重金属污染区土壤酶活性变化——以福建龙岩新罗区特钢厂污水灌溉区为例

从福建龙岩新罗区特钢厂污灌区农田采集土壤,测定土壤基本理化性质及脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性和Cu、Cd、Pb、Zn含量,探讨重金属污染和土壤性质对土壤酶活性的影响.结果表明:4种全量或有效态重金属与土壤脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著或极显著负相关;土壤pH与碱性磷酸酶活性呈极显著正相关,粉粒含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关.经通径分析,重金属污染刺激了脲酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性,但对碱性磷酸酶活性的影响较小.有效态Cu、Cd、Pb、zn对过氧化氢酶活性的直接影响并不大,但通过间接途径抑制了过氧化氢酶活性.土壤理化性质对5种土壤酶活性的影响较大,碱解氮直接抑制了脲酶活性;全磷直接刺激了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,并通过有效磷刺激了纤维素酶活性;有效磷直接刺激了纤维素酶活性,直接抑制了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性;全钾直接抑制了碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性;速效钾通过有效磷刺激了纤维素酶活性;土壤颗粒组成明显影响多酚氧化酶和过氧化氢酶活性.5种酶活性与土壤Cu、Cd、Pb、Zn含量之间的关系不明确,因此其活性不是指示土壤Cu、Cd、Pb、Zn污染的良好指标.     

喀斯特石漠化山地不同类型人工林土壤的基本性质和综合评价

以贵州喀斯特石漠化山地退耕还林工程区的刺槐(Robinia pseudoacacia)人工林(RP)、千香柏(Cupressus duclouxiana)人工林(CD)、刺槐千香柏混交林(RD)及未造林地(CK)为研究对象, 探讨了土壤物理、化学性质和土壤酶活性的动态变化, 并对不同恢复类型的土壤质量进行了综合评价。结果显示: 1)各类型人工林的土壤物理特性明显优于未造林地。2)在RP、CD、RD及CK下, 土壤养分和pH值存在显著差异, 且速效养分在不同月份差异明显(p < 0.01)。3) RP、CD、RD及CK下的土壤脲酶的最大活性出现在9月, 最小活性出现于1月; 不同类型的人工林及CK下土壤蔗糖酶的活性存在显著差异(p < 0.01); 土壤过氧化氢酶的活性在一年的测定期内的变化趋势一致, 呈单峰型分布, 而碱性磷酸酶的活性却出现了两次峰值和一次谷值; 土壤多酚氧化酶的最小活性均出现在1月, RP在整个研究期间多酚氧化酶的活性最小。RP、CD、RD及CK下, 土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶5种酶的活性在整个研究期间的平均值排序不同。4)土壤质量综合评价的结果表明, 土壤质量综合评价指数值(SQI)的大小排序为: RP (0.748) > RD (0.590) > CD (0.406) > CK (0.315)。结果表明, 退耕还林后土壤质量得到较明显的改善, 其中刺槐纯林和混交林的效果较好。     

施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响

利用田间定位试验,研究0(BC₀)、7.5(BC₁)、15(BC₂)和22.5(BC₃)t·hm^-2水稻秸秆生物炭及3.75 t·hm^-2水稻秸秆(STR)一次性施加6年后对稻田土壤肥力及酶活性的影响.结果表明: 施用生物炭6年后土壤有机碳、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为34.6%、12.4%和26.2%,土壤pH值和容重显著降低,但对土壤全氮含量无显著影响.土壤脲酶和酸性磷酸酶的活性显著增加,土壤荧光素二乙酸酯酶(FDA水解酶)和芳基硫酸酯酶的活性受到不同程度的抑制,其中,BC₂处理的土壤脲酶活性增加量最大,增幅为36.5%.土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加,与土壤速效磷含量呈显著正相关关系;土壤FDA水解酶和脲酶主要与土壤速效钾含量有关;酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶与土壤容重呈显著正相关.施用生物炭6年后土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性明显升高,增幅分别为48.8%和27.5%,而过氧化氢酶活性逐渐下降,且显著低于对照BC₀.STR处理显著增加了土壤脲酶、FDA水解酶、脱氢酶、酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性,降低了过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,降幅分别为23.4%和15.9%.     

