论文总字数：17324字
目 录
1 引言 5
1.1 国内外研究现状 5
1.2 目的及意义 6
2 材料与方法 6
2.1 土壤样品采集与处理 6
2.2土壤酶测定方法 7
2.2.1 蛋白酶活性测定 7
2.2.2 β-葡萄糖苷酶活性测定 8
2.2.3 淀粉酶活性测定 8
2.2.4 过氧化物酶活性测定 8
2.3 数据处理 8
2.3.1 相关性分析 8
2.3.2 酶活性综合指标计算 8
3 结果与讨论 9
3.1 不同土样土壤pH值的变化 9
3.2 时间对土壤酶活性的影响 9
3.2.1 蛋白酶活性随时间的变化 9
3.2.2 过氧化物酶活性随时间的变化 10
3.2.3 β-葡萄糖苷酶活性随时间的变化 11
3.2.4 淀粉酶活性随土壤时间的变化 12
3.3 相关性分析 13
3.3.1 土壤酶活性与模拟酸雨pH值的相关性分析 13
3.3.2 土壤酶活性与土壤温度之间的相关性 14
3.4 多种土壤样品的土壤酶学综合评价分析 14
3.5 讨论 15
4 结论与展望 15
4.1 结论 16
4.2 展望 16
参考文献： 16
致谢 18
增温背景下酸雨对土壤酶的影响
张艳晴
，China
Abstract: Nowadays, the harm of acid rain and the problem of global warming have been continuously serious. The evaluation of the impact of acid rain on soil quality has significant meaning for the prevention and management of soil contamination. Besides, as one of the biological evaluation index, the sensitivity of soil enzymes has been intensively applied, but there have been few scientific studies on the enzymes in the soil contaminated by acid rain, especially on the response under the background of current climate changes. So this paper proceeded 3 types of soil (paddy soil, moisture soil, and skeleton soil) by simulating acid rain, sampled at different times of process, and then measured the activity of 4 enzymes (protease, β-D-Glucosidase, amylase, and peroxidase). The results are as follows: the activity of protease is significantly and positively related to PH, while that of amylase is negatively related to PH; by contrast, the activity of protease is more sensitive to the change of PH; the activity of protease is positively correlated with temperature and that of peroxidase is negatively correlated; the activity of peroxidase is more sensitive to the change of temperature; at moisture soil, room temperature, pH=5 enzymatic activity index of soil is the highest, at skeleton soil, room temperature, pH=6.4 the index is the lowest.
Keywords: warming; acid rain; the activity of soil enzymes; correlation analysis; comprehensive assessment
1 引言
