濕地、稻田土壤酚分布與活性及生態(tài)功能指示.pdf

1、全球碳循環(huán)已成為當前氣候變化和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展研究的核心。碳素循環(huán)的特點基本上能夠反映生態(tài)系統(tǒng)物質循環(huán)的總體特征。土壤酶系土壤微生物、植物根系及動物等分泌釋放，在土壤碳循環(huán)中起著重要的作用，它參與了土壤中一切復雜的生物化學過程，如土壤腐殖質組分的合成及其分解，有機物質、動植物和微生物殘體的水解與轉化以及土壤中氧化還原反應等。土壤有機質不僅是土壤酶促反應底物的主要供源，而且還可以作為土壤微生物、酶和礦物質的有機載體，是土壤固相中最復雜的系統(tǒng)

2、，是土壤肥力的主要物質基礎．
　　 對不同造紙廢水灌溉年限的鹽城海涂蘆葦濕地生態(tài)系統(tǒng)中表層土壤的理化性質進行了對比分析，并考察了長期污灌后以土壤酶活性為指標的土壤微生物學特征的變異規(guī)律。與對照區(qū)相比，污水灌溉區(qū)土壤pH值、電導率，總有機碳(TOC)、總凱氏氮(TKN)，有效磷和有效鉀含量等理化指標值明顯提高。弱堿性的造紙廢水顯著增加了濕地土壤中鈉元素的含量，是土壤鹽堿化加重的一個重要驅動因素，應引起高度重視．濕地土壤中重金屬含量

3、亦有明顯增加的趨勢．灌溉4a后的土壤中β-葡萄糖苷酶的活性提高顯著(115.3％)，酸性磷酸酶和堿性磷酸酶的活性則分別增加了26.2%和45.9%，蛋白酶活性也增加了12.6%．然而脲酶活性卻未發(fā)現(xiàn)有顯著變化，可能與濕地土壤集聚的重金屬元素抑制作用有關，尚需要進一步的深入探討．濕地土壤短期灌溉實驗研究發(fā)現(xiàn)：短期內(25 d)酶活性的應激行為表現(xiàn)出顯著激活效應，并未出現(xiàn)活性抑制現(xiàn)象，且造紙廢水灌溉CODcr值越高，各種酶的活性和土壤呼吸速

4、率受刺激的程度越大，酶活性和土壤基礎呼吸速率(R25)與土壤短期污灌強度之間具有良好的相關性，同時五種供試酶之間也密切相關，說明造紙廢水灌溉下的土壤碳、氮和磷循環(huán)是協(xié)同與和諧的，因此，利用濕地生態(tài)系統(tǒng)處理造紙廢水，必須加強控制進水水質．在關注濕地生態(tài)處理系統(tǒng)中氮、磷和CODcr等指標去除效率的同時，必須掌握濕地系統(tǒng)本身理化性質和微生物變異規(guī)律，密切關注濕地生態(tài)處理系統(tǒng)的能力和限度．
　　 采用室內模擬恒溫培養(yǎng)方法，研究了不同濃度

5、、不同脅迫時間下重金屬Cd2+和Hg24對水稻土脲酶，蔗糖轉化酶和淀粉酶活性的影響．結果表明，中高濃度的Cd2+和Hg2+可顯著地抑制土壤脲酶，蔗糖轉化酶和淀粉酶的活性，定濃度抑制率隨著脅迫時間的延長和重金屬脅迫濃度的增加而增大，運用對數(shù)方程可以很好的描述重金屬脅迫濃度與三種酶活性抑制率之間的關系(r2>0.902)．考察了三種應試酶的生態(tài)劑量EDso值，發(fā)現(xiàn)不同處理時間脲酶的ED50值均低于蔗糖轉化酶和淀粉酶的ED50值，說明不同土壤

6、酶類對重金屬的敏感性有明顯差異，脲酶對重金屬污染響應較為敏感。
　　 各種土壤酶在土壤基質中的特定分布與土壤有機質組成、結構、質量及有機碳周轉速率密切相關。以江蘇宜興水稻土為對象，運用土壤有機質物理分級方法，考察了不同土壤酶分布特點．結果表明：各種水解酶在土壤各級物理組分中呈現(xiàn)明顯不同的分布特點。與顆粒態(tài)有機碳( POM)具有較快周轉速率相一致的是土壤中多糖類降解酶在POM分級組分中具有最高的活性分布。過氧化氫酶，脫氫酶和蔗糖轉

7、化酶主要分布在POM和粘粒物理分級組分中，砂粒組分中活性最低．多酚氧化酶和脲酶參與了土壤有機質的腐殖化，最大活性分布是在粘粒中，且與有機碳周轉速率較慢相一致。預示著土壤礦物組分對土壤酶的固定及有機質礦化的保護，可能是土壤有機質的腐殖進程和有機碳周轉速率的重要影響因素。
　　 土壤酶多以物理、化學方式吸附在土壤有機、無機膠體或有機，無機復合體表面，或與腐殖質形成配合物，其酶促反應動力學和熱力學行為與游離酶有較大差異．為更好地認識酶

8、在土壤顆粒膠體表面的吸附、固定機制與催化活性，詳細研究了碳循環(huán)相關酶β-葡萄糖苷酶在水稻土土壤膠體顆粒(含有機質粗顆粒COP、無有機質粗顆粒CIP、含有機質細顆粒FOP及無有機質細顆粒FIP)表面的吸附和固定行為，考察了不同土壤顆粒固定化β-葡萄糖苷酶的底物催化生物化學反應的動力學和熱力學特征．結果表明：由于FOP和FIP具有較大的比表面積和較高的鐵氧化物含量，表現(xiàn)出較大的β-葡萄糖苷酶吸附量（qo)和較低的吸附親和力(KL）．粗顆粒表

9、面吸附的β-葡萄糖苷酶的脫附率達27.6-28.5%，高于細顆粒外表面的吸附β-葡萄糖苷酶的脫附率(17.5-20.2%)。COP和CIP固定化β-葡萄糖苷酶活性分別為游離酶的72.4和69.8%，而細顆粒吸附β-葡萄糖苷酶的活性達到游離酶的79-81%．基于水稻土土壤膠體顆粒支持保護作用，土壤膠體顆粒固定化酶活性對pH值和溫度變化響應不如游離酶敏感．在25℃條件下，經過30d的存儲，游離β-葡萄糖苷酶能夠保有其初期活性的66.2%，而

10、土壤膠體顆粒固定化β-葡萄糖苷酶的活性仍有初期活性的77.1-82.4%?？傮w上說，土壤膠體顆粒固定化β-葡萄糖苷酶酶促反應動力學米氏常數(shù)Km值增大，而最大反應速度Vmax值降低，可能是土壤膠體顆粒固定化作用改變了酶分子活性點的空間結構或土壤顆?；|對底物的傳質阻力增大的原因．土壤膠體顆粒固定化β-葡萄糖苷酶酶促反應熱力學研究發(fā)現(xiàn)：固定化β-葡萄糖苷酶具有較低的Ea，△Ha和Q10值，且Q10值介于1.32-1.50，也意味著不同土壤膠