土壤酶的概念范文

土壤酶的概念范文第1篇

关键词：绿肥；土壤；微生物；土壤酶

绿肥在我国种植历史悠久、栽培面积大、分布范围广，是土壤养分的重要来源之一。近代，随着化肥的大面积应用，绿肥面积不断减少。但随着化肥的长期使用，土壤板结、地力衰退、化肥污染等问题日益严重，绿肥作为一种全能生物有机肥源，再次受到人们的普遍关注。目前，针对绿肥的研究主要集中于绿肥品种的筛选、绿肥对土壤肥力影响、绿肥的增产作用等方面，而针对绿肥对土壤生物学活性效应的研究仍有待深入。本研究综述目前国内外研究情况，深入分析绿肥对土壤生物学活性的影响，旨在为绿肥作用机理的研究提供理论支持。

1 绿肥的概念及作用

近年，根据绿肥的特征与使用方式，人们对绿肥的概念作出新的解释，即：一些作物，可以利用其生长过程中所生产的全部或部分鲜体，直接或间接翻压到土壤中做肥料；或是通过它们与土作物的间套轮作，起到促进主作物生长、改善土壤性状等作用。这些作物称之为绿肥作物，其鲜体称之为绿肥。

作为一种优质有机肥料，绿肥具有多种作用，综合而言主要包括以下几方面：增加土壤中的养分；改善土壤理化性状；加快土壤腐解作用，增加土壤有机质含量；防止土壤养分流失及风沙侵蚀；防止植物病害的产生。绿肥的作用是多方面的，但其起作用的主要媒介为土壤，而土壤的生物活性作为土壤性质的重要判断指标之一，在绿肥的作用下发生着一系列的变化。

2 绿肥对土壤微生物的效应

土壤微生物参与并推动着土壤的一系列生理生化反应，在土壤物质发生相应变化前，微生物群落已经对于土壤环境的改变产生了可靠而直接的响应，良好、稳定的微生物群落结构是土壤肥力重要指标之一。绿肥的施加可以改变土壤中微生物群落的组成、数量与活性等。

2.1 绿肥对土壤微生物群落的效应

土壤微生物群落的组成在很大程度上决定了土壤有机质的周转及土壤肥力和质量，是土壤肥力的重要指标之一。有研究表明绿肥翻压可以引起微生物群落结构的改变，增加土壤细菌多样性。绿肥翻压后，与空白对照相比，土壤中细菌、真菌、放线菌三大类群微生物的总量均有大幅度的增加。土壤微生物量碳（MBC）与微生物量氮（MBN）的比值可以用来表征土壤微生物的群落结构与状态。贾举杰等（2007）研究认为在弃耕地中种植豆科植物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺），可以影响土壤的MBC/MBN，其中以种植紫花苜蓿的比值最高，并且土壤微生物群落中以真菌占优势。研究表明，在种植烟草的土壤中施加秸秆后，土壤真菌、细菌、霉菌等有害微生物的数量显著降低，同时放线菌、磷细菌、钾细菌等有益微生物的数量提高。林斯等（2013）研究发现，套种豆科绿肥可以提高土壤微生物丰富度和基因多样性，进而提高土壤生态系统的生产力。

2.2 绿肥对土壤微生物活性的效应

土壤微生物的活性反映整个土壤微生物群落或其中一些特殊种群的状态。微生物呼吸强度可看作是衡量土壤微生物总的活性指标，它可以反映整个微生物群落（包括休眠状态和活性状态）的活性，研究表明绿肥在土壤中腐解的过程可以促进土壤微生物的呼吸作用，增强微生物活性。在烟草田进行绿肥间作试验，次年掩青，发现绿肥作用后土壤微生物活性增强，其中以紫花苜蓿对土壤微生物活性的促进作用最强。陈欣等（2003）研究表明，保留果园生草可以使土壤解磷微生物的活性高于清耕除草果园。秦燕燕等（2009）利用氯仿熏蒸法和BIOLOG检测法，研究了豆科作物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺）对土壤微生物的影响，结果表明添加豆科作物后，土壤微生物的碳源利用能力和多样性指数显著提高，微生物活性增强。

2.3 绿肥对土壤微生物生物量的效应

土壤微生物量是土壤有机质的活性部分，是表征土壤有机质变化的指标，参与土壤养分的供应和转化，反映土壤的同化及矿化能力。微生物量的分布与土壤养分含量关系密切，微生物量可以更好的反映土壤中微生物的实际含量与作用潜力。研究表明，与冬季休闲处理相比，长期冬种绿肥（油菜、紫云英、黑麦草）翻压处理的红壤性水稻土中，微生物生物量碳、微生物生物量氮含量都有所提高，以长期冬种紫云英翻压处理效果最明显。岳泰新等（2009）通过葡萄园行间生草实验发现与清耕（对照）相比，紫花苜蓿和白三叶处理显著提高了土壤微生物碳和土壤微生物氮的含量。贾举杰等（2007）在多年弃耕地中种植豆科植物（紫花苜蓿、草木樨和沙打旺），结果发现引入豆科植物可以显著提高土壤中微生物量碳、微生物量氮和微生物商，进而提高土壤肥力，加速演替进程。

3 绿肥对土壤酶的效应

土壤酶是土壤植物、动物、微生物活动的产物，是促进土壤新陈代谢的催化剂，其活性是反映土壤生物学和生物化学变化的重要指标。由于土壤酶主要来源于活的微生物，因此其对土壤环境变化的反应十分敏感，能够更好的反映土壤环境的变化。种植及翻埋绿肥，导致根系胞外分泌物进入土壤，直接增加了相关土壤酶，而且绿肥翻埋后为微生物提供能源与养分，因此来源于微生物的土壤酶相应增多。一般C/N比小，木质素含量低的绿肥更有利于激发土壤的生物活性。

3.1 绿肥对土壤水解酶的效应

土壤水解酶是催化土壤中各种底物发生水解反应的酶类，可以催化各种有机化合物的水解和裂解反应，与土壤中多种营养元素的转化和循环密切相关。水解酶通过裂解有机化合物中糖苷键、脂键、肽键、酸酐键以及其他键， 直接参与土壤中有机物的转化。土壤脲酶、磷酸酶、转化酶等的活性，可以作为土壤管理效果与土壤质量的重要指标。有研究发现，Bt玉米秸秆分解比常规品种玉米秸秆分解在15、45、60和75天时，土壤蔗糖转化酶活性显著提高。杨曾平等（2011）研究发现，长期冬种绿肥翻压处理能明显提高土壤脲酶、转化酶的活性，其中尤以C/N比值适中的紫云英效果显著，这可能是由于外源加入了酶促基质，进而提高了酶活性。张Br等（2012）研究发现，种植和翻压紫云英能够提高土壤磷酸酶活性，说明在缺乏磷素的情况下，绿肥所含的有机磷促进了土壤磷酸酶活性的提高。

3.2 绿肥对土壤氧化还原酶的效应

氧化还原酶是一类能够催化氧离子的转移与电子传递，催化土壤中氧化还原反应的酶类。土壤中的氧化还原酶在腐殖质的形成过程中起到非常重要的作用；氧化还原酶对营养物质的转化以及矿质营养元素的循环有重要意义；有些氧化还原酶可以作为土壤肥力以及土壤微生物代谢活性的指标等。氧化还原酶所催化的各种反应大多数与能量的转移反应相关，因此其在生物体内起着不可替代的作用。脱氢酶活性被认为是指示微生物活性的最好指标之一，因为脱氢酶只存在于生活细胞体内，能很好地估量土壤中微生物的氧化能力。有试验结果表明，樱桃番茄套种三叶草可以显著提高脱氢酶活性，在三叶草生长旺盛期脱氢酶活性开始迅速上升，较对照增强70.85%～114%。李正等（2011）研究认为，翻压绿肥能显著提高土壤过氧化氢酶的活性，提高幅度达41.38%～71.43%。

4 绿肥应用中存在的问题与展望

我国种植绿肥历史悠久、范围广泛，种植面积最大时达到耕地面积的10%左右，但目前种植面积仅为200万公顷左右。目前生产中种植绿肥均处于盲目阶段，没有根据上下茬口进行专业性选择；绿肥的施用量、施用时期等也较随意，没有充分发挥其增肥增产优势。科研中，对于绿肥的研究也多集中于其对作物增产的效果、对土壤肥力的影响等方面，而且研究并不够深入、系统。如何深入分析绿肥的效应，合理利用绿肥达到最佳效益，可以从以下几方面做起。

4.1 运用分子生物学手段进行绿肥资源调查及育种工作

利用分子生物学手段，系统开展不同绿肥品种的生物学特性鉴定、品种资源鉴定等；构建不同绿肥品种的指纹图谱，开展分子鉴定、评价与利用研究；根据不同绿肥品种作用模式，利用分子生物学方法进行特定基因定位与克隆，培育高效能转基因品种。

4.2 综合、系统分析绿肥效应

从土壤理化性质、土壤营养元素、土壤有机质、土壤生物学特性等方面综合分析绿肥对土壤的作用方式，判断不同绿肥品种的作用机制，确定适宜的施用方式、施用时间和最佳下茬作物等。

4.3 根据生产需要选择适宜绿肥品种及施用方式

根据不同绿肥的作用方式，以及下茬作物在不同生长阶段对肥料的需求情况，选择适宜的绿肥品种。确立不同作物对应绿肥品种、施用方式、处理时间，形成栽培模式，以利于在生产中大面积推广。

4.4 不同绿肥品种的综合利用

土壤酶的概念范文第2篇

1.1 概念 

植物修复技术（phytoremediation）是利用植物的独特功能，与根际微生物协同作用，发挥生物修复的更大功能[3]，进而使污染土壤得以修复和消除[4]。熊建平等研究发现水稻田改种苎麻后，极大缩短了汞污染土壤恢复到其背景值水平的时间[1]。 

1.2 基本类型 

（1）植物提取（phytoextraction）：即通过超积累植物对有机污染物的富集作用，达到去除土壤污染物的作用。 

（2）植物降解（phytodegradation）：利用植物的代谢作用及与其共生的微生物活动来降解有机污染物。 

（3）植物固定（phytostabilization）：利用植物根系的吸附作用来减少环境中污染物的生物可获得性。 

（4）植物挥发（phytovolatilization）：通过植物对有机污染物的吸收和转化作用，最终将其挥发到空气中。 

2 植物修复机理 

（1）植物对有机污染物的直接吸收。被植物吸收的有机化合物有多种去向：植物分解，通过木质化作用将其转化为植物体的组成部分；转化成无毒性的中间代物产物，储存于植物体内；完全被降解，最终转化成二氧化碳和水[5，6]，从而达到去除有机污染物的目的。 

（2）根际生物降解作用。根际是受植物根系活动影响的一个微区，也是植物一土壤一微生物与其环境条件相互作用的场所。根分泌物不仅能提高已存微生物的数量和活性，而且能选择性地影响微生物生长，使根际不同微生物的相对丰度发生改变，从而有利于根际的有机污染物的降解[9]。 

研究表明植物根际的微生物数量比非根际区高几十倍，甚至几百倍，微生物的代谢活性也比原土体高，从而提高有机污染物的降解效率[10]。 

（3）植物根部分泌的酶可催化降解有机污染物。植物根系分泌的酶可直接降解有关污染物，致使有机污染物从土壤中的解吸和质量转移成为限速步骤[7]，植物死亡后酶释放回到环境中，可以继续发挥分解作用。 

美国佐治亚州Athens的EPA实验室从淡水的沉积物中鉴定出脱卤酸硝酸还原酶、过氧化物酶、漆酶和腈水解酶等五种酶，这些酶均来自植物。有研究表明，硝酸盐还原酶和漆酶可降解军火废物如TNT（2，4，6一三硝基甲苯），使之成为无毒物质[8]。 

3 植物修复的应用与展望 

植物修复技术较常规的重金属污染治理技术已显示出显著的生态、经济和社会效益，具有广阔的应用前景。植物修复可用于石油化工污染、炸药废物、燃料泄漏、氯代溶剂、填埋淋溶液和农药等有机污染物的治理，通常采用植物修复和其他清除方法结合使用。每个清除点需要种植不同的植物联合发挥作用，如苜蓿根系深、有固氮能力，杨树和柳树栽种广泛、耐涝而生长迅速，黑麦和野草生长浓密覆盖力强，可以根据不同植物不同的特点搭配使用。 