喀斯特退化山地不同类型人工林土壤养分与酶活性

人工植被恢复是喀斯特退化山地生态修复的重要途径之一。本研究探讨了喀斯特山地滇柏(Cupressus duclouxiana)纯林、刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林和滇柏-刺槐混交林等3种类型人工林和未造林地(对照)的土壤养分含量和土壤酶活性及其相关性,为该地区选择适宜的造林树种和方式、改善林地土壤质量提供参考依据。结果表明：(1)4种类型样地土壤均呈碱性,且人工林土壤pH值均显著低于未造林地;人工林土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷含量均显著高于未造林地;全钾、速效钾含量均显著低于未造林地。(2)除碱性磷酸酶外,其余4种土壤酶活性均在滇柏-刺槐混交林中最大。3种类型人工林土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶活性均高于未造林地。(3)脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶等受土壤养分影响的主要因素不同,过氧化氢酶活性与养分指标之间相关性不显著。(4)冗余分析结果表明,土壤全氮、全磷对喀斯特不同类型林分土壤酶活性影响显著,能解释酶活性变异的60.7%,酶活性-养分特征关系方差累计贡献率为78.8%。喀斯特退化山地营建的人工林植被可提高林地土壤养分含量与酶活性,从而改善土壤质量,...     

重金属污染区土壤酶活性变化

从福建龙岩新罗区特钢厂污灌区农田采集土壤,测定土壤基本理化性质及脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性和Cu、Cd、Pb、Zn含量,探讨重金属污染和土壤性质对土壤酶活性的影响.结果表明： 4种全量或有效态重金属与土壤脲酶、纤维素酶、碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著或极显著负相关;土壤pH与碱性磷酸酶活性呈极显著正相关,粉粒含量与过氧化氢酶活性呈显著负相关.经通径分析,重金属污染刺激了脲酶、多酚氧化酶和纤维素酶活性,但对碱性磷酸酶活性的影响较小.有效态Cu、Cd、Pb、Zn对过氧化氢酶活性的直接影响并不大,但通过间接途径抑制了过氧化氢酶活性.土壤理化性质对5种土壤酶活性的影响较大,碱解氮直接抑制了脲酶活性;全磷直接刺激了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,并通过有效磷刺激了纤维素酶活性;有效磷直接刺激了纤维素酶活性,直接抑制了碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性;全钾直接抑制了碱性磷酸酶和多酚氧化酶活性;速效钾通过有效磷刺激了纤维素酶活性;土壤颗粒组成明显影响多酚氧化酶和过氧化氢酶活性.5种酶活性与土壤Cu、Cd、Pb、Zn含量之间的关系不明确,因此其活性不是指示土壤Cu、Cd、Pb、Zn污染的良好指标.     