全球变暖和酸雨已成为目前世界面临的重要问题，成为当前国内外学者研究的热点。近年来，全球气候变暖已成为一种共识。特别是二十世纪九十年代以来，以全球变暖为主要特征的全球气候变化已引起人们的广泛关注。根据2007年IPCC第四次评估报告，全球地表温度在过去一百年上升了0.74 ℃，且升温趋势渐趋强烈。此外，随着工业的发展进步，我国已成为继欧洲和北美之外的第三大酸雨区。其中对降雨中的H 有重大贡献的是由煤和石油的燃烧产生的SOx和NxOy。2011年，我国被酸雨危害的区域占48.5％，酸雨频率为75％的区域占9.4％；酸雨频率在25％以上的区域占29.9％[1]。我国酸雨的区域性很强，成分上以H2SO4型酸雨为主，地理上以南方的酸性土壤为主，其中酸雨污染最为严重的地区是亚热带地区，主要集中在长江以南的地区，并且在2005年后呈扩大的趋势[2]。
土壤酶是由动植物遗骸分解释放于土壤中，由动植物活体和微生物分泌的具有催化能力的蛋白类化合物。它作为土壤中的重要组成部分，参与了自然界物质循环，并且在污染物质净化、能量代谢、土壤营养物质C、N、P、S和其他元素的循环转化等方面发挥着重要的作用。而土壤酶活性的影响因子有很多，如pH。根据野外的调查结果，土壤酶活性与土壤 pH之间的关系比较密切[3-4]，土壤pH值的改变会对土壤酶活性产生一定的影响[5]。虽然pH值对土壤酶有很重要的催化作用，但系统的研究很少。pH值的变化对土壤酶影响主要有两个方面，第一，酶来源于土壤微生物类群的变化，第二，土壤酶催化活性是由于酶空间构象的改变而引起的。之前pH值对土壤酶活性的影响的研究大多数使用的是酶构象的改变来解释的[5-6]。有研究表明，pH过高或过低都会使土壤中起着重要作用的酶产生不可逆的失活。本研究分析了增温条件下模拟酸雨的pH值对土壤酶活性的影响，对于进一步丰富酸雨影响土壤酶活性的理论具有很重要的价值。
1.1 国内外研究现状
国外对于酸雨影响土壤酶的研究多种多样，2010年Ling等[7]（2010）的实验结果表明，在特定pH值的影响下，不同的土壤酶得到不同的结果。淀粉酶和过氧化氢酶活性在前5天增加，第5到20天下降；脲酶活性在整个实验期间一直下降；而淀粉酶活性在前五天下降，第5天到第15天增加，第15到20天下降。同时，过氧化氢酶、酸性磷酸酶和脲酶的活性随pH值增加，而淀粉酶的活性，从高到低依次为:pH4.0gt;pH3.5gt;pH4.5gt;pH3.0gt;pH2.5gt;pH5.0。另外，在砖红壤上，酸雨对土壤酶活性的抑制程度依次是：过氧化氢酶gt;淀粉酶gt;酸性磷酸酶＞脲酶。此外，Wang等[8]（2010）研究得到酸雨抑制了森林土壤中脲酶、硝酸还原酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶和转化酶的活性，而增强了过氧化氢酶的活性；Wang等[9]（2006）对太湖地区十二种耕作土壤的β-葡萄糖苷酶活性的剖面分布进行了观测，发现土壤pH值与β-葡萄糖苷酶活性之间呈显著负相关；除此之外，Turner BL认为pH值还会改变土壤酶与土壤中的粘土或腐殖质间的吸附行为[10]。Paavilainen[11]等人研究得出β-葡萄糖苷酶的最适pH值在6~9之间，但在pH小于4.0或者大于10.2时β-葡萄糖苷酶还具有一定的活性。Haryun Kim[12]等人认为酸雨的pH值越低，对脱氢酶活性和多酚氧化酶的抑制作用越强。
国内对于酸雨影响土壤酶的研究也很多样，和文祥等[13]研究发现，土壤脲酶的最适pH的范围分别为8.8～9.0和6.5～7.0，磷酸酶最适pH的范围为8.0～10.0、6.0～7.0和4.0～5.0，分别称为碱性、中性、酸性磷酸酶。当pH值在5.0以下时，脱氢酶和过氧化氢酶的几乎完全失活，而脲酶和转化酶受pH影响较小。张萍华等人[14]（2004）认为模拟酸雨对蛋白酶和脲酶活性的影响有相似的趋势，酶活性随着酸雨的增加表现为抑制作用，而且pH值越低抑制作用越强。与对照相比，用pH2.5的模拟酸雨处理，脲酶和蛋白酶的活性分别下降了39.8%和79.7%，而磷酸酶的活性随着pH值的下降而升高。另外，廖柏寒等[15]研究发现酸雨中含量较多的盐基离子可以很大程度的缓冲酸雨本身的酸度。徐冬梅等[16]研究表明，低pH值首先会对中性磷酸酶和脲酶首先会产生一定的激活效应，然后转化为抑制作用，而H 浓度为0~55mmol/kg时，外源酸对酸性磷酸酶和转化酶的活性表现为明显的激活效应。刘广深等（2004）[16]认为H 对脲酶、转化酶、磷酸酶都有抑制作用。王涵等研究表明，低pH值对纤维素酶活性的抑制作用与激活作用是同时存在的，并且没有明显的规律性[17]。吴杰民等[18]研究得出，淋溶量和淋溶强度不大时，土壤酶活性受pH的影响非常小，而当淋溶量增加到一定值时，土壤酶活性会被显著的抑制。在短时间内土壤酶对酸雨有一定的缓冲能力，而在长期酸雨的状况下，土壤酶活性会显著下降[19]。
1.2 目的及意义
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