土壤酶的概念范文第3篇

基于我国农村地区经济发展水平及水环境现状，高效、节能、绿色生态和环境友好的污水处理技术成为研究热点[1,2]，蚯蚓生态滤池（vermifilter）是近年来在国内外被广泛应用的新型污水处理技术[2~5]，该技术通过在普通的生态滤池基础上引入蚯蚓，延长和扩展了原有的微生物代谢链，充分利用了蚯蚓与微生物的协同作用，以及蚯蚓的增加通气性、分解有机物等功能，更好得更有效得进行污水处理[6~8]。作为一种全新概念的污水处理工艺，蚯蚓生态滤池的工艺性能尚缺乏深入系统的机理研究。土壤中的酶主要来源于微生物、植物根系和土壤动物的分泌，它们的活性与土壤微生物活性密切相关[9~11]。土壤酶参与了包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环，与有机物质分解、营养物质循环、能量转移、环境质量等密切相关，是土壤生物化学过程的主要调节者[10,11]。土壤酶在以土壤为主要处理单元的生态滤池系统中也起着重要作用，很多学者认为土壤酶会对水处理系统中环境因子的变化做出响应[12,13]，并以酶活性强度来评价净化效果[14~16]。因此，研究生态滤池中的土壤酶的分布及变化，对于阐明生态滤池污水净化机理有重大的意义。本实验以构建生态滤池为研究对象，以期找出蚯蚓生态滤池土壤酶的空间分布与季节动态特征，并说明生态滤池土壤酶活性如何对蚯蚓活动做出相应，旨在为阐明蚯蚓生态滤池净化机理以提高净化效率提供依据。 1材料与方法 1.1实验概况 实验构筑于江苏省无锡市胡埭镇龙岩村。生态滤池小试系统自2009年8月运行至今，系统运行稳定。试验流程如图1所示：当地住户的生活污水经管道收集，汇聚于三格化粪池，化粪池末格污水经泵提升至第一级垂直流人工湿地，湿地出水进入试验所用生态滤池。 1.2试验设计 实验以生态滤池小试装置的表层土壤基质为研究对象。试验设置两个处理：蚯蚓生态滤池和无蚯蚓的对照生态滤池，均采用垂直流人工湿地出水作为试验进水。供试生态滤池装置由PVC桶制成，直径×高为Φ40cm×100cm。池体内填充物从底至表，依次是：底层，由粒径20~40mm的卵石组成，厚度10cm；承托层，粒径5~7mm的砾石组成，厚度10cm；隔离层，由粒径0.5~1mm的粗砂组成，厚度10cm；土壤层，厚度20cm。土壤层土壤（0~20cm）是特殊配置的人工土，由当地土壤、锯木屑及铁矿粉渣按照体积比10∶3∶1配成，土壤成分含有机质23.38gkg-1，全氮16.19gkg-1，全磷15.34gkg-1，pH6.23。试验期间生态滤池进水水质为COD49.9~183.28mgL-1，铵态氮19.4~64.7mgL-1，总氮25.0~83.7mgL-1，总磷0.26~4.38mgL-1，pH7.39~8.21。供试蚯蚓品种为大平2号赤子爱胜蚓（Eiseniafoetida）。 1.3样品的采集与分析 1.3.1土样样品的采集与分析 取样时间为2008年春（3月）、夏（6月）、秋（9月）、冬（12月）四个季节，在供试蚯蚓生态滤池及对照生态滤池中进行梅花形布点，按三个层面（0~5cm、5~10cm、10~20cm）利用柱状采样器采集土样，等量混合。土壤样品封口袋封装4℃环境下带回实验室，仔细去除新鲜土样中可见植物残体及土壤动物，过2mm孔径筛后混匀，于一周内测定样品土壤酶活性。其他土壤风干过筛后，测定基本理化指标[17]。土壤酶活性的测定[10]：土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定，以葡萄糖含量表示（mgkg-1h-1）；土壤脲酶活性测定采用苯酚钠比色法，以土壤中NH4+表示（mgkg-1h-1）；土壤碱性磷酸酶活性测定采用磷酸苯二钠比色法，以酚含量表示（mgkg-1h-1）。 1.3.2水样的采集与分析 实验期间内，土样采集前一天采集生态滤池进水和出水，过滤后利用滤液测定pH值，采用重铬酸钾消解法测定COD，采用荷兰Skalar公司的流动分析仪测定NH4+、TN、TP浓度。 1.3.3蚯蚓采集与分析 分别于2009年9月及2010年9月两次接种蚯蚓，接种密度均为7.96g蚯蚓/L土壤。采集土壤样品同时期，进行蚯蚓样品的计数，在Schmidt的方法[18]基础上适当改进，具体如下：于蚯蚓生态滤池内随机插入一个Φ10cm×25cm的铁管，刨出管内土壤，并以手拣法采取蚯蚓，带回实验室用清水将蚯蚓洗净并用滤纸吸干后，分别称取蚯蚓鲜重及记录个数，蚯蚓数量调查之后，将采取的蚯蚓重新回接。 1.4数据处理 数据处理与分析采用SPSS13.0及DPS12.0。 2结果分析 2.1季节因素对蚯蚓生物量的影响 在试验期一年时间内共进行了4次蚯蚓计数，结果如表1所示，蚯蚓生态滤池中的蚯蚓数量随着季节因素波动较大。全年蚯蚓数量变化曲线表现，相比最初投加量，3月蚯蚓数量表现为小波谷；此后，蚯蚓数量快速回升，在6月蚯蚓数量达到观测结果的最高值；7、8月份由于高温天气及较大的降雨量的出现，生态滤池先后发生堵塞现象，9月蚯蚓生物量降为零点；随后，蚯蚓的接种使得蚯蚓生态滤池中的蚯蚓生物量在12月得到回升。 2.2蚯蚓活动对0~20cm填料层土壤酶活性的影响 为了考察蚯蚓活动对生态滤土壤酶活性的空间分布的影响，将各采样季的酶活性结果按照酶种类的不同，分别求均值并作图（图2）。结果表明，蚯蚓生态滤池与对照生态滤池的土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性的空间分布特征基本一致，都随剖面深度的增加呈下降趋势；同时，对比两个处理的各个水平深度，蚯蚓活动能够不同程度的提高生态滤池的三种土壤酶活性，对滤池内土壤蔗糖酶及脲酶活性的增强作用较为显著，而对碱性磷酸酶的作用仅在5~10cm的土层上达到了显著水平。 2.3季节对滤池基质酶活性的影响 如图3所示，土壤蔗糖酶活性、脲酶活性和碱性磷酸酶活性均表现出明显的相类似的季节波动趋势，总体表现为三种基质酶在秋季活性最高，而秋季和夏季的酶活性高于春季和冬季。#p#分页标题#e# 2.4土壤酶活性与COD、NH4+-N、TN、TP去除率的相关性分析 将各处理的不同采样季的土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶的活性与当季的COD、NH4+-N、TN、TP的去除效率进行相关分析（表2）。结果表明，各采样季的污染物去除效果差异较大，各项污染物的去除率与土壤酶活性没有表现出的显著的相关性，但蔗糖酶活性与COD的降解效率之间相关性较高、脲酶活性与NH4+-N及TN降解率相关性较高。 3讨论 3.1环境因素对蚯蚓数量的影响 环境因素，尤其是土壤环境因素的变化直接影响土壤动物的个体数量[19]，土壤质地、土壤有机质含量、土壤湿度、土壤温度、pH等土壤因素都与蚯蚓生长繁殖关系密切[20]。土壤湿度和温度往往共同影响蚯蚓活动[22]。土壤过于湿润，蚯蚓滞育、逃逸、甚至死亡[21]，而温度超过一定限度，蚯蚓亦将死亡。在实验期内，蚯蚓群落个体数量与生物量均表现出较大的时空变异性，由于土壤温度和湿度的变化对蚯蚓的生存与繁殖造成影响，由于4、5月的温度湿度较适宜蚯蚓生存，所以试验期内的最大蚯蚓生物量出现在6月；而9月蚯蚓生态滤池中蚯蚓零生存率，主要因为7、8两月高温和强降雨致蚯蚓大量逃逸合或死亡。张卫信等[23]对广东鹤山人工林内的蚯蚓群落季节变化的研究中也有类似的观察结果。 3.2生态滤池酶活性的时空特性及蚯蚓活动的影响 两种生态滤池土壤酶活性最大值均出现在生态滤池的表层0~5cm土层，最小值出现基质层的最底的10~20cm层。这与国内外相关研究成果基本一致[14,15]。土壤基质中酶活性的垂直分布的层次性与生态滤池的营养元素含量、土壤生物状况及土壤基本性质有关[23]。由于采用垂直流进水方式，废水中的污染物在土壤表层即被截留或降解，底物浓度降低随着土层加深而降低；同时，土壤熟化程度、微生物生物量与活性也都随土层加深而降低。 蚯蚓活动对生态滤池中的各种酶活性均有促进作用。土壤蔗糖酶活性通常被用来反映土壤微生物食物资源（低分子量糖）的释放，本试验研究中，在生态滤池中接种蚯蚓显著增加了土壤蔗糖酶的活性。这个结果说明蚯蚓活动能促进废水中有机物质的降解，从而增加了轻组有机碳的释放[24]，所以以轻组有机碳为基质底物的蔗糖酶活性增强了[25]。土壤脲酶促进尿素水解成CO2和NH4+，进入土壤填料中的尿素只有在脲酶的参与下才能水解，蚯蚓和微生物的相互作用能够促进尿素水解微生物在土壤和蚓粪中的增加[26]，试验研究结果表明，蚯蚓活动能促进进水中的尿素降解，更有利于进水中的尿素转变成硝酸盐和亚硝酸盐。土壤碱性磷酸酶活性不仅与动物和微生物细胞合成有关[27]，还参与有机磷向无机磷转化过程[28]，本实验研究中，对比对照，蚯蚓活动仅显著提高了5~10cm的碱性磷酸酶活性，对0~5cm、10~20cm无显著影响。Tao等2009年研究接种蚯蚓对稻麦轮作土壤中酶活性影响，其结果表明接种蚯蚓促进了土壤碱性磷酸酶活性的增加[29]，但本试验中未得到如此结果，可能与土壤基质中铁矿废渣粉末的添加有关，铁矿废渣中的Fe2+、Fe3+、Ca2+这些微量元素对土壤胞外酶有钝化作用，能不同程度的抑制土壤碱性磷酸酶活性[23,30]。 实验区的季节变化不仅仅表现为四季气候不同，同时也表现为土壤温度、湿度及土壤性质上的变化，这些变化将导致微生物区系的变化从而影响酶的分布变化。土壤酶活性的季节变化主要与气候因子、作物种类、土壤类型、土壤湿度、土壤养分状况、土壤动物和微生物区系都有关[10，11，23]。实验期间内，两个处理的生态滤池基质的三种土壤酶活性均表现出较显著的年动态变化，造成其季节差异的主要原因是：（1）秋季是人工湿地植物的凋落季节，凋落物影响了进水中的污染物浓度与土壤环境，从而产生了“起爆剂效应”[11]，导致了与土壤酶分泌有关的微生物、土壤动物的活动频繁，进而促使了酶活性的提高；（2）夏、秋的温度相对较高，植物的生长相对较旺盛，土壤动物与微生物的活动比较频繁，相对较高的温度、根系分泌物和土壤生物的活动对于酶活性的提高起到一定的促进作用[15]。 3.3酶活性对生活污水净化效率的影响 土壤酶在在物质转化过程中起着非常重要的作用，存在于污水生物处理系统中的大量颗粒状有机物(主要是蛋白质、多糖和脂肪等)只有被胞外酶水解成小分子物质才能进入微生物细胞并被其吸收和利用[32]。贺峰等研究了复合垂直流构建湿地基质中的磷酸酶和脲酶活性及与污水净化效果的关系，发现复合垂直流人工湿地中脲酶的活性与湿地污水中全氮、凯式氮的去除率具有显著的正相关性，为利用酶活性强度作为评价净化效果提供了理论依据[14]；Newman通过野外模拟实验[33]，发现人为加入磷酸盐营养物2~3周后，湿地表层磷酸酶活性有明显降低，说明磷酸酶活性降低可以做为湿地磷富营养化的预警，土壤中磷酸酶和有效无机磷酸盐间一般呈负相关性。本文的研究中，蔗糖酶活性与COD的降解效率之间相关性较高、脲酶活性与NH4+-N及TN降解率相关性较高。土壤酶在化合物降解过程中起到了重要作用，蚯蚓活动对土壤蔗糖酶活性和脲酶有较显著的促进作用，对污染物去除的也起到了间接的作用。

土壤酶的概念范文第4篇

土壤宏基因组学技术是近来发展比较迅速的一种新方法，这种方法从土壤环境样品中直接提取微生物基因组DNA（宏基因组）并克隆于不同载体，再将重组载体转移到适宜的宿主以建立宏基因组文库；同时结合不同的筛选技术，从基因文库中筛选新基因或新的生物活性物质。应用这些免培养的新方法和新技术，可以绕过微生物菌种分离培养这一技术难关，直接在基因水平上研究、开发和利用无法培养的微生物资源；有利于揭示不可培养微生物的基因多样性，为农业、医药和环境的可持续发展提供丰富的资源。

1土壤宏基因文库的构建

关于土壤宏基因组学技术的构建已有许多研究报道，文库的构建需要足够高质量的DNA，由于土壤微生物往往会与土壤其他组分紧密结合，这就增加了提取土壤DNA的难度。常用的方法包括直接提取法和间接提取法。直接提取法是将样品直接悬浮在裂解缓冲液中处理，使其释放DNA，继而抽提纯化；间接提取法是首先去除土壤等杂质，通过不同的离心速度从土壤中分离出细胞，然后对细胞进行抽提。直接提取法提取的DN段较小（1~50kb），提取率高，操作简单；间接提取法提取的片断较大（20~500kb），纯度高，但操作繁琐，有些微生物在分离过程中会丢失。

根据插入片断大小，可以把基因文库分成2类：质粒载体的小片段插入（小于15kb）和柯斯质粒（15~40kb）或BAC（细菌人工染色体）（超过40kb）载体的大片段插入。大肠杆菌（Escherichiacoli）是表达土壤细菌基因或基因簇的通用宿主，穿梭载体或BAC文库可将大肠杆菌包含的文库信息转移至其他宿主如链霉菌或假单胞菌。

载体系统的选择取决于所提取土壤DNA的质量及研究目的，包括欲插入目的片段的大小、所需要的载体拷贝数、使用的宿主以及筛选方法等。如对腐殖质含量较高或剪切较严重的DNA样品适宜构建质粒文库，小片段的文库适用于筛选新的与代谢相关的单基因或小操纵子；而对于含较大基因簇或大片段的DNA样品则需要构建大片段和大容量的载体文库。Rondon直接把环境DNA克隆到低拷贝BAC载体，以大肠杆菌作为宿主构建了含100Mbp的小文库（SL1），并从这个文库中检测到DNA酶、脂肪酶、淀粉水解酶的活性。

2土壤宏基因组文库的筛选

宏基因文库的筛选主要有功能驱动筛选、化合物结构水平的筛选、序列驱动筛选，底物诱导基因表达筛选。功能驱动筛选是根据重组克隆产生的新活性进行筛选，在工业上有很多重要的酶就是用这种方法发现的。其主要缺点是要在寄主中进行功能表达，造成筛选工作量大，效率低。化合物结构水平的筛选是根据不同结构的物质在色谱中有不同的峰值，通过比较转入和未转入外源基因的宿主细胞或发酵液抽提物的色谱图筛选产生新结构化合物的克隆子。此方法工作量大，费用高。序列驱动筛选是不依赖重组基因在宿主中表达来筛选，而是根据已知功能的基因序列设计探针或PCR引物，通过杂交进行筛选具有目标序列的克隆子。底物诱导基因表达筛选是利用底物诱导克隆子分解代谢基因进行筛选，这种方法已经成功的从宏基因中筛选出芳烃化合物诱导的基因。国内外的资料显示这4种筛选方法可以筛选到所需要的物质，但筛选效率低，费用高。

