土壤过氧化氢酶活度及其动力学特征与土壤性质的关系戴伟白红英（北京林业大学森林资源与环境学 院１０００８３）（中国科学院西北水土保持研究所，陕西咸阳７１２１００）摘要该文研究了陕 西土中过氧化氢酶活度及其动力学特征与土壤性质的关系。结果表明：土壤过氧化氢酶活度同土壤 有机质含量和土壤全氮量呈显著相关；土镶过氧化氢酶总量（Ｖ＿（ｍａｘ））和酶反应速度（Ｖ ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ）分别与土壤全氮量和土壤有机质含量呈显著水平，而酶－底物结合的牢固 程度（Ｋ＿ｍ）与土壤性质未达到５％的显著水平；在土壤各性质中，土壤全氮量对土壤过氧化氢 酶活度及其动力学特征影响最大。关键词过氧化氢酶，动力学特征，土壤性质中图分类号Ｓ１５４ ．３土壤酶作为一类具有专性催化作用的蛋白质，参与了土壤中许多重要的生物化学过程，其活度 同土壤性质有着密切关系。至今，前人已较系统地研究了我国红壤、黄壤、黄棕壤、紫色土、褐土 、棕壤、白浆土以及黑土等土壤中的酶活度与土壤性质的关系￣［１～３］，但对陕西土的研究仍 较少。过氧化氢酶在土壤中分布最广泛，其作用是分解土壤中对植物有害的过氧化氢。所以，它的 活度与土壤呼吸强度和微生物活动有关，可以反映土壤微生物过程的强度。该文用多元线性回归方 法对该土壤中过氧化氢酶活度及其动力学特征与土壤性质之间的关系进行了初步研究。１材料与方 法１．１供试土样为了使分析结果更具有代表性，于１０月分别对不同地区０～２０ｃｍ层的土壤 进行同期混合采样，新鲜样品在４～６℃的条件下保存，分析前风干，过１ｍｍ筛。１．２土壤性 质分析方法土壤ｐＨ值，电位计法￣［４］；土壤有机质含量，Ｋ＿２Ｃｒ＿２Ｏ＿４－Ｈ＿２Ｓ Ｏ＿４氧化法￣［４］；土壤全氮量，Ｓｅ－ＣｕＳＯ＿４－Ｈ＿２ＳＯ＿４，消化法￣［４］； 土壤中细菌、放线菌和真菌数量，平板法￣［５］。１．３土壤酶活度及其动力学特征分析方法过 氧化氢酶活度用气量法￣［６］测定。样品在２０℃分别和不同浓度底物（０．４４，０．８８， １．７６，３．５３和５．２９ｍｏｌ／Ｌ）进行反应，按反应时间６０ｓ读数。每个样品重复５ 次，同时用１８０℃干热灭菌的土壤做对照，每个对照重复３次，以便消除土壤中非酶活性的影响 ．测定前将盛有土样的反应瓶置于２０℃恒温箱中放置２ｈ，然后置于同一温度的恒温振荡机中， 在频率３４０～３６０ｒ／ｍｉｎ条件下进行测定。以２０℃条件下，样品和浓度为０．８８ｍｏ ｌ／Ｌ的底物反应６０ｓ时的释氧量作为土壤过氧化氢酶活度￣［６］．将不同浓度下，样品与底 物反应６０ｓ时的释氧量按下述公式作图求Ｋ＿ｍ、Ｖ＿（ｍａｘ）和Ｖ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ． １／Ｖ＿０＝Ｋ＿ｍ／Ｖ＿（ｍａｘ）×１／［Ｓ］＋１／Ｖ＿（ｍａｘ）式中：Ｖ＿０为反应６ ０ｓ时的释氧量（ｍｍｏｌ／ｍｉｎ）；［Ｓ］为底物浓度（ｍｏｌ／Ｌ）；Ｋ＿ｍ为酶－底物复 合体的离解常数（ｍｍｏｌ／Ｌ）；Ｖ＿（ｍａｘ）为最大反应速率（ｍｍｏｌ／ｍｉｎ）。２结 果与讨论２．１土壤过氧化氢酶活度及其动力学特征分析结果有资料表明，Ｋ＿ｍ值是酶－底物复 合体牢固性的量度，当Ｋ＿ｍ值小时，酶与底物结合强；Ｋ＿ｍ值大时，结合弱。Ｖ＿（ｍａｘ） 是土壤中总酶量的量度，Ｖ＿（ｍａｘ）值越大，土壤总酶量越多￣［７］．而Ｖ＿（ｍａｘ）／ Ｋ＿ｍ值在较大范围内是酶促反应速度最重要的指数￣［８］。由表１可知，研究土壤中过氧化氢 酶活度为０．３２１～０．１７６ｍｍｏｌ／ｍｉｎ，Ｖ＿（ｍａｘ）值为１．１８～０．５６ｍ ｍｏｌ／ｍｉｎ，Ｋ＿ｍ值为２．００～０．９７ｍｍｏｌ／Ｌ，Ｖ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ值为０ ．６２～０．３５．２．２土壤性质分析结果２．３土壤过氧化氢酶活度及其动力学特征与土壤性 质的关系２．３．１土壤过氧化氢酶活度及其动力学特征与土壤性质的单相关分析根据前人的研究 ，过氧化氢酶活度同土壤有机质含量、全氮量、土壤ｐＨ值和微生物数量密切相关￣［１，２，７ ］．