土壤酶活性及其对土壤质量的指示研究进展

土壤中所进行的生物和生物化学过程是陆地生态系统功能的基础 ,这些过程之所以能够持续进行 ,得益于土壤中酶的作用 .酶是土壤生态系统代谢的一类重要动力 ,土壤中所进行的一切生物学和化学过程都要由酶的催化作用才能完成 .虽然单一种类的土壤酶的催化作用可能是专性的 ,但土壤中酶的来源不同 ,酶的种类繁多 .土壤中已经被鉴定出的约 6 0种酶活性表明 ,土壤酶活性是与土壤质量的很多理化指标相联系的 ,酶的催化作用对土壤中元素 (包括Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｓ)循环与迁移有着重要作用 .历史上 ,土壤化学和物理学属性一直被用来作为表征土壤生产力和…     

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。     

两种生物农药对土壤蔗糖酶活性的影响

采集海南省儋州市国家热带农业高新技术示范园土样中农田土样,在分析土壤基本理化性质的基础上,用3,5-二硝基水杨酸比色法测定法.研究了不同模拟条件下苏云金杆菌、井冈霉素A对土壤蔗糖酶活性的影响.结果表明:不同浓度、pH条件下这两种生物农药对土壤蔗糖酶表现出不同程度的激活作用.在30 d的培养时间内,苏云金杆菌(bacillus thuringiensis)对土壤蔗糖酶活性影响的趋势是激活→抑制→恢复,而且波动范围较大;井岗霉素A(jinggangmycin A)对土壤蔗糖酶活性影响程度相对较小,总的趋势是激活→抑制.总体来看,施用这两种生物农药有利于提高土壤蔗糖酶的活性.     

磺胺类兽药对土壤酶活性的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药（磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲唑）污染对土壤蔗糖酶、硝酸还原酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶活性的影响。结果表明,磺胺类兽药可显著抑制土壤蔗糖酶的活性,其抑制率可达50%以上。兽药对土壤硝酸还原酶活性的影响表现为先抑制后激活的趋势,最大抑制率和激活率可达98.6%、580%。兽药对土壤过氧化氢酶活性的影响主要以激活作用为主,对土壤磷酸酶活性的影响则呈现＂激活-抑制＂的循环趋势。兽药对土壤脲酶活性的影响表现为,培养前期低浓度时激活,高浓度时抑制;培养后期低、高浓度时均抑制。兽药对土壤多酚氧化酶活性的影响表现为,培养前期激活,培养后期抑制。     

长期不同施肥方式下土壤酶活性与肥力因素的相关性

利用常熟农业生态国家野外试验站长期定位试验,对长期不同施肥方式下(无肥、化肥、化肥 秸秆,始于1989年,采用稻麦轮作方式)土壤酶活性和水稻土养分的相关性进行了研究,探讨长江三角洲地区施肥管理措施对土壤酶活性的影响以及土壤酶活性作为土壤肥力质量指标的可能性.结果表明,土壤酶活性对长期不同施肥管理方式有明显的响应,化肥处理比无肥处理中土壤脲酶、转化酶、酸性磷酸酶活性分别提高108.7%、170.2%和58.0%,化肥 秸秆处理比单施化肥处理中相应酶活性分别提高30.7%、85.5%和25.8%,三种施肥管理方式之间土壤酶活性差异性显著(P<0.05);土壤脲酶、转化酶和碱性磷酸酶活性之间呈极显著的正相关,脲酶与转化酶、碱性磷酸酶的相关系数为0.915和0.942,转化酶与碱性磷酸酶的相关系数为0.918 (P<0.01),三者均与土壤速效磷均存在极显著的正相关,相关系数分别为0.884、0.846、0.824 (P<0.01);三种酶活性与作物产量之间的相关系数分别为0.845、0.812、0.824(P<0.01),土壤酶活性和作物产量之间的相关性优于土壤养分和作物产量之间的相关性,这说明土壤酶活性和施肥方式呈密切的相关性,可将其作为评价土壤肥力的指标.     

