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.     

我国14种典型土壤脲酶、脱氢酶活性对汞胁迫的响应

Hg作为环境的主要污染重金属之一,其对土壤酶的影响是表征其环境效应的重要方面,结果可为土壤环境监测等提供生物学依据.因此,本文通过室内模拟试验,较系统地分析了全国14种主要类型18个土样的脲酶和脱氢酶活性在Hg胁迫下的响应.结果表明,Hg会抑制土壤酶活性,其降幅随土壤类型的不同有明显差异;随着Hg含量的升高,土壤脲酶和脱氢酶活性均显著降低;模型U=A/(1+B×C)可较好地拟合酶活性(U)与汞含量(C)之间的关系,揭示出土壤脲酶和脱氢酶在一定程度上可监测土壤Hg污染的程度,且机理为完全抑制(包括竞争性抑制和非竞争性抑制)作用.同时,实验获得的供试土样脲酶的生态剂量(ED10)范围为0.08~0.77 mg·kg-1,脱氢酶ED10范围为0.11~2.58mg·kg-1,从土壤酶角度获得的土壤汞轻度污染临界值为0.08 mg·kg-1,此值要小于国家土壤质量标准中的二级标准.有机质、pH、CEC和粘粒显著影响了汞与土壤脱氢酶的关系,上述4个土壤性状参数值越高,汞对土壤酶的毒害作用就越弱;酸性土壤中汞的毒害作用强于碱性土壤.表明在我国主要土壤类型上,土壤脲酶、脱氢酶对Hg毒性均较为敏感,可在更广范围内作为Hg污染程度的监测指标之一.     

铀对不同植物根际土壤酶活的影响

通过盆栽实验,研究不同铀浓度(0、25、50、100、250、500 mg/kg)下,铀对3种植物(反枝苋、鬼针草、印度芥菜)的根际土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和脱氢酶)活性的影响。结果表明:铀对不同酶活均有抑制作用;脱氢酶、酸性磷酸酶和脲酶与铀浓度呈显著负相关,可以作为监测铀污染的酶学指标,其中脱氢酶最高显著性可达到-0.974,对铀最为敏感。3种植物均能提高土壤酶活性,但不同植物对不同土壤酶影响不同:反枝苋对酸性磷酸酶的提升效果最强,对脱氢酶保护作用最强;鬼针草对蔗糖酶提升效果最强,对脲酶的保护作用最强;印度芥菜对脲酶和脱氢酶提升效果最强,对酸性磷酸酶和蔗糖酶保护效果最强。3种植物对不同酶活均值对比发现:反枝苋组中平均抑制率最低为11.69%,平均变化率为21.579%,对铀污染土壤酶活修复效果最好。     

U及伴生重金属Mn、Pb对土壤酶活性的影响

通过盆栽实验,研究不同浓度条件下U、Mn、Pb对土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化物酶)活性的影响。结果表明:U对四种酶均有抑制作用,其中脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性随着U浓度的增加而降低;Mn对脲酶、磷酸酶有抑制作用,对过氧化物酶则有促进作用,Mn浓度较低时促进蔗糖酶活性,高浓度时则抑制。Pb对脲酶、磷酸酶、蔗糖酶活性均有抑制作用,其中对磷酸酶抑制作用最强烈,然而低浓度Pb促进过氧化物酶活性。脲酶、磷酸酶对U、Mn、Pb污染反应更敏感。通过相关性分析、回归分析及生态抑制效应研究,结果表明土壤脲酶和磷酸酶适于作为监测评价土壤U污染的生物指标。脲酶、磷酸酶比蔗糖酶和过氧化物酶更适于表征土壤Mn、Pb污染程度。     