为此，本研究选择了上述土壤性质与土壤过氧化氢酶活度及其动力学特征进行相关分析。但研 究结果表明，供试土壤的酶活度仅同土壤有机质含量和土壤全氮量达到１％的极显著相关，而同土 壤其它性质差异不显著；Ｋ＿ｍ值同土壤性质呈不显著相关；Ｖ＿（ｍａｘ）和Ｖ＿（ｍａｘ）／ Ｋ＿ｍ分别同土壤全氮量和土壤有机质含量达到１％显著水平。上述分析表明，土壤有机质含量和 土壤全氮量对供试土壤过氧化氢酶有直接影响，其原因是由于：①土壤有机质是土壤酶的生成者— —土壤微生物和植物的生活基础和生命活动的产物；②氮素不仅是土壤酶的组成部分，而且累积在 土壤有机质中的氮还决定了酶进入土壤中的数量￣［８］。２．３．２土壤过氧化氢酶活度及其动 力学特征与土壤性质的复相关分析单相关分析虽可以较直接地看出某一土壤性质与土壤过氧化氢酶 及其动力学特征（Ｋ＿ｍ，Ｖ＿（ｍａｘ）和Ｖ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ）的关系，但土壤性质的影 响是综合的，只有综合地考虑这种影响，才能更准确、更全面地获悉土壤过氧化氢酶及其动力学特 征同土壤性质的关系，本文以土壤ｐＨ值（ｘ＿１）、土壤有机质含量（ｘ＿２）、土壤全氮量（ ｘ＿３）、土壤中的细菌数量（ｘ＿４）、放线菌数量（ｘ＿５）和真菌数量（ｘ＿６）作为自变 量，土壤过氧化氢酶活性及其动力学特征（Ｋ＿ｍ，Ｖ＿（ｍａｘ），Ｖ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ） 为因变量，分别用ｙ＿１，ｙ＿２，ｙ＿３和ｙ＿４表示，进行多元线性回归，以确定土壤性质对 土壤过氧化氢酶的综合影响．建立的回归方程如下：从方程（１）可以看出，土壤过氧化氢酶活度 同土壤ｐＨ值、土壤全氮量、土壤中细菌数量和放线菌数量有关，随土壤ｐＨ值、土壤全氮量以及 土壤中细菌数量的增加，过氧化氢酶活度增强。在其它条件不变的情况下，土壤全氮量每增加０． １ｇ·ｋｇ￣（－１），土壤过氧化氢酶活度可以提高０．４ｍｍｏｌ／ｍｉｎ．方程（２）表明 ，Ｋ＿ｍ值随土壤全氮量和土壤细菌数量的增多而增大，随土壤ｐＨ值和土壤中真菌数量的减少而 降低，其中以土壤全氮量影响最大。在其它条件不变的前提下，土壤全氮量每增加０．１ｇ·ｋｇ ￣（－１），土壤过氧化氢酶的Ｋ＿ｍ值增大２．４７ｍｍｏｌ，从而降低了酶－底物复合体结合 的牢固程度。从方程（３）可以看出，土壤过氧化氢酶的Ｖ＿（ｍａｘ），值随土壤全氮量和细菌 数量的增多而增大，随土壤ｐＨ值和放线菌数量的减少而减小，其中，土壤全氮量对土壤过氧化氢 酶总量影响最大。方程（４）表明，土壤过氧化氢酶酶促反应速度随土壤ｐＨ值、土壤全氮量以及 土壤中细菌数量和真菌数量的增加而增大。３结论（１）对供试土壤的过氧化氢酶活度及其动力学 特征（Ｋ＿ｍ，Ｖ＿（ｍａｘ）和Ｖ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ）与土壤性质的单相关分析表明：①土 壤过氧化氢酶活度同土壤有机质含量和土壤全氮量相关性好。②Ｋ＿ｍ与土壤性质关系不大。③Ｖ ＿（ｍａｘ）和Ｖ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍ分别受土壤全氮量和土壤有机质含量的影响较大。（２） 多元线性回归分析表明，土壤全氮量对土壤过氧化氢酶活度及其各项动力学指数影响最大。第１作 者简历戴伟，男，北京市人，１９６４年生。１９８２年入西北农学院农业化学系学习，１９８６ 年分配到北京林业大学林业系（现改为森林资源与环境学院）任教至今，并于１９９２年在该校获 硕士学位。参考文献｜｜１关松荫等。我国主要土壤剖面酶活性状况。土壤学报，１９８４，２１ （３）：２６８～３８０２邱风琼等。东北黑土有机质和酶活性与土壤肥力的关系。土壤学报，１ ９８１，１８（３）：２４４～２５４３关松荫等。土壤酶及其研究法。北京：农业出版社，１９ ８６．１７６～２１３４中国科学院南京土壤研究所，土壤理化分析。