تغییرات در فعالیت آنزیم های خاک تحت تأثیر. بررسی آنزیم های خاک و فعالیت آنزیمی خاک. نتایج تحقیق و بحث

از میان شاخص های متعدد فعالیت بیولوژیکی خاک، آنزیم های خاک از اهمیت بالایی برخوردار هستند. تنوع و غنای آنها امکان انجام تغییرات بیوشیمیایی پی در پی باقی مانده های آلی وارد شده به خاک را فراهم می کند.

نام "آنزیم" از کلمه لاتین "fermentum" گرفته شده است - تخمیر، مخمر. پدیده کاتالیز هنوز به طور کامل درک نشده است. ماهیت عمل یک کاتالیزور کاهش انرژی فعال سازی مورد نیاز برای یک واکنش شیمیایی است، و آن را به صورت دور برگردان از طریق واکنش های میانی که نیاز به انرژی کمتری دارند و بدون کاتالیزور رخ می دهند، هدایت می کند. به همین دلیل سرعت واکنش اصلی نیز افزایش می یابد. تحت عمل آنزیم، پیوندهای درون مولکولی در بستر به دلیل تغییر شکل مولکول آن که در طول تشکیل کمپلکس میانی آنزیم-سوبسترا رخ می دهد، ضعیف می شود.

بنابراین، نقش آنزیم ها این است که به طور قابل توجهی واکنش های بیوشیمیایی را تسریع می کنند و آنها را در دمای معمولی ممکن می سازند.

آنزیم ها، بر خلاف کاتالیزورهای معدنی، دارای اثر انتخابی هستند. ویژگی عمل آنزیم ها در این واقعیت بیان می شود که هر آنزیم فقط بر روی یک ماده خاص یا بر روی نوع خاصی از پیوند شیمیایی در مولکول عمل می کند. به دلیل ماهیت بیوشیمیایی خود، همه آنزیم ها مواد پروتئینی با مولکولی بالا هستند. ویژگی پروتئین های آنزیمی تحت تأثیر ترتیب تناوب اسیدهای آمینه در آنها است. برخی از آنزیم ها علاوه بر پروتئین حاوی ترکیبات ساده تری نیز هستند. به عنوان مثال، آنزیم های اکسیداتیو مختلف حاوی ترکیبات آلی آهن هستند. موارد دیگر عبارتند از مس، روی، منگنز، وانادیوم، کروم، ویتامین ها و سایر ترکیبات آلی.

طبقه بندی یکپارچه آنزیم ها بر اساس ویژگی به نوع واکنش است و در حال حاضر آنزیم ها به 6 کلاس تقسیم می شوند. در خاک، اکسیدوردوکتازها (تجزیه کننده فرآیندهای اکسیداسیون بیولوژیکی) و هیدرولازها (تجزیه کاتالیزور با افزودن آب) هستند. از اکسیدوردوکتازهای موجود در خاک، رایج ترین آنها کاتالاز، دهیدروژنازها، فنل اکسیدازها و غیره هستند.

آنها در فرآیندهای ردوکس سنتز اجزای هوموس شرکت می کنند. از بین هیدرولازها، اینورتاز، اوره آز، پروتئاز و فسفاتازها بیشترین فراوانی را در خاک دارند. این آنزیم ها در واکنش های تجزیه هیدرولیتیک ترکیبات آلی با مولکولی بالا شرکت می کنند و در نتیجه نقش مهمی در غنی سازی خاک با مواد مغذی متحرک و قابل دسترس برای گیاهان و میکروارگانیسم ها ایفا می کنند.

فعالیت آنزیمی خاک توسط تعداد زیادی ازمحققان در نتیجه تحقیقات، ثابت شده است که فعالیت آنزیمی یک ویژگی اولیه خاک است. فعالیت آنزیمی خاک حاصل ترکیبی از فرآیندهای ورود، بی حرکتی و عمل آنزیم ها در خاک است. همه منابع آنزیم خاک هستند ماده زندهخاک: گیاهان، میکروارگانیسم‌ها، حیوانات، قارچ‌ها، جلبک‌ها و غیره. با تجمع در خاک، آنزیم‌ها به یک جزء واکنشی جدایی‌ناپذیر از اکوسیستم تبدیل می‌شوند. خاک از نظر تنوع آنزیمی و مخزن آنزیم غنی ترین سیستم است. تنوع و غنای آنزیم ها در خاک امکان تبدیل بیوشیمیایی ثابت باقی مانده های آلی مختلف را فراهم می کند.

آنزیم های خاک نقش مهمی در فرآیندهای تشکیل هوموس دارند. تبدیل بقایای گیاهی و حیوانی به مواد هیومیک پیچیده است فرآیند بیوشیمیاییبا مشارکت گروه های مختلف میکروارگانیسم ها و همچنین آنزیم های خارج سلولی تثبیت شده توسط خاک. یک رابطه مستقیم بین شدت humification و فعالیت آنزیمی آشکار شده است.

به ویژه در مواردی که شرایط خاک برای حیات میکروارگانیسم‌ها، به ویژه در هنگام آلودگی شیمیایی، شدید است، اهمیت آنزیم‌ها قابل توجه است. در این موارد، متابولیسم در خاک به دلیل عملکرد آنزیم های بی حرکت و در نتیجه پایدار در خاک تا حدی بدون تغییر باقی می ماند. حداکثر فعالیت کاتالیزوری تک تک آنزیم ها در محدوده pH نسبتاً کوچکی مشاهده می شود که برای آنها بهینه است. از آنجایی که در طبیعت خاک هایی با طیف وسیعی از واکنش های محیطی (pH 3.5-11.0) وجود دارد، سطح فعالیت آنها بسیار متفاوت است.

تحقیقات نویسندگان مختلف نشان داده است که فعالیت آنزیم های خاک می تواند به عنوان یک شاخص تشخیصی اضافی برای حاصلخیزی خاک و تغییرات آن در نتیجه تأثیرات انسانی باشد. استفاده از فعالیت آنزیمی به عنوان یک شاخص تشخیصی با خطای کم تجربی و پایداری بالای آنزیم ها در طول ذخیره سازی نمونه ها تسهیل می شود.

فعالیت آنزیمی خاکها [از لات. Fermentum - مخمر] - توانایی خاک برای نشان دادن اثر کاتالیزوری بر فرآیندهای تبدیل اگزوژن و ترکیبات آلی و معدنی خود به دلیل آنزیم های موجود در آن. هنگام مشخص کردن فعالیت آنزیمی خاک، منظور ما شاخص کل فعالیت است. فعالیت آنزیمی خاک های مختلف یکسان نیست و با ویژگی های ژنتیکی آنها و مجموعه ای از عوامل متقابل مرتبط است. فاکتورهای محیطی. سطح فعالیت آنزیمی خاک توسط فعالیت آنزیم های مختلف (اینورتاز، پروتئازها، اوره آز، دهیدروژنازها، کاتالاز، فسفاتازها) تعیین می شود که با مقدار بستر تجزیه شده در واحد زمان در هر 1 گرم خاک بیان می شود.

فعالیت بیوکاتالیستی خاکها به میزان غنی شدن آنها با میکروارگانیسم ها و به نوع خاک بستگی دارد. فعالیت آنزیم ها در طول افق های ژنتیکی متفاوت است که در محتوای هوموس، انواع واکنش ها، پتانسیل ردوکس و سایر شاخص های مشخصات متفاوت است.

در خاک های جنگلی بکر، شدت واکنش های آنزیمی عمدتاً توسط افق بستر جنگل و در خاک های زراعی - توسط لایه های زراعی تعیین می شود. تمام افق های ژنتیکی کمتر فعال بیولوژیکی که در زیر افق A یا Ap قرار دارند، فعالیت آنزیمی پایینی دارند. فعالیت آنها با کشت خاک کمی افزایش می یابد. پس از توسعه خاک های جنگلی برای زمین های زراعی، فعالیت آنزیمی افق زراعی تشکیل شده در مقایسه با بستر جنگل به شدت کاهش می یابد، اما با کشت افزایش می یابد و در خاک های با کشت بالا به شاخص های بستر جنگل نزدیک می شود یا از آن فراتر می رود.

فعالیت آنزیم نشان دهنده وضعیت حاصلخیزی خاک و تغییرات داخلی است که در طول استفاده کشاورزی رخ می دهد و سطح فرهنگ کشاورزی را افزایش می دهد. این تغییرات هم با دخالت خاک های بکر و جنگلی در کشت و هم با روش های مختلف استفاده از آنها تشخیص داده می شود.

در سرتاسر بلاروس، سالانه تا 0.9 تن در هکتار هوموس در خاک های قابل کشت از بین می رود. در اثر فرسایش، سالانه 0.57 تن هوموس به طور جبران ناپذیری از مزارع حذف می شود. دلایل رطوبت زدایی خاک افزایش کانی سازی مواد آلی خاک، تاخیر فرآیندهای تشکیل هوموس جدید از کانی سازی به دلیل تامین ناکافی خاک است. کودهای آلیو کاهش فعالیت آنزیمی خاک.

دگرگونی های بیوشیمیایی مواد آلی خاک در نتیجه فعالیت میکروبیولوژیکی تحت تأثیر آنزیم ها رخ می دهد. فعالیت آنزیمی میکروارگانیسم خاک

آنزیم ها نقش ویژه ای در زندگی حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها دارند. آنزیم های خاک در تجزیه بقایای گیاهی، حیوانی و میکروبی و همچنین سنتز هوموس نقش دارند. در نتیجه مواد مغذیآنها از ترکیبات سخت هضم به اشکال قابل دسترس برای گیاهان و میکروارگانیسم ها تبدیل می شوند. آنزیم ها با فعالیت زیاد، ویژگی دقیق عمل و وابستگی زیاد به آن مشخص می شوند شرایط مختلفمحیط خارجی. به لطف عملکرد کاتالیزوری خود، جریان سریع داخل یا خارج از بدن را تضمین می کنند تعداد زیادیواکنش های شیمیایی

همراه با سایر معیارها، فعالیت آنزیمی خاک می تواند به عنوان یک شاخص تشخیصی قابل اعتماد برای تعیین درجه کشت خاک عمل کند. در نتیجه تحقیق 4، ص. 91 بین فعالیت فرآیندهای میکروبیولوژیکی و آنزیمی و اجرای اقداماتی که حاصلخیزی خاک را افزایش می دهد رابطه برقرار کرد. کشت و کوددهی خاک به طور قابل توجهی شرایط اکولوژیکی را برای توسعه میکروارگانیسم ها تغییر می دهد.

در حال حاضر چندین هزار آنزیم منفرد در اشیاء بیولوژیکی کشف شده و چند صد مورد از آنها جداسازی و مطالعه شده است. مشخص است که یک سلول زنده می تواند تا 1000 آنزیم مختلف داشته باشد که هر یک از آنها یک یا آن واکنش شیمیایی را تسریع می کنند.

علاقه به استفاده از آنزیم ها نیز به این دلیل است که الزامات برای افزایش ایمنی فرآیندهای فناوری به طور مداوم در حال افزایش است. آنزیم‌ها که در همه سیستم‌های بیولوژیکی، محصول و ابزار این سیستم‌ها هستند، سنتز می‌شوند و تحت شرایط فیزیولوژیکی (PH، دما، فشار، حضور) عمل می‌کنند. یون های معدنی، پس از آن به راحتی دفع می شوند و به اسیدهای آمینه تخریب می شوند. هم محصولات و هم ضایعات بیشتر فرآیندهای آنزیمی غیر سمی بوده و به راحتی قابل تجزیه هستند. علاوه بر این، در بسیاری از موارد، آنزیم های مورد استفاده در صنعت به روشی سازگار با محیط زیست تولید می شوند. آنزیم ها از کاتالیزورهای غیر بیولوژیکی نه تنها به دلیل ایمنی و افزایش توانایی آنها برای تجزیه زیستی، بلکه به دلیل ویژگی عملکردشان متمایز می شوند. شرایط خفیفواکنش ها و بازدهی بالا. کارایی و اختصاصی بودن عمل آنزیمی، دستیابی به محصولات هدف را با بازده بالا ممکن می سازد که استفاده از آنزیم ها در صنعت را از نظر اقتصادی سودآور می کند. استفاده از آنزیم ها به کاهش مصرف آب و انرژی در بدن کمک می کند فرآیندهای تکنولوژیکی، انتشار CO2 را کاهش می دهد، خطر آلودگی را کاهش می دهد محیطمحصولات فرعی چرخه های تکنولوژیکی

استفاده از فناوری پیشرفته کشاورزی می تواند فرآیندهای میکروبیولوژیکی نه تنها لایه های خاک زراعی، بلکه زیرکشت پذیر را در جهت مطلوبی تغییر دهد.

با مشارکت مستقیم آنزیم های خارج سلولی، ترکیبات آلی خاک تجزیه می شوند. بنابراین، آنزیم های پروتئولیتیک پروتئین ها را به اسیدهای آمینه تجزیه می کنند.

اوره آز اوره را به CO2 و NH3 تجزیه می کند. آمونیاک و نمک های آمونیوم حاصل به عنوان منبع تغذیه نیتروژن برای گیاهان و میکروارگانیسم ها عمل می کنند.

اینورتاز و آمیلاز در تجزیه کربوهیدرات ها نقش دارند. آنزیم های گروه فسفات ترکیبات ارگانوفسفره را در خاک تجزیه می کنند و نقش مهمی در رژیم فسفات دومی دارند.

برای مشخص کردن فعالیت آنزیمی عمومی خاک، معمولاً از رایج ترین آنزیم های مشخصه اکثریت قریب به اتفاق میکرو فلور خاک - اینورتاز، کاتالاز، پروتئاز و غیره استفاده می شود.

در شرایط جمهوری ما مطالعات زیادی انجام شده است 16، ص. 115 برای بررسی تغییرات سطح حاصلخیزی و فعالیت آنزیمی خاک‌های تحت تأثیر انسان‌زایی، اما داده‌های به‌دست‌آمده به دلیل دشواری مقایسه نتایج به دلیل تفاوت در شرایط آزمایشی، پاسخ جامعی به ماهیت تغییرات ارائه نمی‌کند. روش های پژوهش.

در این راستا جستجو راه حل بهینهمشکلات بهبود وضعیت هوموسی خاک و فعالیت آنزیمی آن در شرایط خاص خاک-اقلیمی بر اساس توسعه روش های صرفه جویی در منابع کشت پایه خاک و استفاده از تناوب زراعی حفاظتی خاک که به حفظ ساختار، جلوگیری از فشردگی خاک کمک می کند. و وضعیت کیفی آنها را بهبود بخشد و حاصلخیزی خاک را زمانی که حداقل هزینه ها، بسیار مرتبط است.

ارسال کار خوب خود در پایگاه دانش ساده است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

معرفی

1. بررسی ادبیات

1.1 درک کلی از آنزیم های خاک

1.2 فعالیت آنزیمی خاک

1.3 رویکردهای روش شناختی برای تعیین فعالیت آنزیمی خاک

1.3.1 تخصیص منطقه آزمایشی

1.3.2 ویژگی های انتخاب و آماده سازی نمونه خاک برای تجزیه و تحلیل

1.4 تأثیر عوامل مختلف (دما، رژیم آبفصل انتخاب) بر فعالیت آنزیمی خاکها

1.5 تغییر در جوامع میکروارگانیسم ها در خاک

1.6 روش های مطالعه فعالیت آنزیم های خاک

نتیجه

فهرست منابع استفاده شده

معرفی

در شرایط افزایش بار انسانی در بیوسفر سیاره، خاک به عنوان عنصری از سیستم طبیعی و در تعادل دینامیکی با سایر اجزاء، در معرض فرآیندهای تخریب قرار می گیرد. در نتیجه جریان مواد وارد خاک می شود فعالیت های انسانیدر چرخه های طبیعی گنجانده شده و عملکرد طبیعی موجودات زنده خاک و در نتیجه کل سیستم خاک را مختل می کند. در میان مختلف معیارهای بیولوژیکیدر ارزیابی تأثیر انسان زایی بر خاک، سریع ترین و امیدوارکننده ترین شاخص های بیوشیمیایی هستند که اطلاعاتی در مورد پویایی مهم ترین فرآیندهای آنزیمی در خاک ارائه می دهند: سنتز و تجزیه مواد آلی، نیتریفیکاسیون و سایر فرآیندها.

اطلاعات موجود در مورد فعالیت آنزیمی انواع مختلفخاک در حال حاضر کافی نیست و نیاز به مطالعه بیشتر دارد. این امر باعث می شود که بررسی موضوعات مطرح شده در این اثر از نظر نظری و عملی بسیار مرتبط باشد.

موضوع مطالعه:فعالیت آنزیم های خاک

هدف کار دوره: بررسی آنزیم های خاک و فعالیت آنزیمی خاک.

با توجه به هدف تحقیق موارد زیر تعیین شد: وظایف:

1. یک ایده کلی از آنزیم های خاک و فعالیت آنزیمی خاک ارائه دهید.

2. در نظر بگیرید رویکردهای روش شناختیبرای تعیین فعالیت آنزیمی خاک

3. تعیین تأثیر انواع مختلف عوامل طبیعیبر فعالیت آنزیمی خاک

4. بررسی موضوع حضور و تغییر اجتماعات میکروارگانیسم ها در خاک

5. روش های مطالعه فعالیت آنزیم های خاک را فهرست و مشخص کنید.

1 . بررسی ادبیات

1.1 درک کلی از آنزیم های خاک

تصور اینکه آنزیم‌ها، مولکول‌های پروتئینی بسیار سازمان‌یافته، می‌توانند در خاک خارج از یک موجود زنده تشکیل شوند، دشوار است. مشخص است که خاک فعالیت آنزیمی خاصی دارد.

آنزیم ها کاتالیزورهایی برای واکنش های شیمیایی با ماهیت پروتئینی هستند که با عملکرد خاص در رابطه با کاتالیز واکنش های شیمیایی خاص مشخص می شوند.

