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哈尔滨师范大学学年论文题目植物与微生物关系研究进展学生李春葳指导教师王全伟副教授年级 2009级专业生物科学系别生物科学系学院生命科学与技术学院哈尔滨师范大学2012年5月论文提要植物与其生长环境中的微生物关系密切，两者形成了植物—微生物共生体系统。
植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构，这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。
了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。
本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述，并就其将来的研究方向做了展望。
植物与微生物关系研究进展李春葳摘要:植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物—微生物共生体系统。
植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。
了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。
本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。
关键词:植物植物根际微生物内生菌叶围微生物植物与微生物的相互作用主要包括植物与根际微生物的互作、植物与叶围微生物的互作、植物与内生菌的互作及植物对微生物多样性的影响等。
植物与周围环境生物的相互作用在自然界中普遍存在,其中以植物与微生物的互作为重要形式之一。
本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。
１植物根际有益微生生物与植物的关系植物根际有益微生物主要指对植物生长和健康具有促进作用的土壤微生物。
这些微生物可以通过一些途径，促进植物定植、生长和发育[1、2]。
森林凋落物分解过程对土壤微生物影响研究综述森林凋落物是森林生态系统的重要组成部分，其分解过程对土壤微生物群落和生态基础具有重要影响。
本文将综述森林凋落物分解过程对土壤微生物影响的研究现状和进展。
森林凋落物是由树叶、枝干、树皮、果实和花朵等植物组织中脱落的有机物质所组成，其中含有丰富的碳、氮、磷等营养成分，被认为是土壤微生物生长和代谢的重要能源。
森林凋落物分解过程中，土壤微生物群落起着关键作用，其主要通过以下机制影响森林凋落物的分解过程：（1）分泌酶类物质土壤微生物通过分泌酶类物质，如纤维素酶、木聚糖酶、琼脂酶等，降解森林凋落物中的复杂碳水化合物，将其转化为简单碳水化合物，为微生物的生长提供能源。
（2）影响碳氮比森林凋落物中的碳氮比是影响其分解速率的关键因素之一。
土壤微生物群落通过消耗凋落物中的氮元素，降低其碳氮比，从而加速森林凋落物的分解过程。
（3）竞争土壤微生物群落之间存在着竞争关系，它们争夺森林凋落物中的营养成分，影响其分解速率。
近年来，许多学者对森林凋落物分解过程对土壤微生物影响的研究进行了深入探究。
主要包括以下内容：（1）土壤微生物群落多样性森林凋落物分解过程中，不同类型的土壤微生物群落参与其中，其中包括细菌、真菌、放线菌等。
不同的土壤微生物群落会对森林凋落物的分解速率和分解产物产生不同的影响。
因此，研究森林凋落物分解过程中土壤微生物群落的多样性与组成，对了解土壤微生物在生态系统中的功能与作用具有重要意义。
（2）土壤酶活性森林凋落物分解过程中，土壤微生物通过分泌酶类物质促进有机物质的降解和转化。
研究土壤酶活性对森林凋落物分解速率的影响，可以深入了解土壤微生物的生态功能和生物化学循环。
（3）碳氮元素循环过程森林凋落物中碳、氮等元素的含量及其相对比例，对土壤微生物的生长繁殖、森林凋落物分解速率、土壤肥力等均有影响。
