoilsisoneoftheimportantsourcesofatmosphericCO2 aswellasamainoutputpathwayofsoilorganiccarbonpool(SOC) (Eswaran ,1 993 ;Batjes,1 996;Mosier,1 998) .ApartfromcontributingCtotheatmosphere ,soilCO2 evolutioncanalsobeusedasanindexofunder groundprocesses,andoftheCcyclingcapacityofsoilecosystems.SoilCO2 evolutionge…     

Response of runoff and soil loss to reforestation and rainfall type in red soil region of southern China

To evaluate the long-term effects of reforestation types on soil erosion on degraded land, vegetation and soil properties under conventional sloping farmland (CSF) and three different reforestation types including a Pinus massoniana secondary forest (PSF), an Eucommia ulmoides artificial economic forest (EEF) and a natural succession type forest (NST), were investigated at runoff plot scale over a six-year period in a red soil region of southern China. One hundred and thirty erosive rainfall events generating runoff in plots were grouped into four rainfall types by means of K-mean clustering method. Erosive rainfall type I is the dominant rainfall type. The amount of runoff and the soil loss under erosive rainfall type III were the most, followed by rain-fall type II, IV and I. Compared with CSF treatment, reforestation treatments decreased the average annual runoff depth and the soil loss by 25.5%–61.8% and 93.9%– 96.2% during the study period respectively. Meanwhile, runoff depth at PSF and EEF treatments was significantly lower than that in NST treatment, but no significant difference existed in soil erosion modulus among the three reforestation treatments. This is mainly due to the improved vegetation properties (i.e., vegetation coverage, biomass of above- and below-ground and litter-fall mass) and soil properties (i.e., bulk density, total porosity, infiltration rate and organic carbon content) in the three reforestation treatments compared to CSF treatment. The PSF and EEF are recommended as the preferred reforestation types to control runoff and soil erosion in the red soil region of southern China, with the NST potentially being used as an important supplement.     

萧山农业土地资源的利用与保护

在实现农业现代化过程中,实施可持续战略,保护和合理利用农业资源是一个核心问题.通过对萧山土地资源的分析与评估,结合实际情况,提出了以改良土壤、培肥地力为目标的技术措施,对当地的农业生产具有指导意义.     

与碳氮循环相关的土壤酶活性对施用氮磷肥的响应

通过测定土壤酶活性和微生物量来评估施化肥对冬小麦土壤中参与碳(C)、氮(N)循环酶活性的影响.实验设氮(N)、磷(P)两个影响因子,4个处理分别是仅施P(SP)、仅施N(SN)、施N和P(P+N)、对照(CK,无施肥),测定冬小麦开花期和成熟期土壤纤维素酶、脱氢酶、脲酶和蛋白酶活性和开花期土壤微生物量.结果表明:纤维素酶活性在冬小麦两个生育期都是P+N处理中最高,分别为0.056μg·g-1·h-1(以葡萄糖计)和0.041μg·g-1·h-1(以葡萄糖计),显著高于CK.脱氢酶活性在冬小麦两个生育期都是P+N处理中最高,分别为0.46μg·g-1·h-1(以TPF计)和0.31μg·g-1·h-1(以TPF计),显著高于CK,SP和SN处理与CK有显著差异.脲酶活性在冬小麦两个生育期都是SN处理中最高,分别为54.2μg·g-1·h-1(以NH3-N计)和63.9μg·g-1·h-1(以NH3-N计),显著高于CK.蛋白酶活性在开花期SP处理中最大,成熟期CK处理中最大,分别为0.61μg·g-1·h-1(以酪氨酸计)和0.31μg·g-1·h-1(以酪氨酸计).除脲酶外,成熟期酶活性低于开花期.N和P交互作用通过增加土壤放线菌、菌根真菌生物量和作物地下生物量显著增加了纤维素酶和脱氢酶活性,通过降低土壤pH和增加铵态氮量显著降低了土壤蛋白酶活性,通过提高N利用率,降低了脲酶活性.     

Effect of heavy metals on soil microbial activity and diversity in a reclaimed mining wasteland of red soil area

The microbial biomass, basal respiration and substrate utilization pattern in copper mining wasteland of red soil area, southern China, were investigated. The results indicated that soil microflora were obviously different compared with that of the non-mine soil. Microbial biomass and basal respiration were negatively affected by the elevated heavy metal levels. Two important microbial ecophysiological parameters, namely, the ratio of microbial biomass C（ Cmic ）/organic C（ Corg ） and metabolic quotient（qCO2 ） were closely correlated to heavy metal stress. There was a significant decrease in the Cmic/Corg ratio and an increase in the metabolic quotient with increasing metal concentration. Multivariate analysis of Biolog data for sole carbon source utilization pattern demonstrated that heavy metal pollution had a significant impact on microbial community structure and functional diversity. All the results showed that soil microbiological parameters had great potential to become the early sensitive, effective and liable indicators of the stresses or perturbations in soils of mining ecosystems.