Effect of Biochar and Inorganic Fertilizer on Soil Biochemical Properties in Njoro Sub-County, Nakuru County, Kenya

Declining soil fertility is a major constraint to potato farming, the second most important food crop in Kenya. The objective of the study was to determine the effect of different rates of biochar and inorganic fertilizer on some soil properties;soil pH, soil phosphomonoesterases, inorganic nitrogen and extractable phosphorus. The study was conducted for two seasons (short and long rains) at two locations (Egerton University agricultural field and farmer’s field in Mau Narok) using a split-plot design in a randomized complete block (RCBD) arrangement with variety as the main plot and soil amendments as the subplot. Biochar and Diammonium Phosphate (DAP) at 0, 5, and 10 t⋅ha−1 and 0, 250, and 500 kg⋅ha−1 respectively, were applied, resulting in nine treatment combinations. Two potato varieties (Shangi and Destiny) were used in the study. A combination of 5 t⋅ha−1 biochar and 500 kg⋅ha−1 DAP and sole application of biochar at 5 t⋅ha−1 resulted in an increase of 1.25, 2.54 units in soil pH in two seasons, respectively. Similarly, a combination of 5 t⋅ha−1 biochar and 250 kg⋅ha−1 DAP increased soil available phosphorus by 105 units from 30.7 mg⋅kg−1 to 136 mg⋅kg−1. The application rate of 5 t⋅ha−1 biochar with 250 or 500 kg⋅ha−1 DAP significantly increased soil nitrate by 102.11 and 116.14 units, respectively. Soils amended with biochar at 5 t⋅ha−1 combined with 500 kg⋅ha−1 DAP, 10 t⋅ha−1 of biochar combined with either 250 kg or 500 kg of DAP gave the highest alkaline enzymes (mM pNP × kg−1 × h−1). However, the highest acid soil phosphomonoesterases were obtained under the sole application of DAP at 500 ha−1. Thus, using biochar with chemical fertilizer seems a plausible option to ameliorate the declining nutrient base of farmland in Kenya, which could sustainably support potato growth.

Cd Pb污染土壤中蛋白酶酸性磷酸酶脱氢酶活性的变化

通过现场采样及室内分析方法,研究了Cd、Pb严重污染的土壤中蛋白酶、酸性磷酸酶和脱氢酶活性的变化及其与土壤Cd、Cu、Pb、Zn含量和土壤基本性质之间的关系。通径分析表明,影响蛋白酶活性主要直接因素为土壤有效Cd、土壤有效Zn、砂粒和黏粒,其中土壤有效Zn刺激了酶活性而土壤有效Cd抑制了酶活性;影响酸性磷酸酶活性主要直接因素为碱解氮、速效磷、pH值,土壤有效Cu、土壤有效Cd、土壤有效Pb、土壤有效Zn对酸性磷酸酶的直接影响较小;影响脱氢酶活性主要直接因素为土壤有效Cd、土壤有效Zn、土壤速效钾,其中土壤有效Cd抑制了酶活性而土壤有效Zn刺激了酶活性。总体而言,4种重金属有效态对酶活性毒性大小依次为:Cd>Cu>Pb>Zn。综合简单相关分析结果可知,总体上Cu、Cd、Pb、Zn复合污染刺激了蛋白酶活性,抑制了脱氢酶活性,对酸性磷酸酶活性影响不大,脱氢酶可作为上述土壤重金属复合污染的指标。3种土壤酶活性变化是重金属与土壤理化性质综合作用的结果。

丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响

丛枝菌根真菌(AMF)在土壤与植物的磷素循环中发挥着关键的作用。采用盆栽实验研究了丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量、磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,接种不同AMF群落均能显著地促进白三叶草植株的生长及其对磷素的吸收,提高根际土壤磷酸单酯酶的活性。Mnp处理中,白三叶草生物量最大,白三叶草总生物量、茎叶生物量和根系生物量分别比对照处理(-M)提高64.48%、61.48%和84.91%。不同菌根处理中,Mck处理显著地提高白三叶草磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性,白三叶草磷吸收总量和茎叶磷吸收量分别比对照(-M)提高107.18%和91.91%,土壤碱性磷酸单酯酶和酸性磷酸单酯酶活性相对对照(-M)分别提高54.33%和138.43%。碱性磷酸单酯酶活性与AMF群落中的Acaullospora属孢子数呈显著的正相关关系,而酸性磷酸单酯酶活性则主要受Paraglomus属孢子数的影响。说明接种AMF群落可显著地影响土壤的磷酸单酯酶活性,从而影响白三叶草的生长及其对磷素的吸收。

