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【硕士论文】试析土壤中主要酶类对林业和园林影响的研究进展(论文标题)

星级: ★★★★★ 期刊: 《现代园艺·下半月》作者:布凤琴 范萌嘉 颜欢 孙晓丽浏览量:2496 论文级别:推荐本章主题:土壤和活性原创论文: 5156论文网时间:2012年8月19日审核稿件编辑:Arvin本文版权归属:www.lhfsf.com.cn 分享次数:4527 评论次数: 9389

导读:现在请大家一起欣赏本篇文章土壤和活性专业方面的毕业论文范文,为广大学生们写作毕业论文是提供参考帮助。

(山东建筑大学艺术学院,山东 济南 250101)

摘 要:土壤酶作为土壤的有机组成部分 ,通过对其活性及酶促反应相关指标的测定可以评估土壤的肥力状况及营养转化情况,影响植物体的生长发育,促进土壤污染物分解和土壤环境的保护以及了解陆地上的碳、氮循环情况.因此,土壤酶的相关研究被广泛的应

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用在农林业的发展和园林的生态设计等方面,具体体现在土壤的评估和改良,植物根际环境的改善,土壤污染物的降解及维护土壤生态系统平衡等方面.

关键词:土壤酶;土壤;生态;林业;园林

土壤
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酶作为土壤生物学特性组成部分的重要成分,在土壤中所进行的一切生化反应都需要有土壤酶的催化作用,是土壤有机物转化的重要催化剂.土壤酶不仅仅在土壤有机质的分解过程中有重要作用,而且对于土壤条件的变化敏感,因此被广泛应用于土壤生态系统的指示方面,是评定生态系统发生变化的标准.土壤系统新陈代谢过程中所进行的一切生物和生物化学反应都需要有酶类的催化作用.近年来研究发现,土壤酶的来源十分复杂,且种类繁多,数量庞大[1].在不同的地区,土壤酶的种类和活性高低都有不同.由此可见,土壤酶与土壤环境条件联系密切[2],土壤酶活性的大小可以指示在土壤中所进行的生化反应的方向和强弱,促进土壤中物质的新陈代谢,且酶促作用在很大程度上影响了土壤中营养物质的转化速率.

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因此,通过对土壤酶活性的研究,对于我们了解不同地区的土壤生态系统的差异和变化,恢复被破坏植被的生态效应,维护土壤生态系统的稳定方面具有重要意义.目前,土壤酶的研究在林业及园林上的应用越来越广泛.在植物生长发育及根际环境和土壤污染物的降解处理及土壤环境的改善方面,土壤酶研究的重要性逐渐被认识和发展.

1 近年对土壤酶的研究进展

土壤酶的首次发现是Woods在1898年从土壤中检测到了过氧化氢酶的活性.由此开始,土壤酶的研究经过了漫长的发展过程[4].目前为止,被发现的土壤酶大约有60种,土壤酶与土壤理化性质及土壤微生物的关系,土壤酶的检测手段的改进受到越来越多的重视.在这一发展阶段,土壤酶的研究不仅对农业的生产实践产生了重大影响,也开始渗透到了林业、环境学科、生态学科的发展中.土壤酶活性作为检测土壤质量的一项重要指标[5],土壤酶活性与环境和生态的关系得到了越来越多的关注.在土壤酶的检测手段方面也逐渐深入到了分子生物学范畴.

1。1 土壤酶的来源

在对土壤酶来源的认识问题上,经历了一个艰难的研究过程.起初,土壤酶被认为是土壤中所固有的组分.后来有学者认为,土壤酶唯一的来源是土壤微生物,所有土壤中的酶都来自于微生物.而也有学者认为土壤酶的主要来源是植物,因为植物体不仅在生命活动的过程中通过根系向土壤当中释放大量的酶,而且在植物死后植物体内储存的酶类也会渐渐地释放到土壤中.而现在,研究发现土壤酶的来源并不是单一的,土壤微生物的生命活动、植物的根系释放、动植物腐残体都是土壤酶重要的来源[6].

