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土壤酶与蚯蚓的故事

发布时间:2021-12-13 13:30:23 文章来源:http://www.tianlongzetian.com/news/gongsi/2021-12-13/195.html

土壤酶与蚯蚓的故事

一、土壤环境破坏,病害肆意传播

现如今,各种各样的农田病害让农民朋友们苦不堪言!比如:玉米红蜘蛛虫害、番茄病毒病、大棚蔬菜霜霉病等。土壤病害都源于农田土壤。长期以来,随着化肥和农药的过量使用,及环境污染物的不断排放,农田土壤环境质量加速下降,有益微生物加速死亡,病虫害繁殖速度加快!农田土壤环境质量是土壤容纳、吸收和降解各种环境污染的能力。各种污染物(农业、工业)进入土壤后,都会对土壤的环境质量造成一定的影响。影响大于土壤自净能力时,土壤即开始恶化。

 

二、土壤环境质量指标

土壤环境质量指标主要包括土壤环境容量、重金属全素含量、重金属元素有效性、有机污染物(包括 农药)的残留量、土壤 pH、土壤质地等,但这些指标均为土壤理化指标。

研究发现,与土壤理化指标相比,土壤生物及生物化学指标对土壤环境变化更为敏感,能够比较迅速地评价土壤短时间内的环境质量化。


 

三、土壤酶在土壤中的重要作用

土壤是一个活的生态体系,这个体系的一切生化过程都是在酶的作用下进行的。土壤酶是指土壤微生物、植物根系和土壤中其他生物细胞产生的胞内酶和胞外酶的总称。

土壤酶作为土壤中的重要组成部分,是土壤中产生专一生物化学反应的生物催化剂,对土壤环境质量的变化反应迅速,常被用来作为指示土壤环境质量的生物学指标。

土壤酶有四个来源,分别为:植物根系分泌、微生物释放分泌、土壤动物区系释放、动植物残体释放。

土壤酶参与各种代谢过程和能量转化,土壤酶是土壤的组成成分之一。土壤中土壤酶的活性反映了土壤中进行的各种生物化学过程的动向和强度,虽然数量少,但是作用非常强大。

土壤酶是评判土壤肥力的重要指标。土壤质量核心是土壤生产力,其基础是土壤肥力,土壤酶的活力高低是评判土壤肥力的重要指标。它反映了土壤中养分的转化能力以及土壤中生物活性的大小,它参与土壤中各种代谢过程和能量转化,是土壤生物化学特征的重要组成部分,是评价土壤肥力的一项重要指标。

土壤酶可以加速土壤中有机质的转化。土壤酶可以促进土壤中腐殖质和有机无机胶体的形成,这样可以更多的形成团粒结构,并且还可以将大分子的物质形成植物可以吸收利用的最小单位。比如脲酶能促进土壤中的含氮有机化合物——脲素分子的酰胺肽键的水解,生成的氨是植物氮素营养来源之一;磷酸酶能促进有机磷化合物的分解,为植物提供有效的磷素;铁、锰还原酶能酶促土壤中铁、锰的转化以便利于植物吸收。

土壤酶具有土壤解毒作用。我们都知道作物在连作过程中会积累一定的自毒物质,土壤酶可以分解这些对植物根系和土壤微生态环境有害的物质;另一方面,过氧化氢酶还可以分解在土壤中所有生物呼吸过程中所生成的过氧化氢,减轻过氧化氢对植物的危害。

土壤酶可以帮助作物更好的吸收养分。土壤酶可以将矿质元素从土壤胶体中争夺出来,变成可溶性的、具有移动性的养分供植物吸收利用。

四、化肥对土壤酶的双重作用

化肥合理施用会提高土壤酶活性或对土壤酶活性没有影响。合理施用下,随着氮肥施用的增加,土壤β-葡糖苷酶、酸性磷酸酶、脱氢酶的活性随之升高。单施氮肥土壤脲酶、转化酶和碱性磷酸酶活性均增加。在辣椒地中施加氮、磷、钾混合肥,会使土壤β-半乳糖苷酶活性增加。也有研究发现肥料的增加可使酸性磷酸酶、转化酶和蛋白酶活性升高。

化肥过量施用会导致土壤酶活性的降低。过量施用下,化学肥料会抑制磷酸酶的活性。如水田土壤中施用过量的氮肥会使土壤脲酶的活性受到抑制。氮、磷、钾肥会导致土壤过氧化氢酶活性显著降低。在氮、磷、钾肥基础上添加钙后,土壤脱氢酶和芳基硫酸酯酶的活性降低,而土壤脲酶、荧光素水解酶、酸性磷酸酶的活性受到抑制。

 

五、农药抑制土壤酶的活性

农药(杀虫剂、除草剂、杀菌剂)施用后会影响土壤微生物的生长和活性,从而也对土壤酶活性产生影响,大量研究表明,酶对农药的作用机制是通过抑制或诱导作用,调节、修改或控制合成酶的基因,通过土壤中不同浓度的农药来控制胞内酶和胞外酶的产物及其总量的变化。但以酶活性作为农药污染评价指标因土壤、农药类型不同而有较大差异。