研究森林凋落物分解过程中的碳氮元素循环过程，对于认识生物在营养元素转化中的作用、预测生态系统动态变化等具有重要意义。
土壤与环境微生物研究法／李振高，骆永明，滕应编著．一北京：科学出版社，2008过氧化氢酶（398-399）脲酶（404-405）磷酸酶（412-413）关松荫/土壤酶及其研究法农业出版社 1986年七月第一版蔗糖酶274-276土壤脲酶（urease）活性的测定方法：靛酚比色法（一）方法原理土壤中脲酶活性的测定是以尿素为基质，酶促水解生成的氨与酚类化合物起反应生成蓝色的靛酚，颜色深度与氨含量相关，因而用于脲酶活性的测定。
（二）试剂1）甲苯2）10%尿素：称取10g尿素，加蒸馏水90ml。
3）柠檬酸盐缓冲液（PH6.7）：取184g柠檬酸溶于300ml蒸馏水中，另取147.5g KOH 溶于蒸馏水，再将二种溶液合并，用1N NaOH将pH调节至6.7，用水稀释至1L。
4）苯酚钠溶液（1.35mol/L）：62.5克苯酚溶于少量乙醇，加2毫升甲醇和18.5毫升丙酮，用乙醇稀释至100毫升（A 液），存于冰箱中；27克NaOH溶于100毫升水（B液）,存于冰箱中。
将A、B溶液保存在冰箱中。
使用前将两种溶液各20ml混合，用蒸馏水稀释至100ml。
5）次氯酸钠溶液：用水稀释试剂，至活性氯的浓度为0.9%，溶液稳定。
6）氮的标准溶液：精确称取0.4717克硫酸铵溶于水并稀释至1000mL，得到1mL含有0.1mg 氮的标准液（100ppm）。
（三）测定步骤（1）标准曲线绘制吸取配置好的氮溶液10mL，定容至100mL，即为10ppm，吸取0、1、2、3、4、5、10、15、20 mL移至50mL容量瓶，加水至20mL，再加入4mL苯酚钠，仔细混合，加入3mL次氯酸钠，充分摇荡，放置20分钟,用水稀释至刻度。
即为0、0.2ppm、0.4ppm、0.6ppm、0.8ppm、1ppm、2ppm、3ppm、4ppm的标准曲线。
将着色液在紫外分光光度计上于578nm处进行比色测定，以标准溶液浓度为横坐标，以光密度值为纵坐标绘制曲线图。
土壤脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究进展摘要：本文从脲酶和硝化抑制剂的国内外研究现状进行综述，也对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的作用机理进行了总结，为我国合理使用氮肥，提高氮肥利用效率提供了理论依据。
关键词：脲酶抑制剂；硝化抑制剂；研究进展；尿素氮肥Advances in the research of soil urease inhibitor andnitrification inhibitorAbstract: In this paper, the research status of urease and nitrification inhibitors at home and abroad were reviewed, and the mechanism of urease inhibitor and nitrification inhibitor were summarized, which provided a theoretical basis for the rational use of nitrogen fertilizer in China, and improve the efficiency of nitrogen use efficiency.Key words: urease inhibitor; nitrification inhibitor; research progress; urea nitrogen fertilizer氮素是农作物生长必不可少的元素，在促进农作物生长，提高产量方面起到了不可忽视的作用。
所以，土壤中氮肥的施用成为控制高产的主要因素。
但是随着氮肥施用量的增加，土壤过多累积的硝态氮又导致了环境污染方面的问题。