上海：上海科学技术出版社 ，１９７７５许光辉等。土壤微生物分析方法手册。北京：农业出版社，１９８６６ΦＸ哈兹耶夫 。土壤酶活性。周礼恺等译。北京：科学出版社，１９８０．１４～１７７周礼恺等。土壤酶活性 。土壤学报，１９８１，１８（２）：１５８～１６５８周礼恺。土壤酶学。北京：科学出版社， １９８７．１７８～１７９９１９８１，（９）：１０７～１１２１０１９８４，（１１）：５５ ～６６ＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｏｆＳｏｉｌＣａｔａｌａｓｅＡｃｔｉｖｉｔｙａｎｄＩｔ’ ｓＫｉｎｅｔｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｗｉｔｈＳｏｍｅＳｏｉＩＰｒｏｐｅｒｔｉｅ ｓ￥ＤａｉＷｅｉ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｏｒｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎ ｍｅｎｔ，ＢＦＵ１０００８３）ＢａｉＨｏｎｇｙｉｎｇ（ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＩｎｓｔ ｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖ ｉｎｃｅ７１２１００）ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａ ｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｄｃａｔａｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｉｔ’ｓｋｉｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔ ｉｃｉｎｌｏｕｓｏｉｌｗｉｔｈｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏ ｗｔｈａｔ①ｓｏｉｌｃａｔａｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙｈａｓａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏ ｒｒｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎ－ｔｅｎｔａｎｄｎｉ ｇｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔ；②Ｖ＿（ｍａｘ）ａｎｄＶ＿（ｍａｘ）／Ｋ＿ｍｏｆｓｏｉｌ ｃａｔａｌａｓｅａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｓｏｉｌｎ ｉｇｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｂｕｔｔｈｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＫ＿ｍａｎｄｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｉｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ；ａｎｄ③ｓｏｉｌｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｈａｓｔｈｅｇｒｅａｔｅｓｔｅｆｆｅｃｔｏｎｃａｔａ－ｌａｓｅａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｉｔ、ｋｉｎｅ
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