草甸棕壤水稻田磷酸酶活性及对施肥措施的响应

This study is aimed to investigate the activities of phosphomonoesterase (acid ,neutral ,and alkaline ),phosphodiesterase and phosphotriesterase in a rice planting meadow brown soil at the lower reach of Liao River,and their responses to different fertilization treatments.The results showed that there was no significant difference in soil total P and organic P contents among all treatments,but soil available P content was significantly higher in treatment OM than in other treatments.Soil acid and neutral phosphomonoesterase had a higher activity than alkaline phosphomonoesterase and phosphodiesterase,while phosphotriesterase had the lowest activity.No significant difference was found in phosphatase activities between different fertilization treatments.Soil acid phosphomonoesterase activity had a significant correlation with soil total P and available P contents,while soil phosphodiesterase activity significantly correlated with soil organic P content.

养殖场污水灌溉土壤渗出液磷特征分析

养殖场污水田间处理会引起土壤表面径流和渗出液中的磷组分流失.磷组分中有机磷比无机磷酸盐迁移能力强,构成地表水体富营养化重要的磷源.本文通过一组实验来探讨养殖场污水灌溉条件下土壤渗出液有机磷成分和数量特征.实验设计9个地块,其中一组4个地块加入45kg·(hm2·a)-1的过磷酸钙(以P计,下同),然后4次分别加入100、200、300、400t·(hm2·a)-1猪场污水,相应地施磷量分别为6.2、12.4、19.2、24.8kg·(hm2·a)-1;另一组4个地块只加入同样猪场污水.渗出液物化分析表明渗出液中颗粒态难反应磷居多,占TP的77%～90%.31P的核磁共振波谱分析表明难反应P主要以有机磷的单酯和二酯形式存在.在磷酸酶活性实验中,渗出液自身含有的磷酸单酯酶和磷酸二酯酶可以水解9%～29%有机磷,这表明P在迁移过程中,部分磷酸单酯和二酯可以水解成无机磷.对于施肥处理P45+F200而言,有机磷组分酶水解显示难反应磷主要含有33%的易反应单酯磷、17%的肌醇磷和9%磷酸二酯(磷脂和核酸).易反应单酯磷、肌醇磷和磷酸二酯是渗滤液有机磷流失过程能矿化的重要成分.

红壤茶树根层土壤基础呼吸作用和酶活性

对不同树龄茶树根层土壤的呼吸作用 (包括代谢熵 qCO2 )和土壤酶 (脲酶、转化酶和酸性磷酸单酯酶 )活性进行了研究 .不同树龄茶树根层土壤日基础呼吸作用强度 (3 6.2 3～ 5 8.5 2mg·kg-1·d-1)和日代谢熵 (0 .3 0～ 0 .68)都以 40和 90年茶树较为接近 ,分别显著大于和小于 10年树龄茶树根层土壤 ;脲酶活性 (41.48～ 47.72mg·kg-1·h-1)则三者间差异不大 ,虽然随树龄增长而下降 ;转化酶活性 (189.2 9～3 63 .40mg·kg-1·h-1)也随树龄增长而下降 ,并且 10年茶树根层土壤显著大于 40和 90年树龄茶树 ;而酸性磷酸单酯酶活性 (44 4.2 2～ 82 8.3 2mg·kg-1·h-1)相反 ,随树龄增长而增强 .结果表明 ,土壤基础呼吸作用、代谢熵和 3种土壤酶活性都与茶树树龄、土壤 pH、土壤有机碳、土壤全氮、土壤可溶性酚总量。