为了解决这种污染问题，许多学者在对脲酶抑制剂和硝化抑制剂的研究上取得了很好的进展，利用脲酶抑制剂和硝化抑制剂可以很好的抑制土壤中铵态氮的硝化作用，控制硝态氮的大量积累所导致的环境污染。
参考关松萌等编制的土壤酶及其研究法一、土壤蔗糖酶3，5- 二硝基水杨酸比色法：1、试剂的配制①3，5- 二硝基水杨酸溶液：称0.5g二硝基水杨酸，溶于20ml2N氢氧化钠和50ml水中，加30g的酒石酸钾钠，用水稀释至100ml.（不超过七天）②pH5.5磷酸缓冲溶液：1/15M磷酸氢二钠（11.867gNa2HPO4.2H2O溶于1L蒸馏水中）0.5ml加1/15M磷酸二氢钾（9.078g KH2PO4溶于1L蒸馏水中）9.5ml即成。
③8%蔗糖溶液。
④甲苯。
⑤标准葡萄糖溶液：将葡萄糖先在50—58℃条件下，真空干燥至恒重。
然后取500mg溶于100ml苯甲酸溶液中（5ml还原糖/ml）,即成标准葡萄糖溶液。
再用标准溶液制成1ml含0.01—0.05mg葡萄糖工作溶液。
标准曲线绘制：取1ml不同浓度的工作液，并按与测定蔗糖酶活性同样的方法进行显色，比色后以光密度值为纵坐标，葡萄糖浓度为横坐标绘制成标准曲线。
2、操作步骤称5g风干土，置于50ml的三角瓶中，注入15ml8%蔗糖溶液，5ml pH5.5磷酸缓冲溶液和5滴甲苯。
摇匀混合物后，放入恒温箱，在37℃下培养24h。
到时取出，迅速过滤。
从中吸取滤液1ml，注入50ml容量瓶中，加3ml3，5- 二硝基水杨酸溶液,并在沸腾的水浴锅中加热5min，随即将容量瓶移至自来水流下冷却3min。
溶液因生成3-氨基-5-硝基水杨酸而呈橙黄色，最后用蒸馏水稀释至50ml，并在分光光度计上于波长508nm处进行比色。
为了消除土壤中原有的蔗糖、葡萄糖引起的误差，每一土样需做无基质对照，整个实验需做无土对照。
无土对照：不加土样，其他操作与样品实验相同。
无基质对照：以等体积的水代替基质，其他操作与样品实验相同。
3、结果计算蔗糖酶活性以24小时后1g土壤葡萄糖的毫克数表示。
葡萄糖（毫克）=a×4式中：a——从标准曲线查得的葡萄糖毫克数4——换算成1g土的系数二、土壤淀粉酶3，5- 二硝基水杨酸比色法:1、试剂配制①1%淀粉。
土壤酶检测报告1. 引言土壤是地球上最重要的自然资源之一，它对农田和生态系统的健康发展至关重要。
土壤酶是土壤微生物代谢的重要标志，其活性和种类对土壤质量和生态系统功能具有重要影响。
本文档旨在通过土壤酶检测报告提供有关土壤酶活性的信息，以便对土壤质量进行评估和改进农业管理实践。
2. 实验方法土壤酶检测使用的方法通常包括测定酶的活性以及酶的种类和含量。
本次检测采用以下方法实施：2.1 酶活性测定采用测定酶活性的方法来评估土壤中不同酶的活性水平。
常用的酶活性指标包括脲酶、过氧化氢酶、过氧化物酶、硝化酶等。
2.2 酶种类和含量测定通过测定土壤中酶的种类和含量，可以更全面地了解土壤微生物群落的组成和功能。
常用的测定方法包括酶谱分析、PCR扩增和基因测序等。
3. 实验结果经过酶活性测定和酶种类和含量测定，我们得到了以下结果：3.1 酶活性酶名活性水平（单位）脲酶100过氧化氢酶50过氧化物酶80硝化酶1203.2 酶种类和含量经过酶种类和含量测定，我们发现土壤中存在多种酶，例如脲酶、过氧化氢酶和过氧化物酶。
其中脲酶的含量最高，过氧化氢酶和过氧化物酶的含量稍低。
4. 结果分析通过对土壤酶活性和酶种类和含量的测定结果进行分析，我们可以得出以下结论：1.脲酶活性较高，说明土壤中存在一定数量的氮素有机化合物，并能迅速转化为植物可用的无机氮。
2.过氧化氢酶和过氧化物酶活性适中，说明土壤中的有机物和废弃物可以被有效分解和降解。
3.硝化酶活性较高，说明土壤中存在一定的硝化作用，有机氮逐渐转化为无机氮。
5. 结论与建议根据检测结果的分析，我们得出以下结论和建议：1.土壤酶活性良好，说明土壤中的微生物群落活跃，有机物分解和养分转化能力强。
建议保持良好的农田管理实践，如定期施肥、轮作和集约耕作等，以促进土壤健康发展。
2.酶种类和含量的测定结果可作为土壤质量评估的重要指标之一，可用于监测农业管理措施的效果和土壤质量的变化情况，为农田管理提供科学依据。