آنزیم ها محصولات بیوسنتز موجودات زنده خاک هستند: چوبی و گیاهان علفیخزه ها، گلسنگ ها، جلبک ها، قارچ ها، میکروارگانیسم ها، تک یاخته ها، حشرات، بی مهرگان و مهره داران، که در طبیعت توسط دانه های خاص - بیوسنوزها نشان داده می شوند.

بیوسنتز آنزیم ها در موجودات زنده به دلیل عوامل ژنتیکی مسئول انتقال ارثی نوع متابولیسم و تنوع تطبیقی آن انجام می شود. آنزیم ها دستگاه کاری هستند که از طریق آنها عمل ژن ها محقق می شود. آنها هزاران واکنش شیمیایی را در موجودات کاتالیز می کنند که در نهایت متابولیسم سلولی را تشکیل می دهند. به لطف آنزیم ها، واکنش های شیمیایی در بدن با سرعت بالایی رخ می دهد.

تا به امروز، از دو هزار آنزیم شناخته شده، بیش از 150 آنزیم به صورت کریستالی به دست آمده است. آنزیم ها به شش دسته تقسیم می شوند:

1. اکسی ردوکتازها - واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند.

2. ترانسفرازها - واکنش های انتقال بین مولکولی گروه ها و باقیمانده های شیمیایی مختلف را کاتالیز می کنند.

3. هیدرولازها - واکنش های برش هیدرولیتیک پیوندهای درون مولکولی را کاتالیز می کنند.

4. لیازها - کاتالیزور واکنش های افزودن گروه ها در پیوندهای دوگانه و واکنش های معکوس انتزاع این گروه ها.

5. ایزومرازها - واکنش های ایزومریزاسیون را کاتالیز می کنند.

6. لیگازها - واکنش های شیمیایی را با تشکیل پیوندهای ناشی از ATP (آدنوزین تری فسفریک اسید) کاتالیز می کنند.

هنگامی که موجودات زنده می میرند و می پوسند، برخی از آنزیم های آنها از بین می رود و برخی با ورود به خاک، فعالیت خود را حفظ می کنند و بسیاری از واکنش های شیمیایی خاک را کاتالیز می کنند و در فرآیندهای تشکیل خاک و در تشکیل یک ویژگی کیفی خاک - حاصلخیزی شرکت می کنند. .

که در انواع متفاوتخاک تحت بیوسنوزهای خاص مجتمع های آنزیمی خود را تشکیل داده اند که با فعالیت واکنش های بیوکاتالیستی مشخص می شود.

یکی از ویژگی های مهم کمپلکس های آنزیمی خاک، عملکرد منظم گروه های موجود از آنزیم ها است. این خود را در این واقعیت نشان می دهد که عملکرد همزمان تعدادی آنزیم که گروه های مختلف را نمایندگی می کنند تضمین می شود. آنزیم ها از تجمع بیش از حد هر ترکیبی در خاک جلوگیری می کنند. موبایل مازاد انباشته شده اتصالات ساده(به عنوان مثال، NH 3) در یک راه یا روش دیگر آنها به طور موقت متصل می شوند و به چرخه هایی فرستاده می شوند که در تشکیل ترکیبات پیچیده تر به اوج خود می رسند. مجتمع های آنزیمی را می توان به عنوان نوعی سیستم خود تنظیم کننده تصور کرد. در این، میکروارگانیسم ها و گیاهان نقش اصلی را ایفا می کنند که دائما آنزیم های خاک را پر می کنند، زیرا بسیاری از آنها کوتاه مدت هستند.

تعداد آنزیم ها به طور غیرمستقیم بر اساس فعالیت آنها در طول زمان مورد قضاوت قرار می گیرد که به ماهیت شیمیایی مواد واکنش دهنده (سوبسترا، آنزیم) و به شرایط برهمکنش (غلظت اجزاء، PH، دما، ترکیب محیط و عمل بستگی دارد). فعال کننده ها، بازدارنده ها و غیره).

آنزیم های متعلق به کلاس های هیدرولازها و اکسیدوردوکتازها در فرآیندهای اصلی رطوبت سازی خاک نقش دارند، بنابراین فعالیت آنها شاخص قابل توجهی از حاصلخیزی خاک است. بنابراین، اجازه دهید به طور خلاصه به ویژگی های آنزیم های متعلق به این کلاس ها بپردازیم.

هیدرولازها شامل اینورتاز، اوره آز، فسفاتاز، پروتئاز و غیره هستند.

اینورتاز - واکنش‌های تجزیه هیدرولیکی ساکارز را به مقادیر هم‌مولاری گلوکز و فروکتوز کاتالیز می‌کند، همچنین با تشکیل مولکول‌های فروکتوز روی سایر کربوهیدرات‌ها (گالاکتوز، گلوکز، رامنوز) اثر می‌کند - محصول انرژی برای زندگی میکروارگانیسم‌ها، کاتالیزورهای فروکتوز. واکنش ها مطالعات بسیاری از نویسندگان نشان داده است که فعالیت اینورتاز سطح حاصلخیزی و فعالیت بیولوژیکی خاک را بهتر از سایر آنزیم ها منعکس می کند. 27.

اوره آز - تجزیه هیدرولیتیک اوره به آمونیاک و دی اکسید کربن را کاتالیز می کند. در رابطه با استفاده از اوره در عمل زراعی، باید در نظر داشت که فعالیت اوره آز در بیشتر موارد بیشتر است. خاک های حاصلخیز. در تمام خاک ها در طول دوره های بیشترین فعالیت بیولوژیکی آنها - در ژوئیه-آگوست - افزایش می یابد.

فسفاتاز (قلیایی و اسیدی) - هیدرولیز تعدادی از ترکیبات ارگانوفسفره را با تشکیل ارتوفسفات کاتالیز می کند. هرچه تعداد اشکال متحرک فسفر در خاک کمتر باشد، فعالیت فسفاتاز بیشتر است، بنابراین می توان از آن به عنوان یک شاخص اضافی در هنگام ایجاد نیاز به استفاده از کودهای فسفر در خاک استفاده کرد. بیشترین فعالیت فسفاتاز در ریزوسفر گیاهان است.

پروتئازها گروهی از آنزیم ها هستند که پروتئین ها را به پلی پپتیدها و اسیدهای آمینه تجزیه می کنند و سپس به آمونیاک، دی اکسید کربن و آب هیدرولیز می شوند. از این نظر، پروتئازها در زندگی خاک از اهمیت بالایی برخوردارند، زیرا با تغییراتی در ترکیب اجزای آلی و پویایی اشکال نیتروژن که به راحتی توسط گیاهان جذب می شوند، همراه هستند.

کلاس اکسیدوردوکتازها شامل کاتالاز، پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز و غیره است.

کاتالاز - در نتیجه عمل آن، پراکسید هیدروژن، که برای موجودات زنده سمی است، تجزیه می شود:

H2O2 > H2O + O2

تأثیر زیادی بر فعالیت کاتالاز خاک های معدنیپوشش گیاهی را ارائه می دهد. خاکهای واقع در زیر گیاهان با سیستم ریشه قوی و عمیقاً با فعالیت کاتالاز بالا مشخص می شوند. ویژگی فعالیت کاتالاز این است که کمی در نیمرخ تغییر می کند و رابطه معکوس با رطوبت خاک و رابطه مستقیم با دما دارد.

پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز در خاک نقش عمده ای در فرآیندهای تشکیل هوموس دارند.

پلی فنل اکسیداز اکسیداسیون پلی فنل ها به کینون ها را در حضور اکسیژن آزاد اتمسفر کاتالیز می کند. پراکسیداز اکسیداسیون پلی فنل ها را در حضور پراکسید هیدروژن یا پراکسیدهای آلی کاتالیز می کند. در این مورد، نقش آن فعال کردن پراکسیدها است، زیرا آنها اثر اکسید کننده ضعیفی بر روی فنل ها دارند. سپس، تراکم کینون ها با اسیدهای آمینه و پپتیدها می تواند برای تشکیل یک مولکول اولیه اسید هیومیک رخ دهد که متعاقباً به دلیل تراکم های مکرر پیچیده تر می شود.

نسبت فعالیت پلی فنل اکسیداز (S) به فعالیت پراکسیداز (D) که به صورت درصد بیان می شود، مربوط به تجمع هوموس در خاک است، بنابراین این مقدار را ضریب شرطی تجمع هوموس (K) می گویند:

بیایید انواع آنزیم های خاک را بررسی کنیم.

کلاس اکسیدوردوکتازها شامل واکنش‌های ردوکس کاتالیزکننده است.

در اکثریت قریب به اتفاق اکسیداسیون های بیولوژیکی، افزودن اکسیژن به مولکول اکسید کننده نیست، بلکه انتزاع هیدروژن از بسترهای اکسید شده است. این فرآیند هیدروژناسیون نامیده می شود و توسط آنزیم های دهیدروژناز کاتالیز می شود.

دهیدروژنازهای هوازی یا اکسیدازها و دهیدروژنازهای بی هوازی یا ردوکتازها وجود دارند. اکسیدازها اتم های هیدروژن یا الکترون ها را از ماده اکسید شده به اکسیژن اتمسفر منتقل می کنند. دهیدروژنازهای بی هوازی، اتم‌های هیدروژن و الکترون‌ها را به سایر گیرنده‌ها، آنزیم‌ها یا حامل‌های هیدروژن منتقل می‌کنند، بدون اینکه آنها را به اتم‌های اکسیژن منتقل کنند. ترکیبات آلی متعددی که با گیاهان و حیوانات وارد خاک می شوند در معرض اکسیداسیون هستند: پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، فیبرها، اسیدهای آلی، اسیدهای آمینه، پورین ها، فنل ها، کینون ها، مواد آلی خاص مانند اسیدهای هیومیک و فولویک و غیره.

به عنوان یک قاعده، دهیدروژنازهای بی هوازی در فرآیندهای ردوکس در سلول‌های حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم‌ها شرکت می‌کنند که هیدروژن جدا شده از بستر را به حامل‌های میانی منتقل می‌کنند. در محیط خاک، دهیدروژنازهای هوازی عمدتاً در فرآیندهای ردوکس شرکت می کنند که با کمک آنها هیدروژن بستر مستقیماً به اکسیژن اتمسفر منتقل می شود. گیرنده هیدروژن اکسیژن است. ساده ترین سیستم ردوکس در خاک از یک بستر قابل اکسید شدن، اکسیدازها و اکسیژن تشکیل شده است.

ویژگی اکسیدوردوکتازها این است که با وجود مجموعه محدودی از گروه های فعال (کوآنزیم ها)، آنها قادر به تسریع تعداد زیادی از طیف گسترده ای از واکنش های ردوکس هستند. این به دلیل توانایی یک کوآنزیم برای ترکیب با بسیاری از آپوآنزیم ها و تشکیل یک اکسیدوردوکتاز خاص برای یک بستر خاص به دست می آید.

یکی دیگر ویژگی مهماکسیدوردوکتازها این است که واکنش های شیمیایی مرتبط با آزاد شدن انرژی را که برای فرآیندهای مصنوعی ضروری است، تسریع می کنند. فرآیندهای ردوکس در خاک توسط دهیدروژنازهای هوازی و بی هوازی کاتالیز می شوند. از نظر ماهیت شیمیایی، اینها آنزیم های دو جزئی هستند که از پروتئین و یک گروه فعال یا کوآنزیم تشکیل شده اند.

گروه فعال می تواند:

NAD+ (نیکوتین آدنین دی نوکلئوتید)،

NADP + (نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات)؛

FMN (مونونوکلئوتید فلاوین)؛

FAD (فلاوین آدنین دی نوکلئوتید)، سیتوکروم ها.

حدود پانصد اکسیدوردوکتاز مختلف کشف شده است. با این حال، رایج ترین اکسیدوردوکتازها آنهایی هستند که حاوی NAD + به عنوان گروه فعال هستند.

NAD + با ترکیب با پروتئین و تشکیل یک آنزیم دو جزئی (پروتئین پیریدین)، توانایی آن را برای بازیابی افزایش می دهد. در نتیجه، پروتئین‌های پیریدین می‌توانند از سوبستراها، که می‌توانند کربوهیدرات‌ها، اسیدهای دی کربوکسیلیک و کتو، اسیدهای آمینه، آمین‌ها، الکل‌ها، آلدئیدها، ترکیبات آلی خاص خاک (اسیدهای هیومیک و فولویک) و غیره باشند، اتم‌های هیدروژن را جدا کنند. شکل پروتون ها (H +) . در نتیجه، گروه فعال آنزیم (NAD +) کاهش می یابد و بستر به حالت اکسیده می رود.

مکانیسم اتصال دو اتم هیدروژن، به عنوان مثال. دو پروتون و دو الکترون به شرح زیر است. گروه فعال دهیدروژنازها که پروتون و الکترون را می پذیرد حلقه پیریدین است. هنگامی که NAD + کاهش می یابد، یک پروتون و یک الکترون به یکی از اتم های کربن حلقه پیریدین اضافه می شوند. یک اتم هیدروژن الکترون دوم به اتم نیتروژن با بار مثبت اضافه می شود و پروتون باقی مانده به محیط می رود.

تمام پروتئین های پیریدین دهیدروژنازهای بی هوازی هستند. آنها اتم های هیدروژن خارج شده از بستر را به اکسیژن منتقل نمی کنند، بلکه آنها را به آنزیم دیگری می فرستند.

علاوه بر NAD +، آنزیم های پیریدین ممکن است حاوی نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات (NADP +) به عنوان کوآنزیم باشند. این کوآنزیم مشتقی از NAD + است که در آن هیدروژن گروه OH - دومین اتم کربن آدنوزین ریبوز با باقیمانده اسید فسفریک جایگزین می شود. مکانیسم اکسیداسیون سوبسترا با مشارکت NADP* به عنوان کوآنزیم مشابه NAD + است.

پس از افزودن هیدروژن، NADH و NADPH پتانسیل کاهش قابل توجهی دارند. آنها می توانند هیدروژن خود را به ترکیبات دیگر منتقل کرده و آنها را کاهش دهند، در حالی که خود به یک فرم اکسید شده تبدیل می شوند. با این حال، هیدروژن متصل به دهیدروژناز بی هوازی نمی تواند به اکسیژن اتمسفر منتقل شود، بلکه فقط به حامل های هیدروژن منتقل می شود. چنین حامل های واسطه ای آنزیم های فلاوین (فلاوپروتئین ها) هستند. آنها آنزیم های دو جزئی هستند که ممکن است حاوی ویتامین B2 فسفریله (ریبوفلاوین) به عنوان یک گروه فعال باشند. هر مولکول چنین آنزیمی حاوی یک مولکول ریبوفلاوین فسفات (یا مونونوکلئوتید فلاوین، FMN) است. بنابراین، FMN ترکیبی از پایه نیتروژنی دی متیل ایزوآلوکسازین با باقیمانده های الکل پنج کربنی ریبیتول و اسید فسفریک است. FMN قادر به پذیرش و اهدای دو اتم هیدروژن (H) در اتم های نیتروژن (N) حلقه ایزوآلوکسازین است.

به ترانسفرازها آنزیم انتقالی می گویند. آنها انتقال رادیکال های منفرد، بخش هایی از مولکول ها و کل مولکول ها را از یک ترکیب به ترکیب دیگر کاتالیز می کنند. واکنش های انتقال معمولاً در دو مرحله رخ می دهد. در مرحله اول، آنزیم یک گروه اتمی را از ماده شرکت کننده در واکنش جدا می کند و یک ترکیب پیچیده با آن تشکیل می دهد. در مرحله دوم، آنزیم افزودن یک گروه به ماده دیگر شرکت کننده در واکنش را کاتالیز می کند و خود بدون تغییر آزاد می شود. کلاس ترانسفراز شامل حدود 500 آنزیم منفرد است. بسته به اینکه کدام گروه یا رادیکال توسط ترانسفرازها منتقل می شود، فسفوترانسفرازها، آمینوترانسفرازها، گلیکوزیل ترانسفرازها، آسیل ترانسفرازها، متیل ترانسفرازها و غیره متمایز می شوند.

فسفوترانسفرازها (کینازها) آنزیم هایی هستند که انتقال باقی مانده های اسید فسفریک (H2P03) را کاتالیز می کنند. دهنده بقایای فسفات معمولا ATP است. انتقال گروه های فسفات به الکل، کربوکسیل، نیتروژن دار، فسفر و سایر گروه های ترکیبات آلی انجام می شود. فسفوترانسفرازها شامل هگزوکیناز همه جا حاضر هستند، آنزیمی که انتقال باقی مانده اسید فسفریک از مولکول ATP به گلوکز را تسریع می کند. این واکنش تبدیل گلوکز به ترکیبات دیگر را آغاز می کند.

گلیکوزیل ترانسفرازها انتقال باقی مانده های گلیکوزیل به مولکول های مونوساکاریدها، پلی ساکاریدها یا سایر مواد را تسریع می کنند. اینها آنزیم‌هایی هستند که واکنش‌هایی را برای سنتز مولکول‌های کربوهیدرات جدید فراهم می‌کنند؛ کوآنزیم‌های گلیکوزیل ترانسفرازها قندهای نوکلئوزیدی دی فسفات (قندهای NDP) هستند. از آنها، در طول سنتز الیگوساکاریدها، باقی مانده گلیکوزیل به مونوساکارید منتقل می شود. در حال حاضر حدود پنجاه قند NDF شناخته شده است. آنها در طبیعت گسترده هستند و از استرهای فسفر مونوساکاریدها و نوکلئوزید تری فسفات های مربوطه سنتز می شوند.

آسیل ترانسفرازها بقایای اسید استیک CH3CO - و همچنین باقی مانده اسیدهای چرب دیگر را به اسیدهای آمینه، آمین ها، الکل ها و سایر ترکیبات منتقل می کنند. اینها آنزیم های دو جزئی هستند که شامل کوآنزیم A می شوند. منبع گروه های آسیل، آسیل کوآنزیم A است که می توان آن را به عنوان یک گروه فعال از آسیل ترانسفرازها در نظر گرفت. هنگامی که بقایای اسید استیک منتقل می شود، استیل کوآنزیم A در واکنش شرکت می کند.