长期施肥对黑土糖苷酶和磷酸单酯酶活性的影响

研究长期（25年）施肥对表层黑土（0～20cm）土壤糖苷酶（α葡糖苷酶、β-葡糖苷酶、α-半乳糖苷酶、β-半乳糖苷酶）和磷酸单酯酶（酸性磷酸单酯酶和碱性磷酸单酯酶）活性的影响．结果表明：与不施肥和施用化肥相比，有机肥、有机肥配施化肥能显著地提高土壤糖苷酶和磷酸单酯酶的活性，这种活性的增加主要是随有机肥带入到土壤中的酶活性所引起．土壤糖苷酶和磷酸单酯酶活性与土壤有机碳量均呈极显著的正相关关系，磷酸单酯酶活性与土壤全磷的相关关系达到极显著水平与其他糖苷酶相比，土壤β-葡糖苷酶对肥料施用的反应最敏感．

常用植物饲料中植酸酶酶活的测定

本试验采用通用的ＡＬＫＯ法测定了１６种常用植物性饲料中植酸酶酶活。结果表明：次粉、麦麸酶活为最高，为１４００－１８００ＰＵ／ｇ；小麦、大麦为７００－８００ＰＵ／ｇ；大豆、豆饼、菜籽饼为１５０－１８０ＰＵ／ｇ；玉米及其副产物为１００－２００ＰＵ／ｇ。

芦苇根际土壤有机磷组分的季节变化及与磷酸酶活性的关系

通过野鸭湖湿地一年实验研究了芦苇根际土壤中各组分有机磷含量随植物生长的变化规律,分析了不同有机磷组分与磷酸单酯酶、磷酸二酯酶活性间的关系。结果表明:有机磷含量分布为活性有机磷(L-OP)<中活性有机磷(ML-OP)<中稳定性有机磷(MR-OP)<高稳定性有机磷(HR-OP),各组分含量均随芦苇生长先降低后升高。在芦苇对养分需求最大的旺盛生长期,L-OP、ML-OP含量达到最低值,分别为2.46、3.27 mg/kg;在此阶段,MR-OP、HR-OP含量也有所降低。在有机磷矿化过程中,HR-OP一定程度上可转化为ML-OP,ML-OP与MR-OP主要转化为L-OP。磷酸单酯酶与磷酸二酯酶活性均随芦苇生长先降低后升高,在其旺盛生长期达到最低值,分别为Ph OH 0.37 mg/(g·h)和PN 62?g/(g·h)。磷酸酶活性均与L-OP、ML-OP、HR-OP含量呈极显著或显著正相关,活性磷含量的高低对磷酸酶活性有明显的影响作用,两种磷酸酶在一定程度上也可水解转化稳定性高的有机磷组分。衰亡期的芦苇,其衰败的老根及脱落物可间接促进磷酸酶活性。

外源植酸酶添加对土壤磷酸酶活性影响的荧光光谱法研究（英文）

外源植酸酶加入土壤中,能直接或者间接提高有机磷的生物有效性。但外源植酸酶添加后,对土壤本身的磷酸酶(单酯酶、二酯酶)活性会产生何种影响尚不明确。采用荧光物质为底物,将96微孔板和荧光检测法相结合,利用多功能酶标仪测定外源植酸酶(1g/50g干土)添加条件下红壤、棕壤以及褐土中磷酸单酯酶(酸性和碱性)和二酯酶的活性响应。结果表明,外源植酸酶添加后,酸性磷酸单酯酶活性在红壤中极显著增加(p≤0.01),而在褐土中显著降低;碱性磷酸单酯酶活性在棕壤和褐土中增加,其中在褐土中增加极显著(p≤0.01),而在红壤中显著降低;磷酸二酯酶活性在三种土壤中均不同程度地增加,其中在棕壤中增加极显著(p≤0.01);不同土壤中,培养到8天时不同酶活性亦保持增加,即红壤中的酸性磷酸单酯酶,棕壤中的磷酸二酯酶以及褐土中的碱性磷酸单酯酶分别保持活性增加,说明外源植酸酶的添加能够有效地增强土壤磷酸酶活性,这种作用不仅与土壤性质如pH和磷形态相关,并且可能与刺激微生物分泌酶量有关。运用荧光光谱法研究外源植酸酶对土壤磷酸酶活性的影响在国内外尚属首次。与传统的分光光度法相比,微孔板荧光法是一种灵敏、准确、快速、简便的土壤磷酸酶活性关系的测定方法。