土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶是一种酶，可以将N-乙酰-β-D-葡萄糖苷水解成葡萄糖和N-乙酰氨基糖。
这种酶在土壤中广泛存在，可以被许多微生物产生。
下面将介绍一些关于土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的历史和研究进展。
一、历史土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶最早是在20世纪50年代被发现的。
当时，研究人员发现这种酶可以分解土壤中的N-乙酰氨基糖，从而释放出可供微生物利用的营养物质。
此后，研究人员陆续发现了许多能够产生土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的微生物，包括细菌、真菌和放线菌等。
二、研究进展随着科学技术的不断进步，人们对土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的研究也越来越深入。
以下是一些研究进展的概述：1.土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的生态学功能土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶在土壤中的生态学功能非常重要。
它可以分解土壤中的N-乙酰氨基糖，从而释放出可供微生物利用的营养物质。
此外，土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶还可以参与土壤有机质的分解和循环，对土壤生态系统的稳定性和健康发展具有重要的作用。
2.土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的分子生物学特性近年来，人们对土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的分子生物学特性进行了深入的研究。
研究发现，土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的基因序列具有高度的多样性，不同来源的土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶基因具有不同的结构和功能特点。
此外，土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的基因表达受到多种因素的影响，包括温度、水分、土壤pH值等。
3.土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶的应用土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶在环境保护、农业生产和医药领域等方面具有广泛的应用前景。
例如，土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶可以用于土壤重金属的生物修复，可以用于生产高效有机肥料，还可以用于制备抗生素等药物。
总之，土壤n-乙酰-β-d-葡萄糖苷酶是一种具有重要生态学功能和广泛应用前景的酶，在科学研究和实际应用中都具有重要价值。
土壤酶活性与重金属含量关系的研究进展近年来，随着工业化和城市化进程的加速，土壤重金属污染问题逐渐引起了广泛关注。
重金属污染不仅对土壤质量和环境生态造成了严重威胁，还对人类健康产生潜在危害。
因此，研究土壤重金属污染的成因和修复方法显得尤为重要。
近年来，许多研究发现土壤中的酶活性与重金属含量之间存在一定的关系，这为解决土壤重金属污染问题提供了新的途径和理论依据。
土壤中的酶活性是衡量土壤生态系统功能和健康状况的一个重要指标。
土壤中常见的酶主要有脲酶、过氧化氢酶、过氧化物酶和脱氢酶等。
这些酶能够参与土壤的养分循环、有机物降解以及环境物质转化等过程。
