不同价态铬的土壤碱性磷酸酶效应模拟研究

铬是环境中四大污染元素之一,其不同价态间对生物的生态毒性差异较大。采用模拟方法对Cr3+和Cr6+的土壤碱性磷酸酶效应进行了研究。结果表明,铬显著抑制了土壤碱性磷酸酶活性,其中Cr3+的抑制作用远强于Cr6+,土壤轻度Cr3+和Cr6+污染时的临界浓度分别为151和1132mg·kg-1,二者相差6.5倍;碱性磷酸酶活性及动力学特征参数Vmax、k等与Cr浓度间达显著或极显著负相关,揭示土壤磷酸酶活性及Vmax、k可作为土壤Cr污染的监测指标之一;模型U=β0(/β1×C+1)揭示酶与铬间的机理为完全抑制,动力学则进一步细化为非竞争性抑制;计算获得的抑制常数Ki为Cr3+<Cr6+,反映出Cr3+与土壤酶活性位点的亲合力远强于Cr6+。

典型黑土区坡耕地土壤碱性磷酸酶和有机质空间分布研究

以东北黑土侵蚀严重区宾州河流域为研究区,通过采集流域上游、中游和下游6个典型坡面及各坡面不同坡位的土壤样品,分析坡耕地土壤碱性磷酸酶和土壤有机质在流域和坡面尺度的空间分布特征及其与土壤侵蚀的关系。结果表明,在流域尺度上,坡耕地土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量均表现为下游>中游>上游,坡面尺度上总体表现为坡面上部<坡面中部<坡面下部的趋势,且坡位对土壤有机质分布的影响较其对土壤碱性磷酸酶活性的影响更为明显。土壤碱性磷酸酶活性与土壤有机质间存在极显著的正相关关系。流域土壤碱性磷酸酶活性和有机质空间分布与土壤侵蚀空间分布相对应,反映出土壤侵蚀是影响该区耕层土壤碱性磷酸酶活性和土壤有机质含量的主要因素。

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.

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%WHC<65%WHC<35%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.

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.

有机物料配比施用对土壤碱性磷酸酶活性的影响

本研究采用四因数二次回归 4 1 6A—最优设计方法 ,通过裸土盆栽试验 ,在施用少量N、P肥的基础上 ,研究了玉米秆、豆秆、麦秆和风化煤四种有机物料配合施用对石灰性褐土中碱性磷酸酶活性的影响 ,建立了上述四个因子与土壤碱性磷酸酶活性之间的数学模型 。

长期放牧对内蒙古荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响

探究长期放牧对荒漠草原土壤不同组分有机磷含量的影响,对干旱半干旱草地生态系统的合理利用和地力提升具有重要意义。本研究依托于乌兰察布市四子王旗内蒙古农牧业科学院研究基地的长期放牧平台,设置4个不同放牧强度:轻度(Light grazing,LG)、中度(Moderate grazing,MG)、重度(Heavy grazing,HG)和对照(Control,CK),通过测定土壤理化性质、微生物群落特性,并利用Bowman-Cole磷分级体系测定不同组分有机磷含量,揭示不同组分有机磷对放牧强度的响应机制。结果表明:荒漠草原土壤有机磷组分占比情况为:中活性有机磷>活性有机磷>稳性有机磷。其中,活性有机磷含量随放牧强度增加显著增加,中活性有机磷含量随放牧强度增加显著降低,而稳性有机磷含量的差异未达显著水平。放牧通过改变土壤微生物和间接影响土壤有机质来调控活性有机磷含量;放牧通过改变土壤磷养分间接调控中活性有机磷含量。综上,长期放牧对荒漠草原不同组分有机磷含量的影响存在差异,可通过提高微生物代谢底物养分缓解放牧导致的磷资源短缺,这将有助于提高土壤养分有效性从而维持草地生态功能的可持续利用。

生物炭对红壤茶园溶磷细菌数量和土壤有效磷含量的影响

为检测施用生物炭对酸性红壤土壤磷转化和土壤溶磷细菌数量的影响,用茶园土进了8周的接种溶磷细菌的微缩土壤培养实验,设置了0%、1%、3%(重量比)3种添加生物炭处理。结果表明:接种后土壤溶磷细菌数量迅速下降,而施用生物炭显著增加了茶园溶磷细菌的数量,为不施用生物炭的对照处理的10.5~15.25倍。此外,添加生物炭显著提高了土壤p H值、土壤有效磷(Bray-P)含量与土壤碱性磷酸酶活性。相关性分析结果表明:红壤茶园土壤溶磷细菌数量与土壤有机碳、总氮、总磷、有效磷、p H值、碱性磷酸酶活性之间均呈显著正相关关系,与土壤酸性磷酸酶活性呈负相关关系。总之,与对照处理相比较,添加生物炭可以增加红壤茶园土壤溶磷细菌的数量,并对土壤磷素起到活化作用。