侧耳木霉T2-1植酸酶基因的序列分析及蛋白结构预测

利用GenBank发表的植酸酶A编码序列设计的引物,通过PCR的方法对侧耳木霉(Trichoderma pleuroticola)T2-1基因组DNA进行扩增,获得了一条长约1.7 kb的特异性DNA片段。序列测定结果表明,该DNA片段含有植酸酶编码基因的完整序列和3段内含子序列,其中植酸酶基因全长1 443 bp,编码480个氨基酸,5'端有一段编码23个氨基酸的信号肽序列,其余的457个氨基酸残基为成熟植酸酶的氨基酸序列。对该基因编码的氨基酸序列进行三级结构预测,发现它为磷酸单酯酶。已将侧耳木霉T2-1植酸酶基因序列在GenBank中注册(登录号:GQ325590)。这是目前中国在GenBank注册的第一个完整的木霉植酸酶编码基因。

低分子量有机酸对红壤磷酸单酯酶活性的影响

采用室内模拟试验研究了低分子量有机酸(柠檬酸、草酸、苹果酸、酒石酸)对红壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,低浓度有机酸(<1μmol g-1)对磷酸单酯酶活性有促进作用,且促进作用大小依次为柠檬酸≈草酸>苹果酸>酒石酸;而高浓度有机酸(>5μmol g-1)则为抑制作用,且抑制作用大小依次为柠檬酸>草酸>苹果酸>酒石酸。当体系pH趋向酶促反应最佳pH时,磷酸单酯酶活性增强;反之,当体系pH远离酶促反应最佳pH时,磷酸单酯酶活性减弱。有机酸根一方面通过羧基的辅助作用提高磷酸单酯酶活性;另一方面通过释放土壤A l3+、Fe3+等金属离子,对土壤磷酸单酯酶活性有一定的抑制作用。

碱性磷酸酶特性及其应用的研究进展

碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AP)是一种非特异性磷酸单酯酶,能催化磷酸单酯的水解反应,产生无机磷酸和相应的醇、酚或糖,也能催化磷酸基团的转移反应。AP广泛存在于微生物和动物体内,在磷生物地球化学循环过程中有重要作用,并广泛应用于诊断学、生物化学及分子生物学等领域。作者对碱性磷酸酶的研究历史、催化作用机制及其应用进行了综述。

麦芽根在核酸水解中的应用研究

研究麦芽根中酸性磷酸单酯酶 ,5’ 磷酸二酯酶及核酸水解酶的酶学特性 ,以 5’ 核苷酸和核酸水解率为指标 ,初步确定了核糖核酸 (RNA)在麦芽根作用下水解为单核苷酸的最适条件 :温度、PH值。

红壤磷酸单酯酶活性测定方法的改进

以甘油磷酸钠为底物,通过添加适量无机磷减少土壤吸附作用对磷酸单酯酶活性测定的影响,探讨红壤磷酸单酯酶活性测定方法的改进。在4个红壤样品的测试结果中,与Rogers法相比,RSD从≤10.2%降为≤3.2%;省去了HCl浸提步骤;耗时从19h左右变为2h左右。与对硝基苯磷酸盐法相比,底物更具代表性;所测磷酸单酯酶活性为P4.4～6.8μmol/(g土·h),比对硝基苯磷酸盐法的测定值P0.8～2.2μmol/(g土·h)更大,更灵敏。

