土壤酶活性的影响因子与展望

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1、土壤酶活性的影响因子与展望土壤酶学（soilenzymology）是研究土壤酶活性及其相关特性的科学，是一门介于土壤生物学和生物化学之间的边缘交叉学科[1].土壤酶（soilenzyme）作为土壤生态系统的组分之一，是生态系统的生物催化剂，也是土壤有机体的代谢动力，与土壤理化性质、土壤类型、施肥、耕作以及其他农业措施等密切相关，在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要作用。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[2].它们参与包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环，既是

2、土壤有机物转化的执行者，又是植物营养元素的活性库[3].土壤中已被鉴定出约60种酶活性表明，土壤酶活性与土壤质量的很多理化指标相关联，酶的催化作用对土壤中元素（包括碳、氮、磷、硫）循环与迁移有着重要作用[4].土壤养分、土壤结构等理化特征一直被用作表征土壤质量、土壤肥力的指标。但随着气候变化、人口的不断增长，土地开发利用强度不断加大，为实现土地资源持续利用和防止土壤退化，对土壤环境质量的评估和监测越来越重要，传统的理化指标已难以满足土壤质量健康状况、土壤恢复过程及其恢复潜力研究的需要。特别是20世纪80年代以来，广泛分布于青藏高原的高寒草甸生态系统在自然扰动

3、与人为因素的干扰下，呈现出明显的退化趋势，陆地生态系统的退化减少了植被生产力和土壤有机质输入量，并加快了土壤有机质的分解速率，加速了土壤生态系统的退化。因此，用土壤酶活性作为较全面地反映土壤环境、质量和肥力变化，判别胁迫环境下土壤生态系统退化的早期主要预警指标之一，对于分析和探讨土壤生态系统结构、功能及其可持续利用将具有重要的现实意义。1土壤酶学发展简史自1898年ittee）于1961年提出了一个分类系统，按照酶的催化反应类型和功能，将已知的酶分为6大类[22],即氧化还原酶、水解酶、转移酶、裂合酶、连接酶和异构酶，土壤中酶活性的研究主要涉及前4种酶。氧化

4、还原酶类（oxidoreductases）：主要包括脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、硝酸还原酶、硫酸盐还原酶等。氧化还原酶是土壤中研究较多的一类酶，由于这些酶所催化的反应大多与获得或释放能量有关，因此在土壤的物质和能量转化中有很重要的地位；它参与土壤腐殖质组分的合成，也参与土壤形成过程，因此对于土壤氧化还原酶系的研究，有助于对土壤发生及有关土壤肥力等问题的了解[23].水解酶类（hydrolases）：主要包括蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶、纤维素分解酶、β-葡萄糖苷酶、荧光素二乙酸酯酶等。水解酶能水解多糖、蛋白质等大分子物质，从而形

5、成简单的、易被植物吸收的小分子物质，对于土壤生态系统中的碳、氮循环具有重要作用。例如高等植物具有脲酶（urease），能酶促有机质分子中肽键的水解。土壤脲酶活性与全氮呈极显着正相关，与硝态氮、速效磷及速效钾呈极显着负相关，可用土壤脲酶活性表征土壤的氮素状况[23].转移酶类（transferases）和裂合酶类（lyases）：主要包括转氨酶、果聚糖蔗糖酶、转糖苷酶、天门冬氨酸脱羧酶、谷氨酸脱羧酶等。这两类酶在土壤物质转化中同样起着重要作用，转移酶不仅参与蛋白质、核酸和脂肪的代谢，还参与激素和抗菌素的合成与转化；直到现在裂合酶在土壤中的活性研究还很少[4].

6、2.3土壤酶的分布特征土壤的一切生物化学过程，都是在土壤酶的参与下进行[24].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，具有明显的分布特征。2.3.1土壤酶的空间分布特征土壤酶垂直分布具有明显的规律性。它反映了各土层的营养状况，也在一定程度上反映出土壤肥力状况及其生产力水平[25].郭明英等[26]研究表明土壤蛋白酶、转化酶、过氧化氢酶活性均随土层的增加而逐渐降低，而脲酶活性相反。赵林森和王九龄[27]试验表明脲酶、蛋白酶、转化酶、碱性磷酸酶的活性

7、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。由于研究区状况、研究对象等不同，同一种土壤酶活性表现出不同的变化规律。总的来看，土壤酶活性的垂直分布特征为随土层的增加而逐渐降低（表1）。赵林森和王九龄[27]、杨梅焕等[28]、李林海等[29]研究结果表明：随土层的加深，过氧化氢酶活性升高或者变化不明显，呈现出与其他酶类不同的响应特征。这是因为过氧化氢酶属氧化还原酶类，其活性大小除与凋落物组成及根系分泌物有关外，土壤环境是影响其分布的重要因素。过氧化氢酶活性在整个剖面上均以草地土壤最低。草地植物为1年生草本植物，其凋落物层较厚，

8、覆盖在土壤表层，大大增加了土壤有机质的含量，并促进了