秦岭中段不同恢复阶段弃耕农田植物多样性变化及其驱动因素

植被恢复过程往往伴随着显著的地上植物多样性的变化,探讨枯落物养分-土壤养分-酶活性化学计量对地上植被变化的驱动机制,对于维持区域生物多样性保护和生态稳定至关重要.以秦岭不同恢复年限（1、8、16、31和50 a）的典型弃耕农田为研究对象,通过野外调查分析了植被恢复过程中植物群落多样性的变化特征,测定了枯落物养分、土壤养分、β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、纤维二糖水解酶（CBH）、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）和酸性磷酸酶（AP）这5种胞外酶活性等指标,探讨了植被恢复过程中枯落物养分、土壤养分和酶活性化学计量比的变化特征及其对植物多样性变化的驱动机制.结果表明：植物群落多样性指数随植被恢复年限增加均呈先减小后增大的趋势,在恢复16 a时最小;主成分分析结果表明,植被恢复不同年限植物群落多样性指数及枯落物-土壤-酶化学计量特征之间有显著区别,植物群落多样性指数与枯落物碳磷比及枯落物氮磷比具有强烈的正相关关系,而与土壤酶碳磷比（EEA C∶P）具有明显的负相关关系;冗余分析结果表明EEA C∶P对植被恢复过程中植物多样性变化的解释率最高,为25.93%,其次为土壤全磷（TP）,解释率为5.94%,是调控植物多样性变化的关键因子.综上所述,秦岭中段弃耕农田植被恢复后期植物种类和数量明显增多,土壤环境的变化影响了微生物的代谢活动从而改变了酶活性,枯落物-土壤-土壤胞外酶通过反馈与调节对群落环境和植物多样性产生影响,EEA C∶P和TP是植被恢复过程中地上植物多样性变化的主要驱动因素.     

秦岭中段撂荒地植被恢复过程中土壤微生物代谢特征

明确撂荒地植被恢复过程中土壤微生物养分限制特征及其驱动机制对揭示土壤养分循环和维持生态系统稳定具有重要意义.以秦岭中段不同年限撂荒地为研究对象,通过测定土壤理化性质、5种胞外酶活性[β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、纤维二糖水解酶(CBH)、β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)和酸性磷...     

降水改变下撂荒草地的化学计量失衡改变调节土壤呼吸

降水作为全球气候变化的关键因子,其变化会影响土壤呼吸.微生物是土壤呼吸的关键驱动因素,但是在不同降雨梯度下,针对脆弱生境地区,微生物化学计量与呼吸的关系还不明确.以黄土丘陵区典型撂荒草地为研究对象开展了原位模拟降雨变化的实验(5个降水梯度),测定了土壤呼吸、养分、微生物生物量和胞外酶,并计算微生物计量特征.结果表明：(1)土壤呼吸(SR)在增雨处理下土壤呼吸显著升高,而在减雨处理下显著降低.(2)降水变化影响了化学计量不平衡,其中活性资源库氮(N)与磷(P)之间的不平衡(N∶P不平衡)整体呈现出近“U”型趋势,活性资源库碳(C)与P之间的不平衡(C∶P不平衡)仅在2019年变化显著,变化趋势为：P50>P25>CK>D25>D50,表明C∶P不平衡对降雨变化更敏感.(3)随降雨量的增加土壤β-1,4-葡糖苷酶(BG)降低,氮降解酶活性β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和亮氨酸胺肽酶(LAG)之和(NAG+LAP)在两年减雨处理期间显著下降;碱性磷酸酶(ALP)在增雨条件下活性显著增强,而在减雨条件下活性显著减弱;BG∶(NAG+LAP)和BG∶ALP均...     

中亚热带不同林龄马尾松林土壤酶学计量特征

土壤酶活性是表征土壤微生物养分需求与养分限制状况的重要指标.本文以中亚热带不同林龄(9、17、26、34和43 a)马尾松人工林为研究对象,通过测定β-葡萄糖苷酶(BG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、酸性磷酸酶(AP)、多酚氧化酶(POX)和过氧化物酶(POD)活性,并计算土壤酶化...     