کلاس هیدرولازها شامل آنزیم هایی است که هیدرولیز و گاهی اوقات سنتز ترکیبات آلی پیچیده را با مشارکت آب کاتالیز می کنند.

زیرگروه استرازها شامل آنزیم هایی است که واکنش های هیدرولیز استرها و الکل ها را با اسیدهای آلی و معدنی تسریع می کنند.

مهمترین زیرگروه استرازها هیدرولازهای کربوکسیلیک اسید استر و فسفاتازها هستند. واکنش های هیدرولیز چربی ها (تری گلیسیریدها) که در نتیجه آن گلیسرول و اسیدهای چرب بالاتر آزاد می شود، توسط هیدرولاز لیپاز استرهای گلیسرول تسریع می شود. لیپازهای ساده وجود دارند که آزادسازی اسیدهای چرب بالاتر از تری گلیسیرید آزاد را کاتالیز می کنند و لیپوپروتئین لیپازها که لیپیدهای متصل به پروتئین را هیدرولیز می کنند. لیپازها پروتئین های تک جزئی با وزن مولکولی 48 هزار تا 60 هزار هستند.لیپاز مخمر به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. زنجیره پلی پپتیدی آن از 430 باقیمانده اسید آمینه تشکیل شده و به شکل یک کروی تا شده است که در مرکز آن مرکز فعال آنزیم قرار دارد. نقش اصلی در مرکز فعال لیپاز توسط رادیکال های هیستیدین، سرین، اسیدهای دی کربوکسیلیک و ایزولوسین ایفا می شود.

فعالیت لیپازها با فسفوریلاسیون - دفسفوریلاسیون آنها تنظیم می شود. لیپازهای فعال فسفریله می شوند و لیپازهای غیر فعال دفسفریله می شوند.

فسفاتازها هیدرولیز استرهای فسفر را کاتالیز می کنند. فسفاتازهایی که بر روی استرهای اسید فسفریک و کربوهیدرات‌ها اثر می‌کنند بسیار گسترده هستند. چنین ترکیباتی شامل گلوکز-6-فسفات، گلوکز-1-فسفاتاز، فروکتوز-1،6-دی فسفات و غیره است. حذف باقی مانده اسید فسفریک از استرهای فسفریک:

فسفودی استر فسفاتازها - دئوکسی ریبونوکلئاز و ریبونوکلئاز تجزیه DNA و RNA را به نوکلئوتیدهای آزاد کاتالیز می کنند.

زیرگروهی از هیدرولازها شامل گلیکوزیدازها هستند که واکنش های هیدرولیز گلیکوزیدها را تسریع می کنند. علاوه بر گلیکوزیدهای حاوی بقایای الکل مونوهیدریک به عنوان آگلیکون، الیگو و پلی ساکاریدها سوبستراهایی هستند که گلیکوزیدازها بر روی آنها عمل می کنند. از گلیکوزیدازهایی که روی الیگوساکاریدها اثر می کنند، مهم ترین آنها مالتوز و ساکارز هستند. آنها مالتوز و ساکارز را هیدرولیز می کنند.

از بین گلیکوزیدازهایی که بر روی پلی ساکاریدها اثر می کنند، آمیلازها از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. ویژگیآمیلاز - عدم ویژگی مطلق عمل. همه آمیلازها متالوپروتئین هستند و حاوی Zn 2 + و Ca 2 + هستند. مراکز فعال آمیلازها توسط رادیکال های هیستیدین، اسیدهای آسپارتیک و گلوتامیک و همچنین تیروزین تشکیل می شوند. دومی عملکرد اتصال بستر را انجام می دهد و اولی عملکرد تری کاتالیستی را انجام می دهد. آمیلازها واکنشهای هیدرولیز پیوندهای گلیکوزیل در مولکول نشاسته را برای تشکیل گلوکز، مالتوز یا الیگوساکاریدها تسریع می کنند.

سلولاز که تجزیه سلولز را کاتالیز می کند، اینولاز که پلی ساکارید اینولین را تجزیه می کند و آگلوکوزیداز که دی ساکارید مالتوز را به دو مولکول گلوکز تبدیل می کند، اهمیت کمی ندارند. برخی از گلیکوزیدازها می توانند واکنش های انتقال باقی مانده های گلیکوزیل را کاتالیز کنند که در این صورت ترانس گلیکوزیداز نامیده می شوند.

پروتئازها (هیدرولازهای پپتیدی) شکست هیدرولیتیک پیوندهای پپتیدی CO-NH در پروتئین ها یا پپتیدها را کاتالیز می کنند تا پپتیدهای با وزن مولکولی کمتر یا اسیدهای آمینه آزاد تولید کنند. در بین هیدرولازهای پپتیدی، اندوپپتیدازها (پروتئینازها) که هیدرولیز را کاتالیز می کنند، متمایز می شوند. اتصالات داخلیدر یک مولکول پروتئین و اگزوپپتیدازها (پپتیدازها) که جدا شدن اسیدهای آمینه آزاد از زنجیره پپتیدی را تضمین می کند.

پروتئین ها به چهار زیر گروه تقسیم می شوند.

1. پروتئینازهای سرین، مرکز فعال این آنزیم ها شامل یک باقیمانده سرین است. توالی بقایای اسید آمینه روی بخشی از زنجیره پلی پپتیدی برای پروتئینازهای سرین یکسان است: اسید آسپارتیک سری گلیسین. گروه هیدروکسیل سرین با فرآیندهای بالا مشخص می شود. دومین گروه عاملی فعال، ایمیدازول باقیمانده هیستیدین است که در نتیجه تشکیل پیوند هیدروژنی، سرین هیدروکسیل را فعال می کند.

2. پروتئینازهای تیول (سیستئین) دارای باقیمانده سیستئین در مرکز فعال هستند؛ گروه های سولفیدریل و یک گروه کربوکسیل یونیزه دارای فعالیت آنزیمی هستند.

3. پروتئینازهای اسیدی (کربوکسیل)، pH بهینه<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.

4. متالپروتئینازها، اثر کاتالیزوری آنها به دلیل وجود Mg 2+، Mn 2+، Co 2+، Zn 2+، Fe 2+ در مرکز فعال است. قدرت پیوند بین فلز و بخش پروتئین آنزیم می تواند متفاوت باشد. یون‌های فلزی موجود در مرکز فعال در تشکیل کمپلکس‌های آنزیم-سوبسترا شرکت می‌کنند و فعال‌سازی سوبستراها را تسهیل می‌کنند.

یکی از ویژگی های مهم پروتئینازها ماهیت انتخابی عمل آنها بر روی پیوندهای پپتیدی در مولکول پروتئین است. در نتیجه، یک پروتئین جداگانه، تحت تأثیر یک پروتئیناز خاص، همیشه به تعداد محدودی از پپتیدها تقسیم می شود.

5. هیدرولازهای پپتیدی که اسیدهای آمینه را از پپتید جدا می‌کنند و با یک اسید آمینه با گروه NH2 آزاد شروع می‌شوند، آمینوپپتیداز نامیده می‌شوند و آنهایی که دارای گروه COOH آزاد هستند کربوکسی پپتیداز نامیده می‌شوند. دی پپتیدازها هیدرولیز پروتئین را کامل می کنند و دی پپتیدها را به اسیدهای آمینه تجزیه می کنند.

6. آمیدازها شکست هیدرولیتیک پیوند بین کربن و نیتروژن را کاتالیز می کنند: دآمیناسیون آمین ها. این گروه از آنزیم ها شامل اوره آز است که تجزیه هیدرولیتیک اوره را انجام می دهد. آنزیم اکسیداتیو

7. اوره آز آنزیمی یک جزئی است (M=480 هزار). این مولکول یک کروی است و از هشت زیر واحد مساوی تشکیل شده است. این خاصیت سوبسترای مطلق دارد و فقط روی اوره عمل می کند.

لازم به ذکر است که برای تشخیص آنزیم های آزاد در خاک، ابتدا باید آن را از موجودات زنده آزاد کرد، یعنی عقیم سازی کامل یا جزئی انجام داد. عامل ایده آلی که خاک را برای نیازهای آنزیم شناسی استریل می کند، باید سلول های زنده را بدون ایجاد اختلال در ساختار سلولی آنها از بین ببرد و در عین حال، خود آنزیم ها را تحت تأثیر قرار ندهد. دشوار است که بگوییم آیا تمام روش‌های استریلیزاسیون که در حال حاضر استفاده می‌شوند این الزامات را برآورده می‌کنند یا خیر. اغلب، خاک برای نیازهای آنزیم شناسی با افزودن تولوئن به عنوان یک ضد عفونی کننده، با تصفیه خاک با اکسید اتیلن، یا، همانطور که امروزه به طور فزاینده ای انجام می شود، با از بین بردن میکروارگانیسم های مختلف با پرتوهای یونیزان، استریل می شود. تکنیک های بیشتر برای تعیین خواص کاتالیزوری خاک با روش های تعیین فعالیت آنزیم های با منشاء گیاهی یا حیوانی تفاوتی ندارد. غلظت معینی از سوبسترا برای آنزیم به خاک اضافه می شود و پس از انکوباسیون، محصولات واکنش مورد مطالعه قرار می گیرند. تجزیه و تحلیل بسیاری از خاک ها با استفاده از این روش نشان داده است که آنها حاوی آنزیم های آزاد با فعالیت کاتالیزوری هستند.

1.2 فعالیت آنزیمی خاک

فعالیت آنزیمی خاکها [از لات. Fermentum - مخمر] - توانایی خاک برای نشان دادن اثر کاتالیزوری بر فرآیندهای تبدیل اگزوژن و ترکیبات آلی و معدنی خود به دلیل آنزیم های موجود در آن. هنگام مشخص کردن فعالیت آنزیمی خاک، منظور ما شاخص کل فعالیت است. فعالیت آنزیمی خاک های مختلف یکسان نیست و با ویژگی های ژنتیکی آنها و مجموعه ای از عوامل محیطی برهم کنش مرتبط است. سطح فعالیت آنزیمی خاک توسط فعالیت آنزیم های مختلف (اینورتاز، پروتئازها، اوره آز، دهیدروژنازها، کاتالاز، فسفاتازها) تعیین می شود که با مقدار بستر تجزیه شده در واحد زمان در هر 1 گرم خاک بیان می شود.

در سرتاسر بلاروس، سالانه تا 0.9 تن در هکتار هوموس در خاک های قابل کشت از بین می رود. در اثر فرسایش، سالانه 0.57 تن هوموس به طور جبران ناپذیری از مزارع حذف می شود. دلایل رطوبت زدایی خاک افزایش کانی سازی مواد آلی خاک، تاخیر فرآیندهای تشکیل هوموس جدید از کانی سازی به دلیل تامین ناکافی کودهای آلی به خاک و کاهش فعالیت آنزیمی خاک است.

آنزیم ها نقش ویژه ای در زندگی حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها دارند. آنزیم های خاک در تجزیه بقایای گیاهی، حیوانی و میکروبی و همچنین سنتز هوموس نقش دارند. در نتیجه، مواد مغذی از ترکیبات سخت هضم به اشکال قابل دسترس برای گیاهان و میکروارگانیسم ها منتقل می شوند. آنزیم ها با فعالیت زیاد، ویژگی دقیق عمل و وابستگی زیاد به شرایط مختلف محیطی مشخص می شوند. به لطف عملکرد کاتالیزوری، آنها از وقوع سریع تعداد زیادی از واکنش های شیمیایی در بدن یا خارج از آن اطمینان می دهند.

علاقه به استفاده از آنزیم ها نیز به این دلیل است که الزامات برای افزایش ایمنی فرآیندهای فناوری به طور مداوم در حال افزایش است. آنزیم‌ها که در همه سیستم‌های بیولوژیکی، محصول و ابزار این سیستم‌ها هستند، سنتز می‌شوند و تحت شرایط فیزیولوژیکی (PH، دما، فشار، وجود یون‌های معدنی) عمل می‌کنند و پس از آن به راحتی دفع شده و به اسیدهای آمینه تجزیه می‌شوند. هم محصولات و هم ضایعات بیشتر فرآیندهای آنزیمی غیر سمی بوده و به راحتی قابل تجزیه هستند. علاوه بر این، در بسیاری از موارد، آنزیم های مورد استفاده در صنعت به روشی سازگار با محیط زیست تولید می شوند. آنزیم ها از کاتالیزورهای غیر بیولوژیکی نه تنها به دلیل ایمنی و افزایش توانایی آنها در تجزیه زیستی، بلکه به دلیل ویژگی عمل، شرایط واکنش ملایم و کارایی بالا متمایز می شوند. کارایی و اختصاصی بودن عمل آنزیمی، دستیابی به محصولات هدف را با بازده بالا ممکن می سازد که استفاده از آنزیم ها در صنعت را از نظر اقتصادی سودآور می کند. استفاده از آنزیم ها به کاهش مصرف آب و انرژی در فرآیندهای فناوری، کاهش انتشار CO2 در جو و کاهش خطر آلودگی محیط زیست توسط محصولات جانبی چرخه های فناوری کمک می کند.

در این راستا، جستجوی راه حلی بهینه برای مشکل بهبود وضعیت هوموسی خاک و فعالیت آنزیمی آن در شرایط خاص خاک و آب و هوا بر اساس توسعه روش های صرفه جویی در منابع خاک ورزی پایه و استفاده از خاک ورزی خاک. تناوب زراعی که به حفظ ساختار کمک می کند، از فشردگی خاک جلوگیری می کند و وضعیت کیفی آنها را بهبود می بخشد و حاصلخیزی خاک را با حداقل هزینه بازیابی می کند، بسیار مرتبط است.

1.3 رویکردهای روش شناختی برای تعیین آنزیمیفعالیت خاک

1.3.1 جداسازی تجربیهفتمطرحو نقشه برداری

سایت آزمایشی بخشی از منطقه مورد مطالعه است که با شرایط مشابه (تسکین، یکنواختی ساختار خاک و پوشش گیاهی، ماهیت کاربری اقتصادی) مشخص می شود.

محل آزمون باید در یک مکان معمولی برای منطقه مورد مطالعه واقع شود. در زمینی به مساحت 100 متر مربع متر، یک محل آزمایش به اندازه 25 متر گذاشته شده است.اگر نقش برجسته ناهمگن باشد، مکان ها با توجه به عناصر برجسته انتخاب می شوند.

یک طرح اولیه برای طرح‌بندی بخش‌های اصلی و نیم‌بخش‌ها به گونه‌ای ترسیم شده است که خاک‌های همه اشکال زمین و تفاوت‌های پوشش خاک را مشخص می‌کند.

روش حلقه در مناطقی با زمین پیچیده و شبکه جغرافیایی متراکم استفاده می شود. با این روش، منطقه مورد مطالعه با در نظر گرفتن ویژگی های تغییرات در نقش برجسته یا شبکه هیدروگرافی به بخش های ابتدایی جداگانه تقسیم می شود. این بخش از یک مرکز با ایجاد مسیرهای حلقه ای شکل در جهت شعاعی بررسی می شود.

با در نظر گرفتن ویژگی های شبکه امداد و هیدروگرافی در یک منطقه خاص، مسیرهای بررسی را می توان به صورت ترکیبی برنامه ریزی کرد، یعنی. بخشی از سایت با استفاده از روش عبور موازی قلمرو و بخشی از آن با استفاده از روش حلقه بررسی می شود.

در طول مسیرها، مکان بخش ها به گونه ای مشخص شده است که تمام تفاوت های اصلی در نقش برجسته و پوشش گیاهی پوشش داده می شود، یعنی. فواصل بین بخش ها محدود نیست، بنابراین، در برخی از مکان ها، معمولا با زمین های پیچیده، ممکن است مقاطع متراکم تر شوند، در حالی که در مناطق دیگر، نسبتاً همگن، ممکن است محل برش ها کم باشد.

در مرحله بعدی کارهای مربوط به نقشه برداری خاک و مطالعه دقیق خاک ها، با بررسی شناسایی سایت (بلوک) آغاز می شود. در طی بررسی های شناسایی، آنها با مرزهای سایت و به طور کلی با موضوع مطالعه آشنا می شوند که در کنار پاکسازی ها، خطوط دید و جاده ها قدم می زنند. در مشخص ترین مکان ها برش هایی گذاشته می شود که محل آن روی پلان مشخص شده است. بر اساس نتایج بررسی‌های شناسایی، مسیرها و مکان‌های خاک‌ریزی در نهایت تنظیم می‌شوند.

پس از بررسی شناسایی، آنها بررسی واقعی را آغاز می کنند که در طی آن باید یک طرح برای چیدمان بخش های خاک و یک کپی تمیز از طرح کلی توضیحات مالیاتی داشته باشید. یک ایده کلی از تفاوت های خاک و نشانه گذاری های اولیه از مرزهای خطوط خاک بر اساس مطالعه بخش های اصلی و کنترل به دست آمده است. مرزهای کانتور خاک با حفاری مشخص می شود. همزمان در دفتر خاطرات مزرعه ای برای هر بخش، فرمی برای توصیف قسمت خاک پر می شود. مطالعه میدانی توزیع خاک پس از تخمگذار و گره زدن مقاطع برای تعیین طبقه بندی یک خاک مشخص انجام می شود. بر اساس نتایج ارزیابی میدانی پوشش خاک و سایر عناصر منظر، یک منطقه مجزا، نسبتاً همگن یا یکنواخت رنگارنگ به عنوان خطوط خاک شناسایی می‌شود.

اساس شناسایی مرزهای بین خطوط خاک های مختلف، شناسایی الگوهای بین خاک، توپوگرافی و پوشش گیاهی است. تغییر در عوامل تشکیل دهنده خاک منجر به تغییر در پوشش خاک می شود. با تغییر واضح در نقش برجسته، سازندهای گیاهی و سنگ های خاک ساز، مرزهای اختلاف خاک با مرزهای روی زمین منطبق می شود. به نوبه خود، سهولت تعیین مرزها بر روی نقشه و دقت شناسایی خطوط خاک به دقت پایه توپوگرافی بستگی دارد. با این حال، در طبیعت، اغلب ما باید با مرزهای نامشخص و انتقال تدریجی سر و کار داشته باشیم. در این مورد، ایجاد مرزهای خطوط خاک مستلزم تخمگذار تعداد زیادی حفاری، و همچنین تجربه عملی غنی و مشاهده خوب است. هنگام انجام خود بررسی در میدان، بر اساس طرح کپی شده از لوح مالیاتی، طرح کلی خاک های منطقه مورد مطالعه ترسیم می شود.