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     

基于水分变化的砷抑制土壤碱性磷酸酶动力学特征研究

为研究水分条件对砷抑制土壤碱性磷酸酶动力学特征的影响,本文采用室内模拟培养试验方法,以江苏水稻土为供试土壤,在35%、65%、110%最大持水量(WHC)下,利用酶动力学手段较为系统地分析了砷污染下水分对土壤碱性磷酸酶动力学参数及机理的影响.结果表明:碱性磷酸酶动力学参数Km随砷浓度增加而增大,Vmax(110%WHC)、Vmax/Km、k则相应降低,表明砷污染从本质上抑制了酶促反应的进行.Km、Vmax、Vmax/Km、k、Ki随水分含量增加而减小,表明水分含量升高虽增加了酶-底物亲和力,但最终减缓了酶促反应的发生.Y=A/(1+B×C)模型较好拟合了动力学参数Vmax/Km(Y)与土壤砷浓度(C)的关系,表明Vmax/Km在一定程度上可表征不同水分下土壤砷污染程度,并计算获得水稻土砷轻度污染临界值为20.45 mg·kg~(-1),此值与国家土壤质量标准中的二级污染标准较为接近.干燥(35%WHC)和湿润(65%WHC)下砷抑制碱性磷酸酶活性机理为完全竞争性抑制,淹水(110%WHC)下则为以完全非竞争性抑制为主的线性混合抑制作用.研究表明,各个酶动力学参数可分别从不同角度揭示砷抑制碱性磷酸酶活性机理上的差异,水分主要通过影响Km、Vmax而改变抑制机理.     

构树修复对重金属污染土壤环境质量的影响

通过温室盆栽试验,研究构树（Broussonetia papyrifera）生长对重金属污染土壤酶活性和微生物群落结构的影响.结果表明,构树修复污染土壤中酶活性和微生物多样性明显提高.经270d培养后,构树生长土壤中蔗糖酶和酸性磷酸酶活性与种植土壤相比分别显著（P<0.05）提高3.12倍和2.29倍;土壤脱氢酶与有效态As、Cd、Pb、Zn和Cu含量,蔗糖酶与有效态Cd含量,以及磷酸酶与有效态Cd和Cu含量之间呈显著负相关（P<0.05）.根据16S和18S rDNA PCR-DGGE分析表明,构树修复可提高污染土壤中细菌和丛枝菌根真菌多样性.上述结果表明,构树修复可有效改善重金属污染土壤的环境质量.然而,污染土壤中重金属有效态含量下降不明显,必须辅助物理和化学措施来强化构树对重金属污染土壤的生态修复潜力.     

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.     

土壤的重金属污染与土壤酶活性

本文根据模拟研究,论述了不同用量的重金属Hg、Cd和Pb对不同肥力水平的棕壤和红壤的过氧化氢酶、转化酶、脲酶和磷酸酶活性的影响.重金属对土壤酶抑制作用的顺序为:Hg>Cd>Pb.且随金属浓度的增大而增强.实验表明,重金属对土壤酶活性的抑制是一种暂时现象、由于脲酶活性恢复得较少较慢,故建议用土壤的脲酶活性作为土壤Hg污染程度的指标.     

模拟酸雨对土壤酸性磷酸酶活性的影响及机理

通过恒温恒湿连续培养的方法,研究了外源酸雨对土壤pH值、酸性磷酸酶活性的影响,同时运用紫外差光谱和荧光光谱对其机理进行了探讨.结果表明,酸雨通过改变土壤pH值而影响酶活性,pH6.66的近中性土壤酶活性呈现激活-抑制的变化过程;而pH4.61的酸性土壤酶活性持续下降.溶液构象研究表明,pH值是通过改变酶的肽链构象、氨基酸残基微环境而影响其活性的.     

生物炭对土壤酶活和细菌群落的影响及其作用机制

生物炭因其独特的理化性质能够提高土壤碳氮矿化速率及改善土壤微生态环境,因此探索生物炭调控土壤微生态环境与土壤酶活及其作用机制对改善土壤质量具有重要意义.采用大田试验方式研究不同生物炭施用水平0(CK2)、0.6(T1)、0.9(T2)、1.2(T3)和1.5(T4)t·hm-2以及完全空白对照(CK1:不施任何肥料和生...     

