土壤酶的概念范文篇1

关键词土壤退化；概况；进展；方向

中图分类号S158.1

文献标识码A

文章编号1000－3037(2000)03－0280－05

鉴于土壤及土地退化对全球食物安全、环境质量及人畜健康的负面影响日益严重的现实，从土壤圈与地圈—生物圈系统及其它圈层间的相互作用的角度研究土壤退化，特别是人为因素诱导的土壤退化的发生机制与演变动态、时空分布规律及未来变化预测与恢复重建对策，已成为研究全球变化的最重要的组成部分，并将继续成为21世纪国际土壤学、农学及环境科学界共同关注的热点问题。但是，迄今为止，有关土壤退化的许多理论问题及过程机理尚不清楚，还没有公认的或统一的土壤退化指标和定量化评价方法[1]。因此，及时了解国际土壤退化研究的最新动向，并结合我国实际创造性地开展该领域的研究工作，具有重要的学术价值和现实生产意义。

1土壤退化的概念

土壤退化(Soildegradation)是指在各种自然，特别是人为因素影响下所发生的导致土壤的农业生产能力或土地利用和环境调控潜力，即土壤质量及其可持续性下降（包括暂时性的和永久性的）甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征的过程，包括过去的、现在的和将来的退化过程，是土地退化的核心部分。土壤质量(Soilquality)则是指土壤的生产力状态或健康(Health)状况，特别是维持生态系统的生产力和持续土地利用及环境管理、促进动植物健康的能力[2]。土壤质量的核心是土壤生产力，其基础是土壤肥力。土壤肥力是土壤维持植物生长的自然能力，它一方面是五大自然成土因素，即成土母质、气候、生物、地形和时间因素长期相互作用的结果，带有明显的响应主导成土因素的物理、化学和生物学特性；另一方面，人类活动也深刻影响着自然成土过程，改变土壤肥力及土壤质量的变化方向。因此，土壤质量的下降或土壤退化往往是一个自然和人为因素综合作用的动态过程。根据土壤退化的表现形式，土壤退化可分为显型退化和隐型退化两大类型。前者是指退化过程（有些甚至是短暂的）可导致明显的退化结果，后者则是指有些退化过程虽然已经开始或已经进行较长时间，但尚未导致明显的退化结果。

2全球土壤退化概况

当前，因各种不合理的人类活动所引起的土壤和土地退化问题，已严重威胁着世界农业发展的可持续性。据统计，全球土壤退化面积达1965万km2。就地区分布来看，地处热带亚热带地区的亚洲、非洲土壤退化尤为突出，约300万km2的严重退化土壤中有120万km2分布在非洲、110万km2分布于亚洲；就土壤退化类型来看，土壤侵蚀退化占总退化面积的84%，是造成土壤退化的最主要原因之一；就退化等级来看，土壤退化以中度、严重和极严重退化为主，轻度退化仅占总退化面积的

38%[3～6]。

全球土壤退化评价(GlobalAssessmentofSoilDegradation)研究结果[3～6]显示，土壤侵蚀是最重要的土壤退化形式，全球退化土壤中水蚀影响占56%，风蚀占28%；至于水蚀的动因，43%是由于森林的破坏、29%是由于过度放牧、24%是由于不合理的农业管理，而风蚀的动因，60%是由于过度放牧、16%是由于不合理的农业管理、16%是由于自然植被的过度开发、8%是由于森林破坏；全球受土壤化学退化（包括土壤养分衰减、盐碱化、酸化、污染等）影响的总面积达240万km2，其主要原因是农业的不合理利用(56%)和森林的破坏(28%)；全球物理退化的土壤总面积约83万km2，主要集中于温带地区，可能绝大部分与农业机械的压实有关。

3我国土壤退化状况

首先，我国水土流失状况相当严重，在部分地区有进一步加重的趋势。据统计资料[7]，1996年我国水土流失面积已达183万km2，占国土总面积的19%。仅南方红黄壤地区土壤侵蚀面积就达6153万km2，占该区土地总面积的1/4[8]。同时，对长江流域13个重点流失县水土流失面积调查结果表明，在过去的30年中，其土壤侵蚀面积以平均每年1.2%～2.5%的速率增加[9]，水土流失形势不容乐观。