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。     

柴油污染土壤生物修复对土壤酶活性的影响

在柴油污染土壤的生物修复过程中,分析了土壤中柴油降解菌数量和3种土壤酶活性(过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶)等生物活性指标与土壤中柴油去除率的相关性.结果表明,土壤受到柴油污染后的一段时间后过氧化氢酶、脱氢酶和脂酶的活性上升,而后随着土壤中石油烃的降解,脂酶又不断降低.进一步分析表明脂酶活性与柴油降解率及柴油降解菌数量都具有很好的正相关性,可以采用土壤脂酶活性来指示柴油生物降解成效.     

秸秆还田对连作棉田土壤酶活性的影响

新疆棉区普遍实行秸秆还田,棉田土壤酶活性受到连作障碍的负面效应与长期秸秆还田培肥地力的正面效应的双重影响;通过定点微区实验,对比秸秆还田和未秸秆还田土壤酶活性的变化趋势,研究连作条件下秸秆还田与否对棉田土壤酶活性的影响。结果表明：实行秸秆还田后,土壤脲酶活性随着连作年限的延长先降后升,连作不超过10 a,土壤脲酶活性呈现下降趋势,超过10 a逐渐上升;实行秸秆还田后蔗糖酶活性在R5和R10处理较R1有较大幅度的下降,降幅分别为48.4%和44.8%,连作10 a后蔗糖酶活性增强,土壤状况趋于好转;过氧化氢酶活性随连作年限的延长先降低后升高,短期连作土壤过氧化氢酶活性较低,过氧化氢分解受阻,影响棉花的正常生长,连作年限超过10 a过氧化氢酶活性升高,解毒能力较强,加快分解过氧化氢,有利于减轻过氧化氢的毒害作用;过氧化物酶活性随着连作年限的延长持续上升,其中R5、R10、R15和R20过氧化物酶活性分别比R1增加了4.8%、7.9%、19%和29.6%。     

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.     

根系分泌物介导的土壤金属氧化物纳米材料对植物毒性作用的研究进展

金属氧化物纳米材料（metal oxide nanomaterials,MONMs）在生产生活中广泛应用,可通过各种途径进入到土壤中,对土壤生物（特别是植物）和人类健康造成威胁.根系分泌物（root exudates,REs）作为植物与外界进行物质交流的媒介,能够与MONMs发生相互作用而影响其生物毒性,这对于评估土壤中MONMs生态健康风险具有重要的意义.本文综述了土壤中MONMs的来源,并总结了REs与MONMs界面相互作用;着重介绍了REs介导下MONMs的植物毒性及其环境影响因素,并对未来的研究趋势进行展望.本综述可对MONMs的生态健康风险及其在环境中的潜在应用提供理论依据.     

纳米银与银离子对土壤微生物及酶活性的影响

为研究纳米银和银离子对土壤微生物的影响,采用土壤培养方式,对不同剂量纳米银(10、50、100 mg·kg~(-1))和银离子(1、5、10 mg·kg~(-1))暴露下黄褐土、砖红壤中可培养微生物数量及土壤酶活性(脲酶、荧光素二乙酸酯水解酶、蔗糖酶、过氧化氢酶)进行研究,并采用纯培养方法对纳米银和银离子暴露下的大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)凋亡情况进行检测,对纳米银释放的银离子毒性进行评估。结果表明,随着纳米银剂量的增加,土壤可培养微生物数量显著减少,脲酶和过氧化氢酶活性降低,蔗糖酶、荧光素二乙酸酯水解酶(FDA酶)活性没有显著变化;银离子处理中微生物数量明显减少,但土壤酶活性被激活。10 mg·L~(-1)纳米银暴露1 h后大肠杆菌、金黄色葡萄球菌凋亡率、死亡率增高;随着培养时间的延长,纳米银缓慢释放银离子,并促进大肠杆菌的凋亡。综上分析,纳米银能够抑制土壤可培养微生物生长和酶活性,其中脲酶、过氧化氢酶对纳米银较为敏感,蔗糖酶、FDA酶受纳米银的影响较小;纳米银的毒性一方面是其本身的特异抗菌性,也有部分来自缓慢释放的银离子。     