1. 杀虫剂影响

大多数杀虫剂对土壤酶活性都有严重抑制作用。例如:脲酶和脱氢酶对毒死蜱最为敏感。土壤磷酸酶活性随毒死蜱浓度的增加而增加,但超过20天后酶活性逐渐降低。重复施用毒死蜱和喹硫两种农药后土壤磷酸酶活性下降。西玛津、氟乐灵、狄氏剂等农药的施用可以降低土壤脱氢酶的活性。蚍虫淋、林丹、二嗪磷对花生地碱性磷酸单酯酶和脱氢酶活性先下降后升高,总体呈降低状态。

2. 除草剂类影响

大多数除草剂对土壤酶活性都有严重抑制作用。例如:除草剂呋喃丹、铁灭克、天王星抑制土壤磷酸酶的活性;天王星、功夫、久效磷、氧化乐果、乙草胺等除草剂抑制脱氢酶的活性;水稻除草剂苯噻草胺抑制过氧化氢酶的活性,且浓度越大,抑制作用越强;草不绿可抑制土壤酯酶的活性;西维因可抑制转化酶的活性;莠去津可降低土壤β-葡糖苷酶的活性。

3. 杀菌剂类影响

大多数杀菌剂对土壤酶活性都有严重抑制作用。例如:百菌清、多菌灵混剂、氯氰菊酯可抑制土壤转化酶活性;高浓度井冈素抑制过氧化氢酶、脲酶和酸性磷酸酶的活性;百菌清抑制土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、转化酶的活性;较高剂量的杀菌剂可抑制脱氢酶的活性。

六、工业污染物对土壤酶的双重作用

工业污水、污泥由于其富含一些有价值的有机无机营养物,在处理后能够改善土壤肥力,常应用在农业领域进行农田的灌溉。研究发现污水污泥的适当应用可以促进土壤生物活性增加基底呼吸和微生物的生物量,从而引起酶活性的提高,但是超量使用则会降低土壤酶的活性。例如:适量灌溉污水污泥的土壤,脲酶、磷酸单酯酶、芳基硫酸酯酶的活性增加;适量使用大麦田污水污泥对土壤 BAA-蛋白酶、脲酶、磷酸酶和β-葡糖苷酶活性有促进作用。但是,超量使用污水污泥后,土壤β-葡糖苷酶、β-乙酰氨基葡糖苷酶、蛋白酶和磷酸酶活性受到抑制,根际和非根际土壤的土壤脱氢酶活性都明显降低。
 

七、城市固体垃圾污染抑制土壤酶的活性

城市固体垃圾是人们在生产建设、日常生活和其他活动中产生的废弃物质,其中所含的有害物质会改变土壤结构和土质,影响土壤中微生物的活动,酶活性随之变化。已有的研究表明,城市固体垃圾会影响土壤β-葡糖苷酶、脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶、过氧化氢酶、纤维素酶、蛋白酶等的活性。

 

八、重金属与土壤酶

众所周知,重金属在生态系统中具有长期的毒性作用且对土壤酶催化过程有着负面的影响。它们通过抑制其催化反应活跃的基团、改变蛋白质的构象或与其他金属共同参与破坏酶复合物的形成从而破坏土壤酶的活性。土壤脲酶、酸性磷酸酶、脱氢酶都对土壤重金属污染比较敏感,是指示土壤重金属污染的指标。土壤脱氢酶活性更易受到土壤 Pb 和 Cd 积累的影响,较适合用于反映土壤中Pb和Cd污染程度。芳基硫酸酯酶也可被用作土壤重金属污染的敏感指标。研究发现 L-谷氨酰胺酶、纤维素酶和 β-葡糖苷酶活性受Hg、Ag、Cr 和 Cd 等金属元素抑制。

但也有研究表明,土壤酶活性在重金属污染土壤的修复中有一定的积极作用。如在 Cd、Zn、Pb 复合污染的土壤中过氧化氢酶活性随着 Pb 浓度增加而增加;Cd、Cu、Ni 对磷酸酶活性均表现出一定的激活效应;蛋白酶和脲酶活性受重金属的抑制较弱。在土壤中,重金属 Cu、Zn、Pb、Cd 污染对土壤转化酶影响不大。
 

九、蚯蚓及蚯蚓产品含有大量土壤酶,可有效降解土壤污染物,实现农作物无害种植

蚯蚓生活在土壤中,它作为主要的大型土壤动物类群,对土壤环境改善所起到的作用不容小觑!!蚯蚓消化能力强、食性广,在生态系统中担当着分解者的角色。蚯蚓肠道中含有大量的土壤有益菌群,蚯蚓和微生物的联合作用,能分泌出大量的土壤酶、污染物消化酶,有效转化土壤污染物,改善土壤条件,促进土壤养分循环,提高农作物的质量和产量。

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