地膜覆盖对农田土壤养分和生态酶计量学特征的影响

生态酶计量比可以用来衡量土壤微生物能量和养分资源限制状况.为明确地膜覆盖后农田土壤生态酶计量学特征,选取地膜覆盖下不同残膜积累量的农田土壤,利用荧光分析法测定其碳氮磷循环关键过程中的β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和磷酸酶（ACP）的活性.探讨地膜覆盖对农田土壤养分循环和供应的影响.结果表明,施用化肥的土壤,覆膜使Olsen-P和NO^-₃-N分别降低至不覆膜土壤的48%～62%和16%～24%;而有机-无机配施的土壤,两者在覆膜条件下分别提高了144%～203%和1.9～5.1倍.覆膜下SOC∶TN在有机-无机配施土壤中降低了6.6%～25.8%,而SOC∶TP和TN∶TP却显著增加.覆膜土壤中MBC含量均显著低于不覆膜的土壤,然而由于MBN和MBP也随之降低,MBC∶MBN和MBC∶MBP无显著差异;覆膜使MBN∶MBP在S1和S2分别降低了36.6%和23.8%,而在S3和S4中分别提高了5.4和1.3倍.土壤中NAG∶ACP计量比与微生物生物量中相对应的元素的计量比趋势相似;而覆膜下BG∶NA...     

基于酶化学计量法探究有机无机肥配施调控果园土壤微生物碳、磷代谢机制

土壤微生物的C、N、P养分需求和代谢限制与环境养分的有效性有着密切关系.然而,有机无机肥配施如何影响苹果园土壤微生物C、N、P代谢限制亟待进一步研究.因此,基于2008年建立的苹果园长期定位试验,应用土壤酶化学计量学理论与方法,系统研究有机无机肥配施对土壤C、N和P周转相关的酶活性（β-1,4-葡萄糖苷酶,BG;β-1,4-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶,NAG;L-亮氨酸氨基肽酶,LAP;碱性磷酸酶,PHOS）及其化学计量特征的影响,并分析其与环境因子和微生物碳利用率之间的关系.试验共设4个处理,分别为不施肥（CK）、单施氮磷钾化肥（NPK）、单施有机肥（M）和化肥配施有机肥（MNPK）.结果表明：①在果树各生育期,施用有机肥处理（MNPK和M）的微生物量碳（microC）含量显著高于不施有机肥处理（CK和NPK）;微生物量氮（microN）含量,在萌芽期NPK、MNPK和M处理比CK处理分别增加了89%、269%和213%（P<0.05）.②CK处理在萌芽期有较高的叶片ω（N）和ω（P）（29.8 g ·kg^-1和2.17 g ·kg^-1）,并且仅果树萌芽期的叶片P含量与土壤有效磷（AP）含量呈显著负相关.③土壤酶化学计量分析的所有数据点均在1 ：1线以上,表现为微生物群落存在较强的P限制;果树生长期,矢量长度和角度的变化范围分别为0.56~0.79和59.3°~67.7°,且研究中矢量角度均>45°,也体现了微生物存在较强的磷限制.④RDA和随机森林模型分析结果表明,有机碳和速效氮（AN）是影响矢量长度的主要理化因子,AP、AN和土壤含水量是影响矢量角度的主要理化因子;SEM分析表明,AN和可溶性有机碳（DOC）直接影响microC和microN,AP直接影响microP和microN,DOC和AP直接影响矢量长度,AP和microN直接影响矢量角度;微生物碳利用率与矢量长度呈显著正相关,与矢量角度呈显著负相关.综上所述,有机无机肥配施通过影响果树不同生育期土壤碳和磷含量,调控微生物碳、磷代谢进而影响微生物碳利用率,为有机无机肥配施提升土壤质量、维持土壤健康提供科学依据.     