3土壤宏基因组研究现状

利用宏基因组学的技术，科研人员筛选到了许多功能基因，加拿大TerraGenDiscover公司最先在以链霉菌为宿主的宏基因组文库中筛选到了具有抗菌活性的5种新的小分子物质TerragineA、B、C、D、E；Courtois等利用柯斯载体构建了含5000个克隆子的环境基因组文库，采用PCR序列分析的方法，筛选出编码聚酮合成酶的新基因，同时采用HPLC技术发现了脂肪二烯醇中2种新的化合物，两者互为同分异构体；Yun等选用pUC19为克隆载体构建大肠杆菌基因组文库，利用活性筛选方法，从30000个重组子中筛选出1个含淀粉酶基因（amyM）的克隆子。

2005年，LimHK等以枯草芽孢杆菌为宿主，建立了森林土壤的宏基因组文库，筛选到2个具有抗菌活性的克隆，对其结构进行分析，得出其中一个为产红素的靛玉红，另一个为产蓝素的靛蓝，是靛玉红的异构体。2006年，VogetS等首次研究了从土壤宏基因组文库中筛选到的一种纤维素酶的性质，证实了其具有较广的pH值和温度适应范围，并且在较高的盐度时也具有活性，具有工业应用价值。

4土壤宏基因组学的技术局限性

总DNA提取技术尚存在一定的限制，土壤环境中，由于微生物与土壤颗粒紧密结合的特性以及腐殖酸等抑制性物质存在等原因，从中难以获得适于构建宏基因组文库的高分子量DNA。Bertrand等采用间接提取法，通过Nycodenz梯度离心，所回收的土壤DN段大小己能达到400kbp，但至今基于原位裂解获得>100kbp土壤DNA的提取技术尚未突破，运用原位裂解法构建更大片段环境宏基因组文库（现有的土壤宏基因组文库中，平均插人片段最大为44.5kb）仍是一个难点。不可避免地，环境宏基因组文库所包含微生物基因组信息的偏差将直接导致“基因遗漏”现象发生，如海洋中普遍存在的微生物固氮基因，却在测序量高达1.6Gbp的马尾藻海水宏基因组文库中被遗漏，表明仅运用宏基因组学技术同样会忽略部分的微生物资源。

阳性克隆筛选频率低是宏基因组学的另一个瓶颈所在，运用经典的功能筛选方式，往往是在数千个，甚至数百万个重组克隆子中才能检测到有用的活性克隆，造成此局面一个重要的原因是外源基因的异源表达水平低下。目前根据核酸序列相似性及基因保守区设计探针或引物的杂交、PCR筛选方法，从文库中发现新基因的比率尚不到已知基因的40%。

土壤酶的概念范文第5篇

土壤pH值主要取决于土壤溶液中氢离子的浓度，氢离子多来源于吸附型Al3+以及土壤生物呼吸作用产生的CO2溶于水后形成碳酸和有机质降解产生的有机酸。土壤pH值的高低不仅与土壤组成有关，还受外界因素如施肥、作物种类的影响。不同种类的有机肥所含糖类、纤维素、半纤维素、蛋白质、有机酸等也有差别，对土壤pH值会产生不同的影响。施用生物有机肥料，能够使土壤物理性质得到一定的改善。可以降低酸性土壤的pH值，但这种作用在短期内表现得不显著，随着施肥水平和茬口的增加作用更明显。这说明生物有机肥对土壤pH有调节作用。设施栽培土壤施用有机肥后，最初的pH值比施用化肥低，但是经过一段时间后pH值会升高并且会超过用化肥的土壤。土壤中的稻草、猪粪随腐解时间的延长pH值降低，至腐解第四周土壤pH值降至最低值，以后有所升高，但随着有机物料用量的增加，根际、近根际和非根际土壤pH趋向一致。可见，有机肥施入土壤后，在微生物的作用下，分解产生的有机酸在土壤中积累，同时也在不断的被分解、转化，在有机酸达到高峰之前，以积累为主，高峰之后，以分解为主。

2.有机肥料对土壤团聚体、微团聚体的影响

土壤微团聚体是土壤的重要物质基础，是土壤肥力基础物质中的重要组分，它既可影响土壤体质，又能影响土壤的体形，具体表现为一方面土壤微团聚体组成对土壤中水、肥、气、热等因素具有保持和协调作用；另一方面是对土壤疏松层的形成和稳定具有促进作用。近几年来，国内对土壤微团聚体与土壤肥力的研究更为突出，基本上明确了土壤中微团聚体在土壤肥力上的作用。表明随着土壤肥力水平的提高，大于10μm微团聚体含量增加，土壤团聚度增大，土壤团粒的含量稳定性与土壤肥力呈显著正相关。盆栽培肥试验结果表明施用有机肥可使特征微团聚体比例降低，提高土壤肥力水平。

3.有机肥料对土壤N、P、K含量的影响

土壤养分含量直接影响着作物生长。N是农业生产的主要限制因素之一，它在植物整个生命过程中起重要作用，是矿质元素中的核心元素，被誉为“生命元素”。在大多数情况下，施用氮肥都可获得明显的增产效果。P在土壤中含量虽少，但对作物生长发育和产量以及品质等影响很大。K既是作物生长发育所必需的三大营养元素之一，又由于其在作物生理代谢过程中的特殊功能而一直被誉为“品质元素”。新近的研究指出，有机肥中含有较多的酚、糖、醛类化合物及羧基，可对肥料中的NH4+吸附和固定，抑制NH4+的硝化作用，减少硝态氮的形成，抑制了一定空间氮素动力学的不均匀性。据报道，有机覆盖物或家畜粪施入土壤后，能够使有机肥通过直接提供磷来提高土壤磷素养分及土壤中有关酶和微生物活性从而增加土壤磷的有效性。土壤中的钾是由矿物质风化分解出来的，能直接被作物吸收，土壤如果缺钾，庄稼生长就不健壮，抗病虫害的能力就会减弱。周晓芬等通过施用有机肥对土壤K素供应能力及其特点的研究，证明不同土壤类型和土壤环境因素对有机肥供K素能力有不同影响。已有研究证明施用有机肥可以影响土壤N、P、K的含量变化。因此，测定土壤中的N、P、K对于指导施肥、了解土壤肥力具有一定意义。

4.有机肥料对土壤重金属离子含量的影响

随着化肥的发展和使用量的不断增加，不适当的施肥不但使化肥利用率降低，而且会造成环境的恶化。一些重金属和微量元素也随着农药、化肥而进入土壤中，从而影响了农业生态环境，造成了养分的不平衡。有关有机肥修复土壤中重金属污染的研究较多。实践证明：生物有机肥对Cu污染土壤改善效果更好。有机肥分解产生大量有机酸，使氧化锰还原，提高P、Fe、Mn、Zn的有效性。有机肥在土壤中分解产生的各种有机酸、糖类、酚类及N、S的杂环化合物都具有一定的活性基团，很容易与溶液中金属离子络合或螯合而改变重金属的行为和有效性，从而降低重金属的毒性。而且有机肥分解产生的腐殖酸量越多，对形成络合物越有利。

5.有机肥料对土壤有机质的影响

土壤有机质是土壤的重要组成部分，是植物的养分来源和土壤微生物生命活动的能量来源，其数量和品质与土壤肥力密切相关。它能改善土壤的物理化学性质，形成良好的土壤结构。在一定的范围内，土壤有机质含量多，土壤的肥力就高，反之，土壤肥力就低。长期以来，人们已经在有机质的数量方面作了大量的研究工作。但是，研究结果不能很好地反映土壤质量的变化和转化率等，而只是一个有机质积累和矿化分解的平衡结果。近期，人们对有机质分组和有机质的分解转化方面进行了更深入的研究，提出了土壤活性有机质的概念。土壤活性有机质在土壤中有效性较高、易被土壤微生物分解利用、对植物养分供应有最直接作用。农家肥在有机肥中含有较多的有机质含量，对改良土壤，培肥地力，提高土壤保水、保肥和通气性能作用显著，同时它又含有氮、磷、钾、钙、镁、铁、硼、锰等多种矿质元素，可全面持久地供给作物营养。有机肥料不仅可以提高有机质的含量，还可以提高土壤耕性。施入有机肥后，有机肥料不但可以增加土壤中的有机质的积累、而且还可以间接提高养分积累和供应能力。

6.有机肥对土壤生物活性的影响

土壤酶来自土壤微生物、植物和动物活体或残体，是土壤生化过程的产物。土壤酶活性是土壤中生物学活性的总体现，所有的生物化学反应都是在酶的催化下进行的，它表征了土壤的综合肥力特征及土壤养分转化进程，所以土壤酶活性可以作为衡量土壤肥力水平高低的较好指标。有机肥可以提高作物根际代谢，使根际分泌物增多，微生物繁殖加快，而且有机肥本身含有一定数量的酶，从而有利于提高土壤酶活性。施用有机肥可提高土壤中各种酶的活性，其中脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶等增加较多，有利于土壤有机质的分解、腐殖质的合成以及养分的转化。

7.有机肥料对土壤腐殖质的影响

土壤腐殖质是土壤有机质在土壤中形成的一类特殊的高分子化合物，存在于所有的土壤、沉积物和天然水域中。土壤腐殖质是作物必需营养元素的主要来源，可促进作物和微生物的生理活性，增加土壤蓄水、保水和保肥能力，促进土壤良好结构的形成，改善土壤的缓冲性和酸碱性，同时还能络合土壤中的重金属离子，消除土壤中农药的残留。因此土壤腐殖质的研究已成为当前土壤学、环境学和地球化学等领域的热点之一。土壤中的腐殖质大多是与矿质部分结合形成有机无机复合体而存在，由于结合的方式和松紧程度不同，对土壤结构状态具有不同的影响，尤其对土壤肥力的影响最大。根据土壤腐殖质的结合形态，可分为松结态、联结态、稳结态和紧结态4种腐殖质。按照腐殖质在酸碱溶液中的溶解度分为胡敏酸、富里酸和胡敏素。而土壤腐殖质中最活跃的部分是胡敏酸，它可以增加土壤的吸收性能和保持养分和水分的能力，并能促进土壤结构体的形成。施用有机肥可提高土壤腐殖酸含量，HA/FA升高，土壤胡敏酸的羧基、酚羟基比升高，土壤腐殖酸得到明显改善。施用有机肥通过形成有机无机复合体和微团聚体既提高了土壤有机质的数量，也可不同程度地提高腐殖质活性。又能更新和活化老的有机质，改善腐殖质的品质，从而全面提高土壤肥力。

土壤酶的概念范文第6篇

关键词：PCR；环境监测；大气监测

中图分类号：X83 文献标识码：A

引言

经济飞速发展催生的环境污染，已成为全球问题。其严重威胁人类与其他生物的生存，致使某些物种的地域分布发生转变，相关遗传特征发生变异。为了有效控制环境变化，分子监测技术应运而生了，其作用于生态学的污染机理展开监测，近年来获得了一定的成绩。由此，PCR(Polymerase Chain Reaction)技术，因其迅速、灵敏、便捷特点，成为环境监测关注的焦点。

1 PCR技术概念

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction），简称PCR。PCR又称作特异性DNA序列体外引物定向酶或是无细胞分子克隆扩增技术，几乎成为现代分子生物学实验工作的整个基础，其为分子生物学里的重要技术。PCR技术令微量核酸序列的操作变得便捷省时，并且能够让核酸的研究方面脱离活体生物。它的发明为分子生物学的历史性革命，对分子生物学与生物技术产业皆发挥巨大的推动作用。

2 PCR技术在环境监测中的应用

2.1大气监测

气体环境里病原体测检与防治因气体流动性特点变得极其困难。Tbomson将人体脑垂体置放于含有固体颗粒物及过量O3的空气内4h，然后以PCR对暴露的脑垂体基因水平展开检测，通过空气质量的间接检测，来说明单一及混合污染物对健康的危害。Eefke W ee sen do rp等对有猪瘟的猪进行气体采样，以RT - PCR技术验明空气传播为猪瘟传染的关键途径，为预防猪瘟给予参考。据相关资料显示，导致脑血管疾病的致病因素中空气污染是其中的一个重要方面。陈维田等对空气军团菌与空调冷却塔水采取PCR技术展开测定，经实地的空气测定与人工气溶胶化的实验显示，以PCR对空气的检测只需6h～1d。杨庆宇等以PCR -DGGE法对生物塔里微生物的多样性进行检测的结果，能对环境状况进行真实反映。

2.2土壤监测

微生物分子生态学初期，采取DGGE／TGGE法，一般DGGE／TGGE结合PCR对环境土壤展开监测，掌握微生物群的结构与变化。对土壤内的微生物样品的总DNA进行提取，经PCR法扩增产物展开DGGE /TGGE的凝胶电泳研究，对DGGE /TGGE的图谱带型变化进行观察。随之对土壤内微生物分子生态学持续的深入研究，采取PCR与DGGE／TGGE和种系分析及克隆测序法结合联用，对土壤的样品展开分析，从而促进土壤微生物的分子生态学深入发展。

Ahn C等以LH - PCR法对湿地里菌群结构、对P元素迁移及存储的作用进行了分析。结果表明含磷量的增加能对土壤菌群的结构产生影响，改变土壤菌群结构，降低土壤里的微生物的多样化。Michihiko Sakurai等将PCR-DGGE法用在土壤里分解蛋白酶细菌群落分析上，以判决定无机与有机肥对植物根系周边土壤里蛋白酶的活性作用。结果有机肥土壤里蛋白酶活性显著＞无机肥土壤，根系附近＞周边。此研究结果表明，蛋白酶细菌群落因构成的差异，对土壤整体的蛋白酶活性起关键作用。Vaini等将由516种孤立的菌群落里采集的16SrDNA，经PCR扩增而展开测序，对活性污泥里微生物的群落的结构检测。AhnC等正埋头对菌群构成和含磷率间的关系展开研究，希望为处理湿地提供最佳含磷率的科学合理的数据。张晶等应用PCR-DGGE的指纹图谱法，对土壤表层与亚表层的固氮细菌种群在长期进行有机污水灌溉中对其数量与多样化的作用进行了比较。最终研究结果显示，土壤表层的固氮细菌数量将伴随土壤污染的提高而相对降低，而土壤亚表层的自生固氮菌的数量则未见显著变化，显而易见，令土壤生态和结构功能转变的关键因素为污水灌溉。

经上述研究，PCR法在土壤微生物的检测前景应用广泛。与DGGE／TGGE法相结合的PCR，是利用分子系统发育研究和现代分子微生物学作基础的生态学的研究手段，已然成为了当下微生物群落结构省时迅捷的分析技术。