其次，从土壤肥力状况来看，我国耕地的有机质含量一般较低，水田土壤大多在1%～3%，而旱地土壤有机质含量较水田低，＜1%的就占31.2%；我国大部分耕地土壤全氮都在0.2%以下，其中山东、河北、河南、山西、新疆等5省（区）严重缺氮面积占其耕地总面积的一半以上；缺磷土壤面积为67.3万km2，其中有20多个省（区）有一半以上耕地严重缺磷；缺钾土壤面积比例较小，约有18.5万km2，但在南方缺钾较为普遍，其中海南、广东、广西、江西等省（区）有75%以上的耕地缺钾，而且近年来，全国各地农田养分平衡中，钾素均亏缺，因而，无论在南方还是北方，农田土壤速效钾含量均有普遍下降的趋势；缺乏中量元素的耕地占63.3%[10]。对全国土壤综合肥力状况的评价尚未见报道，就东部红壤丘陵区而言，选择土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、全钾、速效钾、pH值、CEC、物理性粘粒含量、粉/粘比、表层土壤厚度等11项土壤肥力指标进行土壤肥力综合评价的结果表明，其大部分土壤均不同程度遭受肥力退化的影响，处于中、下等水平，高、中、低肥力等级的土壤的面积分别占该区总面积的25.9%、40.8%和33.3%，在广东丘陵山区、广西百色地区、江西吉泰盆地以及福建南部等地区肥力退化已十分严重[11]。

此外，其它形式的土壤退化问题也十分严重。以南方红壤区为例，约20万km2的土壤由于酸化问题而影响其生产潜力的发挥；化肥、农药施用量逐年上升，地下水污染不断加剧，在部分沿海地区其地下水硝态氮含量已远远高于WHO建议的最高允许浓度10mg/l；同时，在一些矿区附近和复垦地及沿海地区土壤重金属污染也相当严重[8]。

4土壤退化研究进展

自1971年FAO提出土壤退化问题并出版“土壤退化"专著以来，土壤退化问题日益受到人们的关注。第一次与土地退化有关的全球性会议——联合国土地荒漠化(desertification)会议于1977在肯尼亚内罗毕召开。联合国环境署(UNEP)又分别于1990年和1992年资助了Oldeman等开展全球土壤退化评价(GLASOD)、编制全球土壤退化图和干旱土地的土地退化（即荒漠化）评估的项目计划。1993年FAO等又召开国际土壤退化会议，决定开展热带亚热带地区部级土壤退化和SOTER（土壤和地体数字化数据库）试点研究。在1994年墨西哥第15届国际土壤学大会上，土壤退化，尤其是热带亚热带的土壤退化问题倍受与会者的重视，不少科学家指出，今后20年热带亚热带将有1/3耕地沦为荒地，117个国家粮食将大幅度减产，呼吁加强土壤退化及土地退化恢复重建研究，并在土壤退化的概念、退化动态数据库、退化指标及评价模型与地理信息系统、退化的遥感与定位动态监测和模拟建模及预测、土壤复退性能研究、退化系统恢复重建的专家决策系统等研究方面有了新的发展。国际水土保持学会也于1997在加拿大多伦多组织召开了以流域为基础的生态系统管理的全球挑战国际研讨会，从生态系统、流域的角度探讨土壤侵蚀等土壤退化等问题。而且，国际土壤联合会于1996年和1999年分别在土耳其和泰国举行了直接以土地退化为主题的第一届和第二届国际土地退化会议，并在第一届会议上决定成立了土壤退化研究工作组专门研究土壤退化，在第二届会议上则对土壤退化问题更为重视，并有学者倡议将土壤退化研究提高到退化科学的高度来认识，并决定于2001年在巴西召开第三届国际土壤退化会议[12]。同时，在亚洲，由UNDP和FAO支持的“亚洲湿润热带土壤保持网(ASOCON)”和“亚洲问题土壤网”也在亚太土地退化评估与控制方面开展了大量的卓有成效的研究工作。总的说来，国际上土壤退化研究在以下方面取得了重要进展：①从土壤退化的内在动因和外部影响因子（包括自然和社会经济因素）的综合角度，研究土壤退化的评价指标及分级标准与评价方法体系；②从土壤的物理、化学和生物学过程及其相互作用入手，研究土壤退化的过程与本质及机理；③从历史的角度出发，结合定位动态监测，研究各类土壤退化的演变过程及发展趋向和速率，并对其进行模拟和预测；④侧重人类活动（特别是土地利用方式和土壤经营管理措施）对土壤退化和土壤质量影响的研究，并将土壤退化的理论研究与退化土壤的治理和开发相结合，进行土地更新技术和土壤生态功能保护的试验示范和推广；⑤注重传统技术（野外调查、田间试验、盆栽试验、实验室分析测试、定位观测试验等）与高新技术（遥感、地理信息系统、地面定位系统、模拟仿真、专家系统等）的结合；⑥从社会经济学角度研究土壤退化对土壤质量及其生产力的影响。