40 a施肥措施对黑土土壤酶化学计量特征的影响

为探究长期施肥措施对黑土土壤养分平衡和酶化学计量特征的影响,选取长期定位实验（40a）样地4种不同施肥处理：不施肥、施氮肥、施磷肥和氮磷混施,分别在2021年4月和2022年4月采集土壤样品,测定土壤4种水解酶活性并分析酶化学计量特征.结果表明,施氮和氮磷混施均显著提高酸性磷酸酶和β-D-葡萄糖苷酶活性,分别提高68% ~ 158%和26% ~ 222%.施磷和氮磷混施则显著影响β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,其酶活性最高达75.48 nmol·（g·h）^-1和106.81 nmol·（g·h）^-1.双因素方差分析显示氮和磷输入对土壤酶活性均产生显著影响.冗余分析表明酶活性变化的主要影响因子为土壤pH值、微生物生物量磷和有效磷.通过计算酶化学计量比,发现氮处理显著增加酶矢量长度,其数值主要在1.32 ~ 1.52之间,而酶矢量角度均 > 45°,表明黑土主要受碳磷共同限制.通过以上分析可以发现40 a长期施肥处理对黑土土壤酶及资源利用策略有显著影响,研究结果为评估长期施肥处理对土壤养分平衡和可持续利用具有重要的生态学意义.     

设施番茄种植年限对土壤理化性质及微生物群落的影响

为探究设施番茄种植年限对土壤理化性质和微生物群落影响,以种植1~3 a、5~7 a和>10 a的设施番茄耕层土壤为研究对象,采用常规分析方法测定土壤理化性质,采用Illumina NovaSeq高通量测序技术测定土壤微生物群落结构和多样性.结果表明,随着种植年限的延长,土壤容重和pH呈现降低趋势,最大持水量和有机质等指标逐渐增加,电导率（EC值）和全盐含量先降低后升高,显现出土壤次生盐渍化的趋势,其中土壤有机质、全氮和速效钾含量不同连作年限间差异显著（P<0.05）.土壤碱性磷酸酶在种植1~3 a与5~7 a存在显著性差异.各处理间真菌群落相对丰度存在显著性差异,Simpson指数和Shannon指数先升高后降低,Chao1指数逐渐降低;在属水平上,随种植年限的增加,链霉菌属（Streptomyces）等有益细菌群落相对丰度升高成为优势菌属;曲霉菌属（Aspergillus）和Pseudaleuria等致病真菌群落相对丰度逐渐增加成为优势菌属.冗余分析表明设施番茄种植年限与速效钾、速效氮呈显著正相关关系.研究认为,随种植年限的延长,设施番茄土壤次生盐渍化加重、氮磷钾养分累积和微生物群落失衡,导致设施番茄连作障碍.     

黄河下游典型湿地土壤养分及其生态化学计量特征

土壤中碳氮磷钾是植物生长发育所需的必要养分元素,其含量和生态化学计量比能够反映土壤质量与养分限制状况.选取黄河下游河南段的花园口黄河浮桥湿地为研究对象,运用方差分析、冗余分析和线性回归拟合等研究方法,分析黄河下游典型湿地土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）及其生态化学计量特征,明确土壤养分的限制性元素,揭示影响湿地土壤养分及其生态化学计量比的关键理化因子.结果表明,湿地土壤ω（SOC）、ω（TN）、ω（TP）、ω（TK）、ω（AN）、ω（AP）和ω（AK）的均值分别为： 5.46 g·kg^-1、0.60 g·kg^-1、0.28 g·kg^-1、17.06 g·kg^-1、13.75 mg·kg^-1、6.54 mg·kg^-1和158.56 mg·kg^-1,其空间分布呈现出从河岸向滩地波动增加的变化趋势,高植被盖度区普遍高于低植被盖度区,且土壤SOC、TN、TP和TK之间具有较强的相关性;土壤C/P、C/K、N/P和N/K呈现出和土壤养分一致的变化趋势,而C/N则相反;土壤SOC、TN、AN、N/P和N/K变异系数超过50.00%,其空间差异性较强;湿地土壤C/N均值为11.882,接近中国土壤均值,而C/P和N/P的均值分别为49.119和4.516,两者均低于中国土壤平均水平,并且土壤N/P远小于14,研究区土壤受N限制;土壤黏粒占比和电导率共同解释了土壤养分变异与其生态化学计量比变异的61.4%和43.9%,是影响花园口黄河浮桥湿地土壤养分和生态化学计量比的主要理化因子.研究结果有助于加深对黄河下游湿地土壤养分及其影响因素的认知,为黄河下游湿地生态修复与管理提供重要科学依据.     