2.3水的监测

大量研究资料显示，PCR在水环境的微生物检测中，技术种类更全面、检测范围最广。近年，化学性引起的内分泌干扰物对人类危害受到了广泛关注，V lam ing等人采取实时定量的RT-PCT技术对表层水样内雌激素含量进行监测，113个样品里含有雌性内分泌干扰物为5%。检测水体内的病原微生物，Sinon Toze发现PCR技术较普遍应用的细菌指标法要省时，缘于90%以上的水中病原体皆能扩增核酸，即便于浓度非常低的环境里仍可测出。Shu - chen Hsu等以E. coli特异性的苹果酸脱氢酶基因设计引物，对水中的E. coli进行检测，经富集检测可发现100毫升中含1个E. coli细胞，检测时间缩短为12 h。Florent Morlo等以PCR对水体中嗜肺军团杆菌进行实时监测，检测结果和传统方法相同，检测灵敏性及重现性获得提高，为流行病污染源检测及水体污染评价提供新的手段。Fricher等应用PCR的新手段能在1d内获得病毒检测结果，其PCR的E. co li检测法能于1d内测完不同环境的99种水样，结果和标准方法一致。吴卿等以PCR - DGGE技术进行饮用水内微生物多样性的研究，结果显示，尽管不同取样点的饮用水样品内存有特异菌，可水样里优势菌是相同的。谢数涛等以套式PCR技术对水库里微囊藻浓度进行测量，和EL ISA检测的结果一样，且灵敏度更高。对247份水样展开产毒微囊藻测定，结果82份阳性水样，比率33. 2%。

又以PCR扩增进行轮状病毒及各种肠病毒的检测。多重PCR可同时测定多种病毒，对于由饮水进行疾病传播的肠病毒来说，把PCR水质检验手段标准化具可行性。

结论

PCR于上述方面的应用能够发现，其在环境监测中所发挥的作用日益提高。技术亦愈加复杂，体现于和其他技术结合，能够对环境的各个层面展开监测。PCR能够获得广泛应用，主要缘于PCR自身具备其他监测方法所没有的优势。例如：快速、省时、便捷、灵敏，准确性高、特异性强等特点。随着此技术的不断发展，将在环境监测里获得广泛应用，经与其他分子生物学方法结合由生物层面进行环境的监测与改善性研究。

参考文献

[1]王廷华，景强．PCR理论与技术[M]．北京：科学出版社．1995.

[2]封秀，PCR技术机理及在环境污染监测中的应用[J]．福建环境，2010，2 (17)：11-13.

[3]NubelU.Garcia-Pichel F，ClaveroE，et"f M atch-ing molecular diversity and ecophysiology of bentbic cyanobacteriaand diatcms in communities along a salin-ity gradient[J].EnvironM icrobiol， 2000，2 (2)：217 -226

[4]Vlaming De，Biales A，Riordan D.Screening Cal~rnia surface waters for estrogenic endocrine disrupting chemicals( EEDC) witha juvenile rainbow trout liver vi- tellogenin mRNA procedure[J].Science of the Total Environment，2007， 385：66 - 79.

土壤酶的概念范文第7篇

关键词：土壤微生物；生防因子；生物防治

【分类号】S476

引言

植物病害的生物防治在农业生态系统中调节植物的微生态环境，从而减少病原菌所致病害的发生，达到防治病害的目的。微生物防治主要是利用有益的微生物，通过生物间的竞争作用、抗菌作用、重寄生作用、交叉保护作用及诱发抗病性等来抑制某些病原菌的存活和活动。

1、土传病害生防因子的种类及应用

1.1、真菌

许多真菌资源对土传病害具有很好的生防作用。可利用的土传真菌病害的主要生防因子包括：木霉、毛壳菌、寡雄腐霉、非病原性菌尖胞镰刀霉Fo47菌株、非病原性双核丝核菌等真菌因子。

1.2、 细菌

常见的对土传病害具有生物防治作用的细菌主要有： 假单胞菌和芽抱杆菌。

1.3、 放线菌

放线菌广泛存在于土壤和植物根际等环境中，作为生防菌已在生产上被成功的应用。

2、土传病害的生防机制

土传病害的生防机理主要有：抗菌物质的产生，营养物质（如碳素化合物、氮素、三价铁等）和定殖位置的竞争以及诱导抗性等几个方面。以上几种作用不相互排斥，而且可以同时起作用。因此，利用一种拮抗微生物防治病害可以包括多种作用方式。

3、土壤有益微生物的作用机制

3.1抗生作用

拮抗微生物产生的抗菌物质主要有两类：一是小分子的多糖物质，即抗生素；二是大分子的抗菌蛋白或细胞壁降解酶类。目前报道的有假单胞菌产生的抗生素类型是吩嗪类、硝吡咯菌素、藤黄绿脓菌素、2，4-二乙酰藤黄酚等能有效地抑制各种植物病原菌，木霉菌在侵入或穿透寄主菌丝细胞时，产生了几丁质酶、葡聚糖酶以及蛋白酶、酯酶等一系列水解酶类来消解病原菌的细胞壁，而生防放线菌主要是通过产生抗生素抑制微生物的代谢途径。

3.2竞争作用

竞争作用是利用微生物快速生长与繁殖病原菌争夺空间、水分和铁、碳、氮、氧等其他营养源，从而排除某些病原菌。报道中枯草芽孢杆菌、放线菌、木霉、酵母菌通过空间竞争和营养竞争达到抑制病原菌的目的。

3.3重寄生作用

拮抗微生物侵入到病原菌体内获得营养籍以生存和发展，常以吸附生长、缠绕、侵入、消解等多种形式抑制病原菌。木霉对不同的植物病原真菌重寄生作用方式不同，可观察到木霉菌缠绕病原菌的菌丝，或沿着病原菌的菌丝平行或波浪式生长，或产生钩状分枝、吸器或附着胞吸附于病原菌的菌丝上，或穿透病原菌的菌丝，最终导致病原菌的菌丝细胞原生质浓缩、菌丝断裂等现象。

4.抗菌物质的产生

4.1 细菌素

细菌素是由细菌的某些菌系所产生的对该种细菌的另外一些菌株或关系较近的细菌有杀伤作用、非复制性的含蛋白的抗菌物质。利用细菌素防治土传病害的例子很多。细菌素的作用范围有限，一般是对相应细菌起作用，不会对农业生态系统其他有益微生物产生不利的影响。

4.2 抗生素

抗生素是微生物所产生的具有生物活性的物质，它在低浓度下就能抑制或影响其他生物的机能，从而对敏感微生物产生抑制或致死作用。通过产生抗生素在植物病害生物防治中发挥作用的细菌（不包括放线菌）多集中在以下几个属：假单胞杆菌属、芽孢杆菌属、土壤杆菌属、欧文氏杆菌属、布克氏杆菌属。在这些抗生素产生菌中，假单胞杆菌属在人工培养条件下产抗生素的能力最强，相关研究也最多，布克氏杆菌和芽孢杆菌也有一定的产抗生素的能力。由于抗生素是微生物代谢产物，为自然界中存在的物质，具有专一性，内吸渗透力强，防病效果稳定，因此，常以抗生素的产量作为生防菌筛选的重要指标。

5、制约土传病害生防微生物发挥作用的因素

生防菌在土壤中定殖过程中受诸多因素影响，使其适应能力、定殖能力、拮抗物质的产生能力以及与拮抗作用相关基因表达功能下降等。

5.1 环境因素

土传病害生防菌生存的环境一植物根际是每时都发生着剧烈变化的微环境。某些因素，如下雨或日照引起盐浓度、土壤pH、渗透性、水分及土壤粒子结构的变化以及植株根的增长、季节变化、化肥和农药的施人等均能改变根际微环境，从而也将导致根际微生物种类组成结构的改变。这样势必引起释放在土壤中生防菌的数量发生波动，最终导致其生防能力的改变。对不同理化性质土壤的适应性，将导致菌株生防作用的区域局限性。

5.2 生物因素

植物的活动也会影响生防菌株的生防作用，某些植物根系分泌物可能支持或诱导生防菌来抑制病原菌，而其它一些植物则可能表现出排斥反应。

5.3 营养因素

生长在含不同的碳源或氮源的环境中，生防菌株的生防能力也会有所变化。由于不同地区土壤营养物质成分不同，生防菌株的应用范围可能受到限制。

6、存在的问题及改进方法

尽管公众对应用微生物生防因子防治土传病害的兴趣越来越浓厚，但是由于微生物生防因子的根部定植能力或拮抗活性不强，抗菌谱较狭窄，容易受温度、湿度、化学农药和周围其他环境因素的影响，导致了生物防治的效果不稳定，从而影响了微生物制剂的商品化及其应用，目前只有少数商品化的生防真菌和细菌制剂，而其市场份额较低。改进的方法有以下几个方面。

6.1、不同的生防因子要组合使用。通过具有不同的抗菌谱、不同的生防机制及不同定植方式的各种生防菌株的组合实现防效的提高。前提是在不同的拮抗菌之间没有交互作用。

6.2、作为病虫害综合防治（IPM）的一个组分，与其他措施协调应用。生防因子与地剂量的化学农药组合使用被认为是成功防治作物病害的IPM措施。

6.3、遗传改良已有的生防菌株，并开发新的超级工程生防菌。应用现代遗传工程原理，例如通过原生质体融合和基因工程技术，研究开发遗传修饰的工程微生物（GMM）菌株是一条有效途径。另外通过分子操纵细胞壁降解酶基因改良木霉菌株，可使生防能力明显增强。

参考文献：

[1] 郝晓娟，刘波，谢关林.植物枯萎病生物防治研究进展.中回琅学通报 .2005，21（7）：319-322

[2] 郑俊强，高增贵，庄敬华，陈捷.玉米土传病害生物防治的研究进展.玉米科学.2005，13（1） ：111-114，118

[3] 李立平，段德芳.木霉生物学特性及拮抗作用研究进展.植物医生.2006，19（4）；4-6

土壤酶的概念范文第8篇

1.少数人种多数地，保证粮食安全

垦区农业经历了20世纪60～80年代技术起步阶段、90年代50亿kg商品粮基地建设起步到向200亿kg迈进阶段、现代科技组装阶段。现在需要发展自然生态农业，大力开展生物技术的引进、消化、复制，造土，修复多年使用化肥农药破坏的土壤生态环境；用现代生物技术营养免疫，搞秸秆还田、化肥进行生物发酵，防灾减灾；继续发展机械化、数字化的现代化农业，用少数人种多数地，实现农产品数量和质量安全，稳定粮食综合产能。

2.多数人种少数地，发展高效农业

2.1认识发展健康产业

健康产业是新兴产业，有兆亿商机。农产品开发要围绕健康开发才有前途。人为什么生病？是因为吃的营养不平衡，会引起酶不足或酶不平衡，会降低自身免疫功能，成为引发疾病的诱因。当前存在的问题是动物蛋白质摄入过多，肉吃多了，营养严重失衡，会引起高血压、心脏病、高血脂、癌症、糖尿病、风湿、类风湿等疾病。华人陈昭妃博士在美国创立了营养免疫学，倡导多摄入植物性食物，含有较低的热量、胆固醇和脂肪，它们富含植物营养素、多糖体、抗氧化剂等，能很好地提高免疫力和预防疾病。提倡通过精确的营养提升人体免疫力，运用自身与生俱来的免疫系统的神奇力量去抵抗无止境的病毒侵袭。肉类中没有抗氧化剂、植物营养素及多糖体。人的健康是吃出来的，吃什么健康？纵观历史，中国一直是农业国，90％多的人口世世代代从事农业种植，历来以五谷（大米、小米、麦、豆、黍等）为主食、以水果、蔬菜以及牛、羊、猪、鸡一类动物为副食。理想的膳食结构是：碳水化合物65％～70％，蛋白质10％～15％，脂肪15％～20％。五谷应改变加工方法，由精加工变成粗加工，去除添加剂。从营养平衡理论讲，一粒种子可长出一颗小苗，这就是营养平衡，如果去掉皮和胚芽，就不发芽，营养是不平衡的。吃天然食品，不要吃人造的，五谷连皮一起吃是吃的全价营养，才有益于健康，每天300～500g足够。

2.2发展健康产业商机无限

现代科学理念，食物是最好的医生，吃素是长寿的秘诀，更多地用食物代替药物，用膳食获得健康，用自然疗法代替昂贵医疗，用现代生物技术开发功能性农产品商机无限。功能性食品含有有益于人体健康的酶类，如抗氧化剂、植物营养剂、多糖类等，能增强人的免疫功能。20世纪农产品开发沿着从田间到餐桌顺序进行，决定农产品生产的是农民，而不是消费者。21世纪农产品生产的决定权将从农民转移到消费者手中，农产品的价值最终体现在消费者需求中。“三高”（职位高、学历高、收入高）人群追求健康长寿、快乐人生，对食品要求更健康、更方便以及增加食欲的色、香、味等；在食品能否被消费者接受的衡量标准中，反映质量、安全和有益于健康的部分越来越重要，消费者要求食品质量要有透明度、可追踪性、功能性及生产方法。功能性食品及配餐食品将倍受欢迎。农业健康产业是兆亿的产业，关键在于生产功能性农产品和科学加工及健康营销。垦区分出10％种植面积，种植玉米、大豆、水稻、亚麻、荞麦、南瓜、燕麦、蔬菜、浆果、坚果等都可以开发成功能性食品。大力发展农产品加工业，经过科学加工，实现公顷产值15、75、150万元，职工才能富起来，垦区才能尽快跨入世界五百强的行列。

二、农业生产问题原因分析

在农业生产中，大量使用化肥、农药，使粮食产量大大提高，但却忽视了其带来的对土壤和自然生态平衡及人身健康的损害。使用农药是为了控制、消灭农业有害生物，作物本身是不需要的。大量使用农药会使作物免疫功能下降，营养不良，生长受抑制，品质差；而有害生物为了生存而快速进化产生抗性。施用化肥破坏了土壤中有益酶，致使土壤环境恶化，不能为有益微生物提供营养，有害生物群体增加，植物免疫功能降低，不抗病虫，易感病等。化肥使作物快速增长，细胞疏松，抗灾能力弱，品质差。食肉促进了畜牧业的大发展，导致了水源、土壤的污染，危害了人类健康，大量食肉是引起高血脂、高血压、心脏病、糖尿病等重大疾病的诱因。