水牛奶碱性磷酸酶（ALP）同工酶谱型的研究

用聚丙烯酰胺凝胶园盘电泳法对摩拉（Ｍｕｒｒａ）、尼里（Ｎｉｌｉ－Ｒａｖｉ）、三品系杂交种［Ｎｉ♂×（Ｍｕ♂×Ｎａｎｎｉｎｇ♀）♀］水牛奶ＡＬＰ同工酶进行了分析研究．结果表明：３种奶都有３种同工酶，但出现的比例不一样──ＡＬＰ３为１００％，ＡＬＰ１和ＡＬＰ２均，小于１００％．其同工酶活力相对百分含量，在不同种奶间，ＡＬＰ１为三品杂交＞尼里＞摩拉，ＡＬＰ２为三品杂交＞摩拉＞尼里，ＡＬＰ３为三品杂交＜摩拉＜尼里．在同种奶内是，ＡＬＰ３＞＞ＡＬＰ３（或ＡＬＰ２）＞ＡＬＰ２（或ＡＬＰ１），尼里３种酶均是低产奶量组＞高产奶量组，三品杂交ＡＬＰ１和ＡＬＰ２是低产奶量组＞高产奶量组，ＡＬＰ３是高产奶量组＞低产奶量组，摩拉ＡＬＰ１和ＡＬＰ３为低产奶量组＞高产奶量组，ＡＬＰ２为高产奶量组＞低产奶量组．同时证明了两性载体电解质为水牛奶ＡＬＰ的较强抑制剂．

奶水牛血清碱性磷酸酶同工酶的研究

用聚丙烯酰胺凝胶圆盘电泳和光密度扫描法，对摩拉（Ｍｕｒｒｈ）．尼里（Ｎｉｌｉ－Ｒａｖｉ）及三品系杂交［Ｎｉ♂×（Ｍｕ♂×Ｎａｎｎｉｎｇ♀）♀］母奶水牛血清碱性磷酸酶（ＡＬＰ）同工酶进行研究。结果表明：ＡＬＰ相对总活力为，摩拉（１９６２Ｏ０）＞尼里（１５３４００）＞三品杂（１５０３０Ｏ），尼里为高产奶量组＞低产奶量组、摩拉和三品杂为低产奶量组＞高产奶量组；ＡＬＰ三种同工酶的特点，尼里为ＡＬＰ２＞＞ＡＬＰ１＞ＡＬＰ３、摩拉和三品杂为ＡＬＰ２＞＞ＡＬＰ３＞ＡＬＰ１；种间比较，ＡＬＰ１为尼里＞摩拉＞三品杂、ＡＬＰ２为摩拉＞尼里＞三品杂、ＡＬＰ３则为三品杂＞尼里＞摩拉；种内比较，ＡＬＰ１在尼里和三品杂为低产奶量组＞高产奶量组、在摩拉则为高产奶量组＞低产奶量组，ＡＬＰ２则均为高产奶量组＞低产奶量组，而在ＡＬＰ３则均为低产奶量组＞高产奶量组。实验证实了两性载体电解质为水牛血清ＡＬＰ的强烈抑制剂。

根际pH对玉米利用磷酸单酯和双酯盐的影响

【目的】土壤有机磷在土壤全磷中占有很大比重,是植物潜在的有效磷源,但必须通过磷酸酶的水解作用释放出无机磷才能被植物利用。土壤中有机磷的主要形式为磷酸单酯和磷酸双酯。本研究中,我们探讨了无菌条件下不同形态的氮源引起的根际pH变化如何影响植物对这两种有机磷的活化利用。【方法】采用琼脂无菌培养体系种植玉米,向玉米植株供应两种形态的氮源和磷源,氮源为硝态氮和铵态氮,磷源为植酸钙和卵磷脂,植酸钙属于磷酸单酯盐,卵磷脂属于磷酸双酯盐。不同的供氮形态会导致根际pH变化,进而研究根际pH变化对磷酸单酯盐和磷酸双酯盐的活化利用所产生的影响。【结果】当给玉米供应铵态氮时,根际pH从5.5降至4.0;供应硝态氮时,根际pH升至6.6。测定玉米根际的琼脂中根系分泌的磷酸单酯酶和磷酸双酯酶活性发现,磷酸单酯酶活性在pH 6.0~7.0之间最高,磷酸双酯酶活性在pH 7.0~8.0之间达到最高。无论以植酸钙还是卵磷脂为有机磷源,相对于铵态氮处理,硝态氮处理能够使根际保持较高的磷酸单酯酶或磷酸双酯酶活性。有机磷的水解过程由磷酸酶活性和底物有效性两个因素控制,而植酸钙的水解受根际pH影响很大,在一定pH范围内,植酸钙的溶解度随根际pH值降低而升高,有效态磷浓度的增加,使得磷酸酶的底物有效性提高。在供应铵态氮时,根际pH值降低,玉米对植酸钙的利用效率高于硝态氮处理,尽管供硝态氮时磷酸单酯酶活性更高。同时,在供应铵态氮条件下,植株对植酸钙的利用率要显著高于卵磷脂,原因在于虽然磷酸双酯酶和磷酸单酯酶活性较低,由于植酸钙的溶解度较大,它的底物有效性更高。因此,植酸钙处理中植株的磷含量更高。相反,在供应硝态氮时,植酸钙溶解度减小而两种磷酸酶活性较高,卵磷脂处理中植株的磷含量更高。【结论】土壤中有机磷的水解过程由磷酸酶活性和有机磷底物有效性两个因素控制,酶活性与根际pH密切相关。本研究说明土壤有机磷的活化必须首先转化为溶解于水溶液中的状态,才能作为磷酸酶的底物被催化水解。我国长期施用化肥导致北方土壤大范围酸化,这种酸化无疑对土壤固有或随有机物料进入农田的有机磷的活化利用是具有重要贡献的,应该在北方土壤养分管理中应加以考虑。