红松人工林土壤酶活性与化学性质对氮添加的响应

土壤酶参与土壤中进行的众多复杂的生物化学过程,对陆地生态系统物质循环具有重要作用.为了探索温带森林土壤酶活性和化学性质对氮沉降的响应,本研究依托于黑龙江凉水国家级自然保护区的红松(Pinus koraiensis)人工林氮添加实验样地,分析了4种土壤酶活性.结果表明,土壤中N-乙酰-氨基葡萄糖苷酶(NAG)和碱性磷酸酶(AKP)活性均随着施氮浓度增加显著升高,而β-葡糖苷酶(BG)以及酸性磷酸酶(ACP)活性在不同的施氮处理之间无显著差异;同一施氮水平下的上层(0～10 cm)土壤的全碳、全氮、全磷、有效氮含量以及4种酶活性显著高于下层(10～20 cm)土壤,pH值则无显著差异.全碳与NAG、BG、AKP、ACP之间均存在极显著正相关,全氮与BG、NAG、AKP、ACP存在显著或极显著正相关,有效氮与NAG、AKP间存在显著和极显著正相关,全磷与ACP、AKP存在显著和极显著正相关.施氮水平和土层对土壤酶活性及土壤化学性质存在不同程度的影响,氮的长期大量输入可直接或间接地改变土壤化学性质并影响土壤酶活性.     

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.     

生物炭施用对黄壤土壤养分及酶活性的影响

生物炭因其具有特殊的理化性质,作为土壤改良剂或调理剂被广泛应用于改善土壤质量;土壤养分与土壤酶活性是表征土壤质量化学性质和生物学性质的重要指标.采用大田试验,研究生物炭不同施用水平：0（CK）、5（B5）、10（B10）、20（B20）和50（B50） t·hm^-2对黄壤养分和土壤酶活性的影响,运用结构方程模型（SEM）定量分析生物炭处理对土壤养分和酶活性的直接或间接影响及其作用大小.结果表明,生物炭显著增加土壤pH值、电导率、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾（P<0.05）;随生物炭施用量的增加,土壤过氧化氢酶和脲酶活性先增加后降低,磷酸酶和蔗糖酶活性增加（P<0.05）;B10处理下,土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶的活性均达到最大值,蔗糖酶活性也相对较高.随生物炭作用时间增加,土壤pH值、碱解氮、有效磷和速效钾含量均增加,而电导率和有机碳与之相反;过氧化氢酶活性降低,脲酶和磷酸酶活性升高,蔗糖酶活性无明显变化规律.SEM结果显示,生物炭施用对过氧化氢酶具有直接的负效应;通过提升pH、电导率、有机碳和碱解氮含量间接影响过氧化氢酶活性,通过提升pH和电导率间接促进蔗糖酶活性,通过提高电导率以及碱解氮和有效磷含量间接增加磷酸酶活性.综上,生物炭施用量及作用时间显著影响土壤养分含量,进而间接作用于土壤酶活性;酸性黄壤施用10 t·hm^-2的生物炭较为适宜.     

Phosphatase activity and culture conditions of the yeast Candida mycoderma sp. and analysis of organic phosphorus hydrolysis ability