重金属污染会对土壤中的酶活性产生影响，从而影响土壤的生态功能。
研究发现，重金属的含量增加往往会抑制土壤中酶的活性，特别是对于一些对重金属敏感的酶。
首先，土壤中的重金属会直接影响酶的结构和功能。
重金属通过与酶的活性位点结合，干扰酶的正常构象和功能。
例如，重金属离子与酶中的硫醇基团或顺丁烷酰胺酶结合，形成金属螯合物，导致酶活性的丧失。
此外，重金属还可以改变酶的溶解度、稳定性和催化效率。
因此，土壤中重金属含量的增加会显著影响土壤酶的活性。
其次，土壤中的酶活性也受到重金属所诱导的氧化应激的影响。
重金属的氧化还原反应会产生大量的游离基和有害氧化物。
这些有害物质会进一步氧化和破坏土壤中的有机物质和酶，导致酶活性的降低。
例如，重金属可以通过增加土壤中的过氧化氢含量，抑制土壤中过氧化酶的活性。
此外，它们还可以干扰土壤中其他有机物的降解过程，阻碍土壤酶的正常功能。
最后，酶活性与重金属含量之间的关系还受到土壤类型、土壤性质和重金属种类等因素的影响。
不同的土壤类型和性质会对重金属的迁移和转化过程产生不同的影响。
例如，酸性土壤中重金属的迁移速率更高，更容易造成酶活性的抑制。
此外，不同的重金属对酶活性的抑制程度也不同。
一些重金属如铅、镉和汞等对酶活性的抑制效果更为明显。
为了解决土壤重金属污染问题，提高土壤质量和生态环境的健康状况，人们提出了一系列的修复策略。
土壤酶活性测定的实验步骤土壤酶的测定1．三角瓶用稀HNO3（3-5%）或用洗衣粉浸泡24h，后刷洗，然后再用蒸馏水润洗，晾干。
2．土样研磨精细后分袋装好。
土量需2g+2.5g+5g+5g=14.5g，重复一次，14.5某2=29g。
一、过氧化氢酶（容量法）（关松荫P323）1．试剂配制：(1)0.3%过氧化氢溶液：①（1：10030%的H2O2和水）②（0.5molH2O2+49.5ml蒸馏水）③（1ml30%H2O2+99ml蒸馏水）(2)3N硫酸：（10ml硫酸+50ml水）(3)0.1N 高锰酸钾溶液：（1.58gKMnO4+100ml蒸馏水）2．操作步骤：2g风干土置100三角烧瓶→注入40ml蒸馏水和5ml0.3%过氧化氢（现配）→在往复式振荡机上振荡20min→加入5ml3N硫酸（以稳定未分解的H2O2）→用慢速型滤纸过滤，→吸取25ml滤液，用0.1N高锰酸钾的滴定至淡粉红色3．结果计算过氧化氢酶的活性（M），以20min后1g土壤的0.1NKMnO4的毫升数表示：M=（A－B）某T式中：A：空白消耗的0.1NKMnO4毫升数B：滤液消耗的0.1NKMnO4毫升数T：KMnO4滴定度的校正值备注：以容量法测H2O2的酶活：Kappen（1913）首先介绍硫酸存在下用高锰酸钾滴定剩余的过氧化氢测定酶活。
此法根据H2O2与土壤相互作用时，未分解的H2O2的数量用容量法（常用高锰酸钾滴定未分解的H2O2）测定H2O2的酶活2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4→2MnSO4＋K2SO4＋8H2O＋5O2土壤H2O2酶促过氧化氢的分解有利于防止它对生物体的毒害作用二、蔗糖酶（P278）滴定法1.试剂配制：(1)20％蔗糖：（20g蔗糖＋80ml水或12.5g蔗糖＋50ml水）(2)甲苯(分析纯)(3)PH5.5醋酸盐－磷酸盐缓冲液0.5ml磷酸氢二钠·12H2O(1/15M)+9.5ml磷酸二氢钾（1/15M）磷酸氢二钠·12H2O(1/15M)：23.88gNa2HPO4,，加H2O溶解，定容至100ml。
读《土壤酶及其研究法》书名：土壤酶及其研究法主编：关松荫出版社：农业出版社出版时间：1986年7月著书背境：当时土壤酵学研究进展很快，它已经成为土壤生物化学和土壤生物学研究中的重要内容。
我国许多土壤学工作者很注意土壤酌的研究，希望了解一些关于土壤酶的基本性质、理论和应用以及酶活性测定方法等。
另一方面，当时土壤酶分析法主要是沿用一写般生化研究中习用的方法且不够规范化，一些学者对土壤酶的认识也很不相同。
作为一个分支学科来说，不仅要在广度和深度方面加强其理论与实践研究，同时要逐渐完善它的试验方法。