氮添加对樟子松人工林土壤细菌磷酸酶编码基因丰度的影响

为研究氮添加影响森林土壤有机磷矿化的微生物调控机制,分析了10年的野外氮添加(100 kg N^(-2) ha^(-2)year^(-1))对沙地樟子松人工林土壤微生物中编码酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶和植酸酶的功能基因(phoC、phoD和appA)丰度及相关酶活性和土壤理化性质的影响。结果表明,氮添加使樟子松人工林土壤中酸性和碱性磷酸单酯酶活性分别下降了18.09%和55.29%,植酸酶活性下降了41.88%。氮添加使土壤微生物中各基因拷贝数分别下降40.97%(16S-rRNA)、78.38%(phoD)、67.92%(phoC)、74.37%(appA)。各基因拷贝数占总细菌基因拷贝数的比例显著下降了61%(phoD)、44%(phoC)、55%(appA)。土壤微生物量碳、微生物量磷含量与酸性磷酸单脂酶、碱性磷酸单脂酶、植酸酶活性及16S rRNA、phoD、phoC、appA基因丰度显著正相关。土壤铵态氮含量与酸性磷酸单脂酶、碱性磷酸单脂酶活性及16S rRNA、phoC、appA基因丰度显著负相关。酸性磷酸单酯酶活性与其基因丰度显著正相关,其他两种酶活性与其基因丰度无显著相关性。以上结果表明,氮添加不仅降低了土壤解磷微生物丰度,还降低了解磷细菌在总细菌中的比例,从而大大降低了磷酸酶活性,抑制了有机磷的矿化。

南美蟛蜞菊、蟛蜞菊和杂交蟛蜞菊土壤磷组分特征及其影响因素

为探究入侵植物南美蟛蜞菊土壤磷转化过程与驱动机制,采用野外控制试验,比较研究了南美蟛蜞菊、蟛蜞菊和杂交蟛蜞菊土壤磷组分、微生物生物量磷以及酸性磷酸酶和碱性磷酸酶活性。结果表明:3种蟛蜞菊土壤易分解态磷仅占全磷的2.2%~6.3%,且全碳与有机磷的比例大于200,表明本研究区受到磷限制。有机磷是土壤磷库的主要组分,在南美蟛蜞菊、蟛蜞菊和杂交蟛蜞菊土壤中分别占全磷的28.7%、17.6%和25.0%。相关分析表明,三种蟛蜞菊土壤有机磷组分矿化主要受碱性磷酸酶影响,受酸性磷酸酶影响较小,且碱性磷酸酶与有机磷呈显著负相关,与易分解态磷呈显著正相关。因此,在缺磷的亚热带地区,碱性磷酸酶对有机磷的分解可能是该地区入侵植物对磷限制的适应机制。