باید به خاطر داشت که هیچ مرز دقیقی بین تفاوت های خاک در طبیعت وجود ندارد، زیرا جایگزینی یک تفاوت خاک با دیگری به تدریج از طریق تجمع برخی از ویژگی ها و از دست دادن برخی دیگر رخ می دهد. بنابراین، نقشه برداری خاک تنها به میزان کم یا زیاد اجازه می دهد تا خطوط کلی توزیع خطوط خاک را منتقل کند و دقت شناسایی مرزهای آنها به مقیاس بررسی، نوع خاک و سایر شرایط بستگی دارد. حداقل ابعاد خطوط خاک که مشمول شناسایی اجباری بر روی نقشه خاک هستند، توسط استانداردهای فنی تعیین می شود.

1.3.2 ویژگی های انتخاب و آماده سازی نمونه خاک برای تجزیه و تحلیل

به منظور تعیین صحیح محتوای یک ماده خاص در خاک، تمام آنالیزهای آگروشیمیایی باید با دقت و دقت بی عیب و نقص انجام شود. با این حال، حتی تجزیه و تحلیل بسیار دقیق نتایج غیر قابل اعتمادی را در صورت عدم برداشت صحیح نمونه از خاک به دست می دهد.

از آنجایی که نمونه بسیار کوچکی برای تجزیه و تحلیل گرفته می شود و نتایج تعیین باید مشخصات عینی مقادیر زیادی از مواد را ارائه دهد، توجه به حذف ناهمگونی هنگام نمونه برداری از خاک است. میانگین یک نمونه خاک با انتخاب گام به گام نمونه های اولیه، آزمایشگاهی و تحلیلی به دست می آید.

یک نمونه اولیه مخلوط باید از نمونه های منفرد (نمونه های اولیه) که در همان تنوع خاک گرفته شده است تشکیل شود. اگر سایت دارای پوشش خاک پیچیده ای باشد، نمی توان یک نمونه متوسط را گرفت. باید به تعداد انواع خاک وجود داشته باشد.

بسته به پیکربندی سایت، مکان نقاط جمع آوری نمونه های اولیه روی آن متفاوت است. روی یک ناحیه باریک و کشیده می توان آنها را در امتداد (در وسط) آن قرار داد. در یک منطقه وسیع، نزدیک به یک مربع، چیدمان شطرنجی محل‌های نمونه‌برداری بهتر است. در مناطق وسیع، نمونه های خاک در طول کرت در وسط آن، به مقدار تا 20 قطعه برداشت می شود.

نمونه خاک اولیه گرفته شده را کاملاً روی یک تکه برزنت مخلوط کرده و متوالی آن را متوسط کرده و به حجم مورد نیاز کاهش دهید، سپس آن را در کیسه یا جعبه تمیزی بریزید. این یک نمونه آزمایشگاهی است، وزن آن حدود 400 گرم است.

یک برچسب تخته سه لا یا مقوایی که با مداد نوشته شده است در بالای جعبه با نمونه آزمایشگاهی قرار می گیرد که نشان می دهد:

1. نام شی.

2. نام سایت.

3. اعداد قطعه.

4. عمق انتخاب.

5. اعداد نمونه.

6. نام شخصی که بر کار نظارت داشته یا نمونه برداری کرده است.

7. تاریخ کار.

همان ورودی در همان زمان در مجله انجام می شود.

نمونه خاکی که از محل به آزمایشگاه تحویل داده می شود روی کاغذ ضخیم یا یک ورق تخته سه لا تمیز ریخته می شود و تمام توده های کیک شده با دستان شما ورز می شوند. سپس با استفاده از موچین، مواد خارجی را انتخاب کنید، خاک را به خوبی مخلوط کرده و به آرامی آن را خرد کنید. پس از آماده سازی نمونه آزمایشگاهی، مجدداً آن را پراکنده می کنند تا به حالت خشک در هوا برسد، سپس خرد کرده و از الک با سوراخ های 2 میلی متری عبور می دهند.

اتاق خشک کردن خاک باید خشک و از دسترسی به آمونیاک، بخارات اسیدی و سایر گازها محافظت شود.

برای تعیین فعالیت آنزیمی، معمولاً خاک خشک شده در هوای آزاد گرفته می شود. نمونه های مرطوب باید در آزمایشگاه در دمای اتاق خشک شوند. باید دقت شود که نمونه حاوی بقایای گیاهی تجزیه نشده نباشد. توده های خاک خرد شده و از طریق الک 1 میلی متری الک می شوند. هنگام مطالعه فعالیت آنزیمی یک نمونه تازه (تر) باید توجه بیشتری به حذف کامل بقایای گیاهی شود. همزمان با مطالعه فعالیت، رطوبت خاک تعیین می شود، نتیجه به دست آمده در هر 1 گرم خاک کاملا خشک دوباره محاسبه می شود.

1.4 تأثیر عوامل مختلفبر فعالیت آنزیمی خاک

یک عامل مهم که سرعت یک واکنش آنزیمی (به طور مساوی فعالیت کاتالیزوری آنزیم) به آن بستگی دارد دما است که تأثیر آن در شکل 1 نشان داده شده است. شکل نشان می دهد که با افزایش دما به یک مقدار معین، سرعت واکنش افزایش. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که با افزایش دما، حرکت مولکول ها تسریع می شود و مولکول های مواد واکنش دهنده فرصت بیشتری برای برخورد با یکدیگر دارند. این احتمال بروز واکنش بین آنها را افزایش می دهد. دمایی که بالاترین سرعت واکنش را ایجاد می کند، دمای بهینه نامیده می شود.

هر آنزیم دمای بهینه خود را دارد. به طور کلی، برای آنزیم های با منشاء حیوانی بین 37 تا 40 درجه سانتیگراد و برای آنزیم های گیاهی - بین 40 تا 50 درجه سانتیگراد است. با این حال، استثنائاتی وجود دارد: ب-آمیلاز از دانه های جوانه زده دارای دمای مطلوب در 60 درجه سانتیگراد و کاتالاز - در محدوده 0-10 درجه سانتیگراد است. با افزایش دما فراتر از حد مطلوب، سرعت واکنش آنزیمی کاهش می‌یابد، اگرچه فرکانس برخوردهای مولکولی افزایش می‌یابد. این به دلیل دناتوره شدن اتفاق می افتد، یعنی. از دست دادن حالت بومی آنزیم در دمای بالاتر از 80 درجه سانتیگراد، بیشتر آنزیم ها به طور کامل فعالیت کاتالیزوری خود را از دست می دهند.

کاهش سرعت واکنش آنزیمی در دماهای بالاتر از حد مطلوب بستگی به دناتوره شدن آنزیم دارد. بنابراین، یک شاخص مهم که رابطه آنزیم با دما را مشخص می کند، حرارت پذیری آن است، یعنی. سرعت غیر فعال شدن خود آنزیم با افزایش دما.

شکل 1 - اثر دما بر سرعت هیدرولیز نشاسته توسط آمیلاز

در دماهای پایین (0C و کمتر)، فعالیت کاتالیزوری آنزیم ها تقریباً به صفر می رسد، اما دناتوره شدن رخ نمی دهد. با افزایش دما، فعالیت کاتالیزوری آنها دوباره احیا می شود.

همچنین، فعالیت آنزیمی خاک تحت تأثیر رطوبت، محتوای میکروارگانیسم ها و وضعیت اکولوژیکی خاک است.

1.5 تغییر در جوامع میکروارگانیسم ها در خاک

میکروارگانیسم های خاک بسیار متعدد و متنوع هستند. در میان آنها باکتری ها، اکتینومیست ها، قارچ ها و جلبک های میکروسکوپی، تک یاخته ها و موجودات زنده نزدیک به این گروه ها وجود دارد.

چرخه بیولوژیکی در خاک با مشارکت گروه های مختلف میکروارگانیسم ها انجام می شود. محتوای میکروارگانیسم ها بسته به نوع خاک متفاوت است. در خاک های باغی، گیاهی و زراعی از یک میلیون تا چند میلیارد میکروارگانیسم در هر 1 گرم خاک وجود دارد. خاک هر قطعه باغ حاوی میکروارگانیسم های خاص خود است. آنها با زیست توده خود در تجمع مواد آلی خاک شرکت می کنند. آنها نقش بزرگی در شکل گیری اشکال در دسترس تغذیه معدنی برای گیاهان دارند. اهمیت میکروارگانیسم ها در تجمع مواد فعال بیولوژیکی در خاک مانند اکسین ها، جیبرلین ها، ویتامین ها، اسیدهای آمینه که محرک رشد و نمو گیاهان هستند، بسیار مهم است. میکروارگانیسم هایی که مخاط با ماهیت پلی ساکارید را تشکیل می دهند و همچنین تعداد زیادی نخ قارچی در شکل گیری ساختار خاک نقش فعالی دارند و ذرات خاک گرد و غبار را به دانه ها می چسبانند و در نتیجه رژیم آب-هوای خاک را بهبود می بخشند.

فعالیت بیولوژیکی خاک، تعداد و فعالیت میکروارگانیسم های خاک ارتباط تنگاتنگی با محتوا و ترکیب مواد آلی دارد. در عین حال، مهمترین فرآیندهای تشکیل حاصلخیزی خاک ارتباط نزدیکی با فعالیت میکروارگانیسم ها دارد، مانند کانی سازی بقایای گیاهی، رطوبت سازی، دینامیک عناصر غذایی معدنی، واکنش محلول خاک، تبدیل آلاینده های مختلف در خاک. خاک، میزان تجمع آفت کش ها در گیاهان، تجمع مواد سمی در خاک و پدیده خستگی خاک. نقش بهداشتی و بهداشتی میکروارگانیسم ها نیز در تبدیل و خنثی سازی ترکیبات فلزات سنگین بسیار زیاد است.

یک جهت امیدوارکننده برای بازیابی و حفظ باروری و تشدید بیولوژیکی کشاورزی، استفاده از محصولات فرآوری پسماند آلی با مشارکت ورمی کمپوست‌های کرم‌های خاکی است که در همزیستی با میکروارگانیسم‌ها هستند. در خاک های طبیعی، تجزیه بستر توسط کرم های خاکی، کوپروفاژها و سایر موجودات انجام می شود. اما میکروارگانیسم ها نیز در این فرآیند شرکت می کنند. در روده کرم ها شرایط مساعدتری برای انجام هر گونه عملکردی نسبت به خاک ایجاد می شود. کرم‌های خاکی در اتحاد با میکروارگانیسم‌ها، ضایعات آلی مختلف را به کودهای بیولوژیکی بسیار مؤثر با ساختار خوب، غنی شده با عناصر ماکرو و میکرو، آنزیم‌ها و میکرو فلور فعال تبدیل می‌کنند و اثر طولانی‌مدت (طولانی مدت، تدریجی) روی گیاهان ایجاد می‌کنند.

بنابراین، با اطمینان از رشد میکروارگانیسم ها در خاک، عملکرد افزایش یافته و کیفیت آن بهبود می یابد. پس از همه، میکروارگانیسم ها رشد می کنند، به عنوان مثال. آنها هر 20-30 دقیقه تقسیم می شوند و با توجه به تغذیه کافی، زیست توده بزرگی را تشکیل می دهند. اگر یک گاو نر با وزن 500 کیلوگرم 0.5 کیلوگرم - 1 کیلوگرم در روز تولید کند، 500 کیلوگرم میکروارگانیسم در روز زیست توده ایجاد می کند و 500 کیلوگرم گیاه 5 تن زیست توده ایجاد می کند. چرا این مورد در خاک رعایت نمی شود؟ اما از آنجایی که برای این امر میکروارگانیسم ها نیاز به تغذیه دارند و از سوی دیگر تحت تأثیر عوامل مختلف به ویژه آفت کش ها محدود می شوند. در زمینی به مساحت 1 هکتار در اثر فعالیت حیاتی میکروب های خاک، 7500 متر مکعب دی اکسید کربن در طول سال آزاد می شود. و دی اکسید کربن هم به عنوان منبع تغذیه کربن برای گیاهان و هم برای حل کردن نمک های اسید فسفریک که به سختی قابل دسترس هستند و تبدیل فسفر به شکل موجود برای تغذیه گیاه ضروری است. آن ها در جایی که میکروارگانیسم ها به خوبی کار می کنند، نیازی به کودهای فسفر نیست. اما خود میکروارگانیسم ها به مواد آلی نیاز دارند.

گیاهان کشت شده نقش مهمی در تعادل مواد آلی خاک دارند. علف های چند ساله به ویژه حبوبات به تجمع هوموس در خاک کمک می کنند. پس از برداشت آنها، فیتوماسه در خاک باقی می ماند که به دلیل تثبیت آن توسط باکتری های گره از هوا، با نیتروژن غنی می شود. محصولات ردیفی و سبزیجات (سیب زمینی، کلم و غیره) محتوای هوموس در خاک را کاهش می دهند، زیرا مقدار کمی از بقایای گیاهی در خاک باقی می‌ماند و سیستم خاک‌ورزی عمیق مورد استفاده، تامین شدید اکسیژن را به لایه زراعی تضمین می‌کند و در نتیجه، کانی‌سازی قوی مواد آلی را تضمین می‌کند. از دست دادن او

هنگام تجزیه و تحلیل خاک، تعداد گروه های فیزیولوژیکی فردی میکروارگانیسم ها اغلب در نظر گرفته می شود. این کار با روش به اصطلاح تیتر انجام می شود که در آن محیط های غذایی انتخابی مایع (انتخابی) برای گروه های خاصی از میکروارگانیسم ها با رقت های مختلف سوسپانسیون خاک آلوده می شوند. با تعیین درجه رقت بعد از نگهداری در ترموستات که نشان دهنده وجود گروه مورد نظر از میکروارگانیسم ها است، می توانید با محاسبه مجدد ساده تعداد نمایندگان آن را در خاک تعیین کنید. به این ترتیب آنها متوجه می شوند که خاک چقدر از نظر نیتریفایرها، نیتریفایرها، تجزیه سلولز و سایر میکروارگانیسم ها غنی است.

برای توصیف نوع خاک و وضعیت آن، نه تنها تعداد گروه های مختلف میکروارگانیسم ها مهم است، بلکه تجزیه و تحلیل وضعیت گونه های فردی آنها در خاک نیز مهم است. با استثناهای نادر، حتی گروه های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها بسیار گسترده هستند. شرایط خارجی می تواند به طور چشمگیری ترکیب گونه ای میکروارگانیسم های خاک را تغییر دهد، اما تأثیر کمی بر تعداد گروه های فیزیولوژیکی آنها دارد. بنابراین، هنگام تجزیه و تحلیل خاک، تلاش برای تعیین وضعیت انواع مختلف میکروارگانیسم ها مهم است.

در میان میکروارگانیسم های خاک، نمایندگان واحدهای سیستماتیک مختلف وجود دارد که قادر به جذب نه تنها ترکیبات آلی به راحتی قابل هضم، بلکه مواد پیچیده تر از طبیعت معطر هستند که شامل ترکیباتی از ویژگی های خاک به عنوان مواد هوموسی است.

تمام خاک های روی زمین از سنگ های بسیار متنوعی که در معرض سطح قرار گرفته اند تشکیل شده اند که معمولاً به آنها سنگ های مادر می گویند. سنگ‌های رسوبی سست عمدتاً به عنوان سنگ‌های خاک‌ساز عمل می‌کنند، زیرا سنگ‌های آذرین و دگرگونی نسبتاً به ندرت به سطح می‌آیند.

بنیانگذار علم خاک شناسی، وی. وی خاطرنشان کرد: شرایط مختلف خاک های مختلفی را تولید می کند و با گذشت زمان تغییر می کند. با توجه به تعریف وی. نوع خاک بستگی به: الف) سنگ مادر، ب) آب و هوا، ج) پوشش گیاهی، د) توپوگرافی کشور و ه) سن فرآیند تشکیل خاک دارد.

V.V. Dokuchaev با توسعه مبانی علمی علم خاک به نقش عظیم موجودات زنده و به ویژه میکروارگانیسم ها در تشکیل خاک اشاره کرد.

دوره خلاقیت V.V. Dokuchaev مصادف با زمان اکتشافات بزرگ L. Pasteur بود که اهمیت بسیار زیاد میکروارگانیسم ها را در تبدیل مواد مختلف و در فرآیند عفونی نشان داد. در اواخر قرن گذشته و آغاز قرن حاضر، تعدادی اکتشاف مهم در زمینه میکروبیولوژی انجام شد که برای علم خاک و کشاورزی اهمیت اساسی داشت. به ویژه مشخص شد که خاک حاوی تعداد زیادی میکروارگانیسم های مختلف است. این باعث شد تا در مورد نقش مهم عامل میکروبیولوژیکی در تشکیل و زندگی خاک فکر کنیم.

یکی دیگر از دانشمندان برجسته خاک P.A. Kostychev به طور همزمان با V.V. Dokuchaev 24, p. 72. در مونوگراف "خاک های منطقه چرنوزم روسیه، منشأ، ترکیب و خواص آنها" (1886) او نوشت که زمین شناسی در موضوع چرنوزم در درجه دوم اهمیت قرار دارد، زیرا تجمع مواد آلی در لایه های بالایی رخ می دهد. زمین، از نظر زمین شناسی متنوع، و چرنوزم مسئله جغرافیای گیاهان عالی و مسئله فیزیولوژی گیاهان پایین تر است که مواد آلی را تجزیه می کنند. P. A. Kostychev یک سری آزمایش را برای تعیین نقش گروه های فردی میکروارگانیسم ها در ایجاد هوموس خاک انجام داد.