本书就是根据这两方面的需要编写而成的。
绪论一、研究土壤酶的意义二、研究土壤酶的目的与任务三、土壤酶的研究内容四、土镶配学研究中的存在问题第一章土壤酶学研究简史第三章土壤酶的基本特性第三章土壤酶的状态与分布第四章土境酶在碳、氮、磷、硫生物循环中的作用第五章土壤酶与土壤代谢第六章土壤状况与土壤酶活性第七章土壤印活链与植物生长第八章农业技术对土壤酶的影响第九章土壤酶研究的应用第十章我国主要土壤的酶活性状况第十一章土壤酶研究的数理统计分析第十二章土壤酶活性测定以下是对书中个别章节的总结过氧化氢酶几乎存在在所有的生物体里，在某些细菌里，其数量为细胞干重的1%。
它能促进过氧化氢对各种化合物的氧化。
土壤的过氧化氢酶活性，与土壤呼吸强度和土壤微生物活动相关，在一定程度上反映了土壤微生物学过程的强度。
根际土壤的过氧化氢酶活性，远较根际外土壤的为高。
有机质含量高的土壤，过氧化氢酶的活性较强。
因此，土壤过氧化氢酶的活性可以表征土壤总的生物学和肥力状况。
多酚氧化酶能酶促一.二.及三元酚的氧化。
氧化的最终产物是醌，如邻苯二酚在多酚氧化酶作用下可氧化成相应的醌。
Kohohoba M.M.（1965）指出：土壤中芳香族有机化合物转化为腐殖质组分的过程中，氧化酶特别是多酚氧化酶起着重要作用。
近年来的研究表明，某些微生物形成暗色腐殖物质的能力，取决于它们是否含有酚型氧化酶；泥炭土的多酚氧化酶活性显著地高于矿质土壤。
收稿日期:2005—07—11修订日期:2005—09—16土壤酶研究进展杜伟文,欧阳中万(湖南农业大学,湖南长沙 410125)摘 要:土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演重要的角色。
本文综述了土壤酶学研究简史,土壤酶的来源、分布、作用,植物—土壤界面的土壤酶,土壤生态条件与土壤酶,土壤微生物与土壤酶,土壤酶活性测定等方面。
对于加深理解生态系统中的物质循环、土壤酶的生态重要性以及土壤生态系统退化机理有重要作用。
关键词:土壤酶;研究进展;土壤微生物中图分类号:S718.51+9 文献标识码:A 文章编号:1003—5710(2005)05—0076—04 土壤酶是土壤有机体的代谢动力,在生态系统中起着重要的作用,与土壤理化性质、土壤类型、施肥、耕作以及其它农业措施等密切相关。
其活性在土壤中的表现,在一定程度上反映了土壤所处的状况,且对环境等外界因素引起的变化较敏感,成为土壤生态系统变化的预警和敏感指标文章。
自W oods(1898)首次从土壤中检测出过氧化氢酶活性以来,土壤酶研究经历了一个较长的发展时期(关松荫,1986)。
一般认为,20世纪50年代以前为土壤酶学的萌发时期,许多土壤学者从各种土壤中共检测出了40余种土壤酶的活性,同时发展了土壤酶活性的研究方法和理论,土壤酶研究逐渐发展成一门介于土壤生物学和生物化学之间的一门新兴边缘交叉学科[1～3]。
20世纪50～80年代中期为土壤酶学迅速发展的时期。
由于生物化学和土壤生物学所取得的巨大成就,土壤酶的检测技术和方法不断改进,一些新的土壤酶活性逐渐被检测出来。
到20世纪80年代中期,大约有60种土壤酶活性被检测出来,土壤酶学的理论和体系逐渐完善。
土壤酶活性与土壤理化性质的相互关系、土壤酶的来源和性质以及土壤酶检测手段的改进等成为这段时期的研究重点[4,5]。
土壤酶活性的研究作为土壤肥力指标而受到土壤学家的普遍重视(周礼恺,1987)[6]。
20世纪80年代中期以后为土壤酶学与林学、生态学、农学和环境科学等学科相互渗透的时期,土壤酶学的研究已经超越了经典土壤学的研究范畴,在几乎所有的陆地生态系统研究中,土壤酶活性的检测似乎成了必不可少的测定指标[7,8]。
由于土壤酶活性与土壤生物、土壤理化性质和环境条件密切相关(Dick,1996),因而土壤酶活性对环境扰动的响应、根际土壤酶功能的重要性、土壤酶研究技术以及土壤酶作为土壤质量的指标等成为主攻方向[9～11]。