三、用生物技术造土，恢复土壤自然生态

近20年来，农药的概念已经发生重大变化，由化学合成向生物发酵方向发展，国外公司新登记的一大批农药是生物发酵混合物，属功能性植物营养，能平衡营养，诱抗有害生物，促进生长，有抗灾减灾功能。植物化学免疫被植物营养免疫取代，植物营养免疫是以营养为基础，适当的营养可强化植物免疫系统的功能。农业生产以土为本，一切活动均应围绕着促进土地的土壤化作用，充分发挥土壤的机能，利用现代生命科学成果，充分发挥土地自然潜力。万物生长靠太阳，孕育生命靠土壤。解决的方法是，用生物技术恢复土壤的功能（造土），给农作物生长创造良好的生态环境，平衡植物营养，激发植物潜能，诱导植物抗逆功能，控制农业有害生物的危害；增加产量，改善农产品品质，增糖，增加食味、与人类健康有益的酶类、矿物质、膳食纤维等。现代生物技术的发展，已经逐渐成熟，需要加大投入，国外成功的需要认真引进、消化、复制、组装和完善。关于“用生物技术造土，恢复土壤自然生态”，岛本微生物农法最成熟。岛本微生物农法的引进与消化是解决我国当前农业问题最好的途径。用酵素菌技术发酵有机肥、化肥、矿物质等，平衡作物营养，滋养免疫系统功能，使其运用自身的力量去抗灾减灾，恢复正常生长发育，解决高温、干旱、涝灾、低温冷害、药害、肥害、有害生物（线虫、病毒病、虫害、病害、杂草等）危害，生产出优质高产、富含对人类健康有益的产品。

四、打造发达的流通系统

财富在哪里？在流通环节。流通环节有多少财富？有80％。我们已经进入信息化时代，这个时代信息是资本，谁掌握了信息和流通，谁就获得财富。

1.成立咨询培训系统

成立农产品开发培训系统，这是一个没有围墙的大学，打造一支具有爱心、责任、付出的生产和营销的儒商队伍，确保生产均质，打造精品名牌，参与国内、国际大流通，使更多的个人、家庭在这个系统中成长、成熟、成功。系统运作的三个好处：①通过培训可使大多数人的价值观相同或相近；②形成协调一致的思维模式、行为模式；③集众人智慧，创造出可被复制的成功模式。

2.研究可供复制的农产品生产模式

无公害、绿色、有机、功能性农产品的生产技术已经成熟，需要组织专家认真总结，把复杂的生产工艺系统化、模式化、规范化、简单化，使之易教、易学、易复制。

3.系统复制农产品生产模式，确保产品质量

通过系统培训，要求生产者学习、复制、不走样、照做，才能生产出优质、同质农产品，组织千家万户生产的农产品，确保外观、品质、口感、食味相同。统一包装，统一品牌，在每一个包装盒上标记生产者的编号，可追溯生产来源、生产质量，明确责任。

4.打造生产、营销优质农产品航母，挺进国内外市场

土壤酶的概念范文第9篇

关键词：生物技术；环保工程；运用对策；探究

随着人们生活水平的提高，对环境的关注度也在不断提升，人们开始重视环境的保护，并且将环保作为一项造福子孙后代的事业。环保工程就是为了改善由于工业发展而造成环境严重污染局面的工程，其目的在于保护环境，主要项目有水污染防治工程、大气污染防治工程、噪声控制工程以及固体废弃物的回收处理工程等，都是切实解决社会上存在的典型环境污染问题的工程。生物技术是一门新兴的综合性学科，其中的理论研究和技术体系被广泛应用在环保工程中，已逐渐成为环保工程中的关键性技术，因此在环保工程的建设中，加强生物技术的应用深度和广度，对于提高工程的环保性能具有积极意义。

1.生物技术的环保价值分析

目前，我国工业生产造成的环境污染问题日益突出，雾霾、水污染、白色污染等问题日益严重，绿色环保工程的建设已是迫在眉睫。生物技术在工业制造和环境保护领域的应用，大大降低了工业生产引起的环境污染危害，微生物将逐步取代工业化学品，成为新一代的工业生产原料。就比如说催化剂，化学制造需要用到多种催化剂，而微生物（比如酶制剂），具有更强的催化作用，且不会对环境造成危害，在造纸工艺中，酶制剂的使用可降低纸浆漂白过程中氯化物的使用量，此外，酶制剂可以应用在无磷洗涤剂中取代磷，在皮革鞣制过程中取代硫化物。

生物技术是一项现代化的科学技术，涉及到细胞生物学、微生物学、遗传学、基因工程、生物化学、信息学等多个学科的应用，是一门以生命科学为本质的研究科目，通过生物谷技术的应用，可以实现对生物体的改造和物体原料的加工，满足人们的工业生产需求。整体上来说，生物技术具有较高的环保价值，不仅能够解决困扰人们多年的环境治理问题，而且能够从工业生产的源头降低污染物的产生。生物技术的研究角度与化学技术不同，它多半是建立在微观分子的角度上，因此可以解决很多化学污染问题，就比如说白色污染，在化学研究角度上，塑料物质在土壤中难以降解，因此现在一般都会采取焚烧废弃物的方式解决一些固体废弃物，这样虽然解决了目前的问题但是会造成大气污染，而在生物技术的研究角度，则可以利用微生物加快这些物质的降解，同时还可以通过微生物的研究制造易降解的包装袋等，避免白色污染的发生。整体上来说，微生物反应的机制与化学反应不同，经过生物技术的处理，一些废气污染物可以直接降解为氮气、二氧化碳的较为稳定的大气组成成分，基本上不会产生二次环境污染，而一般情况下经过化学处理工业废气仍然是氮化物、硫化物等，只能经过再次吸收处理，工序相对复杂，环保投入较大。

2.生物技术在环保工程中的实际运用

2016年12月，对于我国的生态文明建设作出了新的指示，提出了“绿水青山就是金山银山”的可持续发展理念，明确了我国生态文明建设的重点任务，明晰了政府部门在环境督查和执法上的重大职责，要求各个部门加大对于环保工程的建设力度，坚持不懈，推进工业环保改革，建设现代化环保生产体系。

2.1废气处理工程中的生物技术

工业生产中，会产生大量的氮化物、硫化物等污染性气体及大量温室气体，影响到大气环境，因此废气处理是环保工程的主要工作内容。在废气治理中，常用的生物技术有以下两种：①生物膜法。使一些微生物附着在多孔性介质填料中，使得废气能够在填料床层中得到科学处理，附着于孔隙中，经过微生物处理转化为有机物、中性盐等无污染物质，在废气全面净化后从风机排出，同时，生物膜还能够对废气进行除臭处理，达到全面净化废气的目的；②生物过滤法。利用干树皮、塑料、纤维性泥炭等作为填料，营造一个良好的微生物生存环境，接种多种微生物，将收集的废气污染物通过布满微生物的填料，在微生物的分解作用下，转化为无污染无臭物质，排出。

2.2污水净化工程中的生物技术

水体污染是即为严重的一个问题，一般情况下，污水中会含有酸碱物质、重金属等多种污染物，影到水体生态环境。在污水净化工程中，生物技术的应用原理为微生物活动降低或消除污水的毒性。目前，在净水环保工程中应用较为广泛的生物技术，为固定化细胞及酶技术。其技术原理为化学键结合法，根据污水中污染物的性质，选择合适的微生物，使用一定的技术手段将水溶性酶与其他不溶性的载体结合固定，形成具有催化活性但不与水相溶的物质，使用物理吸附法、交联法等制定固定化酶，对微生物中的细胞进行固定，获取固定化细胞。通过这一生物技术，可以对水体中的无机金属和有机污染物进行有效处理。此外，在水体中，农药的含量也会比较高，尤其是在一些农业较为发达的区域，使用生物技术，利用微生物对水体中的残存农药进行生物降解，能够有效降低农业生产造成的环境危害，同时，还可以利用这一技术进行农产品的清洁，确保产品的安全。

2.3固体污染物处理中的生物技术

固体污染物的处理主要是污泥、土壤的处理，通过生物技术的应用，可以快速将被污染的泥土恢复原有的性质，改善土壤生态环境。一般情况下，会利用以下两种生物技术进行固体污染物处理：①微生物法。可用于消除土壤中的重金属物质，改善土壤PH值，通过微生物的吸附特性及新陈代谢活动，可以将土壤中的重金属物质及酸碱物质快速转化为无污染物质，转化为土壤中的有机成分；②植物修复法。植物是改善土壤生态环境最有效的生物，通过微生物及植物的利用，可以对污染性土壤中的污染物进行有效控制，降低土壤污染扩散概率，实现对污染性土壤的治理。植物修复法是一种利用植物和微生物特性进行土壤治理的环保手段，高效简便，被广泛应用于土壤治理工程中。

土壤酶的概念范文第10篇

关键词：生态环境可持续发展环境修复

随着地球上人口的剧增和工农业生产的迅速发展，特别是工业革命以来，人类对自然资源需求水平不断提高，生产强度日益加大，有毒、有害废气物质不断的输入环境，远远超过了环境的自净能力而导致环境污染日益严重。为了解决人类面临的这个重大问题，对于大气污染和地表水污染之力的研究已十分广泛，许多技术已相当成熟并被广泛应用。

对于污染土壤及地下水的之力来说，由于其具有隐蔽性、滞后性、累积性以及难治理和修复周期长等区别与大气和地表水体污染的特点，其修复问题已成为环境科学研究日益活跃的领域，同时也是世界性难题。虽然人们已在污染土壤及地下水物理修复和化学修复领域进行了有益探索，形成了一些实用技术，但这些修复方法往往会破坏场地结构、造成二次污染，对于污染面积巨大且污染程度较轻的土壤甚至难以应用。为此，近年来，人们在污染环境的物理修复、化学修复甚至生物修复取得一定成功的基础上，进一步提出了生态修复的理念，并对其概念、内涵、原理、产业化途径等进行了理论上的探索和实践上应用的探索，试图以生态学的原理和方法，在污染环境的修复和治理过程中实现人与自然的和谐发展，从而达到可持续发展。

一、生物修复—生态修复的基础

生物修复是对污染环境实施修复、之力的最为重要的技术之一，是正在发展中的技术，是生态修复的基础。

目前被广泛认同的生物修复定义，是指微生物催化降解有机污染物，从而修复被污染环境或消除环境中的污染物的一个受控或自发进行的过程，这是狭义的定义。

除了微生物修复外，植物修复、动物修复乃至酶学修复等方式的出现，赋予了生物修复更广泛的内涵，即生物修复是指利用细菌和真菌等微生物、蚯蚓等动物以及水生藻类、陆生植物，甚至酶及分泌物等的代谢活性降解、减轻有机污染物的毒性，改变重金属的活性或在环境中结合态，通过改变污染物的化学或物理特性二影响其在环境中的迁移、转化和降解速率。

目前使用最广、最有效的生物修复技术仍是微生物修复。

二、物理与化学修复—生态修复的构成要素

从修复原理来看，物理修复与化学修复是指充分利用光、温、水、土、气、热等环境要素，根据污染物的理性性质，通过机械分离、蒸发、点解、磁化、冰冻、加热、凝固、氧化—还原、吸附—解吸、沉淀—溶解等物理怪和化学反应，使环境中污染物被清除或转化为无害物质。通常，为了节省环境治理的成本，物理修复或化学修复往作为生物修复的前处理阶段，近年来根式作为生态修复的构成要素。无论是环境要素或生态因子，还是工程措施，对于修复生物的生命活动来说，是非常重要的影响要素。若将它们有机的结合起来，使环境条件和生态因子在有利于生物生活的同时，也有利于污染物的去除或转化，将极大地提高生物修复或植物修复的效率，这一点对于生态修复来说是至关重要的。

物理与化学修复措施与生物修复的结合，是生态修复必不可少的构成要素，其利用的是否直接关系到生态修复的有效性和成败。在实际的修复过程中，把物理修复、化学修复措施更好地与生物修复结合起来，才能形成有效的生态修复技术。

三、植物修复—生态修复的基本形式

植物修复这一概念大约是1980年代前期提出来的，其最初的思想是利用超累积植物的的超量富集作用来去除污染环境中多余的重金属。

目前，植物修复这一技术已经涵盖了污染环境治理的各个方面，如城市树木、草坪乃至花卉植物对大气或室内空气的净化；池塘中水生植物通过对氮、磷等营养物质的利用而对富营养化水体的净化；污染土壤及水体中无机污染物的去除及有机污染物的讲解等。

在污染环境治理中，从形式上来看，似乎主要是植物在起作用，但实际上植物修复过程中，往往是植物、根系分泌物、根际圈微生物、根际圈土壤物理和化学因素（这些因素可以部分人为调控）等在共同起作用。因而，总的来说，植物修复几乎包括了生态修复的所有机制，是生态修复的基本形式。

利用植物对重金属如Ni、Zn、Cd、Hg、Cu、Se,放射性核素如Cs、Sr、Ur，多环芳径，石油，化学农药，有机氯溶剂如TCE，废弃炸药如TNT等的修复研究均有报道。

土壤酶的概念范文第11篇

关键词：畜牧业；低氮磷；研究

1973年，中国各地在粮食丰收的前提下纷纷开始建立小型饲料厂，1976年，新中国第一家大型现代化饲料厂——北京南苑饲料厂开始投产。此后，中国饲料产量逐年提高，目前形成了13000多家饲料企业，年产1亿3000多万吨饲料的规模。但饲料市场上各种品牌的饲料预混料繁多，使得饲料成为畜禽粪尿污染和畜产品有毒有害物质残留的根源，饲料中高氮磷向环境排泄而富集于土壤中，造成表土层和地下水质恶化，从而引起一系列生态环境的恶化。因此，控制有害物质对畜禽产品及粪尿污染，减少氮磷排泄，降低饲料使用对环境的污染成为促进畜牧业可持续发展的一项重要措施，而发展低氮磷排泄的优质环保饲料成为了畜牧业发展的研究热点问题。