禾草灵对水稻生长和典型土壤酶活性的影响

禾草灵是一种广泛使用的除草剂,在土壤中大量残留,对非靶标生物产生危害。为探究除草剂对环境生物的毒性作用,本研究模拟水稻自然生长的环境,评估禾草灵对水稻及土壤微生物的影响。研究结果表明,低浓度禾草灵(200μg·L-1)处理4d对土壤微生物量没有显著影响(P0.05);8 d时,水稻生长没有明显变化,但土壤微生物量较对照组显著升高(P0.05)。高浓度禾草灵(1 000μg·L-1)处理4 d后,土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性显著下降(P0.05),下降幅度分别为8.9%,16.6%和10.2%;处理8 d后,水稻幼苗鲜重显著降低(P0.05),叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了13.5%和13.3%。本研究证实高浓度的禾草灵残留会对植物和土壤微生物产生不良的影响。     

禾草灵对水稻生长和典型土壤酶活性的影响

禾草灵是一种广泛使用的除草剂,在土壤中大量残留,对非靶标生物产生危害。为探究除草剂对环境生物的毒性作用,本研究模拟水稻自然生长的环境,评估禾草灵对水稻及土壤微生物的影响。研究结果表明,低浓度禾草灵(200 μg L^-1)处理4 d对土壤微生物量没有显著影响(P>0.05);8 d时,水稻生长没有明显变化,但土壤微生物量较对照组显著升高(P<0.05)。高浓度禾草灵(1 000 μg L^-1)处理4天后,土壤脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶的活性显著下降(P<0.05),下降幅度分别为8.9%,16.6%和10.2%;处理8 d后,水稻幼苗鲜重显著降低(P>0.05),叶绿素a和叶绿素b含量分别下降了13.5%和13.3%。本研究证实高浓度的禾草灵残留会对植物和土壤微生物产生不良的影响。     

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。     

1,4-二氯苯在褐土中的残留量变化及对几种土壤酶活性的影响

1,4-二氯苯(1,4-DCB)作为农药和化工产品生产的原料和中间体,在环境中的含量越来越多.采用气相色谱法对不同浓度1,4-DCB处理后土壤中药物残留量进行了测定;对1,4-DCB处理后褐土土壤中几种重要的氧化还原酶(多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶)和脲酶活性进行测定,用其改变来反应1,4-DCB残留对土壤生态系统的影响.结果发现:在1,4-DCB处理30 d后,土壤中1,4-DCB残留保持在44%~50%;1,4-DCB处理后土壤中多酚氧化酶活性呈现先升高后降低的现象,酶活性峰值因作用时间和作用浓度不同而不同.与多酚氧化酶活性改变趋势不同,1,4-DCB处理后土壤脱氢酶活性降低.两种酶活性与1,4-DCB处理浓度之间均具有一定的浓度-效应和时间-效应关系.与多酚氧化酶和脱氢酶活性变化结果不同,1,4-DCB处理后土壤脲酶和过氧化氢酶的活性则随着处理浓度升高和处理时间延长而升高.因此,土壤中不同酶活性对1,4-DCB污染产生了不同的响应.     

环草隆对城市绿地重金属污染土壤有机氮矿化、基础呼吸及相关酶活性的影响

城市土壤重金属和有机污染物复合污染广泛存在,而城市草坪除草剂的应用使城市绿地土壤的农药污染问题成为了新的关注点。为了准确评价城市绿地重金属污染土壤的农药污染生态风险,选择不同重金属污染程度的土壤为研究对象,以土壤有机氮矿化量、基础呼吸以及土壤酶活性为指标,采用室内模拟试验方法,探讨了草坪除草剂环草隆污染对土壤微生物的生态毒理效应。结果表明:(1)土壤有机氮矿化、基础呼吸、芳基硫酸酯酶和碱性磷酸酶对重金属和环草隆污染响应较为敏感,脲酶和蔗糖酶对重金属和环草隆污染不敏感。(2)环草隆浓度为0~1 000 mg·kg~(-1)范围内,和污染较轻的样点N土壤的碱性磷酸酶活性抑制(激活)率的线性相关关系显著,和污染较为严重的样点D和G土壤的芳基硫酸酯酶活性抑制(激活)率的线性关系显著。(3)土壤中环草隆对样点D和G土壤芳香硫酸酯酶活性、对样点N土壤碱性磷酸酶活性抑制(激活)率的EC10分别为568 mg·kg~(-1)、1 306 mg·kg~(-1)(抑制值)和56 mg·kg~(-1)(激活值)、99 mg·kg~(-1),EC50分别为1 901 mg·kg~(-1)、3 806 mg·kg~(-1)、2 321 mg·kg~(-1)。以上研究结果能够为城市土壤重金属和农药复合污染生态风险评价提供基础数据和技术方法。     