کمک بزرگی به ایده های مربوط به نقش عوامل بیولوژیکی در تغییر شکل زمین و در فرآیند تشکیل خاک توسط شاگرد V.V. Dokuchaev، آکادمی V.I. Vernadsky انجام شد. او معتقد بود که عامل اصلی مهاجرت عناصر شیمیایی در قسمت بالایی پوسته زمین موجودات زنده هستند. فعالیت آنها نه تنها بر مواد آلی، بلکه مواد معدنی خاک و لایه های زیرزمینی تأثیر می گذارد.

در حال حاضر از مراحل اولیه تبدیل سنگ ها به خاک، نقش میکروارگانیسم ها در فرآیندهای هوازدگی مواد معدنی به وضوح نمایان می شود. دانشمندان برجسته V.I. Vernadsky و B.B. Polynov هوازدگی سنگها را نتیجه فعالیت موجودات گیاهی، عمدتاً پایین تر، می دانند. تا به امروز، این دیدگاه توسط مقدار زیادی از مواد تجربی تایید شده است.

به طور معمول، اولین ساکنان سنگ ها، گلسنگ های پوسته ای هستند که صفحات برگ مانندی را تشکیل می دهند که در زیر آنها مقدار کمی خاک ریز جمع می شود. گلسنگ ها، به عنوان یک قاعده، در همزیستی با باکتری های ساپروفیت غیر اسپور هستند.

در رابطه با تعدادی از عناصر، گلسنگ ها به عنوان باتری آنها عمل می کنند. در زمین ریز تحت پوشش گیاهی لیتوفیل، مقدار مواد آلی، فسفر، اکسید آهن، کلسیم و منیزیم به شدت افزایش می یابد.

سایر ارگانیسم های گیاهی که روی سنگ های مادر مستقر می شوند عبارتند از جلبک های میکروسکوپی، به ویژه جلبک های سبز آبی و دیاتوم ها. آنها هوازدگی آلومینوسیلیکات ها را تسریع می کنند و همچنین معمولاً در ارتباط با باکتری های غیر اسپورساز زندگی می کنند.

جلبک‌ها به‌عنوان انباشته‌کننده‌های اتوتروفیک مواد آلی نقش مهمی دارند که بدون آن‌ها فعالیت شدید میکروارگانیسم‌های ساپروفیت نمی‌تواند رخ دهد. دومی ترکیبات مختلفی تولید می کند که باعث هوازدگی مواد معدنی می شود. بسیاری از جلبک های سبز آبی ثابت کننده نیتروژن هستند و سنگ تخریب شده را با این عنصر غنی می کنند.

نقش اصلی در فرآیند هوازدگی احتمالا توسط دی اکسید کربن، اسیدهای معدنی و آلی تولید شده توسط میکروارگانیسم های مختلف ایفا می شود. نشانه هایی وجود دارد که برخی از اسیدهای کتو دارای اثر حل کنندگی قوی هستند. امکان شرکت ترکیبات هوموسی در هوازدگی را نمی توان رد کرد.

لازم به ذکر است که بسیاری از باکتری ها مخاط تشکیل می دهند که تماس نزدیک میکروارگانیسم ها با سنگ را تسهیل می کند. تخریب دومی هم تحت تأثیر مواد زائد میکروارگانیسم ها و هم در نتیجه تشکیل ترکیبات پیچیده بین ماده مخاطی و عناصر شیمیایی تشکیل دهنده شبکه های کریستالی مواد معدنی رخ می دهد. هوازدگی سنگ ها در طبیعت را باید به عنوان وحدت دو فرآیند متضاد در نظر گرفت - پوسیدگی کانی های اولیه و ظهور کانی های ثانویه. مواد معدنی جدید می توانند از تعامل متابولیت های میکروبی با یکدیگر به وجود بیایند.

...

اسناد مشابه

بررسی شرایط محیطی، عوامل ناحیه ای و درون زونی تشکیل خاک. ویژگی های ساختار پروفیل های خاک، ترکیب گرانولومتری، خواص فیزیکی-شیمیایی و آبی-فیزیکی خاک ها، تشکیل انواع خاک زراعی.

کار دوره، اضافه شده در 2011/09/14

مشخصات عناصر مورفولوژیکی و خصوصیات خاک. انواع ساختار پروفیل خاک. سیستم نمادی برای تعیین افق ژنتیکی خاک. تاثیر ترکیب شیمیایی بر رنگ خاک طبقه بندی تشکیلات و اجزاء خاک.

چکیده، اضافه شده در 1392/12/22

شرایط طبیعی و عوامل تشکیل خاک. فهرست سیستماتیک انواع خاک اصلی و خصوصیات مورفولوژیکی آنها. خواص فیزیکی آب خاک ها، گرانولومتری، سنگدانه ها و ترکیبات شیمیایی، چگالی ظاهری. روش های حفاظت از خاک

کار دوره، اضافه شده 02/07/2010

وضعیت فیزیولوژیکی ثابت کننده های نیتروژن در انواع خاک، ارزیابی قابلیت های تطبیقی آنها. تجزیه و تحلیل نمونه های خاک جمع آوری شده در مناطق منطقه نیژنی نووگورود. شناسایی سویه‌های جنس ازتوباکتر بر اساس ویژگی‌های فرهنگی و فیزیولوژیکی.

پایان نامه، اضافه شده در 1393/02/15

عوامل و فرآیندهای تشکیل خاک، ساختار پوشش خاکی مورد تحقیق، انواع اصلی خاک. مشخصات دقیق خطوط خاک، ارتباط آنها در منطقه مورد مطالعه. ارزیابی حاصلخیزی خاک و اهمیت جنگل کاری آن.

کار دوره، اضافه شده در 11/12/2010

استعمار Ophiobolus hyphae توسط یوباکتری ها، اکتینومیست ها و قارچ ها در خاک های طبیعی. فعالیت آنتی بیوتیکی برخی از قارچ های مولد در ارتباط با سایر قارچ ها. آلودگی حشرات خاک نشین، ترکیب باکتری ها در خاک.

چکیده، اضافه شده در 07/03/2011

شرایط طبیعی تشکیل خاک: اقلیم، امداد، سنگ های خاک ساز، پوشش گیاهی، هیدرولوژی و هیدروگرافی. اقدامات برای افزایش حاصلخیزی خاک، توصیه هایی برای استفاده از آنها. گروه بندی محصولات کشاورزی و درجه بندی خاک.

کار دوره، اضافه شده در 2013/06/22

تاثیر صخره ها، آب و هوا، تسکین، پوشش گیاهی بر تشکیل خاک. ترکیب گرانولومتری، خواص فیزیکی، رژیم آبی خاک های زراعی. تعیین شاخص خاک-اکولوژیک. اقدامات اساسی برای افزایش حاصلخیزی خاک در گروه های کشاورزی.

کار دوره، اضافه شده در 2012/05/25

خواص خاک های شور، تشکیل آنها. شرایط تجمع نمک در خاک شدت پوشش گیاهی منابع نمک های به راحتی محلول توزیع خاک های شور. بیان خاک های شور در طبقه بندی، افق های تشخیصی.

چکیده، اضافه شده در 2014/03/30

بررسی تاثیر محصولات کشاورزی بر ترکیب و دینامیک محلول های خاک. توزیع خاک های خاکستری جنگلی، ویژگی های پیدایش، تشخیص، خواص، طبقه بندی، استفاده. محتوای و ترکیب مواد آلی خاک.

مقدمه ... 3

1. بررسی ادبیات ...5

1.1 مفهوم فعالیت آنزیمی خاکها...5

1.2 اثر فلزات سنگین بر فعالیت آنزیمی

1.3. تاثیر مواد شیمیایی کشاورزی بر فعالیت آنزیمی خاک ...23

2. قسمت تجربی ...32

2.1 اشیاء، روش ها و شرایط تحقیق ...32

2.2. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولیک-پودزولی آلوده به سرب...34

2.2.1. خصوصیات اگروشیمیایی خاک آلوده به سرب و محتوای آن در خاک آزمایش ...34

2.2.2. تاثیر پس زمینه های کشاورزی بر عملکرد دانه های بهاره در مرحله سرب روی خاک آلوده به سرب...41

2.2.3. تاثیر زمینه های کشاورزی شیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک آلوده به سرب...43

2.3. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولیک-پودزولی آلوده به کادمیوم...54

2.3.1. خصوصیات اگروشیمیایی خاک آلوده به کادمیوم و محتوای آن در خاک آزمایش ...54

2.3.2. تأثیر پس‌زمینه‌های زراعتی بر عملکرد دانه‌های بهاره در مرحله دسته‌بندی در خاک‌های آلوده به کادمیوم...60

2.3.3. تاثیر زمینه های کشاورزی شیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک آلوده به کادمیوم...62

2.4. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولیک-پودزولی آلوده به روی...69

2.4.1. ویژگی های اگروشیمیایی خاک آلوده به روی و محتوای آن در خاک آزمایشی ...69

2.4.2. تاثیر پس زمینه های کشاورزی بر عملکرد دانه های بهاره در مرحله سرفصل در خاک آلوده به روی...75

2.4.3. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی

خاک آلوده به روی...76

2.5. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولیکی آلوده به مس...82

2.5.1. ویژگی های اگروشیمیایی خاک با آلودگی مس و محتوای آن در خاک آزمایش ...83

2.5.2. تأثیر پس‌زمینه‌های زراعی بر عملکرد دانه‌های بهاره در مرحله سرفصل در خاک‌های آلوده به مس...89

2.5.3. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی

خاک آلوده به مس...90

نتیجه گیری...96

نتیجه گیری...99

مراجع...101

کاربرد

معرفی

معرفی.

استفاده از مواد شیمیایی کشاورزی در اکوسیستم کشاورزی شرط ضروری برای توسعه کشاورزی مدرن است. این امر به دلیل نیاز به حفظ و بهبود سطح حاصلخیزی خاک و در نتیجه دستیابی به عملکرد بالا و پایدار است.

مواد شیمیایی کشاورزی تعدادی از عملکردهای اکولوژیکی را در آگروسنوز انجام می دهند (Mineev, 2000). یکی از مهمترین کارکردهای شیمی زراعی کاهش پیامدهای منفی آلودگی فنی بومی و جهانی اکوسیستم های کشاورزی با فلزات سنگین (HM) و سایر عناصر سمی است.

مواد شیمیایی زراعی تاثیر منفی HM ها را به طرق مختلف کاهش می دهند، از جمله غیر فعال شدن آنها در خاک و تقویت عملکردهای مانع فیزیولوژیکی گیاهان که از ورود HMs به آنها جلوگیری می کند. اگر اطلاعات زیادی در متون در مورد موضوع غیرفعال شدن HMs در خاک وجود داشته باشد (ایلین، 1982، و غیره، اوبوخوف، 1992، آلکسیف، 1987، و غیره)، پس فقط چند مطالعه در مورد تقویت سد وجود دارد. عملکرد گیاهان با توجه به تقویت عملکردهای سد فیزیولوژیکی تحت تأثیر مواد شیمیایی کشاورزی، HMهای کمتری به طور قابل توجهی وارد گیاهان می شوند که در زمینه های مختلف کشاورزی یکسان باشند (Solovieva، 2002). تقویت عملکردهای سد با بهینه سازی تغذیه گیاه و در نتیجه بهبود وضعیت بیولوژیکی خاک همراه است.

این عملکرد اکولوژیکی، یعنی بهبود فعالیت بیولوژیکی و ساختار جامعه میکروبی خاک آلوده به فلزات سنگین تحت تأثیر مواد شیمیایی کشاورزی، هنوز توجیه تجربی کافی ندارد.

مشخص است که برخی از شاخص های فعالیت بیولوژیکی هنگامی که یک موقعیت استرس زا در خاک رخ می دهد زودتر از آن تغییر می کند

سایر ویژگی های خاک، به عنوان مثال، ویژگی های شیمیایی کشاورزی (Zvyagintsev، 1989، Lebedeva، 1984). فعالیت آنزیمی خاک یکی از این شاخص ها است. مطالعات متعدد تأثیر منفی فلزات سنگین بر فعالیت آنزیم را ثابت کرده است. در عین حال، مشخص شده است که مواد شیمیایی کشاورزی اثر محافظتی بر فعالیت آنزیمی خاک دارند. ما سعی کردیم این مشکل را به طور کامل در نظر بگیریم و مشخص کنیم که آیا خواص حفاظتی محیطی مواد شیمیایی کشاورزی در رابطه با فعالیت آنزیمی خاک در هنگام آلوده شدن با فلزات بیوژنیک و زیست زا خود را نشان می دهد یا خیر. این جنبه از مواد شیمیایی کشاورزی تنها در صورتی قابل تشخیص است که مقدار یکسانی از فلزات سنگین در انواع مختلف آزمایش وجود داشته باشد و این تنها با شاخص های اسیدیته خاک یکسان امکان پذیر است. ما نتوانستیم چنین داده های تجربی را در ادبیات پیدا کنیم.

1. بررسی ادبیات

1.1. مفهوم فعالیت آنزیمی خاک.

تمام فرآیندهای بیولوژیکی مرتبط با تبدیل مواد و انرژی در خاک با کمک آنزیم هایی انجام می شود که نقش مهمی در بسیج عناصر غذایی گیاه و همچنین تعیین شدت و جهت مهم ترین فرآیندهای بیوشیمیایی مرتبط با آن ایفا می کنند. با سنتز و تجزیه هوموس، هیدرولیز ترکیبات آلی و رژیم ردوکس خاک (1976؛ 1979، و غیره).

تشکیل و عملکرد آنزیمی خاک یک فرآیند پیچیده و چند عاملی است. با توجه به مفهوم سیستم-اکولوژیکی، این نشان دهنده وحدت فرآیندهای تعیین شده از نظر محیطی ورود، تثبیت و تجلی فعالیت آنزیم در خاک است (خازیف، 1991). این سه پیوند به عنوان بلوک های تولید، بی حرکتی و عمل آنزیم ها تعریف می شوند (خازیف، 1962).

آنزیم های موجود در خاک محصولات متابولیکی بیوسنوز خاک هستند، اما نظرات در مورد سهم اجزای مختلف در تجمع آنها متناقض است. تعدادی از محققان (کوزلوف، 1964، 1966، 1967؛ کراسیلنیکوف، 1958، و دیگران) معتقدند که نقش اصلی در غنی سازی خاک با آنزیم ها مربوط به ترشحات ریشه گیاهان، دیگران است (کاتسنلسون، ارشوف، 1958، و غیره) - به حیوانات خاک، در حالی که اکثریت (Galstyan, 1963؛ Payve, 1961؛ Zvyagintsev, 1979؛ Kozlov, 1966؛ Flotnik, 1955؛ Hofmann, Seegerer, 1951؛ Seeger, 1953؛ Hofmann, Al.1155,19; ، 1958، 1964، 1971؛ Sequi، 1974؛ و دیگران) بر این عقیده هستند که حوضچه آنزیمی در خاک از آنزیم های درون سلولی و خارج سلولی، عمدتاً با منشاء میکروبی تشکیل شده است.

آنزیم های خاک در تجزیه بقایای گیاهی، حیوانی و میکروبی و همچنین سنتز هوموس نقش دارند. در نتیجه فرآیندهای آنزیمی، هضم مواد مغذی دشوار می شود

ترکیبات به اشکال قابل دسترسی برای گیاهان و میکروارگانیسم ها تبدیل می شوند. آنزیم ها با فعالیت فوق العاده بالا، ویژگی دقیق عمل و وابستگی زیاد به شرایط مختلف محیطی مشخص می شوند. ویژگی اخیر در تنظیم فعالیت آنها در خاک اهمیت زیادی دارد (خازیف، 1982 و

فعالیت آنزیمی خاک بر اساس (1979)

شامل:

الف) آنزیم های بی حرکت خارج سلولی؛

ب) آنزیم های آزاد خارج سلولی.

ج) آنزیم های درون سلولی سلول های مرده.

د) آنزیم های درون سلولی و خارج سلولی که در شرایط آزمایشگاهی مصنوعی تشکیل شده اند و برای یک خاک مشخص نیستند.

مشخص شده است که هر آنزیم فقط بر روی یک ماده بسیار خاص یا یک گروه مشابه از مواد و یک نوع پیوند شیمیایی بسیار خاص عمل می کند. این به دلیل ویژگی دقیق آنها است.

به دلیل ماهیت بیوشیمیایی خود، همه آنزیم ها مواد پروتئینی با مولکولی بالا هستند. زنجیره پلی پپتیدی پروتئین های آنزیمی در فضا به شیوه ای بسیار پیچیده قرار دارد که برای هر آنزیم منحصر به فرد است. با آرایش فضایی خاصی از گروه های عاملی اسیدهای آمینه در مولکول ها 6).

کاتالیز آنزیمی با تشکیل یک واسطه فعال - یک مجتمع آنزیم-سوبسترا آغاز می شود. این کمپلکس نتیجه اتصال یک مولکول سوبسترا به مرکز فعال کاتالیزوری آنزیم است. در این مورد، تنظیمات فضایی مولکول های بستر تا حدودی اصلاح می شود. نوگرا

قرار دادن مولکول های واکنش دهنده بر روی آنزیم، کارایی بالایی از واکنش های آنزیمی را تضمین می کند که به کاهش انرژی فعال سازی کمک می کند (خازیف، 1962).

نه تنها مرکز فعال آنزیم، بلکه کل ساختار مولکول به عنوان یک کل مسئول فعالیت کاتالیزوری آنزیم است. سرعت یک واکنش آنزیمی توسط عوامل زیادی تنظیم می شود: دما، pH، غلظت آنزیم و سوبسترا، وجود فعال کننده ها و بازدارنده ها. ترکیبات آلی می توانند به عنوان فعال کننده عمل کنند، اما اغلب ریز عناصر مختلف (کوپرویچ، شچرباکووا، 1966).