一、畜牧业生产污染的现状

（一）饲料中含氮物质大量排泄

畜禽排泄大量含氮物质是农业环境污染的重要因素，主要又来自于饲料中未被消化利用的粗蛋白和氨基酸，如果粪尿未经任何处理，产生的NH3挥发到大气中将形成酸雨。多数含氮物还会被氧化成硝酸盐，一部分滞留在土壤，另一部分渗入地下水，日积月累则会污染地下水源。已有研究表明，一个万头养猪场如果不经过处理，那么每年至少要向周围环境排泄三万吨粪尿，其中含有100多吨氮。

（二）饲料中含P物质的大量排泄

植物性饲料中大约有60%-70%左右的磷以植酸形式存在，而动物对磷的吸收以离子状态为主，因此动物对植物性饲料中磷的吸收首先必须经过植酸的分解，这种分解过程需要一种关键的酶即植酸酶，而单胃动物体内缺乏分解植酸盐的相关酶，因此饲料中的植酸磷就不会被消化而被排出体外，这不仅造成了磷浪费，还给环境造成了磷污染，导致水体“富营养化。研究表明猪仅能利用玉米中10%-20%的磷，豆粕中25%-35%的磷，几乎大部分均随粪便排出。郑春田等研究表明一个万头猪场每年向周围环境排放31吨磷，含磷过多的污水流入河沟、池溏和水渠使藻类等浮游生物大肆繁殖疯长导致水中氧溶量降低并产生多种毒素，从而严重了危害生态环境。

（三）饲料中其他物质的排泄

饲料中其他矿物质的不恰当添加，如铜、锌、砷、铁、猛、氟等，范凌认为锰的真吸收率仅为3%-5%，锌的吸收率平均为20%，铜约为40%，铁约为15%。因此，这些未被吸收的元素通过畜禽粪便排泄，均会对人体或是环境造成很大的污染。

二、低氮磷排泄环保饲料的生产技术

（一）环保饲料的概念

环保饲料指饲料原料本身以及使用该原料生产畜产品的任何环节均不对环境造成任何污染饲料的总称。环保饲料必须无臭味、易消化吸收、增重快、冷热病少，氮磷元素排泄少，能给人类提供安全优质的畜禽产品，并且不污染环境。

环保饲料的概念就要求饲料专家在配置饲料时要全面考虑从由日粮到畜禽排出粪尿排泄物全过程来控制其对环境的可能污染，做到改善饲料成份、提高饲料消化率、减少养分损失、降低动物排泄物数量；最终控制氮、磷的环境污染，控制住动物排泄物的气体造成环境污染等。

（二）低氮磷排泄环保饲料配置的关键技术

1.选购符合环保饲料的饲料原料。有什么样的饲料原料，就生产什么样的饲料产品。因此要使生产的饲料达到消化率高、增重快、排泄少、污染少、无公害的目的，在选购饲料原料时就首先要注意选购消化率高、营养变异小的原料。据统计表明，选用高消化率饲料至少可减少粪中氮的排出量5%，另外还要注意选择有毒成分低、安全性高的原料。

2.准确预测畜禽的营养需要，防止供给过量。营养物质过量是导致排出氮、磷比例增加的直接源因。NRC所列出的数据是最低需要量的估计值。但在实际生产中通常在NRC的基础上再加入10％-20％作为“安全系数”。这势必造成营养物质过量，粪中氮、磷含量增加，解决的办法是，制定更完善的各种畜禽的饲养标准，力求准确动物不同生理阶段、环境、日粮配制类型等条件下对营养需要和养分消化利用，设计配制出营养水平与动物生理需要基本一致的日粮，实现数字化管理。

3.降低N的排泄污染的关键技术。随着饲料中大量含氮物质的排泄导致的环境污染，人们对饲料营养中蛋白质、氨基酸的研究更深入。动物对蛋白质的需源于对氨基酸的需求，畜禽饲料配制由“粗蛋白-总氨基酸”到“可利用氨基酸”这一模式，在不影响畜禽产品质量前提下尽可能地满足了低蛋白氨基酸的供给，在节约蛋白质资源的同时大大降低了氮排泄，减轻了集约化畜牧生产对环境的氮污染。据研究，通过该模型，粗蛋白水平每下降1%，畜禽粪便氨气的排放量将下降10%-12.5%。蔡辉益的研究表明粗蛋白水平为16%-18%的低蛋白粮，添加合成蛋氨酸、赖氨酸、苏氨酸和色氨酸，可以满足早期断奶畜禽对氨基酸的营养需要，同时氮排出量还会降低38.9%-49.7%。

还可以在配制饲料时通过加入蛋白酶等酶制剂促进粗蛋白的降解，从而促进营养物质的消化吸收，提高饲料利用率的同时又降低氮的排泄量。

土壤酶的概念范文第12篇

关键词：污染土壤 微生物修复 修复机理

土壤污染已经成为全球性的重要环境问题之一，对于土壤污染处理而言，传统物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底，导致二次污的发生，从而带来一定程度的环境健康风险危害。而生物修复技术主要是利用生物有机体，尤其是微生物的降解作用将污染物分解并最终去除，具有快速，安全，费用低廉的优点。因此．被称为环境友好替代技术[1]。利用微生物对不同污染类型土壤进行生物修复已经成为微生物研究的热点之一，学者们努力研究微生物菌种以及生物修复条件[2-3]。以下分别对石油污染、化学农药污染、重金属污染的土壤微生物修复和采矿废弃地生态恢复的研究进展进行综述。

一、微生物修复概念及原理

1.微生物修复概念

微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。微生物修复的实质是生物降解，即微生物对物质(特别是环境污染物)的分解作用。它与传统的分解在本质上是一样的，但又有分解作用所没有的新特征(如共代谢作用、降解质粒等)，因此可视为是分解作用的扩展和延伸[4]。由于微生物个体小、繁殖快、适应性强、易变异，所以可随环境变化产生新的自发突变株，也可能通过形成诱导酶产生新的酶系，具备新的代谢功能以适应新的环境，从而降解和转化那些“陌生”的化合物微生物对土壤中的有毒污染物的降解主要包括氧化反应、还原反应、水解反应和聚合反应等。

首次记录实际使用生物修复是在1972年，于美国宾夕法尼亚州的Ambler清除管线泄露的汽油。1989年，美国阿拉斯加海域受到大面积石油污染以后才首次大规模应用生物修复技术[5]。除美国外，欧洲各国、加拿大等在生物修复方面也有很大的发展。

2.可用于生物修复的微生物类群

根据来源不同可以把起作用的微生物分为3类：土著微生物，外来微生物和基因工程菌(GEM)[6]。目前在实际的生物修复工程中应用的大多是土著微生物，土著微生物无论在数量上还是在降解潜力上都是巨大的。当土著微生物由于种种原因不能用来作为修复污染土壤菌种时，就需要在污染的土壤中接种一些高效的外来微生物。实验表明，在实验条件下，30℃时每克土壤接种10个PCP降解菌，可以使PCP的半衰期(T1/2)从2周降到l天。近年来，由于生物工程技术的飞速发展，构建更高效的修复污染土壤的基因工程菌引起了人们极大的兴趣。目前生物修复正朝着构建能够快速降解某些特定污染物的工程菌的方向发展，科学家利用基因工程把不同的降解基因移植到同一菌株中，创造出了具有多种降解功能的超级微生物[7]。

3.微生物修复的机理

微生物修复污染的土壤必须具备2个方面的条件：一是土壤中存在着多种多样的微生物，这些微生物能够适应变化了的环境，具有或产生酶，具备代谢功能，能够转化或降解土壤中难降解的有机化合物，能够转化或固定土壤中的重金属；二是进入土壤的有机化合物大部分具有可生物降解性，即在微生物的作用下由大分子化合物转变为简单小分子化合物的可能性，进入土壤的重金属具有微生物转化或固定的可能性[8]。只有具备了上述2方面的条件，微生物修复才有实现的可能。

受污染的土壤中有机物和重金属除小部分是通过物理、化学作用被稀释、扩散、挥发及氧化、还原、中和而迁移转化外，主要是通过微生物的作用将其降解转化和固定的，因此，在生物修复中首先应考虑适宜微生物的来源。其次，微生物的代谢活动需在适宜的环境条件下才能进行，而受有机物和重金属污染土壤的条件往往较为恶劣，因此我们必须人为提供合适的环境条件以强化微生物对污染土壤的修复作用。

二、影响微生物修复的环境因素

1.营养

微生物的生长需要维持一定量的C：N：P比例，需要多种营养物质及某些微量营养元素。许多研究者[9-10]对微生物修复的最佳生态条件建议指出，C：N：P最佳比值为100：10：1。在环境胁迫下，微生物维持生存可能需要更多的能量。如重金属可引起脱氢酶活性下降，脱氢酶活性与土壤有机碳之比可作为确定向重金属污染的土壤中添加营养的重要参考指标。

2.电子受体

微生物氧化还原反应的最终电子受体包括溶解氧、有机物分解的中问产物和无机酸根(如硫酸根、硝酸根和碳酸根等)。土壤中污染物氧化分解的最终电子受体的种类和浓度极大地影响微生物作用的速度和程度。研究表明，好氧条件有利于大多数有机物和重金属污染物的微生物降解和转化。充分的氧气供给是微生物修复重要的一环[11]。受污染的土壤中的溶解氧(DO)往往会消耗殆尽，造成缺氧环境，而不利于好氧微生物的降解和转化作用。许多研究者[12-13]对微生物修复的最佳生态条件建议指出：在单因子实验条件下，氧代谢最适水平为溶解氧>0.2mg／L和10％最低空气填充孔隙空间，厌氧代谢最适水平包括O2。的体积百分数

3.电子供体

大量基质的降解需要有电子受体的充分供应。当被修复主体的溶氧耗尽时，必须采取人工供氧的办法以增加电子供体――氧气。此外，在紧急情况下也可向污染环境中投加双氧水，过氧化钙等产氧剂以及添加硝酸盐、硫酸盐类电子受体，它们都能暂时改变环境中的厌氧生境以发挥好氧微生物对污染物的氧化分解作用。

4.共代谢基质

微生物不能依靠某种有机物生长不一定意味着这种污染物能够抵抗微生物的攻击，因此当存在其他底物时，这种污染物就会通过共代谢(Cometabolism)作用而生物降解。所谓共代谢是指某些难降解的有机化合物，通过微生物的作用能被改变化学结构，但并不能被用作碳源和能源，微生物必须从其他底物获取大部或全部的碳源和能源。许多微生物都有共代谢的能力，各种各样的底物都可能被利用，其降解反应可能涉及除氧化作用外的各种反应。资料表明[9]，在厌氧条件下，DDT的降解过程也经受了共代谢作用过程，其共代谢转化产物可被好氧微生物降解。

三、微生物修复技术类型

原位修复不需要将土壤挖走，直接向污染土壤中投加N、P等营养物质和供氧。这种方法不仅操作简单、成本低、而且不破坏植物生长所需要的土壤环境，污染物氧化安全、无二次污染、处理效果好，是一种高效、经济和生态可承受的清洁技术。原位修复的主要方法有投菌法、生物通气法、生物培养法等。投菌法是直接向污染土壤中投入高效降解菌，同时提供微生物生长所需的营养。生物培养法是定期向土壤中投加过氧化氢和营养物，满足土壤微生物的代谢，将污染物充分矿化成二氧化碳和水。以上两种方法在生物修复中实际应用较多，尤其在重金属、石油、农药污染土壤的微生物修复方面已有一定的应用，但需要借人大量外源菌才能迅速开始生物降解。生物通气法是在污染的土壤上打上几口深井，安装鼓风机和抽真空机，将空气强行排人土壤中，然后抽出，土壤中的挥发性有机物就随之去除了。在通入空气时，加入一定量的氨气，可为土壤中的降解菌提供所需要的氮源，提高微生物的活性，增加去除效率。该方法可应用在石油污染的土壤上，为土壤中的微生物提供充足的电子受体，强化对石油污染物的氧化降解作用。

异位修复是把污染土壤挖出进行集中生物降解。它的方法主要有预制床法、堆制法及生物反应器法等。预制床法是在平台上铺上沙子和石子，将污染的土壤以15cm～30cm厚度平铺在上，并加入营养液和水，必要时加入表面活性剂，定期翻动充氧，以满足土壤微生物对氧的需求，处理过程中流出的渗滤液，即时回灌于土层上，以彻底清除污染物。该方法在PCP、杂酚油、石油、农药等污染土壤的修复中已获得了一些成功的案例。堆制法是将污染土壤与有机废弃物(如木屑、秸秆、树叶)、粪便等混合起来，使用机械或压力系统充氧，同时加入石灰以调节pH值，经过一段时间依靠堆肥过程中的微生物作用来降解土壤中有机污染物。生物反应器法是把污染的土壤移到生物反应器，加水混合成泥浆，调节适宜的pH值，同时加入一定量的营养物质和表面活性剂，底部鼓人空气充氧，满足微生物所需氧气的同时，使微生物与污染物充分接触，加速污染物的降解。该方法的修复效率较高，但它的处理成本也相对较高。

四、几种受污染土壤的微生物修复

1.受农药污染土壤的微生物修复

随着农业的发展，农民使用农药的量越来越多，由此而造成的危害也越来越大。据统计，中国每年使用50多万吨农药。这些农药主要包括杀虫剂、杀菌剂和除草剂等，多是有机氯、有机磷、有机氮、有机硫农药，这些农药对土壤硝化作用呼吸作用和固氮作用均会产生暂时的或永久性的影响，因为在施用农药时，不管采取什么方式大部分农药都会落入土壤中，同时附着在作物上的那一部分农药以及漂浮在空气中的农药也会因风吹落人土壤。另外，使用浸种、拌种等施药方式更是将农药直接混入到土壤中，所以，土壤中的农药污染是相当严重的，已引起土壤生产力和农产品质量的明显下降。实验证明，环境中农药的清除主要靠细菌、放线菌、真菌等微生物的作用。如DDT可被芽孢杆菌属、棒杆菌属、诺卡氏菌属等降解；五氯硝基苯可被链霉菌属，诺卡氏菌属等降解；敌百虫可被曲霉、青霉等降解。残留于土壤内的农药，经过种种复杂的转化、分解，最终将农药分解为二氧化碳和水。如果将土壤进行高压灭菌或采用抑菌剂处理，农药在土壤中的降解速度就会降低、甚至停止。研究表明，在未经消毒的土壤中，除草剂“敌草隆”的降解速度明显高于用熏蒸消毒的土壤。前者，6周内敌草隆降解近半；后者，仅降解1／10。微生物降解农药的方式有2种，一种是以农药作为唯一碳源和能源，或作为唯一的氮源物质，此类农药能很快被微生物降解，如除草剂一氟乐灵，它可作为曲霉属的唯一碳源，所以很易被分解；另一种是通过共代谢作用，共代谢指微生物利用营养基质的同时将污染物分解代谢成无害物质，从而达到降解目的。其具体表现为：(1)依靠环境提供营养物质。例如，只有在蛋白质类物质存在时，直肠梭菌才能降解666；(2)依靠其它微生物的协同作用。例如，链霉菌和节杆菌可协作降解农药二嗪农的嘧啶环，两菌单独存在则均不能作用；(3)需有诱导物存在。如，只有经正庚烷诱导后，铜绿假单胞菌才能产生羟基化酶，使链烷羟基化为相应的醇。再如，放线菌浅灰链霉菌在磺酰脲类除草剂存在的情况下，也可产生诱导性的共代谢，发生羟基化，去烷基化或去酯化反应。进一步对脱细胞提取液进行研究发现，放线菌浅灰链霉菌脱细胞提取液是依靠NAD(P)H进行磺酰脲类代谢，结果表明在浅灰链霉菌中存在着诱导性的、依赖细胞色素P。的磺酰脲代谢系统。在磺酰脲类除草剂存在下，放线菌浅灰链霉菌细胞中可溶性细胞色素P的量大大提高，这是由于一种主要的P4。形态出现，这种形态的P4在用除草剂处理过后，数量增加，而且水解酶活性也加强[14]。