有机无机肥配施对灌耕灰钙土碱性磷酸酶和土壤磷素的影响

在有机无机肥配施下,对灌耕灰钙土土壤碱性磷酸酶活性、速效磷、土壤全磷及其相关性进行研究。结果表明,土壤中碱性磷酸酶活性,剖面分布0-10 cm土层〉10-20 cm土层〉20-40 cm土层,有机处理明显高于无机处理,休闲（F）处理极显著高于无机处理,秸秆（S）、秸秆＋NP肥（SNP）处理较高,N肥、NP肥处理显著高于对照（CK）,NPK肥处理低于对照（CK）,P肥处理活性较低;小麦苗期和灌浆期高于分蘖期和拔节期,收获期低于播种前。小麦收获期,在0-10 cm、10-20 cm、20-40 cm土层中,土壤全磷含量施肥处理比对照（CK）分别减少0.06-0.18 g kg^-1、增加0.02-0.14 g kg^-1、增加0.02-0.14 g kg^-1,秸秆＋NP肥（SNP）和NP肥处理土壤全磷含量显著高于其他处理。土壤速效磷含量,各处理大小顺序依次是：NP肥〉P肥〉NPK肥〉羊粪＋NP肥〉秸秆＋NP肥,秸秆（S）〉羊粪（M）,小麦生育期呈先减小后增加又减少的趋势,在灌浆期和分蘖期较高。各个施肥处理,土壤碱性磷酸酶与土壤速效磷达到极显著直线正相关,土壤碱性磷酸酶活性可以反映土壤速效磷含量,土壤碱性磷酸酶活性可以作为指示灌耕灰钙土土壤磷素状况的灵敏指标。

石灰性土壤上不同磷处理对柠条生长发育及磷有效性影响的研究

采用盆栽土培法,在不同施磷量条件下,测定柠条生物量、根冠比、吸磷量变化对石灰性土壤pH值、EC值、土壤有效磷及碱性磷酸酶的影响,筛选出能显著提高柠条产量和饲料磷标准的施磷量。研究结果表明,(1)施P2O5100mg/(kg土),可以提高柠条产量18 5%;(2)施P2O5100mg/(kg土),可以提高柠条含磷量到0 57%,达到饲料标准。(3)柠条还可以使石灰性土壤中碱性磷酸酶活性提高到43 4μg酚/100g土,达显著水平。因此,施P2O5100mg/(kg土)是最佳施肥量。

若尔盖地区沙化草地土壤酶协同和抑制效应

近年来,在不合理人类活动和气候变化的共同作用下,若尔盖地区高寒草甸沙化日趋严重,草地生态系统遭到严重破坏。土壤承载着植物、微生物和土壤动物等的生命活动,研究其理化性质、酶活性及二者的关系对草地生态系统的保护和恢复具有重要意义。本研究在若尔盖地区沙化草地设置样地,收集植物群落信息、采集土壤样品、分析土壤理化性质和酶活性,探讨不同沙化梯度下高寒退化草地的土壤理化性质和酶活性动态特征及其之间关系。结果发现:随着沙化程度的加剧,土壤容重、pH和碱性磷酸酶活性呈增加趋势,土壤6种营养元素(有机碳、全碳、速效氮、全氮、速效磷和全磷)及脲酶、木质素过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶呈递减趋势;土壤pH与碱性磷酸酶呈显著正相关关系(P<0.01),与木质素过氧化物酶、β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶均呈显著负相关关系(P<0.01)。碱性磷酸酶与木质素过氧化物酶和β-葡萄糖苷酶均呈显著线性负相关关系(P<0.01,R^2=0.27;P<0.05,R^2=0.17),碱性磷酸酶活性的增加对木质素过氧化物酶和β-葡萄糖苷酶有一定的抑制效应。木质素过氧化物酶与β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶均呈显著线性正相关关系(P<0.01, R^2=0.59;P<0.01,R^2=0.26),木质素过氧化物酶活性的增加对β-葡萄糖苷酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶有一定的促进作用,它们之间存在一定的协同关系。该研究为进一步探索若尔盖地区草地沙化土壤酶活性机理提供了科学依据和重要的参考价值。

秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤酶活性的影响

探讨秸秆覆盖深松对夏玉米田土壤酶活性的影响。采用4种保护性耕作模式(SS+M、SS+NM、NT+M、NT+NM)在河南西平进行连续3年田间试验,研究不同处理对土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶活性的影响。结果表明,4种保护性耕作方式下土壤脲酶、土壤碱性磷酸酶、土壤蔗糖酶、土壤过氧化氢酶活性均随着土层的加深而降低。4种酶的活性随着玉米生育期的变化而变化,即随着玉米生育时期的推进,土壤酶活性从播种到花后45天先升高后下降,土壤脲酶和土壤蔗糖酶活性在开花期达到最大值,而土壤碱性磷酸酶和土壤过氧化氢酶活性在花后15天达到最大值。在0~5 cm和5~10 cm土层,秸秆覆盖处理下土壤酶活性显著高于不覆盖处理,SS+M>NT+M>SS+NM>NT+NM;在10~20 cm土层,NT+M处理下土壤酶活性急剧下降;在20~30 cm和30~40 cm土层,在大多数时期深松处理下土壤酶活性显著高于免耕处理,SS+M>SS+NM>NT+M>NT+NM。在豫南雨养区实施秸秆覆盖深松能够提高土壤的酶活性,值得推广。

几种土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应

普通塑料地膜在自然条件下难以降解,环境可降解地膜则相对容易地降解形成大小不等的膜碎片样残留物,这一类低分子量残留物是否对环境造成危害,是当前急需证明的问题。研究低分子量聚乙烯(LMWPE)对土壤中几种关键酶活性的影响,对环境可降解地膜的推广使用具有重要意义。本研究利用不同分子量聚乙烯粉末,模拟可降解地膜降解后的聚乙烯组分,将不同分子量(2000、5000和10万以上)和不同累积量(1年量、10年量、50年量和100年量)的LMWPE粉末添加在土壤中,自然条件下盆栽种植蚕豆,研究土壤中三种关键酶对LMWPE处理的响应。结果显示,蚕豆苗期、开花初期、开花期、结荚鼓粒期和成熟期,LMWPE对土壤脲酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶活性具有不同程度的激活作用,其中以添加LMW-PE分子量2000且累计量100年的处理(AS)对三种土壤酶的激活作用最为显著;随着LMWPE累计量增加,三种土壤酶活性增幅呈显著增加的趋势;LMWPE分子量处理对三种酶活性影响的差异大多未达显著水平;蚕豆根系的形成和生长对三种土壤酶活性具有显著影响。结果表明,在环境因素作用下可实现可降解地膜的无害化降解,低分子量聚乙烯可能具有改善土壤微环境的潜力。

滨海盐碱地施用磷石膏与糠醛渣对番茄菌根化苗生长的影响

通过江苏省东台市黄海原种场田间试验,研究施加磷石膏和糠醛渣对滨海盐碱地土壤改良和番茄菌根化苗生长及其果实品质的影响.结果发现,番茄菌根化苗移栽至盐碱地后根系丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,A M)真菌侵染率及土壤碱性磷酸酶活性均显著高于非菌根化的对照苗(P<0.05),土壤pH则显著低于对照(P<0.05);在此基础上施加磷石膏和糠醛渣对AM真菌侵染率均无显著影响,其中施磷石膏处理可进一步降低土壤pH(P<0.05),但土壤电导率趋于升高.番茄最终收获时菌根化苗的果实产量及其可溶性糖酸比均显著高于对照苗(P<0.05),在此基础上施加磷石膏与糠醛渣处理果实的可溶性固体物含量均显著升高(P<0.05),其中施糠醛渣处理果实的维生素C含量趋于升高,而硝酸盐含量则显著下降(P<0.05).本研究表明,菌根化育苗在滨海盐碱地番茄栽培中有较好的应用效果,而施加磷石膏和糠醛渣可进一步促进菌根化苗生长并改善番茄果实品质,其中施用糠醛渣的效果尤佳.

丛枝菌根真菌与复硝酚钠在番茄育苗中的应用

研究了温室盆栽条件下接种丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌以及添加复硝酚钠稀释液对番茄育苗的影响.结果发现,在灭菌条件下接种AM真菌处理番茄根系AM真菌侵染率自2周起即保持在45%左右,且其地上部生物量在3周后一直显著高于不接菌对照(P<0.05),在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠不同倍数(1×106、5×106和10×106)稀释液对番茄生长具有一定促进作用,其中以稀释5×106倍效果最佳;育苗6周后将对照、接种AM真菌处理以及在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠5×106倍稀释液的幼苗各2株分别移栽到未灭菌土壤中,继续培养16周后发现,对照苗被土著AM真菌侵染,但结实率为0;菌根化苗AM真菌侵染率与土壤碱性磷酸酶活性均显著升高(P<0.05),番茄结实率达到50%;添加复硝酚钠稀释液的菌根化苗AM真菌侵染率显著高于普通菌根化苗(P<0.05),且与对照苗相比,土壤pH显著降低、电导率显著升高(P<0.05),番茄结实率达到75%.结果表明,接种AM真菌对番茄育苗具有较好的促进作用,在接菌基础上添加1.8%复硝酚钠5×106倍稀释液对番茄幼苗生长和移栽后结实均具有更好的促进效果,具有推广应用价值.