خاک قادر است فرآیندهای آنزیمی رخ داده در آن را در ارتباط با تغییرات عوامل داخلی و خارجی از طریق تنظیم عاملی یا آلوستریک تنظیم کند (Galstyan 1974, 1975). تحت تأثیر ترکیبات شیمیایی وارد شده به خاک، از جمله کودها، تنظیم آلوستریک رخ می دهد. تنظیم فاکتور توسط اسیدیته محیط (pH)، ترکیب شیمیایی و فیزیکی، دما، رطوبت، رژیم آب-هوا و غیره تعیین می شود. تأثیر ویژگی های خاک، محتوای هوموس و زیست توده و سایر عوامل بر فعالیت آنزیم های مورد استفاده برای مشخص کردن فعالیت بیولوژیکی خاک مبهم است (Galstyan، 1974؛ Kiss، 1971؛ Dalai، 1975؛ McBride، 1989؛ Tiler، 1978).

فعالیت آنزیمی خاک می تواند به عنوان یک شاخص تشخیصی حاصلخیزی خاک های مختلف مورد استفاده قرار گیرد، زیرا فعالیت آنزیمی نه تنها خواص بیولوژیکی خاک، بلکه تغییرات آنها را تحت تأثیر عوامل زراعی-اکولوژیکی منعکس می کند (Galstyan, 1967; Chunderova, 1976؛ چوگونوا، 1990، و غیره).

راه های اصلی ورود آنزیم به خاک، آنزیم های خارج سلولی داخل سلولی است که توسط میکروارگانیسم ها و ریشه گیاهان و آنزیم های داخل سلولی که پس از مرگ موجودات و گیاهان خاک وارد خاک می شوند.

انتشار آنزیم‌ها در خاک توسط میکروارگانیسم‌ها و ریشه‌های گیاه معمولاً ماهیت تطبیقی دارد و به صورت پاسخی به وجود یا عدم وجود بستر برای عمل آنزیم یا محصول واکنش است که به‌ویژه با فسفاتازها به وضوح آشکار می‌شود. هنگامی که کمبود فسفر متحرک در محیط وجود دارد، میکروارگانیسم ها و گیاهان به شدت ترشح آنزیم ها را افزایش می دهند. استفاده از فعالیت فسفاتاز خاک به عنوان یک شاخص تشخیصی برای تامین فسفر در دسترس گیاهان بر اساس این رابطه است (Naumova, 1954, Kotelev, 1964).

آنزیم هایی که از منابع مختلف وارد خاک می شوند از بین نمی روند، بلکه فعال باقی می مانند. باید فرض شود که آنزیم ها، به عنوان فعال ترین جزء خاک، در جایی متمرکز می شوند که فعالیت حیاتی میکروارگانیسم ها شدیدتر است، یعنی در حد فاصل بین کلوئیدهای خاک و محلول خاک. به طور تجربی ثابت شده است که آنزیم ها در خاک عمدتاً در فاز جامد یافت می شوند (Zvyagintsev, 1979).

آزمایش‌های متعددی که تحت شرایط سرکوب سنتز آنزیم در سلول‌های میکروبی با استفاده از تولوئن (Drobnik، 1961؛ Beck، Poshenrieder، 1963)، آنتی‌بیوتیک‌ها (Kuprevich، 1961؛ Kiss، 1971) یا تابش (McLaren et al.) انجام شد. خاک حاوی مقدار زیادی "آنزیم های انباشته شده" است که برای تبدیل بستر در یک دوره زمانی کافی کافی است. از جمله این آنزیم ها می توان به اینورتاز، اوره آز، فسفاتاز، آمیلاز و غیره اشاره کرد. سایر آنزیم ها در غیاب یک ضد عفونی کننده بسیار فعال تر هستند، به این معنی که در خاک به میزان ناچیزی تجمع می کنند (a- و P-galactosidases، دکستراناز، لواناز، مالاتستراز). ، و غیره.). گروه سوم آنزیم ها در خاک انباشته نمی شوند، فعالیت آن ها فقط در طی یک طغیان فعالیت میکروبی ظاهر می شود و توسط بستر القا می شود. تاکنون دریافت شده است

داده‌های تجربی تفاوت‌هایی را در فعالیت آنزیمی خاک‌های انواع مختلف نشان می‌دهند (Konovalova، 1975؛ Zvyagintsev، 1976؛ Khaziev، 1976؛ Galstyan، 1974، 1977، 1978، و غیره).

آنزیم‌هایی که در خاک به خوبی مطالعه شده‌اند هیدرولازها هستند که نشان‌دهنده دسته وسیعی از آنزیم‌ها هستند که واکنش‌های هیدرولیز انواع ترکیبات آلی پیچیده را انجام می‌دهند و بر روی پیوندهای مختلف اثر می‌گذارند: استر، گلوکزید، آمید، پپتید و غیره. خاک‌ها و نقش مهمی در غنی‌سازی مواد مغذی متحرک و کافی برای گیاهان و میکروارگانیسم‌ها، تخریب ترکیبات آلی با مولکولی بالا دارند. این طبقه شامل آنزیم های اوره آز (آمیداز)، اینورتاز (کربوهیدراتاز)، فسفاتاز (فسفوهیدرولاز) و غیره است که فعالیت آن ها مهمترین شاخص فعالیت بیولوژیکی خاک ها می باشد (Zvyagintsev, 1980).

اوره آز آنزیمی است که در تنظیم متابولیسم نیتروژن در خاک نقش دارد. این آنزیم هیدرولیز اوره به آمونیاک و دی اکسید کربن را کاتالیز می کند و باعث شکست هیدرولیتیک پیوند بین نیتروژن و کربن در مولکول های آلی می شود.

از بین آنزیم های متابولیسم نیتروژن، اوره آز بهتر از سایرین مورد مطالعه قرار گرفته است. در تمام خاک ها یافت می شود. فعالیت آن با فعالیت تمام آنزیم های اصلی متابولیسم نیتروژن ارتباط دارد (Galstyan, 1980).

در خاک، اوره آز به دو شکل اصلی وجود دارد: درون سلولی و خارج سلولی. وجود اوره آز آزاد در خاک به بریگز و سگال (بریگز و همکاران، 1963) اجازه داد تا آنزیم را به شکل کریستالی جدا کنند.

بخشی از اوره آز خارج سلولی توسط کلوئیدهای خاک که میل ترکیبی بالایی با اوره آز دارند جذب می شود. ارتباط با کلوئیدهای خاک از تجزیه آنزیم توسط میکروارگانیسم ها محافظت می کند و باعث تجمع آن در خاک می شود. هر خاک دارای سطح پایدار فعالیت اوره آز خود است که توسط توانایی کلوئیدهای خاک تعیین می شود.

عمدتاً ارگانیک، خواص محافظتی از خود نشان می دهند (Zvyagintsev، 1989).

در نیمرخ خاک، افق هوموس بیشترین فعالیت آنزیمی را نشان می دهد؛ توزیع بیشتر در طول نیمرخ به ویژگی های ژنتیکی خاک بستگی دارد.

با توجه به استفاده گسترده از اوره به عنوان یک کود نیتروژن، مسائل مربوط به تبدیل آن تحت عمل اوره آز عملا قابل توجه است. فعالیت اوره آز بالای بیشتر خاک ها از استفاده از اوره به عنوان منبع جهانی تغذیه نیتروژن جلوگیری می کند، زیرا سرعت بالای هیدرولیز اوره توسط اوره آز خاک منجر به تجمع موضعی یون های آمونیوم و افزایش واکنش محیط به مقادیر قلیایی می شود. و در نتیجه از دست دادن نیتروژن از خاک به شکل آمونیاک (طرافدار J.C، 1997). اوره آز با تجزیه اوره از ایزومریزاسیون آن به سیانات آمونیوم فوتوتوکسیک جلوگیری می کند. اگرچه خود اوره تا حدی توسط گیاهان استفاده می شود، اما به دلیل اثر فعال اوره آز نمی تواند برای مدت طولانی در خاک باقی بماند. مطالعات تعدادی از دانشمندان به تبخیر نیتروژن اوره از خاک به شکل آمونیاک در فعالیت اوره آز بالا اشاره کرده است و هنگامی که مهارکننده های مختلف اوره آز به خاک اضافه شد، هیدرولیز اوره کندتر شد و تلفات کمتر شد (Tool P. O. ، مورگان M. A.، 1994). سرعت هیدرولیز اوره در خاک تحت تأثیر دما (ایوانوف، بارانووا، 1972؛ گالستیان، 1974؛ کورتز و همکاران، 1972، و غیره)، اسیدیته خاک (Galstyan، 1974؛ Moiseeva، 1974، و غیره) است. اشباع خاک با کربنات ها اثر منفی دارد (Galstyan, 1974)، وجود مقادیر قابل توجهی از نمک های آرسنیک، روی، جیوه، یون های سولفات، ترکیبات مس و بور؛ در بین ترکیبات آلی، آمین های آلیفاتیک، دهیدروفنول ها و کینون ها به طور قابل توجهی مهار می کنند. اوره آز (پاولسون، 1970، بریگزاتل، 1951).

فعالیت اینورتاز یکی از پایدارترین شاخص‌ها است که واضح‌ترین ارتباطات همبستگی را با عوامل تأثیرگذار نشان می‌دهد. مطالعات (1966، 1974) ارتباط اینورتاز را با فعالیت سایر کربوهیدرات های خاک نشان دادند.

فعالیت اینورتاز در بسیاری از خاکها مورد مطالعه قرار گرفته و در چندین کار مروری مورد بحث قرار گرفته است (Alexandrova, Shmurova, 1975; Kuprevich, Shcherbakova, 1971; Kiss et al., 1971, و غیره). فعالیت اینورتاز در خاک در طول نیمرخ کاهش می یابد و با محتوای هوموس ارتباط دارد (پوخیتسکایا، کووریگو، 1974؛ گالستیان، 1974؛ کالاتوزوا، 1975؛ کولاکوفسکایا، استفانکینا، 1975؛ سیمونیان، 1976؛ توث، 1987، و غیره). اگر مقدار قابل توجهی آلومینیوم، آهن و سدیم در خاک وجود داشته باشد، ممکن است با هوموس همبستگی وجود نداشته باشد. ارتباط نزدیک فعالیت اینورتاز با تعداد میکروارگانیسم های خاک و فعالیت متابولیکی آنها (Mashtakov et al., 1954; Katsnelson, Ershov, 1958; Kozlov, 1964; Chunderova, 1970; Kiss, 1958; Hofinann, 1955 و دیگران نشان می دهد). مزیت در وارونگی خاک با منشاء میکروبی. با این حال، چنین وابستگی همیشه تأیید نمی شود (نیزووا، 1970)؛ فعالیت اینورتاز یک شاخص بسیار پایدارتر است و ممکن است مستقیماً با نوسانات تعداد میکروارگانیسم ها مرتبط نباشد (راس، 1976).

طبق نظر (1974)، خاک هایی با ترکیب دانه سنجی سنگین، فعالیت آنزیمی بالاتری دارند. با این حال، گزارش هایی وجود دارد که اینورتاز به طور قابل توجهی پس از جذب به کانی های رسی غیرفعال می شود (Hofmann و همکاران، 1961؛ Skujins، 1976؛ Rawald، 1970) و خاک هایی با محتوای مونتموریلونیت بالا دارای فعالیت اینورتاز کم هستند. وابستگی فعالیت اینورتاز به رطوبت و دمای خاک به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است، اگرچه بسیاری از نویسندگان تغییرات فصلی در فعالیت را با شرایط گرمابی توضیح می دهند.

اثر دما بر روی فعالیت بالقوه اینورتاز به طور مفصل مورد مطالعه قرار گرفت (1975)، ایجاد یک بهینه در دمای حدود 60 درجه، یک آستانه برای غیر فعال سازی آنزیم پس از گرم کردن خاک در دمای 70 درجه، و غیرفعال سازی کامل پس از سه ساعت حرارت دادن در 180 درجه. درجه سانتی گراد

بسیاری از نویسندگان فعالیت معکوس خاکها را بسته به گیاهان در حال رشد بررسی کرده اند (Samtsevich, Borisova, 1972; Galstyan, 1974, Ross 1976; Cortez et al., 1972, و غیره). توسعه فرآیند علفزار، تشکیل یک چمن ضخیم در زیر پوشش چمن، به افزایش فعالیت اینورتاز کمک می کند (Galstyan، 1959). با این حال، مطالعاتی وجود دارد که در آنها تأثیر گیاهان بر فعالیت اینورتاز ثابت نشده است (Konovalova، 1975).

خاک ها حاوی مقادیر زیادی فسفر به شکل ترکیبات آلی هستند که با بقایای در حال مرگ گیاهان، حیوانات و میکروارگانیسم ها همراه است. آزادسازی اسید فسفریک از این ترکیبات توسط گروه نسبتاً باریکی از میکروارگانیسم ها انجام می شود که دارای آنزیم های فسفاتاز خاص هستند (Chimitdorzhieva et al., 2001).

در میان آنزیم های متابولیسم فسفر، فعالیت مونوفسفواسترازهای ارتوفسفری به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته است (Alexandrova, Shmurova, 1974; Skujins J. J., 1976؛ Kotelev et al., 1964). تولیدکنندگان فسفاتازها عمدتاً سلول های میکروارگانیسم های خاک هستند (Krasilnikov and Kotelev، 1957، 1959؛ Kotelev و همکاران، 1964).

فعالیت فسفاتاز خاک بر اساس ویژگی های ژنتیکی، خواص فیزیکی و شیمیایی و سطح فرهنگ کشاورزی آن تعیین می شود. در میان خواص فیزیکوشیمیایی خاک، اسیدیته برای فعالیت فسفاتاز اهمیت ویژه ای دارد. خاک‌های جنگلی سدی-پودزولیک و خاکستری که واکنش اسیدی دارند، عمدتاً حاوی فسفاتازهای اسیدی هستند؛ در خاک‌هایی که واکنش کمی قلیایی دارند، فسفاتازهای قلیایی غالب هستند. لازم به ذکر است که فعالیت بهینه اسیدهای اسیدی است

فسفاتاز در منطقه اسیدی ضعیف قرار دارد، حتی زمانی که خاک واکنش اسیدی قوی دارد (خازیف، 1979؛ شچرباکوف و همکاران، 1983، 1988). این واقعیت اهمیت آهک کردن خاک های اسیدی را برای تسریع هیدرولیز فسفات های آلی پیچیده و غنی سازی خاک با فسفر موجود تایید می کند.

توزیع مشخصه مشاهده شده فسفاتازها در خاک بسته به اسیدیته آنها توسط ترکیب میکرو فلور تعیین می شود. در خاک جوامع میکروبی سازگار با شرایط محیطی خاصی وجود دارد که آنزیم هایی را ترشح می کنند که در این شرایط فعال هستند.

فعالیت کل فسفاتاز خاک به محتوای هوموس و فسفر آلی بستگی دارد که بستری برای آنزیم است.

چرنوزم ها با بالاترین فعالیت فسفاتاز مشخص می شوند. در خاکهای خاکستری خاکستری و خاکستری جنگلی فعالیت فسفاتاز کم است. فعالیت کم این خاکهای اسیدی به دلیل جذب قویتر فسفاتازها توسط مواد معدنی خاک است. به دلیل محتوای کم مواد آلی در چنین خاک هایی، سطح جاذب مواد معدنی در مقایسه با چرنوزم های با هوموس بالا، جایی که کانی های رسی با مواد آلی مرطوب شده پوشانده شده اند، بیشتر در معرض دید قرار دارد.

فعالیت فسفاتاز در طول فصل رشد پویا است. در طول مراحل فعال رشد گیاه در دمای بالای خاک و رطوبت کافی در ماه های تابستان، فعالیت فسفاتاز خاک ها حداکثر است (Evdokimova, 1989).

در برخی از خاک‌ها، همبستگی فعالیت فسفاتاز با تعداد کل میکروارگانیسم‌ها مشاهده شده است (Kotelev و همکاران، 1964؛ Aliev, Gadzhiev, 1978, 1979؛ Arutyunyan, 1975, 1977؛ و غیره) و تعداد میکروارگانیسم‌های معدنی‌کننده. ترکیبات فسفر (Ponomareva و همکاران، 1972)، در دیگران - رابطه بین فعالیت فسفاتاز و تعداد

میکروارگانیسم ها ایجاد نشده اند (رامیرز-مارتینز، 1989). تأثیر هوموس در ماهیت تغییرات در فعالیت آنزیم در امتداد مشخصات، هنگام مقایسه خاک‌ها با درجات مختلف محتوای هوموس و انجام اقدامات برای کشت خاک آشکار می‌شود (الکساندروا، شمورووا، 1975؛ آروتیونیان، 1977). مطالعات بسیاری از نویسندگان نشان دهنده وابستگی مستقیم فعالیت فسفاتاز خاک به محتوای فسفر آلی در خاک است (Gavrilova و همکاران، 1973؛ Arutyunyan، Galstyan، 1975؛ Arutyunyan، 1977، و غیره).

اجازه دهید با جزئیات بیشتری الگوهای کلی تشکیل استخر فسفاتاز در خاک را بررسی کنیم.

بخش قابل توجهی از کل فسفر خاک را ترکیبات ارگانوفسفره تشکیل می دهد: اسیدهای نوکلئیک، نوکلئوتیدها، فیتین، لسیتین و غیره. بیشتر ارگانوفسفره های موجود در خاک مستقیماً توسط گیاهان جذب نمی شوند. قبل از جذب آنها هیدرولیز آنزیمی انجام می شود که توسط فسفوهیدرولازها انجام می شود. سوبستراهای فسفاتازهای خاک، مواد هومیک خاص، از جمله فسفر اسیدهای هیومیک، و همچنین ترکیبات فردی غیر اختصاصی هستند که توسط اسیدهای نوکلئیک، فسفولیپیدها و فسفوپروتئین ها و همچنین فسفات های متابولیک نشان داده می شوند. اولی در نتیجه بیوژنز مواد هیومیک در خاک انباشته می شود، دومی، به طور معمول، با بقایای گیاهی وارد خاک می شود و به عنوان محصولات واکنش های متابولیک میانی در آن تجمع می یابد.