2.受重金属污染土壤的微生物修复

随着工农业的迅速发展，每年有大量工业和城市垃圾作为有机肥进入农业土壤中。这些垃圾往往含有较多的重金属元素，如汞、铜、锌、镍、铅、铬等，这些金属离子作为微量元素是。生物代谢所必需的，然而超过一定浓度时，便会导致土壤微生物大量下降和活性降低，尤其对土壤中有益微生物如自生固氮菌等影响更为明显。所以，重金属污染已日益成为威胁人类健康的、影响人类生活质量的一种全球性的环境公害。重金属对人的毒性作用常与它的存在状态有密切的关系。一般地说，金属存在形式不同，其毒性作用也不同。微生物可以对土壤中的重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的。重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集(如生物积累、生物吸着)和生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)。研究表明，许多微生物，包括细菌、真菌和藻类可以生物积累和生物吸着环境中的多种重金属。一些微生物，如动胶菌、蓝细菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类，能够产生胞外聚合物如多糖、糖蛋白等具有大量的阴离子基团，与重金属离子形成络合物。如，Bargagli在Hg矿附近土壤中分离得到很多高级真菌，一些菌根种和所有腐殖质分解菌都能积累Hg达到100 mg／kg土壤干重。汞所造成的污染最早受到关注汞的微生物转化主要包括三个方面：无机汞的甲基化；无机汞还原成Hg-；甲基汞和其它有机汞化合物裂解并还原成Hg-。包括梭菌、脉孢菌假单胞菌等和许多真菌在内的微生物具有甲基化汞的能力。能使无机汞和有机汞转化为单质汞的微生物有铜绿假单胞菌、金黄色葡萄糖菌、大肠埃希氏菌等。微生物对其它重金属也具有转化能力，硒、铅锡、镉、砷、铝、镁、钯、金、铊也可以甲基化转化。还有研究表明，土壤中分布着多种可以使铬酸盐和重铬酸盐还原的微生物，如产碱菌属、芽孢杆菌属、棒杆菌属、肠杆菌属、假单胞菌属和微球菌属等，这些菌能将高毒性的Cr6+转化为低毒性的Cr3+[15]。

3.受石油污染土壤的微生物修复

烃类化合物包括烷烃、烯烃、炔烃、苯、甲苯、二甲苯等多种复杂芳香烃，是石油的主要组成成分，是重要的工业原料，同时又是燃料与能源。因为这些物质(尤其是多环芳烃)能够致癌、致基因突变、致畸，所以在石油的开采、运输、贮藏和加工过程中，由于意外事故或管理不当，排放到农田、地下水后，往往也会造成土壤的污染，影响土壤的通透性、降低土壤质量、阻碍植物根系的呼吸与吸收、破坏植被，从而直接影响人类的生产和生活。许多学者就石油污染物(尤其是烃类化合物)的微生物代谢机制进行了研究。从烃类污染土壤的生物处理系统中分离到的各类优势微生物均具有解脂酶活性，有解脂酶活性的菌株，就有降解石油烃的能力。添加优势真菌，可以提高生物处理烃类污染土壤的效果。在受烃类污染的土壤中，利用石油烃为碳源的细菌较多，真菌数量较少。细菌虽数量较多，但类群没有真菌丰富。细菌以革兰氏阴性杆菌为优势，其中以动胶菌属为主，其次是黄杆菌属，革兰氏阳性杆菌以芽孢杆菌为主。真菌以毛霉菌属，小克银汉菌属占优势，其次是镰刀菌属、青霉菌属、曲霉菌属，酵母菌属最弱。放线菌以链霉菌为优势[16-17]。真菌和细菌降解石油烃类化合物可形成具有不同立体构型的中间产物。真菌将石油烃类化合物降解成反式二醇，而细菌几乎总是将之降解为顺式二醇[18]。

4.矿山修复地的修复

矿山废弃地是指在采矿活动中所破坏的未经一定处理而尢法使用的土地。十壤结构破坏，养分流失，植被丧失是矿山废弃地的共同特征，尾矿厂的废渣、酸性废水及矸石堆自然产生的大气污染是周围环境的严重污染源，因此对矿山废弃地进行土壤改良和生态恢复就显得十分重要[19]。在废弃地系统中，植物可利形态的氮素来源干有机质的分解、土壤中氮微生物的固氮作用以及降雨中的NO3和NH3。束文圣等的研究表明根瘤菌对锌的耐性最大，其ECl0值和EC50 (Effective concentraiton to reduce by l0％and50％)最高，分别超过300 mg／L和600 mg／L[20]。

矿藏开采、冶炼厂等使用后的土地的复垦与再利用一直比较困难，闪为这类土地不但污染严重，而且土壤的团粒结构和理化性质都发生了很大变化，根本不适于作物生长。但菌根可在修复该类土壤中发挥特殊作用。NoydRK等把菌根真菌根内球囊霉(Glomusintraradices)；匠明球囊霉(Glomusclaroideum)接种到牧草，成功地恢复了矿渣地的植被，达到了修复和复垦的目的。韩桂云等在霍林河露天煤矿脆弱生态地带的生态修复中，应用菌根生物技术，发现供试的菌根菌剂中OIOA和B菌剂对贫瘠和渗透率低的土壤条件表现出较强的调控能力。泥岩氯化对其理化条件虽能有所改善，但氯和磷聚集使幼成活时间甚短[21]。

五、结语与展望

从目前来看，微生物修复是最具发展和应用前景的生物修复技术，人们在微生物材料、降解途径以及修复技术研发等方面取得了一定的研究进展，并展示了一些成功的修复案例。但是针对复杂的污染土壤生态系统，每种微生物修复技术不仅要克服自身原有的不足，而且还需要进一步认识和解决在修复过程中出现的新现象和新问题。如：引入外源微生物的条件与原则问题；生物修复过程中微生物的适应性机制与影响因素的研究问题；有机污染物降解过程中的次生污染物问题等。还有，今后还需在以下几个方面展开深入研究：如，继续筛选和驯化新的降解菌株；进一步解析典型污染物降解基因的结构、功能与调控机制，阐明降解过程的分子生物学机理；解决复合污染土壤的修复问题；利用土地翻耕、农艺措施、添加物质、高效微生物、植物修复、季节更替等创造现场的修复条件构建出一套合理可行的污染土壤田问修复工程技术等等。总之，相信随着科学的发展，大规模利用微生物降解土壤污染物、治理环境污染不久将会成为现实。

参考文献：

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土壤酶的概念范文第13篇

【关键词】 玉米 秸秆覆盖 免耕 栽培技术

秸杆覆盖免耕法在我国已有30年的试验研究， 经过试验证明免耕土壤持水力强，饱和及不饱和导水率高，保水力强，抗旱节水，提高了土壤水分利用率，改善了土壤的物理、化学和生物性状，培肥了土壤，促进产量产值的增加。李万良等曾指出此技术具有节本增效，保护环境，减轻病虫害和劳动强度等优点，充分体现了玉米免耕秸秆覆盖栽培技术带来的经济效益，生态效益，社会效益。该项目技术先进，实用，经济上合理，生产上可行，适用范围广，可操作性强，适合在北方地区普遍推广。

1. 玉米免耕栽培技术的核心理论认知

秸秆覆盖免耕的含义

秸秆覆盖免耕是保护性耕作重要组成部分，关于保护性耕作的概念，国内外学者观点还不完全一致。国外典型的概念是美国保护性技术信息中心（CTIC）提出以覆盖度为主要标准，指在一季作物之后地表留茬覆盖至少为30%为保护性耕作，如免耕、垄作。国内学者张海林认为保护性耕作是指通过少耕、免耕、地表微地形改造技术及地表覆盖、合理种植等综合配套措施，从而减少农田土壤侵蚀。

2. 玉米免耕技术的技术要点

2.1选择机具

推荐使用“山东省农业机械购置补贴产品目录”中的玉米免耕播种机。玉米免耕播种机有气吸式精量播种机、仓转式穴播机和窝眼轮式条播机，可根据经济条件和需求进行选择。实施玉米精量播种，可不用间苗，玉米种子发芽率要达到95%以上，确保玉米播种质量

2.2增加密度

玉米种植密度要与品种要求相适应，一般播量在2.5～3.5kg/hm2，耐密紧凑型玉米品种密度要达到4200～4700株/亩，大穗型品种密度要达到3200～3700株/亩，高产田适当增加。

2.3规范玉米种植行距

根据农艺和玉米机收要求，坚持农机与农艺相结合的原则，大力推广玉米等行距免耕播种，播种行距一般在60～70cm，以利玉米机收和提高产量。在行距一定的情况下，通过调整播种株距，达到不同玉米品种所要求的种植密度。

2.4正确调整机具

按照使用说明书，正确调整排种（肥）器的排量和一致性，确保种植密度；调整镇压轮的上限位置，保证镇压效果；调整播种机架水平度，确保播种深度一致。

2.5适时抢墒播种

从鲁西南到胶东半岛，玉米播期以6月1日到20日为宜。收获小麦后及时抢墒播种，最好当天收获当天播种，促进玉米早发。墒情差时，可先播种后灌溉；旱作区应抢墒播种。

2.6控制播种深度

在墒情合适的情况下，播种深度一般控制在3～5厘米，沙土和干旱地区播种深度应适当增加1～2厘米。

2.7种肥合理施用

施肥深度一般为8～10厘米，与种子上下垂直间隔距离在5厘米以上，最好肥、种分施在不同的垂直面内。肥料以颗粒状复合种肥为好，施肥量10～20公斤/亩。为减少用工，有条件的地区，可选用缓释肥，随播种作业一次性施足。

2.8先行试播

正常作业前，要试播一个作业行程。检查播种量、播种深度、施肥量、施肥深度、有无漏种漏肥现象，并检查覆土镇压情况，必要时进行适当调整。随时观察秸秆堵塞缠绕情况，发现异常，及时停车排除和调整。机组在工作状态下不可倒退，地头转弯时应降低速度，在划好的地头线处及时起升和降落。

2.9适时喷施化学除草剂和药剂

在播种后当天或3天内喷施化学除草剂，均匀覆盖土壤地表面；对黏虫数量大于5只/平方的地块，要添加杀虫剂，待药剂均匀混合后一次喷洒。

3. 秸秆覆盖免耕栽培的作用

3.1提高土壤肥力

秸秆覆盖免耕具有明显的提高土壤肥力作用。对玉米秸秆还田能明显提高土壤有机质和氮磷钾含量， 还田3年的有机质增加0.05%～0.09% ，还田6年的有机质增加0.06%～0.1%，还田9年的有机质增加0.09%～0.12%， 全氮、有效磷和速效钾含量也相应地有所增加。多年连续秸秆覆盖免耕还可明显提高0～20cm土层土壤蔗糖酶、磷酸酶活性，免耕可提高土壤的碱解氮和有效磷含量。有关研究表明，免耕土壤中酸根离子含量明显较低，并不是由于免耕能够降低土壤矿化作用和增大反硝化作用引起的，而是免耕作物吸收量增大，土壤微生物固结作用增强的结果。

3.2保墒作用明显

秸秆覆盖以后在土壤表面形成了一种物理障碍，阻碍农田水分蒸发即保墒作用。秸秆覆盖处理能明显地提高土壤表层的含水量，使表层土壤经常保持湿润状态，这不仅有利土壤表层的有机质和微生物含量增加，而且可提高土壤保墒能力。秸秆覆盖有利于干旱地区的抗旱播种，秸秆覆盖可在一定程度上减轻干旱危害。免耕秸秆覆盖对表层土壤水分含量影响较大，秸秆覆盖措施的玉米田与未覆盖的玉米田相比，土壤重量含水率提增加表层土壤含水量，对确保苗齐、苗壮具有重要意义。

3.3调控生长发育

秸秆覆盖的降温作用最为明显，夏玉米苗期覆盖处理的地温比对照平均降低了1.8℃。 丁玉川等研究发现，秸秆覆盖后春玉米生育期土壤含水量比不覆盖提高1～4%，土壤温度降低2.5℃～3.5℃，表现出苗推迟3～5d，出苗率下降5.3～6.4%， 拔节期推迟3～7d， 抽雄期推迟2～3d，成熟期晚5～6d。洪晓强等研究表明，受秸秆覆盖地温偏低的影响，春玉米幼苗期地上部生长受到抑制， 比常规栽培方式慢 出叶1.5～2.0片，株高和干物质重量也低，但从拔节开始，生长速度加快，逐渐赶上并超过常规栽培。 促进玉米植株中后期生长发育以及提高单株叶面积和干物质重，后期叶片保持绿色，茎秆粗壮，植株挺拔而延迟早衰，灌浆期根长增加，可以显著地增加土壤水分利用率和蓄水量，促进玉米根系生长，秸秆覆盖可以改善玉米的经济性状，尤其是提高千粒重的效果较为明显，整秸秆覆盖春玉米的生物产量和经济产量的水分利用效率都提高了，增产明显。

