水电之家讯：对土壤环境质量的评估已成热点
土壤是人类赖以生存的物质基础,也是重要的环境要素,是具有吸附、分散、中和、降解环境污染物功能的缓冲带和过滤器。当土壤受到某些有害物质的污染,且总量超过土壤自净能力时,就会引起现存的或潜在的土壤环境质量恶化,产生土壤污染，从而导致农产品减产、 质量下降,并对人类的健康造成一定的危害,因此对土壤环境质量的评估已经成为环境科学工作者关注的热点问题之一。
土壤环境质量与土壤酶
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。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变化。
在土壤生物组分中,土壤微生物和土壤酶在土壤物质和能量的转化过程中起着至关重要的作用,土壤微生物群落的变化能够迅速反映外来异生物质对土壤环境质量的影响,但是要获得土壤微生物学的特征需要利用分子生物学技术和专业的微生物技术,配备昂贵的试剂和精密的实验仪器,这无疑增加了大范围土壤研究的难度,因此近些年来,学者们开始尝试进行土壤酶对土壤环境质量的指示作用研究。
为污染土壤修复提供理论依据
土壤中的一切生物化学反应,实际上都是在酶的催化下进行的,土壤酶活性反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向,是土壤的本质属性 之一。Dick 等在 1992 年就指出“土壤酶有助于描述和预测不同生态系统的功能、质量及各系统间的相互作用”;1997 年 Dick又将土壤酶对维护土壤功能的重要意义进行了归纳,认为土壤酶能够分解外来有机质、促进土壤有机质转化、将有机物分解为植物可利用的矿质元素、参与 N2 固定、降解有害异物(人造化合物如杀虫剂、工业废弃物等)、参与硝化和反硝化过程等;1999 年 Bandick 等的研究进一步指出可以用土壤酶来表征土壤的动态质量,因为土壤酶能催化土壤的养分循环过程,包括土壤 C(β-葡萄 糖苷酶、β-半乳糖苷酶)、N(脲酶)、P(磷酸酶)和 S(硫 酯酶)的循环,并且与土壤生物有关,容易测定,对土壤污染后的变化反应迅速。目前以土壤酶作为土壤环境质量指标的研究主要集中在污染土壤、扰动土壤和农业土壤中。污染物如农业污染物、污水、 污泥、城市垃圾、重金属等对土壤酶活的影响各不相同,因此,本文综述土壤酶对土壤环境的指示作用,为污染土壤的修复提供理论依据。
土壤酶对农业污染物的指示作用
农业污染物如化肥、农药等进入土壤时,会对土壤生物学性质产生影响,土壤酶活性随之发生变化,其变化幅度和污染物的类型、浓度、持续时间以及施用量等有一定关系,因此许多学者把土壤酶作为农业污染的指示指标。如 Gianfreda 等研究发现, 中度或重度的有机污染土壤与正常耕地相比,土壤芳基硫酸酯酶、β-葡糖苷酶、磷酸酶、脲酶、脱氢酶、荧光素二乙酸水解酶活性降低或不表现酶活性;但也有研究发现,当农业污染物的施用浓度较小时,土壤酶活性不变或增加。
1土壤酶对化肥的指示作用
许多研究都表明,化肥的施用会影响土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、荧光素水解酶、脱氢酶、芳基 硫酸酯酶、β-葡糖苷酶、转化酶等的活性。
一般来说,当化肥过量施用时会导致土壤酶活性的降低。如 Dick 等发现化学肥料会抑制磷酸酶的活性。钱海燕等发现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。李晨华等发现氮、磷、 钾肥会导致土壤过氧化氢酶活性显著降低。林天等发现,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。Graham 等发现甘蔗田土壤脱氢酶、碱性磷酸酶、芳基硫酸酯酶 和组氨酸酶的活性随肥料施用量的增加而降低。
但有一些研究认为化肥的施用会提高土壤某些酶的活性或对土壤酶活性没有影响。如 Ajwa等、Acosta-Martinez 等的研究都表明,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。柳燕兰等发现单施氮肥土壤脲酶、转化酶和碱性磷酸酶活性均增加。Russo和 Bile发现在辣椒地中施加氮、磷、钾混合肥,会使土壤 β-半乳糖苷酶活性增加或保持不变。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。
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