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1、土壤酶的种类及其功能 汇报人 汪洋2011年10月18日 1 研究历史背景 1 Woods 1898 首次从土壤中检测出过氧化物酶活性 2 80年代中期 大约有60土壤酶被检测出来 土壤酶学的理论和体系逐渐完善 3 80年代后期至今 土壤酶检测技术 土壤酶活性对干扰的响应和土壤酶功能的研究成为研究者感兴趣的研究内容 4 土壤酶活性作为土壤质量的评价指标是目前土壤酶学研究的重要方向和领域 2 土壤酶的种类土壤酶主要来源于土壤微生物和植物根系的分泌物及动植物残体分解释放的酶 包括氧化还原酶类 水解酶类 转移酶类和裂解酶类共四大类 2 1氧化还原酶类 脱氢酶 醛氧化酶 磷苯二酚氧化酶 尿酸氧化酶 联
2、苯酚氧化酶 过氧化氢酶 抗坏血酸氧化酶 酸盐还原酶 氢酶 硫酸盐还原酶 葡糖氧化酶 羟胺还原酶 过氧化物酶 亚硝酸盐还原酶 2 2水解酶类 羧基酯酶 芳基酯酶 酯酶 核酸酶 核苷酸酶 植酸酶 淀粉酶 蔗糖酶或转化酶 肽酶 脲酶 昆布多糖酶 磷酸酶 蛋白酶 芳基硫酸酯酶 纤维素酶 酰胺酶 2 3转移酶类 葡聚糖蔗糖酶 氨基转移酶 果聚糖蔗糖酶 硫氰酸酶 2 4裂解酶 天冬氨酸脱羧酶 谷氨酸脱羧酶 芳香族氨基酸脱羧酶 3 土壤酶的主要功能 1 评价土壤肥力 2 监测重金属污染 3 培肥土壤 4 防治植物病虫害 3 1评价土壤肥力 Waksman与Dubos 1926 就提出用土壤过氧化氢酶的活性作
3、为土壤肥力指标Hofmann 1952 提出将土壤酶活性作为衡量土壤的生物学活性和生产力的指标Kynpenna 1958 反复强调了土壤酶活性与土壤肥力的直接相关 并建议将这种相关用于实际的目的 Koepf 1954 指出在土壤酶活性与土壤的营养水平间并不存在紧密的相关Turkova与Srogl 1960 在计算了不同植物群体下的同一土壤的CO2生成量与淀粉酶和蔗糖酶活性的相关性指出酶活性的测定不能提供表征土壤的总的生物学活性的可靠值 土壤酶活性的总体在评价土壤肥力水平中的作用 周礼恺等 1983 一 供试土壤及其编号 1 黑土和草甸黑土 1 荒地 深厚黑土 2 1964年开星地 深厚黑土 3
4、 1950年开垦地 深厚黑土 4 本世纪四十年代开垦地 深厚黑土 在1958年进行了深翻和大量施肥 5 本世纪四十年代开垦地 深厚黑土 6 和 7 中厚黑土 二者均为开垦了一百余年的人工培肥地 前者的肥力水平略高于后者 8 开垦百余年的浅层黑土 9 荒地 草甸黑土 10 1960年开垦地 草甸黑土 11 1956年开垦地 草甸黑土 2 棕壤 1 辽宁省昌图县棕壤肥地 2 辽宁省昌图县棕壤瘦地 3 山东省泰安县棕壤肥地 4 山东省泰安县棕壤瘦地 5 辽宁省金县棕壤肥地 6 辽宁省金县棕壤瘦地 7 河北省遵化县棕壤肥地 8 河北省遵化县棕壤瘦地 二 进行土壤物理 土壤化学及土壤生物化学测定的项目