1 土壤酶的来源与分布1.1 土壤酶的来源土壤酶(s oil enzyme)是指土壤中的聚积酶,包括游离酶、胞内酶和胞外酶,主要来源于土壤微生物的活动、植物根系分泌物和动植物残体腐解过程中释放的酶(关松荫,1986; Burn,1978)。
H ofmann与H offmann(1995)认为,微生物是脱离活体的酶的唯一来源。
许多微生物能产生胞外酶。
Crewther 与Lennox(1953)对米曲霉(Aspergillus oryzae)进行了研究,结果表明,酶是按一定的顺序释放出的,首先是糖酶和磷酸酶,随后是蛋白酶和醋酶,最后是过氧化酶。
某些酶是微生物生长初期阶段释出,另一些酶是在生长的后期,,当菌丝丛逐渐减少时释出。
Phaff(1959)曾详细的研究了微生物在合成和天然的培养基质中释放出各种胞外酶的情况[12,13]。
结果表明,许多细菌和真菌能释放出淀粉酶、纤维素酶和果胶酶。
另有一些学者则倾向于认为土壤酶活性主要来源高等植物的根系,根系的纤细顶端在其整个生命过程中的不断地往土壤中分泌出酶,死后则将其酶器富集在土壤里。
有关土壤胞外酶的第一篇报道(W oods,1899)曾指出,植物根系能分泌出氧化酶。
随后,K nuds on与Smith(1919)指出植物根系能分泌出淀粉酶。
R ogers等(1942)指出,玉米和番茄根能分泌出磷酸酶和核酸酶。
许多植物生理学家累积的大量资料表明,植物根确实能将一些酶分泌至根际土壤,但是,由于技术手段等方面的原因,我们很难区别根际土壤中植物和微生物对于土壤酶活性的贡献。
许多学者也持类似的看法。
另外,土壤动物区系释放土壤酶。
关于土壤动物对土壤中脱离活体的酶含量的贡献研究的很少。
K iss(1957年)指出,在草地和耕作土壤里,特别是在土壤表层,蛆蜕的排泄物对土壤的蔗糖酶活性有重要的作用,蚁类的作用则较小。
1.2 土壤酶的分布土壤的一切生物化学过程,都是在土壤酶的参与下进行[14]。
所谓土壤酶是指土壤中的累积酶,即胞外酶,是在没有微生物繁殖发生情况下土壤里存在的具有活性的蛋白质[14,15]。
林区生态系统的土壤酶系主要来源于动植物的分泌物及其残体的腐解、土壤微生物的分泌等[16]。
随着科学研究的深入,越来越多的实验表明,土壤酶系统是土壤生理生化特性的重要组成部分,它积极参与森林生态系统中的物质循环与能量转化,是土壤的重要组成部分之一。
研究表明,植物种类组成不同,其枯落物的质和量不同,适于微生物生长的营养源也不同,因而微生物的种类和组成不同,从而引湖南林业科技 2005年第32卷第5期专题探讨 起土壤酶活性在质和量上的差异。
动物残体及土壤动物的分泌物也是土壤酶活性改变的原因[16]。
由于群落种类组成不同,适于动物生长的营养源和环境因子也不同,因而也可改变土壤酶的质和量。
土壤酶系是土壤中的一切生化过程的参与者,因而研究不同群落内的土壤酶活性对于探讨土壤微生物———酶———植物系统内的相互关系以及对于了解个别物种在群落中的地位和作用具有重要意义。
林区土壤酶活性随土层深度的增加,表现出一定的规律性。
赵林森等通过杨树刺槐混交林试验,表明脲酶、蛋白酶、转化酶、碱性磷酸酶的活性在垂直分布上都表现出上层高于下层的规律;过氧化氢酶活性表现出随土层加深而升高;但多酚氧化酶随土层加深规律性表现不明显。
以植物根系为中心,林区土壤酶活性表现出一定的水平分布规律。
田呈明研究了3种林型下脲酶、蔗糖酶、纤维素酶的活性,其活性表现为根际区域>非根际区域。
周国英在油茶林地的研究表现为根际的过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶、纤维素酶活性大于非根际酶的活性。
姚胜蕊等在苹果园的研究报道均表现为根际土壤酶活性>非根际土壤酶活性。
林区土壤酶活性的季节性变化主要受环境条件(干湿、温度变化)和林木生长等的综合影响。
张其水在杉木连栽林地营造混交林后的研究表明,土壤酶活性以林木旺盛生长的夏秋季最高,春季次之,冬季最低,与胡延杰在杨树刺槐混交林及纯林土壤中的研究结果以及关松荫等的研究结果一致。
2 土壤酶的作用土壤酶是土壤生物化学过程的积极参与者,在森林生态系统中的物质循环和能量流动过程中扮演着重要的角色(周礼恺,1989;Burns et al,2001;K issetal,1998)[17,18]。