نقش گیاهان عالی در تشکیل استخر فسفاتاز خاک های مورد استفاده در کشاورزی کمتر از میکروارگانیسم ها است و عمدتاً با ورود بقایای گیاهی و ترشحات ریشه به خاک مرتبط است که با داده های (1994) تأیید می شود. ، که در یک فصل رشد تأثیر محصولات مختلف را بر فعالیت هیدرولیتیک مطالعه کردند

و آنزیم های ردوکس؛ فسفاتازها، اینورتازها، پروتئازها، اوره آزها، کاتالازها در خاک نازک پیت. مشخص شد که فعالیت فسفاتاز در همه محصولات تقریباً یکسان است: جو، سیب زمینی و آیش سیاه، و در علف های چند ساله فقط کمی بیشتر است، در حالی که فعالیت سایر آنزیم ها بسته به الگوهای استفاده از خاک به طور قابل توجهی متفاوت است.

، (1972) به افزایش فعالیت فسفاتاز در ریزوسفر گندم و حبوبات اشاره کرد که ممکن است هم با افزایش تعداد میکروارگانیسم ها در ریزوسفر و هم با فعالیت فسفاتاز خارج سلولی ریشه ها مرتبط باشد. از نظر شیمی کشاورزی، نتیجه نهایی مهم است - رشد استخر آنزیمی خاک با افزایش قدرت سیستم ریشه گیاهان.

کاهش آگروسنوزها در گیاهان منجر به کاهش اثر ریزوسفر و در نتیجه کاهش فعالیت فسفاتاز خاک می شود. کاهش قابل توجهی در فعالیت فسفاتاز خاک در کشت تک کشت مشاهده شد. گنجاندن خاک در تناوب زراعی شرایطی را برای بهبود فرآیندهای هیدرولیتیک ایجاد می کند که منجر به افزایش متابولیسم ترکیبات فسفر می شود. (Evdokimova، 1992)

(1994) خاک‌های سودولی-پودزولی تشکیل شده در زیر پوشش گیاهی طبیعی (جنگل) با ترکیبات مختلف را مورد مطالعه قرار داد و توزیع فعالیت فسفاتاز را در مشخصات خاک، نسبت بین اشکال حساس و پایدار آنزیم‌ها و تنوع مکانی و زمانی آنها را تعیین کرد. مشخص شده است که در خاک های تشکیل شده در زیر پوشش گیاهی جنگلی طبیعی، افق های ژنتیکی در فعالیت فسفاتاز متفاوت است، که توزیع آن در نمایه ارتباط نزدیکی با محتوای هوموس دارد. بر اساس داده ها، بیشترین فعالیت فسفاتاز در لایه بستر مشاهده شد، سپس در لایه تجمعی هوموس چندین بار کاهش یافت و در لایه خاک به شدت سقوط کرد.

زیر 20 سانتی متر در خاک زیر جنگل صنوبر (پوشش گیاهی جنگل). در زیر پوشش گیاهی چمنزار توزیع کمی متفاوت است: حداکثر فعالیت در افق چمن 1.5-2 برابر در افق انباشته هوموس کمتر است، و کاهش قابل توجه بیشتر تنها پس از 40 - 60 سانتی متر مشاهده می شود. بر اساس موارد فوق، می توانیم نتیجه گیری کنید که حداکثر سهم در تشکیل استخر فسفاتاز تحت پوشش گیاهی طبیعی توسط میکروارگانیسم ها و بقایای گیاهی به عنوان یک بستر کمک می شود؛ ترشحات ریشه و آنزیم های درون سلولی پس از مرگ نقش کمی کمتری دارند.

شدت فرآیندهای بیوشیمیایی در خاک و میزان حاصلخیزی آن هم به شرایط وجود موجودات زنده ای بستگی دارد که آنزیم های خاک را تامین می کنند و هم به عواملی که در تثبیت آنزیم ها در خاک و تنظیم فعالیت واقعی آنها کمک می کند.

1.2. تاثیر فلزات سنگین و ریز عناصر بر فعالیت آنزیمی خاک.

یکی از زمینه های امیدوارکننده برای استفاده از فعالیت آنزیمی برای تشخیص خواص بیولوژیکی خاک، شناسایی سطح آلودگی خاک به فلزات سنگین است.

فلزات سنگین که به شکل ترکیبات شیمیایی مختلف وارد خاک می‌شوند، می‌توانند در سطوح بالایی در آن تجمع پیدا کنند و خطر قابل‌توجهی برای عملکرد طبیعی موجودات زنده خاک ایجاد کنند. حجم زیادی از داده ها در ادبیات انباشته شده است که نشان دهنده تأثیر منفی آلودگی خاک با فلزات سنگین بر موجودات زنده خاک است. هنگامی که تعادل شیمیایی در خاک به هم می خورد، یک موقعیت استرس زا رخ می دهد. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد شاخص‌های بیولوژیکی زودتر از شاخص‌های کشاورزی شیمیایی به شرایط تغییری که بر ویژگی‌های مختلف خاک تأثیر می‌گذارد واکنش نشان می‌دهند (لبدوا،

کتابشناسی - فهرست کتب

مطالعه فعالیت آنزیمی خاک در سیستم‌های کشاورزی منطقه ولگا بالا، که در آزمایش‌های ثابت طولانی‌مدت بر روی خاک‌های خاکستری خاکستری-پودزولیک و جنگلی شکل گرفته است، به منظور ارزیابی وضعیت اکولوژیکی آنها انجام شد. در خاک سدی-پودزولیک اکوسیستم های جنگلی، میانگین سطح فعالیت اینورتاز 21.1 میلی گرم گلوکز / 1 گرم خاک و در خاک سیستم های کشاورزی - 8.6 میلی گرم گلوکز / 1 گرم خاک است. استفاده کشاورزی فعالیت اینورتاز را به طور متوسط 2.5 برابر کاهش داد. به خصوص کاهش شدید اینورتاز در زمینه های صفر مشاهده می شود، جایی که اقدامات کشاورزی فنی برای رشد محصولات سالانه، بدون معرفی کود، انجام می شود. میانگین فعالیت اوره آز در خاک اکوسیستم‌های کشاورزی 0.10 میلی‌گرم N-NH4/1g خاک بود، در خاک اکوسیستم‌های جنگلی کمی بیشتر بود - 0.13 میلی‌گرم N-NH4/1g، که در درجه اول به دلیل ویژگی‌های ژنتیکی سودی- است. خاکهای پادزولیک و میزان حاصلخیزی آنها در خاک خاکستری جنگل، سطح بار زراعی مورد مطالعه تأثیر منفی بر فعالیت آنزیم‌های خاک نداشته است، اما برعکس، تمایل به افزایش فعالیت آن‌ها در زمین‌های زراعی وجود دارد که با بسیج نیروی زمینی همراه است. فعالیت کلی فرآیندهای بیولوژیکی در خاک در مقایسه با زمین آیش. شدت تأثیر روی پوشش خاک با روش‌های مختلف فن‌آوری در کاهش شاخص‌های فعالیت آنزیمی تنها در خاک‌های سودولی-پودزولی آشکار شد. از نظر اکولوژیکی، این نتایج را می توان نشانه ای از واکنش پوشش خاک به بارهای انسانی خارجی در نظر گرفت.

مناظر کشاورزی

معکوس کردن

کاتاتاز

سودولیک

خاک های خاکستری جنگلی

فعالیت آنزیمی

1. ویتر A.F. خاک ورزی به عنوان عاملی در تنظیم حاصلخیزی خاک / A.F. ویتر، وی. توروسوف، V.M. گرماشوف، اس.ا. گاوریلووا. – M.: Infra-M, 2014. – 174 p.

2. Dzhanaev Z.G. شیمی کشاورزی و بیولوژی خاک در جنوب روسیه / Z.G. ژانایف. - M.: انتشارات دانشگاه دولتی مسکو، 2008. - 528 ص.

3. Zvyagintsev D.G. بیولوژی خاک / D.G. زویاگینتسف، N.A. باباوا. – م.، 2005. – 520 ص.

4. Zinchenko M.K. پتانسیل آنزیمی مناظر زراعی خاک خاکستری جنگلی ولادیمیر اوپلیه / M.K. زینچنکو، S.I. زینچنکو // پیشرفت در علوم طبیعی مدرن. – 1394. – شماره 1. – ص 1319-1323.

5. Zinchenko M.K. واکنش میکرو فلور خاک خاکستری خاک جنگلی به استفاده طولانی مدت از سیستم های کودی در سطوح مختلف تشدید / M.K. زینچنکو، ال.جی. Stoyanova // دستاوردهای علم و فناوری مجتمع کشاورزی و صنعتی. – 2016. – شماره 2. – ت 30. – ص21-24.

6. Emtsev V.T. میکروبیولوژی: کتاب درسی برای دانشگاه ها / V.T. یمتسف. – M.: Bustard, 2005. – 445 p.

7. Enkina O.V. جنبه های میکروبیولوژیکی حفظ باروری چرنوزم های کوبان / O.V. انکینا، N.F. کوروبسکی. – کراسنودار، 1999. – 140 ص.

8. روشهای میکروبیولوژی و بیوشیمی خاک. [ویرایش D.G. زویاگینتسوا]. - M.: انتشارات دانشگاه دولتی مسکو، 1991. - 292 ص.

9. Khaziev F.Kh. فعالیت آنزیمی خاک های آگروسنوز و چشم انداز مطالعه آن / F.Kh. خازیف، A.E. گلکو // خاکشناسی. – 1991. – شماره 8. – ص 88-103.

10. Khaziev F.Kh. روشهای آنزیم شناسی خاک / F.Kh. خازیف. - M.: Nauka، 2005. - 254 ص.

عملکردهای آگرواکولوژیکی خاک ها با ویژگی های کمی و کیفی پارامتریک خاصی بیان می شود که مهمترین آنها شاخص های بیولوژیکی هستند. فرآیندهای تجزیه بقایای گیاهی، سنتز و کانی سازی هوموس، تبدیل اشکال غیرقابل دسترس مواد مغذی به اشکال قابل هضم توسط گیاهان، دوره آمونیفیکاسیون، نیتروژن و تثبیت نیتروژن هوای آزاد توسط فعالیت میکروارگانیسم های خاک تعیین می شود. .

فرآیندهای متابولیسم و انرژی در طی تجزیه و سنتز ترکیبات آلی، انتقال مواد مغذی دشوار هضم به اشکالی که به راحتی برای گیاهان و میکروارگانیسم ها قابل دسترسی است، با مشارکت آنزیم ها رخ می دهد. بنابراین، فعالیت آنزیمی خاک مهمترین شاخص تشخیصی تأثیر بار انسانی بر سیستم های خاک است. این امر به ویژه برای اکوسیستم های کشاورزی با اثرات کشاورزی سالانه بر روی خاک صادق است. تعیین فعالیت آنزیم های خاک برای شناسایی میزان تأثیر اقدامات کشاورزی تکنیکی و مواد شیمیایی کشاورزی بر فعالیت فرآیندهای بیولوژیکی، به منظور قضاوت در مورد میزان تحرک عناصر اصلی آلی بسیار مهم است.

هدف تحقیقارزیابی وضعیت اکولوژیکی خاک در سیستم‌های کشاورزی منطقه ولگا بالا بر اساس شاخص‌های فعالیت آنزیمی ضروری بود. هدف تحقیق، خاک‌های خاکستری-پودزولی با درجات مختلف پودزولی شدن و خاک‌های خاکستری جنگلی در مناظر بکر و کشت‌شده مجاور بودند.

مواد و روش تحقیق

از آنجایی که داده‌های عینی در مورد حاصلخیزی خاک و فعالیت بیولوژیکی آن را می‌توان در آزمایش‌های ثابت طولانی‌مدت به‌دست آورد، نمونه‌های خاک برای مطالعه در انواع آزمایش‌های ثابت طولانی‌مدت بر اساس مؤسسه تحقیقات کشاورزی کوستروما، Ivanovo Agricultural انتخاب شدند. آکادمی و موسسه تحقیقات کشاورزی ولادیمیر. به عنوان یک نتیجه، فعالیت آنزیم در خاک لومی سبک سودولی-پودزولیک (آزمایش 1، کوستروما)، خاک لومی سبک پودزولیک سدیم-متوسط (آزمایش 2، ایوانوو) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. خاک لومی متوسط جنگل سولفور (آزمایش 3، سوزدال).

برای اینکه بتوانیم میزان تأثیر انواع مختلف بارهای انسانی را بر روی خاک‌های اکوسیستم‌های کشاورزی شناسایی کنیم، نمونه‌های خاک مرجع اکوسیستم‌های دست نخورده را در مجاورت کرت‌های آزمایشی مطالعه کردیم. گونه‌های خاک بکر خاک‌های سودولی-پودزولیک مناطقی در زیر جنگل‌های کاج با ترکیبی از گونه‌های برگریز بودند. خاک‌های جنگلی خاکستری با آیش طولانی‌مدت در زیر جنگل‌های پهن برگ با فوربه‌های فراوان در پوشش زمین تشکیل می‌شوند.

خاک های جنگلی خاکستری ولادیمیر اوپلیه با تجمع متوسط مواد آلی مشخص می شود. محتوای هوموس در افق A1 (A p) 1.9 - 4٪ است. افق هوموس نازک است (17-37 سانتی متر). مقدار اسیدیته مشخصه این خاکها کمتر از خاکهای سودولی-پودزولی است؛ خاکهای کمی اسیدی (pH = 5.2-6.0) غالب هستند. بنابراین، خاک‌های جنگلی خاکستری منطقه ولادیمیر با شاخص‌های کشاورزی شیمیایی مطلوب‌تری در مقایسه با خاک‌های خاکستری-پودزولیک مشخص می‌شوند. یک آزمایش مزرعه ای ثابت بر روی خاک خاکستری جنگل در سال 1997 برای مطالعه اثربخشی سیستم های کشاورزی منظر تطبیقی (ALS) ایجاد شد. در گزینه های مورد مطالعه، در طول تناوب یک تناوب زراعی 6 مزرعه، موارد زیر اعمال می شود: در زمینه صفر - کود 40 تن در هکتار (در یک زمان). متوسط - N 240 R 150 K 150; مواد معدنی با شدت بالا - N 510 P 480 K 480; آلی معدنی با شدت بالا - کود دامی 80 تن در هکتار (در یک زمان) + N 495 P 300 K 300.

محتوای هوموس در خاک قطعه آزمایشی آکادمی کشاورزی ایوانوو 1.92٪ است. pH xl - 4.6-6.4; P 2 O 5 - 170-180 mg/kg خاک، K 2 O - 110-170 mg/kg خاک. ضخامت لایه زراعی 21-23 سانتی متر است.آزمایش در سال 1366 آغاز شد. نمونه‌های خاک در یک تناوب زراعی در چهار مزرعه بر روی یک پس‌زمینه معمولی (N 30 P 60 K 60) با دو روش خاک‌ورزی - شخم با قالب تا عمق 20-22 سانتی‌متر (OM) و خاک‌ورزی غیرقالب‌شده با برش مسطح گرفته شد. عمق 20-22 سانتی متر (PO).

حاصلخیزی خاک سدی-پودزولیک یک آزمایش ثابت طولانی مدت در موسسه تحقیقات کشاورزی کوستروما در طول دوره نمونه برداری با میانگین شاخص های زیر مشخص شد: محتوای هوموس 1.39-1.54٪. pH xl - 4.6-6.4; P 2 O 5 - 105-126 میلی گرم بر کیلوگرم؛ K 2 O - 104-156 mg/kg. یک آزمایش مزرعه ای ثابت طولانی مدت برای مطالعه اثر آهک بر خواص خاک و عملکرد محصول در سال 1978 تاسیس شد. مطالعات در تناوب زراعی هفت مزرعه انجام شد. برای این کار، نمونه‌های خاک در واریانت‌های N 45 P 45 K 45 - پس‌زمینه صفر انتخاب شدند. - نرمال و Ca 2.5 (N 135 P 135 K 135) - شدید. عامل بهبود دهنده در آزمایش آرد دولومیت بود که یک بار در شروع آزمایش با دوز 25 تن در هکتار وزن فیزیکی برای گزینه Ca 2.5 (NPK) 3 استفاده شد. در گزینه Ca 0.5 + Ca 0.5 (NPK)، 1 بهبود دهنده به صورت کسری استفاده شد، اولین بار هنگام شروع آزمایش با دوز 5 تن در هکتار، اسیدیته هیدرولیتیک 0.5. دوباره - در پایان چرخش چهارم در سال 2007 در پاییز، برای شخم زدن، با دوز 3.2 تن در هکتار، 0.5 از نیاز اسیدیته هیدرولیتیک.

در نمونه های خاک موارد زیر مشخص شد: فعالیت کاتالاز به روش گازومتری بر اساس گالستیان، فعالیت اینورتاز به روش I.N. رومیکو، اس.ام. فعالیت مالینوفسکایا و اوره آز با استفاده از روش T.A. شچرباکووا. فعالیت این آنزیم‌های خاک مستقیماً با تبدیل کربن، نیتروژن و فرآیندهای ردوکس مرتبط است و بنابراین وضعیت عملکردی میکروارگانیسم‌های خاک را مشخص می‌کند. تعیین جامع این پارامترها امکان تعیین دقیق تر جهت تغییرات در فعالیت استخر آنزیمی گونه های خاک را فراهم می کند.

مطالعات بیوشیمیایی فعالیت آنزیم در دوره 2011-2013 انجام شد. در یک لایه خاک 0-20 سانتی متر، زیرا فعالیت بیولوژیکی اصلی و بیشترین زیست زایی در لایه های بالایی پروفیل خاک ذاتی است، حداکثر با مواد آلی غنی شده، با مطلوب ترین شرایط هیدروترمال و هوا برای میکرو فلورا.

نتایج تحقیق و بحث

مهمترین حلقه در چرخه کربن در طبیعت، مرحله تبدیل آنزیمی کربوهیدرات ها در محیط خاک است. حرکت مقادیر عظیمی از مواد آلی وارد شده به خاک و انرژی انباشته شده در آن و همچنین تجمع آن در خاک به شکل هوموس را تضمین می کند، زیرا در این حالت اجزای پیش هوموسی تشکیل می شوند.