模拟氮沉降对太岳山油松林土壤酶活性的影响

为研究土壤酶活性对氮沉降增加的响应,以山西太岳山油松人工林和天然林为研究对象,于2009年8月开始实施模拟氮沉实验,试验设置对照(CK,0 kg N hm-2a-1);低氮(LN,50 kg N hm-2a-1);中氮(MN,100 kg N hm-2a-1);高氮(HN,150 kg N hm-2a-1)4种氮处理,自2012年起每年5、7、9月在各处理样方采集表层0—20 cm土壤,测定土壤酶活性(过氧化物酶、多酚氧化酶、纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、中性磷酸酶)。研究结果表明:施氮处理下的脲酶与中性磷酸酶活性均有所提高,而低氮处理下天然林中的多酚氧化酶与人工林中的蔗糖酶显著低于对照,中氮、高氮处理下过氧化物酶、多酚氧化酶、天然林中的纤维素酶以及人工林中的蔗糖酶显著降低。总的来说,人工模拟氮沉降促进了土壤中脲酶和中性磷酸酶的活性,抑制了过氧化物酶和多酚氧化酶的活性,并降低了天然林土壤中的纤维素酶活性和人工林中的蔗糖酶活性,但对天然林中蔗糖酶和人工林中的纤维素酶无影响。主导木质素降解的多酚氧化酶活性与纤维素酶、蔗糖酶活性显著相关,纤维素酶与蔗糖酶活性的下降可能是由木质素降解受到抑制,土壤微生物可利用碳源减少所引起。另外,受到天然林土壤含氮量较高的影响,与人工林相比,天然林的多酚氧化酶活性对模拟氮沉降更敏感。由于被抑制的酶均与土壤有机质降解密切相关,氮沉降增加将减缓山西油松林土壤有机质的降解,有利于有机质在土壤中的积累。     

松材线虫对马尾松林土壤微生物生物量及酶活性的影响

以感染松材线虫病的马尾松林土壤作为研究对象,探索不同程度松材线虫病感染对马尾松林土壤理化性质、微生物生物量和土壤酶活性的影响。结果表明:随松材线虫病危害程度的加重,总碳、总磷、总钾、可溶性有机碳、铵态氮、硝态氮、有效磷和含水量呈现升高趋势,而p H、Ca、Mg、可溶性有机氮、微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)显著降低;同时,蔗糖酶、脲酶、纤维素酶和多酚氧化酶酶活性随着感染程度的加重而趋于下降,而酸性磷酸酶和蛋白酶活性则显著升高。结果表明:土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶4种酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总磷、总钾、有效磷、总碳等理化指标呈显著负相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg、Ca含量呈显著正相关;酸性磷酸酶和蛋白酶酶活性与含水量、铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳、总钾呈显著正相关,而与可溶性有机氮、p H、Mg和Ca呈显著负相关;另外,MBC和MBN与酸性磷酸酶或蛋白酶呈显著负相关,而MBC和MBN与蔗糖酶、纤维素酶或多酚氧化酶呈显著正相关;因此,松材线虫的侵染改变了松林土壤的理化性质,引起土壤微生物群落结构、生物量和土壤酶活性的变化,这些指标可用于指示和评价松材线虫侵染对土壤质量的影响。     

模拟氮沉降对华西雨屏区光皮桦林土壤酶活性的影响

在华西雨屏区光皮桦(Betula luminifera)人工林内设置不同氮沉降水平(0、5、15和30 g N·m-2·a-1)的模拟氮沉降试验,研究氮沉降对林地土壤酶活性的影响.结果表明:模拟氮沉降促进了光皮桦人工林土壤中水解酶(蔗糖酶、纤维素酶、酸性磷酸酶和脲酶)活性,抑制了氧化酶(多酚氧化酶和过氧化物酶)活性.土壤水解酶活性的增强预示着在活性氮增加的情况下,光皮桦和土壤微生物对碳、磷元素的需求增加.外源无机氮的增加显著降低了土壤多酚氧化酶和过氧化物酶的活性,可能导致凋落物分解受到抑制,促进凋落物在土壤中的积累,并通过抑制土壤有机质的分解增加土壤中碳的贮存量.     