尽管森林生态学和土壤学中有关森林土壤酶研究的报道较多(Facelli et al,1974;Setletal,1991:W ood,1991;Dilly et al.,1996)。
但迄今为止,尚无有关旅游风景区土壤酶研究进展的文献综述。
2.1 评价土壤肥力19世纪50年代,H ofmam等人率先提出用蔗糖酶活性作为评价土壤肥力状况的指标,其根据在于该酶活性综合反映了气候、栽培、土壤改良和土壤性质的变化。
19世纪80年代有人提出一些土壤酶的综合活性作为预测土壤肥力的方法。
这种方法与用某种酶活性的评价方法相比能更好地反映有机质更新全过程中养分的释放,以及无机养分的相对有效性。
我国学者根据土壤酶活性与肥力呈正相关的关系,对多种土壤酶进行了聚类统计分析,并将我国土壤分成四个肥力等级。
土壤有机质在各种酶的作用下,释出特定的植物养分,因此,酶活性不仅与土壤肥力状况有关,而且与植物养分的有效性有关[19]。
例如,在真菌作用下,一些糖酶参与凋落物的分解,致使土壤中有效磷与有效氮增加。
酸性磷酸酶活性与各种形态的土壤磷,酸性、碱性磷酸酶活性与小麦、三叶草根际中的有机磷的减少呈正相关。
而且,酸性磷酸酶活性还与小麦产量呈显著正相关。
S peir对汤加土壤的研究表明,土壤硫酸醋酶可作为诊断土壤中硫素营养的指标[20]。
另外,土壤中氮的转化与蛋白酶、脲酶活性相关,蔗糖酶的活性可以反映土壤中碳元素的转化和呼吸强度,过氧化氢酶与土壤有机质的转化速度有密切的关系,纤维素酶与土壤中纤维素含量有关。
据此认为,酶学方法也可用于评价土壤中其它微量元素的有效性。
利用土壤酶对pH的敏感性,可以评估土壤的pH值。
例如,酸性土壤中主要存在酸性磷酸酶,少有或无碱性磷酸酶。
Peshakov进一步拓宽了上述有关pH值的概念,将氮、鳞、钾肥的最佳用量定义为能产生最大脲酶、蔗糠酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性的用量。
2.2 诊断土壤污染土壤酶可用来评价许多污染物对相对“健康”土壤的影响。
因此,以往对酸雨、重金属、农药,以及其它工业与农用化学品引起土壤酶活性变化的研究十分活跃。
Jarvis的研究发现,pH2.7的模拟酸雨可抑制土壤中脱氢酶、蛋白酶、磷酸酶和芳基硫酸酷酶的活性[21,22]。
Ohlinger的研究认为,酸雨可明显减弱变成土中酶的活性,但对敦土中酶的活性影响不大。
Mathu还就重金属与外派生物剂对土壤酶活性的影响方式进行了研究[23],发现两者的影响方式不同。
一般来说,引起生物影响的重金属,尤其是汞、银、钴、铜的浓度要低于外源生物剂的浓度。
同时,有机土中添加微量铜,可抑制糖酶的活性,导致土壤有机质的矿化与损失。
但是,许多金属在低浓度下,可作为土壤酶的组成成分,维持酶的最佳生物活性。
Jem的研究还发现,镁、钙、钡、钴、镍、锌、锰可激活焦磷酸酶。
通常,土壤酶活性的测定可用来检测土壤中重金属与其它工业污染物的相对污染程度。
其中,蔗糖酶的活性可用来对由重金属与硼引起的土壤污染进行初步评级。
抗坏血酸氧化酶,硝酸、亚硝酸还原酶可用作土壤污染的诊断标准。
作为土壤污染的指标。
研究表明,土壤酶参与有机化合物的降解有可能在治理污染土壤方面得到应用。
重复使用一种或几种类似化学结构的农药。
可能导致农药的迅速降解,很快丧失药效。
Murpiry发现,土壤重复使用杀虫剂后,可增强磷酸酶的活性,从而催化水解反应,降解杀虫剂小的醋酸基。
土壤萃取液中,可加速杀虫剂的降解。
有关土壤酶失活的机理。
Dick的研究认为,当部分纯化的游离态酶被加入土壤时,酶与土粒结合,掩蔽了酶的活性位。
此外,还由于土壤中可溶性盐对酶的抑制,以及酶自身的生物降解作用,导致了酶的失活,因此,要使酶在去除土壤污染中得到应用,必须深入研究土壤中酶学的机理,采取相应的措施。
有关重金属污染对土壤酶活性影响的研究报道很多。
最近,和文祥等(2001)的研究表明,Hg导致土壤脲酶和转化酶活性降低。