1。2 土壤酶的分类

按照土壤酶来源的不同可以将其分为积累酶和增值酶2大类.积累酶指土壤中本身含有的酶活性;增值酶是指后期的微生物、动植物生命活动影响所增加的酶活性.不同的土壤酶类所催化的反应类型不同,功能也不同.以此为根据,可以将土壤酶分为4种类型,分别是水解酶、转移酶、氧化还原酶、裂合酶.其中研究的较多的是水解酶类和氧化还原酶类.水解酶类可以将土壤中的大分子物质,如蛋白质等,水解成容易被植物体吸收的小分子物质,由此参与到生态系统中的碳、氮循环中,包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、脲酶、磷酸酶;在氧化还原酶类的催化下,可以发生氢离子和电子的转化和转移,由此促进正负电荷的转移使之发生氧化还原反应,这类酶包括过氧化物酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶等等.

到目前为止,被监测和发现的土壤酶大约有60多种,在土壤污染的处理、经济林的养护管理、作物的增产等方面研究较为深入.下面列举的是几种研究较多的酶类及其对土壤环境的功能和作用:

蔗糖酶:蔗糖酶是一类比较稳定的酶类,蔗糖酶以吸附的形式存在,主要功能是促进蔗糖的水解过程.这样的反应可以将生物难以利用的蔗糖分解成各种容易被微生物和植物吸收的小分子单糖,在土壤生物供能方面有重要作用.

脲酶:促进土壤中的有机物——酰胺碳氮键是尿素分子中重要化合键,脲酶可以促进该化合键的水解,其水解产物氨可以作为植物氮元素营养的来源之一.因此,脲酶的活性可以影响土壤的肥力状况,也可以加快土壤中潜在养分的可吸收利用程度.基于脲酶的这种特性,其活性检测常被用作衡量土壤肥力的指标之一、在一定程度上反映土壤的生产情况.

蛋白酶:主要用于促进含氮化合物(如蛋白质类)的水解反应,可以将大分子含氮有机物水解成氨基酸等小分子物质,由此作为高等植物的氮元素来源.在不同地域的土壤中,蛋白酶的种类和活性不同,这是因为蛋白酶的种类和相对活性容易受到土壤pH值、微生物的种类、有机质反应底物和酶数量、氮元素含量以及其它的土壤性质影响.

过氧化氢酶:可以分解土壤中所含的过氧化氢,降低过氧化氢对植物的危害,因其可直接参与土壤的物质转化与能量流动的过程,故其活性指示土壤的呼吸强弱.

磷酸酶:可以转化土壤磷素使之能够被植物吸收.可以分为碱性磷酸酶、中性磷酸酶和酸性磷酸酶3种.一般而言,酸性磷酸酶主要存在于酸性土壤中.碱性磷酸酶主要存在于碱性土壤和中性土壤中.

1。3 土壤酶活性的分布及测定方法

由于土壤酶活性在土壤质量和生态系统方面的指示作用,在这些方面,土壤酶活性被作为生物活性指标系统研究.根据土壤酶活性对农林业的管理措施的影响而建立概念模型成为当前的研究热点.由于土壤酶活性容易受到土壤理化性质、气候温度、动植物及微生物的影响,因而具有地域性和季节性.同地域同季节的土壤酶活性的分布研究主要分为垂直分布和水平分布2种:垂直分布是研究土壤酶在土壤剖面上酶活性与深度的关系,酶的活性分布有垂直方向的层次性,随土壤剖面深度增加,酶的活性减小.酶活性的地带性分布以及酶活性的季节分布方面在关于生态系统的研究上多有涉及,如陶宝先等对马尾松林下土壤酶活性的季节变化进行了探讨,赵汝东等对红壤丘陵区马尾松人工林下酶活性进行测定.在土壤酶的测定方面应用较多的有过氧化氢酶——高锰酸钾滴定法、磷酸酶——磷酸苯二钠比色法、多酚氧化酶——邻苯三酚比色法等等.