石油污染土壤的生物修复与土壤酶活性关系

研究了不同油浓度污染土壤经过两个为期125d的生物修复后的土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶和脂肪酶的酶活变化,分析了土壤中3种酶活性的变化特征与规律。结果表明,随着油浓度的增加,土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性下降,脂肪酶活性增加;经过生物修复后,土壤中的过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性在第二周期要比第一周期提高,而脂肪酶活性下降;这3种土壤酶活性变化受污染物浓度影响不显著,但不同浓度油污染土壤的修复对过氧化氢酶的影响要大于对多酚氧化酶和脂肪酶的影响。     

模拟增温对川西亚高山两类针叶林土壤酶活性的影响

采用开顶式生长室(open top chamber,OTC)模拟增温,同步监测了亚高山人工针叶林和天然针叶林表层土壤温、湿度的变化,以及模拟增温初期土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的变化.结果表明：在整个生长季节中,OTC使人工林和天然林5 cm土壤日平均温度分别增加0.61 ℃和0.56 ℃,10 cm体积含水量分别下降4.10%和2.55%;模拟增温增加了土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.增温与林型的交互作用对土壤脲酶和过氧化氢酶活性有显著影响,而对转化酶和多酚氧化酶影响不显著.增温对过氧化氢酶活性的影响与季节变化相关.在各处理下,天然林土壤酶活性显著高于人工林.土壤酶活性季节动态与土壤温度有着较大相关性,而与土壤水分季节变化关系不明显.模拟增温易于增加土壤酶活性,但增温效应和林型、酶种类和季节变化有一定关系;亚高山针叶林土壤酶活性主要受控于土壤温度,而与土壤水分关系不大.     

杉木人工林取代天然次生阔叶林对土壤生物活性的影响

对我国亚热带南、中、北3个区带杉木人工林与天然次生阔叶林表层土壤化学性状、土壤生物活性特征进行研究.结果表明,杉木人工林取代天然次生林阔叶林后表层土壤总有机碳含量下降31.51%～58.24%,土壤全氮、全磷、pH值以及土壤C/N、C/P比亦呈下降趋势;杉木人工林取代天然次生阔叶林后表层土壤细菌、真菌数量减少;土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性下降,而土壤多酚氧化酶活性增加8%～40%;杉木人工林与天然次生林阔叶林相比,土壤呼吸强度下降51.15%～54.48%.相关分析发现,土壤总有机碳与土壤多酚氧化酶活性呈负相关(R=-0.723,n=18),与土壤全氮、全磷及其它土壤酶活性呈正相关.杉木人工林取代天然次生林阔叶林使林内表层土壤质量恶化.杉木人工林土壤有机质丢失是导致杉木人工林土壤养分减少、土壤生物活性下降的重要原因.     

滨海盐碱地刺槐(Robinia pseudoacacia)混交林土壤水盐动态

以固氮树种刺槐与绒毛白蜡、榆树、臭椿三树种的混交林及其纯林为研究对象,研究了刺槐与不同树种混交对土壤水分、盐分年动态变化的影响。研究结果表明：（1）刺槐与3个树种混交,刺槐臭椿混交林生长最好,均高于各自纯林。（2）混交林一定程度改善了土壤含水量及层次分布,土壤含水量整体趋势均表现出0～60 cm表层土中含水量高于各自纯林,而深层土壤含水量低的特点,只有8月份纯林和混交林的土壤含水量没有显著差别。不同树种在具体层次上略有差异;（3）混交林降低了土壤含盐量,改变了土壤盐分层次分布和年变化规律。不同月份间土壤含盐量随土壤深度、混交树种的变化而变化。深层土壤含盐量高,表层土壤含盐量低,混交林含盐量低于纯林且存在树种差异。混交林与纯林含盐量均雨季低,旱季高;但在某一具体月份各层次含盐量差别不大;不同土层含水量、含盐量与天然降水之间有明显的相关性,天然降水是混交林及纯林土壤水分的主要来源。     

北方泥质海岸防护林生态工程的研究

对泥质海岸防护林体系建设中造林树种选择、土壤改良和生态工程造林技术措施的分析表明,在轻度盐碱地可栽植绒毛白蜡、群众杨、刺槐、109柳;在中度盐碱地修台田并压沙后可栽植沙枣、群众杨、刺槐、绒毛白蜡及辽河杨耐盐品系;在苏打盐渍土地修台田压稻乱后栽植沙枣、辽河杨耐盐品系;在重盐土地上进行土壤改良及工程措施后栽植柽柳、沙枣.     