土壤中草甘膦与镉的交互作用对3种土壤酶活性的影响

研究了两种土壤中草甘膦与镉交互作用对土壤三种酶活性的影响．结果发现,低浓度镉略促进乌栅土中的脲酶活性,而高浓度镉则显著抑制了其脲酶活性,当与草甘膦共存时,草甘膦的存在增强了镉对脲酶活性的抑制作用; 镉对红壤中脲酶活性的影响较小,而草甘膦单一或与Cd共存时均显著抑制了红壤中脲酶的活性．镉抑制了乌栅土中酸性和碱性磷酸酶活性,而草甘膦的存在增加了镉的毒性,两者表现为协同作用;低浓度镉促进了红壤酸性磷酸酶活性,而高浓度镉则抑制了土壤酸性磷酸酶活性,草甘膦的存在降低了红壤中镉的毒性,两者表现为颉颃作用．镉对红壤中碱性磷酸酶的活性影响较小．     

除草剂莠去津对长期定位施肥土壤中酶活性的影响

研究了除草剂莠去津对4种长期定位施肥处理土壤中脲酶、磷酸酶、脱氢酶、蔗糖酶活性的影响．不同肥力处理的不施肥对照土壤、NPK肥土壤、NPK+秸秆和NPK+有机肥土壤中,4种酶受莠去津影响有明显差别．在莠去津处理初期,土壤中的脲酶活性受到不同程度地刺激作用,中期和后期土壤中的脲酶活性均受到抑制．其中NPK+有机肥土壤中的脲酶活性受到的抑制程度随着处理时间的延长而增加．在整个处理过程中NPK+秸秆土壤中的磷酸酶活性几乎不受莠去津抑制．其它3种土壤中的磷酸酶活性都不同程度地受到抑制,而且对照土壤受到的抑制程度最深．NPK土壤中的脱氢酶活性在处理初期受到刺激作用,中期和后期都受到抑制．其它3种土壤在处理初期和中期都受到抑制作用,但是后期抑制作用消失．NPK土壤和NPK+有机肥土壤中的蔗糖酶活性始终受到不同程度的激活,而且在处理后期激活作用加强．对照土壤中蔗糖酶受莠去津的影响较小,NPK+秸秆土壤中的蔗糖酶活性始终受到抑制作用．土壤中添加莠去津为5mg·kg-1时,处理16d的4种酶平均酶活性与不添加莠去津的土壤中平均酶活性没有显著差异．     

免耕和秸秆还田对小麦生长期内土壤酶活性的影响

利用中国科学院封丘农业生态实验站保护性耕作定位试验平台,研究全翻耕、常规耕作、免耕、全翻耕+秸秆还田、常规耕作+秸秆还田和免耕+秸秆还田6种耕作方式对小麦生长期内土壤酶活性的影响。结果表明:(1)在小麦整个生育期,土壤碱性磷酸酶、转化酶、脲酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,翻耕处理小于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理,3种酶活性以免耕+秸秆还田处理为最高,翻耕处理最低。(2)在小麦成熟期,土壤脱氢酶活性表现为免耕处理小于常耕处理,其他生育期土壤脱氢酶活性表现为免耕处理大于常耕处理,有秸秆处理大于无秸秆处理。(3)在小麦不同生育期,各处理土壤酶活性表现出不同的规律性:碱性磷酸酶活性在苗期较低,至孕穗期达到峰值,至成熟期又有所降低;转化酶活性呈现在拔节期大幅升高而后降低的变化趋势;脲酶活性分别在苗期和孕穗期较高;脱氢酶活性在整个生育期一直增加,成熟期达到峰值。(4)4种土壤酶活性之间相关性均达显著水平,聚类分析表明,按照土壤总体酶活性水平可将6个处理划分为3组,酶活性水平最高的为免耕+秸秆还田处理,免耕结合秸秆还田能较好地提升土壤酶活性。