Orthophosphate is an essential but limiting macronutrient for plant growth. About 67% cropland in China lacks sufficient phosphorus, especially that with red soil. Extensive soil phosphorus reserves exist in the form of organic phosphorus, which is unavailable for root uptake unless hydrolyzed by secretory acid phosphatases. Thus, many microorganisms with the ability to produce phosphatase have been exploited. In this work, the activity of an extracellular acid phosphatase and yeast biomass from Candida mycoderma was measured under different culture conditions, such as pH, temperature, and carbon source. A maximal phosphatase activity of 8.47 × 10^5±0.11× 10^5 U/g was achieved by C. Mycoderma in 36 hr under the optimal conditions. The extracellular acid phosphatase has high activity over a wide pH tolerance range from 2.5 to S.0 （optimum pH 3.5）. The effects of different phosphorus compounds on the acid phosphatase production were also studied. The presence of phytin, lecithin or calcium phosphate reduced the phosphatase activity and biomass yield significantly. In addition, the pH of the culture medium was reduced significantly by lecithin. The efficiency of the strain in releasing orthophosphate from organic phosphorus was studied in red soil （used in planting trees） and rice soil （originating as red soil）. The available phosphorus content was increased by 230% after inoculating 20 days in rice soil and decreased by 50% after inoculating 10 days in red soil. This work indicates that the yeast strain C. mycoderma has potential application for enhancing phosphorus utilization in plants that grow in rice soil.     

Effects of cadium, zinc and lead on soil enzyme activities

Heavy metal （HM） is a major hazard to the soil-plant system. This study investigated the combined effects of cadium （Cd）, zinc （Zn） and lead （Pb） on activities of four enzymes in soil, including calatase, urease, invertase and alkalin phosphatase. HM content in tops of canola and four enzymes activities in soil were analyzed at two months after the metal additions to the soil. Pb was not significantly inhibitory than the other heavy metals for the four enzyme activities and was shown to have a protective role on calatase activity in the combined presence of Cd, Zn and Pb; whereas Cd significantly inhibited the four enzyme activities, and Zn only inhibited urease and calatase activities. The inhibiting effect of Cd and Zn on urease and calatase activities can be intensified significantly by the additions of Zn and Cd. There was a negative synergistic inhibitory effect of Cd and Zn on the two enzymes in the presence of Cd, Zn and Pb. The urease activity was inhibited more by the HM combinations than by the metals alone and reduced approximately 20%--40% of urease activity. The intertase and alkaline phosphatase activities significantly decreased only with the increase of Cd concentration in the soil. It was shown that urease was much more sensitive to HM than the other enzymes. There was a obvious negative correlation between the ionic impulsion of HM in soil, the ionic impulsion of HM in canola plants tops and urease activity. It is concluded that the soil urease activity may be a sensitive tool for assessing additive toxic combination effect on soil biochemical parameters.     

菲、芘污染土壤中丛枝菌根真菌对土壤酶活性的影响

采用温室盆栽试验方法,研究了丛枝菌根真菌(AMF)对菲、芘复合污染土壤中微生物数量和酶活性的影响.结果表明,接种AMF显著增加了三叶草根际和菌丝际土壤中细菌、真菌和放线菌的数量,并对微生物区系有选择性.在供试菲、芘污染浓度范围内,低浓度菲、芘对土壤多酚氧化酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性有激活作用;但当菲、芘浓度升高时,3种酶活性受到抑制.与无植物对照土壤相比,接种AMF后三叶草菌根际酸性磷酸酶活性降低了2.4%~23.1%,过氧化氢酶活性增加了12.6%~20.3%,除高浓度处理外多酚氧化酶活性均增加;菌丝际多酚氧化酶活性比菌根际低12.9%~62.9%,酸性磷酸酶活性比菌根际高3.3%~24.0%,过氧化氢酶活性则高于菌根际.     

乐果对土壤中酶活性和微生物数量的影响

农药对土壤微生物及酶活性的影响，已成为不少国家评价农药使用安全性的重要指标，该文就乐果对土壤中酶活性及微生物数量的影响进行了初步研究。结果表明，乐果对土壤中酸性磷酸酶的影响较大，中性磷酸酶受影响小些；脱氢酶的变化趋势虽与酸性磷酸酶相仿，而受影响程度更大些；乐果对土壤微生物数量的变化影响不大。总之，乐果对土壤微生物及酶活性有一定抑制作用，但恢复较快，这有利于乐果在土壤中的降解。