我国南方红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征研究Ⅰ对土壤微生物活性的影响

通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明,与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降68．43％～80．32％,细菌、放线菌数量减少,但真菌变化不明显,各主要生理类群硝化细菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌数量均呈下降趋势,土壤基础呼吸速率下降;土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶酶活性均有不同程度减弱;土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用和纤维素分解强度降低,抑制了矿区土壤C、N的周转速率和能量循环,土壤微生物活性减弱是矿区复垦土壤微生物生态的重要特征之一。     

Spatial variability of soil nutrients and microbiological properties after the establishment of leguminous shrub Caragana microphylla Lam. plantation on sand dune in the Horqin Sandy Land of Northeast China

The objective of this study is to determine the spatial variability of nutrients, microbial biomass, and enzyme activities of soil due to the establishment of shrub plantation on moving sandy dunes, as part of an effort to understand the microenvironmental factors that control the soil microbiological properties. Caragana microphylla Lam., an indigenous leguminous shrub, is the dominant plant species used to control desertification in the semi-arid Horqin Sandy Land of Northeast China. In a 26-year-old C. microphylla plantation, soil samples were collected from three soil depths (0-5 cm, 5-10 cm, and 10-20 cm), three slope positions (windward slope, top slope, and leeward slope), and two microsites (under shrubs and between shrubs). The results showed significant differences in soil EC, nutrient content (except for total K), microbial biomass C and N, and the activities of dehydrogenase, urease, and protease at different slopes, soil depths, and microsites. Significant differences in pH at different microsites and slopes, soil moisture and polyphenol oxidase activity at different soil depths and slopes, and activities of phosphomonoesterase and nitrate reductase at different soil depths were also observed. The soil nutrient contents and microbiological activities were greater in the surface soil layer and decreased with the increase of soil depth. Soil organic C, total N, total P, available P and K, microbial biomass C and N, and the activities of enzymes tested (except for protease) under shrubs were higher than those in between shrubs. Furthermore, significant correlations among soil organic C, microbial biomass C and N, the activities of phosphomonoesterase, dehydrogenase, urease, protease, and nitrate reductase were observed, and correlations were also found among EC, total N, total P, available P and K, enzyme (except for polyphenol oxidase) activities, and microbial biomass C and N contents. These results suggest that microenvironmental factors (slope, soil depth and microsite) have significant influences on the spatial distribution of soil nutrients and microbiological properties when the C. microphylla sand-fixing plantation is established in the moving sand dunes in the Horqin Sandy Land.     

花椒叶浸提液对土壤微生物数量和土壤酶活性的影响

通过用花椒叶浸提液浇灌盆栽花椒幼苗,研究浸提液对土壤酶和土壤微生物的影响.结果表明, 花椒叶浸提液使根际土中细菌、真菌和放线菌数量以及微生物总数均有不同程度的减少,根际土中真菌和放线菌的数量变化呈降-升-降-升的趋势.20、60和80 g·L^-1浓度的叶浸提液使非根际土中细菌的数量显著增加21.59%、107.55%和8.62%,而40 g·L-1浓度的叶浸提液则使非根际土中细菌数量显著降低22.56%.叶浸提液使根际土蛋白酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性明显低于非根际土相应的酶活性,而过氧化氢酶和多酚氧化酶活性则显著升高.土壤的蛋白酶活性与蔗糖酶活性呈显著正相关,与土壤放线菌数量呈显著负相关;多酚氧化酶活性与蔗糖酶活性呈显著负相关,与细菌、真菌、放线菌以及微生物总数呈显著正相关;放线菌只与蛋白酶、多酚氧化酶、蔗糖酶3种酶活性及真菌呈显著相关,与过氧化氢酶、酸性磷酸酶以及细菌和微生物总数的相关性均不显著.