بقایای گیاهی وارد شده به خاک از 60 درصد کربوهیدرات تشکیل شده است. مونو، دی و پلی ساکارید (سلولز، همی سلولز، نشاسته و غیره) در خاک یافت شد. بدیهی است که اثرات آگرواکولوژیکی منجر به تغییر در وضعیت فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی خاک بر فعالیت آنزیم های متابولیسم کربوهیدرات ها تأثیر می گذارد. داده های مربوط به فعالیت اینورتاز خاک در جدول 1 ارائه شده است.

میز 1

فعالیت اینورتاز در خاک های اکوسیستم های کشاورزی

	محل نمونه برداری	اکوسیستم های کشاورزی	فعالیت اینورتاز، میلی گرم گلوکز/1 گرم خاک به مدت 40 ساعت
سود-پودزولیک خاک لومی سبک	کوستروما	جنگل (کنترل)
		پس زمینه صفر N 45 R 45 K 45
		طبیعی Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 P 45 K 45)
		متمرکز Ca 2.5 (N 135 P 135 K 135)
پودزولیک سدیم-متوسط لومی سبک		جنگل (کنترل)
		عادی N 30 R 60 K 60
		عادی N 30 R 60 K 60
		سپرده (کنترل)
		*زمینه صفر
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		شدت بالا معدنی N 120 R 120 K 120
		N 120 R 120 K 120; کود 80 تن در هکتار + N 90

توجه: در جدول دوزهای کودهای خاکستری خاک جنگلی در طول دوره تحقیق آورده شده است.

مشخص شد که در خاک سودولی-پودزولیک اکوسیستم های جنگلی، سطح متوسط فعالیت اینورتاز 21.1 میلی گرم گلوکز / 1 گرم خاک، و در خاک سیستم های کشاورزی - 8.6 میلی گرم گلوکز / 1 گرم خاک است. یعنی استفاده کشاورزی از زمین های زراعی تاثیر بسزایی بر فعالیت اینورتاز داشته و به طور متوسط 2.5 برابر کاهش یافته است.

به خصوص کاهش شدید اینورتاز در زمینه های صفر مشاهده می شود، جایی که اقدامات کشاورزی فنی برای رشد محصولات سالانه، بدون معرفی کود، انجام می شود. این ممکن است به دلیل عرضه ناچیز مرتع به شکل بقایای ریشه و محصول و همچنین تغییرات در خواص فیزیکوشیمیایی در نتیجه خاک ورزی خاک باشد.

استفاده کشاورزی از خاک خاکستری جنگل باعث کاهش قابل توجهی از فعالیت متابولیسم کربوهیدرات در مقایسه با خاک آیش نمی شود. در مناطق با آیش طولانی مدت، میانگین فعالیت اینورتاز 50.0 میلی گرم گلوکز در هر 1 گرم خاک در 40 ساعت است که 9 درصد بیشتر از میانگین زمین های زراعی است. تغییرات مقادیر آنزیم در خاک خاکستری جنگلی سیستم‌های کشاورزی طی 2 سال تحقیق (2012-2013) 6/7% V = با مقدار متوسط XS 8/45 میلی‌گرم گلوکز / 1 گرم خاک در 40 ساعت بود. تأثیر سیستم‌های کود بر فعالیت اینورتاز در یک پس‌زمینه متوسط بیشتر آشکار است. در این نوع، شاخص های فعالیت آنزیم به طور قابل توجهی بالاتر از سایر زمینه های تشدید (NSR 05 = 2.9) بود. بنابراین، هنگام استفاده از دوزهای متوسط کود، شرایط مساعدی برای تبدیل ترکیبات معطر آلی به اجزای هوموسی ایجاد می شود. این با داده های مربوط به محتوای کربن آلی تأیید می شود، زیرا حداکثر ذخایر هوموس در پس زمینه متوسط - 3.62٪ - انباشته می شود.

یکی از شاخص های اطلاعاتی فعالیت آنزیمی خاک، فعالیت اوره آز است. بسیاری از محققین فعالیت اوره آز را به عنوان شاخصی از توانایی خود پالایشی خاک آلوده به زنوبیت های طبیعت آلی در نظر می گیرند. عمل اوره آز با برش هیدرولیتیک پیوند بین نیتروژن و کربن (CO-NH) در مولکول های ترکیبات آلی حاوی نیتروژن همراه است. در اکوسیستم های کشاورزی، افزایش سریع فعالیت اوره آز نیز نشان دهنده توانایی تجمع نیتروژن آمونیاکی در خاک است. بنابراین، بسیاری از محققان به ارتباط مثبت بین فعالیت اوره آز و محتوای نیتروژن و هوموس در خاک اشاره می کنند.

این واقعیت که خاک‌های سودولی-پودزولی توصیف‌شده به‌طور ضعیفی با بستر آلی اصلی عرضه می‌شوند، فعالیت کم این آنزیم را نشان می‌دهد (جدول 2). در مطالعات ما، میانگین فعالیت اوره آز در خاک اکوسیستم های کشاورزی 0.10 mgN-NH4/1g خاک بود، در خاک اکوسیستم های جنگلی کمی بیشتر بود - 0.13 mgN-NH4/1g، که در درجه اول به دلیل ویژگی های ژنتیکی سدی-پودزولیک است. خاک ها و میزان حاصلخیزی آنها

جدول 2

فعالیت اوره آز در خاک سیستم های کشاورزی

	محل نمونه برداری	اکوسیستم های کشاورزی	فعالیت اوره آز، میلی گرم N-NH 4/1 گرم خاک به مدت 4 ساعت
سود-پودزولیک خاک لومی سبک	کوستروما	جنگل (کنترل)
		پس زمینه صفر N 45 R 45 K 45
		طبیعی Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 P 45 K 45)
		متمرکز Ca 2.5 (N 135 P 135 K 135)
پودزولیک سدیم-متوسط لومی سبک		جنگل (کنترل)

		عادی N 30 R 60 K 60
خاک لومی متوسط جنگل خاکستری		سپرده (کنترل)
		پس زمینه صفر
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		شدت بالا معدنی N 120 R 120 K 120
		آلی مواد معدنی با شدت بالا N 120 R 120 K 120; کود 80 تن در هکتار + N 90

در سطح بیوتوپ های طبیعی، فعالیت اوره آز در آزمایش 1 باقی ماند، که در آن اقدامات فنی کشاورزی، علاوه بر استفاده از کودهای معدنی، شامل آهک کردن خاک بود. در برابر پس زمینه کاهش محتوای یون های هیدروژن و آلومینیوم در مجتمع جاذب خاک، تثبیت فعالیت آنزیم مشاهده می شود.

کشت خاک‌های سودولی-پودزولی بدون کاربرد سیستماتیک مواد آهکی، حتی در صورت استفاده از دوزهای متوسط کودهای معدنی، شخم زدن بر روی قالب و شل‌شدن صاف (آزمایش 2) منجر به کاهش فعالیت اوره آز در مقایسه با آنالوگ‌های طبیعی آنها می‌شود.

مطالعات انجام شده بر روی خاک های خاکستری جنگلی نشان می دهد که به طور متوسط سطح فعالیت اوره آز این خاک ها 2.5 برابر بیشتر از خاک های سدیمی-پودزولی است که به دلیل پیدایش خاک و میزان حاصلخیزی آنها می باشد. این توسط داده های هر دو بیوتوپ طبیعی سپرده و خاک های اکوسیستم های کشاورزی مشهود است. بسیاری از محققان دریافته اند که فعالیت اوره آز با مقدار کربن آلی در خاک نسبت مستقیم دارد.

در سطح بیوتوپ های طبیعی، شاخص فعالیت اوره آز در برابر یک پس زمینه آلی معدنی بسیار شدید - 0.34 میلی گرم N-NN 4 / 1 گرم خاک (آزمایش 3) مشاهده شد. در برابر یک پس‌زمینه آلی معدنی بسیار شدید، سطح فعالیت اوره آز نسبت به سایر اکوسیستم‌ها و ذخایر کشاورزی افزایش یافت. این اول از همه به این دلیل است که در طول دوره تحقیق، 80 تن در هکتار کود دامی به این گزینه اعمال شد که خاک را با مواد آلی تازه، اوره غنی کرد و توسعه مجتمع urobacteria را تحریک کرد. همانطور که در خاک یک آیش طولانی مدت، با استفاده طولانی مدت از کودهای آلی معدنی، مواد آلی با وسیع ترین نسبت کربن به نیتروژن (C:N) تشکیل می شود. این نوع ماده آلی با بیشترین فعالیت اوره آز مطابقت دارد. روند مشاهده شده نشان دهنده توانایی خاک این اکوسیستم ها در تجمع شدید نیتروژن آمونیاکی است. فعالیت آنزیم در خاک سایر اکوسیستم های کشاورزی به طور قابل توجهی کمتر است (در NSR 05 = 0.04). کمترین میزان (0.21 mgN-NN4/1g) در زمینه معدنی بسیار فشرده مشاهده شد، جایی که تنها دوزهای بالای کودهای معدنی به مدت 18 سال استفاده شد. می توان فرض کرد که هنگام استفاده فقط از کودهای معدنی، به دلیل فقدان بستر انرژی خاص، گروه اکولوژیکی-تروفیک باکتری های تولید کننده اوره آز در استخر میکروبی خاک کاهش می یابد.

هنگام در نظر گرفتن فعالیت آنزیمی خاک، باید به اکسیداسیون محصولات هیدرولیز ترکیبات آلی با تشکیل مواد پیش هیومیک توجه کرد. این واکنش ها با مشارکت اکسی ردوکتازها رخ می دهد که نماینده مهم آن کاتالاز است. فعالیت کاتالاز فرآیندهای بیوژنز مواد هیومیک را مشخص می کند. مقادیر شاخص‌های فعالیت کاتالاز در خاک‌های سودولی-پودزولی تنوع مکانی-زمانی را نشان می‌دهند، اما به طور کلی نوساناتی را در محدوده 0.9-2.8 میلی‌لیتر O 2 / 1 گرم خاک در دقیقه نشان می‌دهند. (جدول 3). در اکوسیستم های زراعی خاک سودولیکی تشکیل شده در مناطق ایوانوو و کوستروما، شاخص های فعالیت کاتالاز در سطح آنالوگ های طبیعی خود (خاک جنگلی) قرار دارند. یعنی میزان بار انسانی تأثیر قابل توجهی بر فرآیندهای بیوژنز مواد هیومیکی نداشته است. آنها با شدت مساوی هم در خاک این سیستم های کشاورزی و هم در خاک بیوتوپ های طبیعی رخ می دهند. این یک روند مثبت است، زیرا تشکیل آگرواکوسیستم‌ها در خاک‌های سودولیک با ترکیب گرانولومتری سبک، بدون استفاده از کودهای آلی، می‌تواند باعث افزایش فعالیت کاتالاز شود. افزایش فعالیت آنزیم، تبدیل شدید مواد هیومیک در خاک به سمت معدنی شدن آنها برای تأمین مواد مغذی برای محصولات زراعی را مشخص می کند. فعال شدن این فرآیندها می تواند منجر به کاهش محتوای هوموس در خاک و کاهش حاصلخیزی بالقوه خاک شود.

جدول 3

فعالیت کاتالاز در خاک سیستم های کشاورزی

	محل نمونه برداری	اکوسیستم های کشاورزی	فعالیت کاتالاز، میلی لیتر O 2 / 1 گرم خاک در دقیقه
سود-پودزولیک خاک لومی سبک	کوستروما	جنگل (کنترل)
		پس زمینه صفر N 45 R 45 K 45
		طبیعی Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 P 45 K 45)
		متمرکز Ca 2.5 (N 135 P 135 K 135)
پودزولیک سدیم-متوسط لومی سبک		جنگل (کنترل)
		معمولی N 30 R 60 K 60 (OB)
		طبیعی N 30 R 60 K 60
خاک لومی متوسط جنگل خاکستری		سپرده (کنترل)
		پس زمینه صفر
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		شدت بالا معدنی N 120 R 120 K 120
		آلی مواد معدنی با شدت بالا N 120 R 120 K 120; کود 80 تن در هکتار + N 90

ضریب تغییرات مقادیر فعالیت کاتالاز در خاک‌های خاکستری جنگلی اکوسیستم‌های کشاورزی V=18.6 است. به طور کلی، نوسانات در محدوده 1.8-2.9 میلی لیتر O 2 / 1 گرم خاک یافت می شود. در سطح فعلی بار انسانی در زمین های زراعی، تمایل به تشدید فرآیندهای اکسیداسیون و کاهش در مقایسه با خاک آیش وجود دارد. بیشترین فعالیت این فرآیندها هنگام استفاده از دوزهای متوسط کودها مشاهده می شود که با افزایش قابل توجهی در فعالیت کاتالاز (در NSR 05 = 0.4) در برابر پس زمینه متوسط تشدید مشخص می شود. این به دلیل غنی سازی کافی خاک با مواد آلی و بهبود رژیم تبدیل آن به دلیل افزایش تعداد و فعالیت بسیج استخر میکروبی زمین های زراعی است.

برای ارزیابی میزان تأثیر آگروژنیک بر فعالیت آنزیم‌های مختلف و تعیین کل فعالیت آنزیمی هر یک از آگرواکوسیستم‌ها در واحدهای مشابه، از روش O.V استفاده کردیم. انکینا. می توان با تفسیر مواد آزمایشی گسترده، سطح فعالیت آنزیمی هر خاک کشاورزی را با دقت بیشتری قضاوت کرد، اگر فعالیت آنها را با کنترل (در مورد ما، خاک اکوسیستم های طبیعی) مقایسه کنیم، شاخص های فعالیت آنزیمی آنها را به عنوان 100% یعنی میزان تأثیر بار انسانی بر گروه های مختلف آنزیم ها با نسبت شاخص های فعالیت آنها در سیستم های کشاورزی به آنالوگ های طبیعی منعکس می شود (جدول 4).

در نتیجه تحقیقات، مشخص شده است که در بیشتر خاک‌های سودولی-پودزولی منطقه، سطح فعالیت آنزیمی مناظر کشاورزی کمتر از آنالوگ‌های طبیعی آن‌ها است. پتانسیل آنزیمی خاک سدی-پودزولیک در آزمایش 1 (Kostroma) 31٪ نسبت به شاهد کاهش یافت و در آزمایش 3 (Ivanovo) - 24٪. در این آزمایش‌ها، کودهای معدنی با دوز متوسط و بالا در برابر پس‌زمینه‌های مورد مطالعه استفاده شد. استفاده طولانی مدت از کودهای معدنی، به ویژه کودهای نیتروژنی، اغلب زمینه اکولوژیکی تکثیر میکروارگانیسم‌های مفید در خاک‌های با پتانسیل کم حاصلخیزی را مختل می‌کند. این معمولاً به دلیل اسیدی شدن محلول خاک، وجود یون های آلومینیوم و آهن در مجتمع جاذب خاک و ترشحات ریشه گیاهان رخ می دهد که باعث تولید مثل فعال قارچ های میکروسکوپی می شود و به افزایش سمیت بیولوژیکی خاک تغییرات منفی نه تنها با تجدید ساختار جامعه میکروبی، بلکه با کاهش فعالیت آنزیمی خاک و از دست دادن باروری بالقوه و مؤثر همراه است.

جدول 4

سطح فعالیت آنزیمی خاک های سیستم های کشاورزی (بر حسب درصد خاک اکوسیستم های طبیعی)

محل نمونه برداری	اکوسیستم های کشاورزی	کاتالاز	معکوس کردن	متوسط فعالیت آنزیم
کوستروما	جنگل (کنترل)
	پس زمینه صفر
	طبیعی
	متمرکز
	میانگین بر اساس تجربه، %
	جنگل (کنترل)
	طبیعی
	طبیعی
	میانگین بر اساس تجربه، %



	ماده معدنی با شدت بالا
	آلی مواد معدنی با شدت بالا
	میانگین بر اساس تجربه، %

بنابراین، شاخص‌های اصلی فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولی-پودزولی، مرتبط با حاصلخیزی مؤثر آنها، در اکوسیستم‌های طبیعی بالاتر از خاک‌های زراعی است.

با افزایش سطح حاصلخیزی خاک، تأثیر عوامل زراعی بر پتانسیل آنزیمی خاک تا حدودی هموار می شود. ما این را در سیستم های کشاورزی خاک خاکستری جنگل مشاهده می کنیم. مشخص شد که در طول 3 سال تحقیق، بالاترین پتانسیل آنزیمی در پس زمینه متوسط - 108٪ تشکیل شد. دوزهای متوسط کودهای معدنی و آلی (40 تن در هکتار کود دامی هر 6 سال یکبار) باعث افزایش فعالیت کاتالاز و اینورتاز خاک شد که مشخصه فعال شدن فرآیندهای سنتز مواد هیومیکی است.

نتیجه

مشخص شد که در خاک خاکستری جنگل، سطح بار زراعی مورد مطالعه تأثیر منفی بر فعالیت آنزیم‌های خاک ندارد، اما برعکس، تمایل به افزایش فعالیت آنها در زمین‌های زراعی وجود دارد که با یک تشدید فعالیت کلی فرآیندهای بیولوژیکی در خاک در مقایسه با زمین آیش. شدت تاثیر روی پوشش خاک با روش‌های مختلف فن‌آوری در کاهش فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولی-پودزولی آشکار شد. از نظر اکولوژیکی، این نتایج را می توان نشانه ای از واکنش پوشش خاک به بارهای انسانی خارجی در نظر گرفت.

به منظور استفاده منطقی و حفاظت از حاصلخیزی خاک، شاخص‌های فعالیت آنزیمی باید هنگام انجام پایش زیستی و تشخیص زیستی خاک استفاده شود. این امر به ویژه هنگام انجام وظایف تولید در کشاورزی اهمیت دارد.

پیوند کتابشناختی

Zinchenko M.K.، Zinchenko S.I.، Borin A.A.، Kamneva O.P. فعالیت آنزیمی خاکهای کشاورزی منطقه ولگا بالا // مشکلات مدرن علم و آموزش. – 2017. – شماره 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (تاریخ دسترسی: 02/01/2020). مجلات منتشر شده توسط انتشارات "آکادمی علوم طبیعی" را مورد توجه شما قرار می دهیم.