4. 研究趋势和展望

旱灾是中国气象灾害中损失最为严重的一类灾害，我国水资源贫乏，目前全国干旱抑制作物生长和光合作用缺水量达400亿m3，农业每年旱灾面积达0.15亿hm2。是造成产量下降的重要原因。玉米是中国重要的粮食作物，可见，通过栽培技术水平的提升，如何提高自然降水的利用率，成为今后玉米栽培领域的一个亟待解决的科学技术问题。秸秆覆盖免耕是一种农机与农艺相结合抗旱低碳的保护性耕作技术，是集农业机械工程、作物栽培学、土壤学、肥料、气象、生态学和经济学等多学科知识集成的技术体系。Blevins研究结果表明，与常规耕作相比，免耕晚期播种，免耕可以获得高产；覆盖免耕可以降低地温，减少土壤蒸发，增加作物的蒸腾耗水，提高玉米对水分利用率，达到节水增产的目的。

参考文献：

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土壤酶的概念范文第14篇

1．1天然食品中的矿物质营养在下降植物从土壤中吸收矿物质营养，人再直接地从植物性食品或间接地从动物性食品中摄取矿物质营养。土壤中的矿物质逐年减少，主要补充途径是使用化肥。在施用化肥方面，人们普遍重视氮、磷、钾，磷酸盐可以和微量元素（如锌）结合，形成难以被植物吸收的物质，据英国报道，1939年和1991年的植物中矿物的含量，平均下降了32％。我国应注意此方面的研究。

1．2粮食加工损失矿物质营养工业化、城市化促进了粮食加工业发展，粮食经精加工，被加工成精米、精面粉等，微量矿物质元素丢失了90％，导致矿物质营养不平衡。例如，小麦加工成精粉，损失钙60％、铁76％、锌78％、铬98％、锰86％、镁85％、钠78％、钾77％、磷71％、铜68％、钼48％、硒16％；稻谷加工成精米，损失镉92％、锌54％、锰75％。粮加工损失了大量矿物质营养，对人的健康有直接影响。钙、铁、锌是辅酶，缺钙引起120多种疾病，缺铁引起200多种疾病，缺锌引起不孕、近视、男性前列腺、老年人白内障等疾病。

1．3粮食生产与加工导致食品中有害化学物质增加吃肉需要大量粮食转化，农业生产者为了追求作物高产而大量使用化肥、农药，却忽视了对水源、土壤生态环境的保护，致使重金属随化肥施入土壤而悄悄进入粮食；商业利益驱使在粮食加工过程中添加多种危害人类健康的化学添加剂，导致食品有害化学物质增加。

2饮食结构与健康

2．1肉食有害健康随着经济的发展，不但生活环境改变了，连饮食结构也发生了改变。经济困难时过节才有大鱼大肉，经济脱贫后吃感觉，想吃啥就吃啥，天天吃肉，甚至餐餐离不开肉；白糖不是食谱里的食品，现在许多人已经离不开了；萝卜白菜糙米饭已经被鸡鸭鱼肉代替。饮食结构改变带来的问题是动物蛋白、脂肪摄入过多，严重影响健康。根据美国卫生部报导，营养失调是美国仅次于烟草的第二号杀手，它不仅是心脏及癌症等许多重大疾病的真正祸首，同时也是抑郁、疲乏、胃肠病等许多一般健康失调的主因。为什么吃肉过多严重影响人体健康呢？在营养上人们有个最大的误解，蛋白质是营养，肉类是蛋白质最好的来源。肉类是酸性食品，蔬菜水果是碱性食品，每吃一份肉需要吃4份蔬菜、水果来平衡酸碱。肉类在人体内分解成蛋白质、脂肪，蛋白质产生磷酸、硫酸，脂肪产生脂肪酸。人的营养是在肠道被吸收的，大肠pH值是8，呈碱性，肉类产生的酸性物质需要钙离子来平衡才能被吸收，当血液中的钙离子不足时，就会从骨头中借钙，引起钙迁徙。从骨头中借来的钙维持血液的碱性，带来的问题是骨质疏松；多余的钙移送到软组织贮存起来，易引起腰椎、颈椎骨质增生；血质变坏，缺钙免疫功能下降，从而引发各类心脑血管疾病、动脉硬化、高血压、癌症、糖尿病、结石病、风湿、类风湿等120多种疾病。研究证明人类癌症与缺钙有关，血液中钙离子缺乏，可引起镁离子从细胞膜渗出，使细胞膜老化，致癌的滤过性病毒等附着于老化细胞的皱褶上，侵入细胞繁殖———人就得癌症了。

我们的胃肠消化系统经过数万年的驯化和适应，才形成自己的应对机制和功能。我们中国人，对动物蛋白质、乳蛋白质的适应比欧美人差，改变饮食结果对健康危害更大。人类的大肠约有1．5m长，来回排列，肠壁不平滑，不适合吃肉；肉类纤维少，营养浓缩，所消化剩余的残渣，在肠子中存留过久，会被肠道细菌转化成毒素，使人中毒：①增加肝脏的负担，肝的过度负担会造成肝硬化，乃至于肝癌；②肉类中有较多的尿酸、尿素，增加肾脏的负担，肾的过度负担会破坏肾的功能；③肉类缺乏纤维，又经过人的较长肠道的过度吸收，很容易造成便秘，便秘可能导致直肠癌；④肉类中大量脂肪更易导致人患血管硬化、高血压、心肌梗死、中风等。据美国统计，65岁的女性人口中，肉食者平均骨质流失高达35％，而杂食者骨质仅流失18％。

2．2素食有益健康纵观历史，中国一直是农业国，农业是主业，90％多的人口世世代代从事农业种植，以吃五谷为主（大米、小米、麦、豆、黍等），以水果、蔬菜以及牛、羊、猪、鸡一类动物食品为副食。理想的膳食结构是碳水化合物65％～70％，蛋白质10％～15％，脂肪15％～20％。人为什么生病？是因为营养不平衡，会引起酶不足或酶不平衡。酶是生命之本，是生命催化剂，当人体内酶不足或不平衡时，会降低自身免疫功能，成为引发疾病的诱因。从营养平衡理论讲，一粒种子可长出一颗小苗，这是营养平衡的，如果去掉皮和胚芽，就不发芽，营养是不平衡的。吃天然食品，不要吃人造的，五谷连皮一起吃是吃的全价营养，才有益于健康，每人每天300～500g。五谷应改变加工方法，由精加工改变成粗加工，去除添加剂。副食中蔬菜、水果含有植物营养素、糖类、抗氧化剂，而且还是碱性物质，人体内分解产物钾、钠、鈣、镁离子可以使人体液保持碱性。

目前存在的问题是，人摄食肉类和油脂普遍过多，吃素正好可以平衡这种偏重肉食的习惯。现代医学研究表明，素食能预防癌症、糖尿病、心脏病、高血压、过敏、寄生虫等疾病，多吃蔬菜、水果等碱性食物，少吃肉类等酸性食物，再配合适当运动、晒太阳，可避免骨质疏松症。现在事实证明，适当的素食不但能防病，而且可以治病。许多人担心少吃肉或不吃肉蛋白质摄入量不够，其实许多素食的蛋白质含量比肉类高，如各种坚果、瓜籽中的蛋白质达30％，谷物约含10％，豆类中的蛋白质含量更高，近40％，是肉类的两倍，豆皮的蛋白质更高达50％，且大豆中的蛋白是完全蛋白，更易为人体所吸收。肉类蛋白质中人体必需的8种氨基酸有两种遇热分解，美国杂食者（植物、动物性食物都摄取）的蛋白质摄取量是人体需要的三倍以上；完全不吃肉的人，蛋白质摄取量仅是人体的二倍。

3通过改变食物结构解决粮食数量安全

土壤酶的概念范文第15篇

[关键词]生物技术 推广 应用

中图分类号：S5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0188-01

1 发展农业生物技术的意义

农业生物技术是高新技术中应用最广、最直接，最具现实意义的领域。生物技术产业是知识密集型产业，它具有投资少、产量高、回报率高等特点。它可以利用自然界的再生能源，实现可持续发展。它的发展对于解决经济和社会发展中所面临的人口中、资源、环境等问题具有重大作用。大力发展农业生物技术及其产业，对于改变农业生产现状，大幅度提高农产品的产量和质量，加快高产、优质、高效、可持续农业的发展，提高农业资源利用率，减少环境污染，保护良性生态平衡都具有重要意义。

2 现代生物技术在农业生产中的应用

2.1 良种选育，品质改良

随着生物技术的发展，人们已经可以把一个品种、品系的理想遗传性状转入另一品种、品系，以提高植物的价值、产量和质量。Calgene公司的科学家分离到一种控制植物纤维素形成的酶的基因，将其转入特定的树种可培育出纤维素含量高的、对造纸业更有利的植物。在番茄中导入编码EFE酶的反义基因，可以限制乙烯的生成，酶活性降至正常的5%以下，果实生理成熟后长期保持坚硬，仓贮1个月以上不软化、不腐烂，很大程度上提高了番茄的耐贮藏性能和经济效益。

2.2 提高植物的抗性

2.2.1抗虫。全世界粮食产量因虫害所造成的损失占14%左右。长期以来，人们普遍采用化学杀虫剂来控制害虫，全世界每年用于化学杀虫刹的总金额在200亿美元以上。但化学杀虫剂的长期使用会造成农药的残留、害虫的耐受性、环境污染等严重的问题，而利用基因工程的手段培育抗虫植物新品种除可以克服以上缺点外，还具有成本低、保护全、特异性强等优点，从而倍受关注，成为当前研究的热点。

2.2.2抗病毒。传统的抗病毒作物，是将植物天生的抗病毒基因从一个植物品种转移到另一个植物品种，然而抗病植株常会转变为感病植株，而且作用范围较窄。最近，研究人员采用基因工程的技术培育有别于传统方法的转基因抗病毒植物，目前最有效的方法是将病毒外壳蛋白基因导入植株获得抗病的工程植物。

2.2.3抗寒。低温对细造成损伤的主要原因是造成细胞内膜结构中的脂质双层流动性降低，导致膜结构损伤，影响植物正常的生长。生物膜中双层脂分子保持流动性，主要依靠其中不饱和脂肪酸的含量，不饱和脂肪酸多则抗冻。通过分离能催化形成高不饱和脂肪酸的甘油-3-磷脂酰转移酶的基因，并将其转入植物而获得有具有抗寒能力的转基因作物，这方面的工作已见报道。同时人们从一些生活在高寒水域的鱼类分离出一些特殊的血清蛋白，即鱼抗冻蛋白及其基因，可以降低在低温下细胞内冰晶的形成速度，从而保护细胞免受低温损伤。

2.2.4抗除草剂。除草剂全世界目前约有2000多个品种，在农药市场占有最大的份额。然而除草剂的使用有着自身难以克服的局限性，如很多除草剂无法区别庄稼和杂草，有些除草剂必须在野草长起来以前就施用，而且由于抗性草类群落的出现导致使用量增大对环境的危害也日益严重。制造抗除草剂的转基因作物是克服这些缺点的理想途径。采用将靶酶基因导入作物细胞，1987年美国科学家成功从矮牵牛中克隆出EPSP合酶基因转入油菜细胞的叶绿体中，使油菜能有效地抵抗草甘膦的毒杀作用。另外，有人把降解除草剂的蛋白蛋编码基因导入宿主植物，从而保证宿主植物免受其害，该方法已成功用于选育抗磷酸麦黄酮的工程植物。

2.2.5抗重金属。由于人类活动、矿山的开采，工业化进程的加剧，空气土壤、水体面临着越来越严重的重金污染，不但严重影响作物的产量和品质，更重要的是通过植物食物链危害人类的健康。土壤中的重金属主要有Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn、As等。20世纪80年代，提出植物修复、超富集植物。但由于自然界中已发现的绝大多数重金属富集或超富集植物往往生长周期长、生物量低、植株矮小，因而限制了其对污染土壤重金属的移除效率。通过基本工程技术改良植物对重金属的抗性，增加或减少重金属的植物体内的累积量被认为是进行污染土壤的生态恢复以及减少食物链重金属污染的一条切实可行的有效途径。富集重金属的相关基因不断克隆，应用转基因技术提高植物对重金属的耐性已取得一些重要进展，一些转基因植物地上部分表现了较高的重金离子富集量，并在污染土壤的生态恢复中进行了初步应用。

2.3 现代生物农药

随着人们对化学农药危害性、局限性的逐步认识，生物农药在植物生产中的地位逐渐突现出来，成为绿色农业的重要组成部分，受到各国政府的高度重视，有了较为广泛的应用。微生物农药有对人畜安全、不破坏生态平衡、害虫不易产生抗性等优点，但也存在着药效速度慢、专一性强、受自然条件影响大的缺点。而利用基本工程改造微生物菌种，创造出自然界不存在的新型菌种就可以克服这些缺点。

3 现代生物技术的未来发展

3.1 光合作用机理研究

提高植物光合作用效率有助于增加植物产品的产量，有效利用能源。光合作用包括光反应和暗反应，通过这一过程将光能转化为化学能并固定CO2。叶绿体的二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）即可通过羧化反应固定CO2还可催化底物加氧反应。为提高固定CO2的速度，可同Rubisco的羧化酶活性，降低加氧酶活性。现在许多科学家对Rubisco的大小、结构、功能及调控做了许多工作，为提高植物光合作用的效果找到一些新思路。

3.2 生物固氮

氮肥是肥料的重要组成部分，要维持全球的粮食产量，每年至少需要1.0×108t以上的氮肥，其中一半来自化学肥料，而另一半则由固氮细菌完成。随着化学肥料生产成本的逐渐提高及对土壤的破坏，越来越多的科学家将目光集中在生物固氮上。一方面，人们试图通过研究生物固氮的分子学基础，以提高微生物的固氮水平；另一方面，通过DNA重组技术改造共生细菌，提高其竞争力，使之能超过天然共生细菌，促进根瘤的形成。

3.3 植物生物反应器

重组细菌、真菌生物反应器生产过程需要训练有素的专业人员，且设备昂贵，而植物却易于生长且管理方便，对工人的要求也不是很高。针对这一特点，人们就是否可用转基因植物来生产具有商业价值的蛋白质及其它特殊化学性质的物质进行了一些尝试，并取得了一些进展。