黄土丘陵区撂荒恢复过程中植物群落组成与土壤养分及酶活性变化的关系

为揭示黄土丘陵区植被恢复过程中土壤性质变化趋势,以黄土丘陵区10~45a的撂荒地为研究对象,分析撂荒后植被恢复过程中植物群落演变规律、土壤养分含量、4种酶活性变化及其相关关系.结果表明,随着撂荒年限的增加,恢复过程中主要群落的演变为猪毛蒿(Artemisia scoparia)→达乌里胡枝子(Lespedeza dahurica)+铁杆蒿(Artemisia sacrorum)→茭蒿(Artemisia giraldii)+铁杆蒿→白羊草(Bothriochloa flaccidum)+茭蒿,群落多样性指数整体表现为先增后减的趋势,菊科(Compositae)、禾本科(Poaceae)及豆科(Leguminosae)这3科占比从66. 67%降至50%,后上升到75%.土壤有机碳(SOC),全氮(TN)、全磷(TP)、速效氮(AN)、速效磷(AP)与碱性磷酸酶(ALP)、过氧化氢酶(CAT)、脲酶(UE)与蔗糖酶(SC)这4种酶活性呈增加趋势,但增加程度不同,化学计量比总体呈波动上升趋势.菊科、禾本科与豆科相比总科数、总属数、总种数及植物多样性,对养分和酶活性有更显著的影响,贡献率分别为72. 8%、69. 1%、66. 0%,且三大科对土壤酶的影响大于土壤养分,其中禾本科与豆科对养分及酶活性表现为正影响,而菊科表现为负影响.撂荒恢复过程中草地群落优势科占比的升高显著影响土壤酶的升高,并导致土壤养分变化.     

Enzymatic pattern processing

 A table-top prototype has been constructed that uses the enzyme malate dehydrogenase to recognize input signal patterns. The device is controlled by the enzyme in response to injection of Mg²⁺ used as a signaling substance. Output is monitored spectroscopically. If Mg²⁺ is injected along either of two signal lines (i.e., if the input signal pattern is 10 or 01) the device emits an output of 1. Injection along neither or both lines results in an output of 0. The enzyme in effect is used as a transform that converts the linearly inseparable exclusive-or problem into a linearly separable problem. Received: 3 April 2000 / Accepted in revised form: 16 June 2000     

Enzymatic oxidation of aqueous pentachlorophenol

The influence of the nonionic surfactant Tween 80 on pentachlorophenol （PCP） oxidation catalyzed by horseradish peroxidase was studied. The surfactant was tested at concentrations below and above its critical micelle concentration （CMC）. Enhancement of PCP removal was observed at sub-CMCs. The presence of Tween 80 in the reaction mixture reduced enzyme inactivation which occurred through a combination of free radical attack and sorption by precipitated products. A simple first-order model was able to simulate time profiles for enzyme inactivation in the presence or absence of Tween 80. At supra-CMCs, the surfactant caused noticeable reductions in PCP removal, presumably through micelle partitioning of PCP which precluded the hydrophobic PCP molecule from interacting with the enzyme.     

一硫代磷酸酯杀虫剂的酶促降解

从降解菌ＹＦ１１中提取了降解权衡利弊并测定了该降解酶对对硫磷,甲基对硫磷和杀螟松的降解特性。对硫磷和甲基对硫磷酶促降解的最适ｐＨ均为８．０,杀螟松的最适ｐＨ为８．５,最适温度为３２．５℃,该降解酶对对硫磷,甲基对硫磷和杀螟松的米氏常数分别为１８７．２,２０５．５和２１２．４ｍｍｏｌ／ｍｌ。     