5、1 黑土和草甸黑土腐殖质 胡敏酸 活性胡敏酸 全氮 水解氮 全磷 速效磷 阳离子代换量 物理性砂粒 过氧化氢酶 多酚氧化酶 转化酶 服酶 碱性磷酸酶和中性磷酸酶 2 棕壤腐殖质 全氮 全磷 盐基饱和度 容重 毛管孔隙 凋萎含水量 田间有效持水量 过氧化氢酶 多酚氧化酶 转化酶 蛋白酶 脲酶和磷酸酶 1 高肥力型 2 较高肥力型 3 较低肥力型 4 低肥力型 2 2 3 1 2 结论 因此用土壤酶活性的总体来表征土壤的肥力水平 至少对黑土 草甸黑土和棕壤说来 是完全可能和可行的 聚类分析 我们所研究的样品之间存在程度不同的相似性 于是根据一批样品的多个观测指标 具体找出一些能够度量样品之间相似程
6、度的统计量 以这些统计量为划分类型的依据 把一些相似程度较大的样品聚合为一类 把另外一些彼此之间相似程度较大的样品又聚合为另一类 直到把所有的样品聚合完毕 3 2监测重金属污染 Morenoa等 2001 研究了Cd对土壤酶 脱氢酶活性及ATP含量的影响 表明Cd对土壤酶活性有明显的抑制作用 但粘粒含量较高的土壤酶活性受到的抑制作用较弱Speir等 1995 1999 研究了Cr和As对土壤生物的毒害作用 结果也表明 土壤酶活性随着土壤重金属离子含量的增加而降低 土壤重金属隔污染的植物修复与土壤酶活性 刘云国等 2002 51 88 36 78 3 3培肥土壤 周卫 1990 在施肥对水稻土酶
7、活性影响中提出过氧化氢酶 转化酶及脲酶活性与土壤有机质 全氮 水解氮含量呈正相关 而磷酸酶直接影响土壤有效磷的含量 在改土培肥过程中 尽量提高磷酸酶的活性 使土壤中固定的大量Al p Fe p Ca p得以释放 水解酶参与土壤中有机物的转化 能裂解有机化合物中糖苷键 脂键 肽键 酸酐键以及其它键 把高分子化合物水解成为植物和微生物利用的营养物质 因此可将土壤酶原理应用于有机肥的生产 使用合适的有机肥有利于提高土壤中酶的活性 从而改善土壤肥力 黑龙江省农科院 1994年 施用非腐解态和腐解态玉米秸秆 可提高土壤酶活性 36 4 31 8 5 9 3 6 15 5 12 57 3 8 9 3 4防
8、治植物病虫害 土壤中的几丁质酶 果胶酶 葡聚糖酶 蛋白酶 脂肪酶等多种酶都可以作为植物病虫害防治的有用酶 它们主要通过水解病原微生物或害虫的细胞物质 使细胞结构得以破坏而达到防治目的 但关于土壤中这些酶的直接防治证据还很少 4 研究展望 1 根据我国各地土壤状况 测出各土壤质地中与土壤肥力相关性显著地酶 以利于以后评价当地的土壤肥力 2 找出对不同重金属污染敏感的专属酶 以监测土地污染 3 加强土壤酶对病虫害防治方向的研究 参考文献 1 刘云国 李欣 徐敏 甘海明 土壤重金属污染的植物修复与土壤酶活性 J 湖南大学学报 2002 29 4 56 59 2 杨万勤 王开运 土壤酶研究动态与展望 J 应用于环境生物学报 2002 8 5 564 570 3 李文革 刘志坚 谭周进 谢桂先 土壤酶功能的研究进展 J 湖南农业科学 2006 6 34 36 4 谭周进 肖启明 土壤几丁质酶对土传性真菌病害的防治作用 J 生物技术通讯 2003 1 7l一73 5 周礼恺 土壤酶学 M 北京 科学出版社 1988 6 周礼恺 张志明 曹承绵 土壤酶活性的总体在评价土壤肥力水平中的作用 J 土壤学报 1983 20 4 413 418 谢谢