2 土壤酶在林业和生态园林中应用的研究进展及展望

土壤酶的种类、数量及活性受土壤环境的影响而变化,作为土壤中物质新陈代谢的催化剂,土壤酶在生态系统的养分循环等过程中有重要作用,因而在土壤质量检测和林地生态恢复等方面被广泛应用.例如蔗糖酶的活性受季节变化和土壤植被的影响而变化,且与土壤表面的团聚体、土壤的有机质含量有关,因此可以用于反映土壤有机物的积累以及其分解转化的规律.提高脲酶的活性可以加快土壤中氮元素的转化,从而增加根系的有效氮的含量.过氧化氢酶可促进有害化合物的氧化,并可减少过氧化氢积累对植物的危害.磷酸酶则能参与土壤中磷的转化,多酚氧化酶对芳香族化合物分解转化过程有重

土壤中主要酶类对林业和园林影响的研究进展
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要作用.

2。1 土壤酶对土壤微生物和土壤理化性质的影响

土壤酶的重要来源之一是土壤微生物,土壤酶对于稳定

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土壤结构和土壤物质循环有重要作用;因此,土壤微生物数量特别是活体微生物量也与土壤酶的活性有密切关系.土壤微生物的种类和数量与酶活性都是指示土壤生物性质的重要指标,同时参与土壤中的理化反应,影响土壤养分的利用.如郭继勋研究表明,磷酸酶、纤维素酶和脲酶活性与土壤微生物碳、氮含量呈正相关关系.漆良华等人的研究结果表明,真菌种类数量、脲酶和脱氢酶对土壤养分有密切影响,特别是微生物种类数量和土壤酶活性与有机质和速效钾紧密相关.

2。2 土壤酶的指示检测作用

土壤中发生的一切生理生化反应都离不开土壤酶的酶促作用,这种作用一般发生在植物根系、微生物细胞和土壤颗粒的表面,与土壤环境具有一致性,因此使得土壤也具有了类似生物体新陈代谢的生命能力.

因为土壤酶活性的种类和强弱的不同可以说明土壤中生化反应的方向和强度的不同,因此土壤酶活性常作为生物活性指标的一种.土壤酶的活性对土壤条件的变化十分敏感,尤其是污染的土壤会引起酶活性的很大变化,因此可以将土壤酶活性作为一项生态毒理学的指标,用以对环境污染物污染土壤的程度及可能造成的生态环境影响进行判断.

此外,土壤酶活性受重金属污染物、多环芳烃(PAHs)等的土壤污染物影响,例如汞可以使脲酶等转化酶的活性降低, Morenoa等研究表明,某些重金属离子会抑制土壤酶的活性.这表明酶活性对重金属等污染具有很强的敏感性,因此可以用于污染区的污染状况的监测和指示.同时,除草剂、化学肥料、灭菌剂等化学试剂和酸雨酸雾等也会影响土壤酶的活性. 利用土壤酶活性的指示作用检测土壤的污染情况也是土壤酶学目前的重点研究之一、

2。3 土壤酶对植被的影响

首先,土壤酶活性与植被的枯落物有关.例如森林凋落物作为森林生态系统的组成部分,其分解与森林生态系统中的营养元素 (C、N、P、S等)循环联系密切(Sinsabaughet al。, 1993Setalaet al。, 1991).凋落物的分解过程中最终是在土壤酶系统作用下彻底降解的.枯落物可以逐渐向土壤中释放酶,从而提高了酶的活性.与此同时,酶活性的升高会加快对枯落物的分解作用(Dillyet al。, 1996),加快物质转换和营养元素释放,对于土壤肥力的提高和生态系统的稳定有重要意义.枯落物还可以影响动植物和微生物的生命活动,从而间接影响土酶的活性.一系列研究表明,再分解枯落物的过程中酚氧化酶活性有明显变化,土壤中的纤维素分解酶、木聚糖酶活性受微气候条件和枯落物质量的影响,从而证明土壤酶活性与枯落物的分解有关.

其次,土壤酶活性与植被特征也有重要关系.土壤是植被生长发育的基础,其生命活动受理化性质及土壤酶活性的影响,同时也对土壤酶的种类和土壤中进行的生物化学反应有决定性影响.主要体现在:第一,植被群落的生物多样性及物种组成会影响土壤酶的种类和数量.另外,林下植物与土壤酶活性具有密切联系.例如,间伐增加了林下植物的多样性,土壤酶的活性便会升高,这表示土壤的肥力得到提高.

[ 参考文献 ]

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