拟除虫菊酯类杀虫剂的酶促降解

测定了降解菌Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ ｓｐ．ＹＦ １１粗酶液对拟除虫菊酯杀虫剂的降解性能,粗酶液降解杀灭菊酯、甲氰菊酯、氯氯菊酯、溴氰菊酯氯菊酯、三氟氯氰菊酯的最适ｐＨ分别为８．０、８．５、８．０、８．０、９．０、７．５;米氏常数分别为４１．４、１３６．８、６５．４、２２２．８、５．２、８．６７ｎｍｏｌ／ｍｌ;最适温度为３２．５℃,该粗酶液在ｐＨ５．０－１０．５均具有降解活性。     

Enzymatic treatment of estrogens and estrogen glucuronide

Natural and synthetic estrogens from sewage treatment systems are suspected to influence the reproductive health of the animals in the rivers.In this article we investigated the enzymatic treatment of three estrogens (estrone,17β-estradiol,and 17α-ethynyletstradiol) by a fungal laccase which oxidize phenolic compounds with dissolved oxygen.The elimination of the estrogenic activities by enzymatic oxidation was demonstrated by medaka vitellogenin assay.In addition,we developed an enzymatic treatment system comprised of β-D-glucuronidase and the laccase for 17β-estradiol 3-(β-D-glucuronide) degradation.The two enzymes eliminated 17β-estradiol 3-(β-D-glucuronide) and the intermediate,17β-estradiol,efficiently.     

高等水生植物体内酶活性与污水净化

通过研究几种常见高等水生植物净化污水的效果，对水生植物的生理活性与水质的净化关系进行了初步探讨．酶活性的研究结果表明，植物体内过氧化物酶活性的提高，有助于促进植物体的生理代谢活动，并加速水中污染物质的去除速率．植物体内酶活性与水中某些污染物质的去除间呈一定的线性关系．     

逆胶束体系中纤维素酶解特性研究

通过采用几种不同属性类型的表面活性剂构建逆胶束体系,以羧甲基纤维素为底物,研究了纤维素酶解的特性.通过电导率的测量,确定由CTAB、SDS、Tween-80和鼠李糖脂构造的逆胶束体系的最大增溶水量W0(W0=[H2O]/[SA])分别为15.2、20.1、2.3和40.3.在此条件下,考察了不同表面活性剂浓度和不同纤维素酶用量对逆胶束体系酶解行为的影响,并与水溶液体系的酶解反应进行对比.结果表明,单位底物条件下,纤维素酶用量为0.15 FPU/g,CTAB、SDS、Tween-80和鼠李糖脂浓度均为1 cmc时,逆胶束体系酶解产量最高,其中鼠李糖脂体系产量可达198.03 mg,分别比CTAB、SDS和Tween-80体系高了10.89%、31.09%和45.30%.CTAB、SDS、Tween-80和鼠李糖脂浓度为1 cmc时,其逆胶束体系酶解产量比水溶液体系分别高了34.36%、21.24%、11.44%和34.62%.在最佳表面活性剂浓度条件下单位底物酶用量为5 FPU时,逆胶束体系酶解反应从经济和糖产量方面考虑均为最适合.生物表面活性剂鼠李糖脂体系的产量高于3种化学表面活性剂体系,说明生物表面活性剂在构建逆胶束体系及增强逆胶束稳定性能上具有特殊的潜力.     

金属酶催化剂在废水厌氧处理中的应用

金属酶能显著提高甲烷菌的生长速度及产甲烷活性。通过小试和工程应用,其作用在产气率、气体甲烷含量、容积负荷和COD去除率的增加上都得到证实。试验得出:当TOC和COD分别约为1.0×10~4mg/L和2.7×10~4mg/L时,金属酶添加量为26.3ml/kg TOC较宜,此浓度下甲烷菌体增殖速度最快,活性最高。     

表面活性剂促进剩余污泥酶水解的研究

为了提高污泥酶水解的效率,研究向污泥中投加表面活性剂十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）强化污泥酶水解的效果.结果表明,SDS极大促进了剩余污泥酶水解,且复合酶的处理效果优于单酶.复合酶的投加量为0.06 g/g时,SCOD溶出率随SDS投加量成正比增加.SDS为0.20 g/g时,S...