土壤脲酶酶促反应对3种有机氮肥施用的响应

土壤脲酶(URE)是催化土壤氮素转化的重要酶类,其酶促反应的动力学和热力学特性能够反映土壤氮素转化的方向和强度,研究不同形式有机氮肥施用后的土壤脲酶酶促反应过程,对于维持农田土壤氮素的供应有积极意义。通过为期60 d的小麦盆栽试验,测定尿素(UR)、猪粪(PM)和白星花金龟子虫粪(BM)施用后土壤脲酶活性在不同温度和底物浓度下的变化,运用公式计算酶动力学和热力学参数,并分析其与土壤碳氮组分的关系。结果表明:氮肥对土壤脲酶动力学和热力学参数均有显著影响(P<0.05);而升温及其与氮肥的交互作用仅对土壤URE活性、土壤脲酶动力学参数和热力学参数ΔG有显著影响(P<0.05)。随温度升高,3种氮肥处理土壤脲酶动力学和热力学参数都显著增加(P<0.05),在35℃或45℃达到峰值。在各温度下,UR施用后土壤脲酶酶促米氏常数(K_m)显著增加(P<0.05),BM施用后无显著变化,PM在不同温度下无规律性变化;3种氮肥施用后土壤脲酶最大反应速率(V_(max))与米氏常数的比值(V_(max)/K_m)不变或显著降低(P<0.05);除UR施用35℃、PM施用35℃和45℃以及BM施用5℃和45℃外,土壤脲酶V_(max)均显著升高(P<0.05)。UR和BM施用后酶促反应活化能(E_(a))、热力学参数ΔH显著降低和ΔS显著增加(P<0.05),而PM施用后无显著变化。统计分析结果表明,氮肥施用后土壤URE活性及其动力学和热力学参数与土壤碳氮组分间存在一定的相关关系,脲酶动力学和热力学参数是土壤氮素转化的主要因子。综上所述,3种氮肥处理对土壤脲酶酶促反应的影响存在差异,可以利用土壤脲酶酶促反应参数来指示氮肥施用后的土壤氮素变化;与UR和PM相比,BM能够维持土壤脲酶与底物的结合能力,降低反应所需的能量,提高反应自发程度,更有利于土壤氮素的转化。

N添加对林地土壤脲酶活性及动力学参数的影响

为探讨不同施N量对土壤脲酶活性及动力学参数(V_(max)、K_m)的影响,以南京林业大学科研教学基地6年生墨西哥柏人工林(Cupressus lusitanica Mill.)为研究对象,设置N0(CK)、N1(24 kg/hm^2)、N2(48 kg/hm^2)、N3(72 kg/hm^2)、N4(96 kg/hm^2)、N5(120 kg/hm^2) 6个不同施N量处理,对其林地土壤进行了1年氮添加试验。结果表明:(1)与对照样地相比,土壤有机碳(SOC)随氮添加量的增加而显著增加,并在N4水平时达到最大值(19.06 mg/g)。氮添加对土壤C/N也产生显著影响。但氮添加并未对土壤全氮(TN),全磷(Tp)含量及N/p产生显著影响(P> 0.05)。(2)与对照样地相比,脲酶绝对活性(Ure)、单位有机碳脲酶活性(Ure/SOC)及V_(max)随N添加量增加而显著增加,并在N3水平下达到最大值。但在N4、N5水平下,Ure、Ure/SOC及V_(max)显著低于N3水平。K_m随施N量的增加显著增加,并在N5水平下达到最大值(21.195 g/L)。(3)冗余分析结果表明,Ure、Ure/SOC和V_(max)与TN,Tp,N/p呈正相关关系;但K_m与TN,Tp,N/p呈负相关关系。以上结果表明,氮添加通过改变森林土壤的环境因子,影响了土壤中脲酶活性及脲酶动力学参数,进而影响土壤氮素循环。