我国土壤学研究工作在过去几十年主要集中在土壤发生、分类和制图（特别是土壤资源清查）；土壤基本物理、化学和生物学性质（特别是土壤肥力性状）；土壤资源开发利用与改良（特别是土壤培肥，盐渍土和红壤的改良等）等方面。这些工作虽然在广义上与土壤退化科学密切相关，但直接以土壤退化为主题的研究工作主要集中在最近10多年，其中又以热带亚热带土壤退化研究工作较为系统和深入，并在80年代参与了热带亚热带土壤退化图的编制，完成了海南岛1∶100万SOTER图的编制工作。90年代以来，中国科学院南京土壤研究所结合承担国家“八五”科技攻关专题“南方红壤退化机制及防治措施研究”和国家自然科学基金重点项目“我国东部红壤地区土壤退化的时空变化、机理及调控对策的研究”任务，将宏观调研与田间定位动态观测和实验室模拟试验相结合，将遥感、地理信息系统等高新技术与传统技术相结合，将自然与社会经济因素相结合，将时间演变与空间分布研究相结合，将退化机理与调控对策研究相结合，对南方红壤丘陵区土壤退化的基本过程、作用机理及调控对策进行了有益的探索，并在以下方面取得了重要进展[8、13]：①初步定义了土壤退化的概念，阐明了红壤退化的基本过程、机制、特点。②在土壤侵蚀方面，利用遥感资料和地理信息系统技术编制了东部红壤区1∶400万90年代土壤侵蚀图与叠加类型图及典型地区70、80、90年代叠加土壤侵蚀图，并在土壤侵蚀图、土地利用图、土壤母质图等基础上，编制了1∶400万土壤侵蚀退化分区概图；对南方主要类型土壤可蚀性K值进行了田间测定，并利用全国第二次土壤普查数据和校正的Wischmeier方程，计算我国南方主要类型土壤可蚀性K，编制了相关图件。③在肥力退化机理方面，建立了南方红壤区土壤肥力数据库，初步提出了肥力退化评价指标体系，进行了土壤肥力退化评价的尝试，并绘制了红壤退化评价有关图件；将养分平衡与土壤养分退化研究相结合总结了我国南方农田养分平衡10年变化规律及其与土壤肥力退化的关系，认为土壤侵蚀、酸化养分淋失等造成的养分赤字循环及养分的不平衡是土壤养分退化的根本原因；应用遥感手段及历史资料，编制了0～20cm及0～100cm土层的土壤有机碳密度图，探讨了红壤有机碳库的消长与转化及腐殖质组成性质的变化规律；提出了磷素固定是红壤磷素退化的主要原因，磷素有效性衰减的实质是磷素的双核化和向固相的扩散，解决了红壤磷素退化的实质问题。④在土壤酸化方面，研究了红壤的酸化特点，根据土壤的酸缓冲性能，建立了土壤酸敏感性分级标准，进行了红壤酸敏感性分级和分区，首次绘制了有关地区土壤酸敏感性分区概图；采用MAGIC模型，并进行校正对我国红壤酸化进行预测，揭示红壤酸度的时空变化规律；并在作物耐铝快速评估方面取得了重要进展。⑤在土壤污染方面，利用多参数对重金属的土壤污染进行了综合评估，建立了综合污染指数(CPI)值的计算方法，对不同地区的污染状况进行了评估，绘制了重金属污染概图；应用农药在土壤中的吸附系数(Kd)和半衰期(t1/2)及基质迁移模式，阐明了土壤农药污染的机理；在重金属污染对土壤肥力的影响方面的研究结果表明，重金属污染可降低土壤对钾的保持能力，促进钾的淋失；而对氮和磷而言，主要是降低与其催化降解和循环相关的酶的活性。⑥红壤退化防治方面，提出了区域治理调控对策，“顶林—腰果—谷农—塘鱼”等立体种养模式等，并对一些开发模式进行示范和评价。

然而，我国幅员辽阔，自然和社会经济条件复杂多样，地区间差异明显。各类型区在农业和农村发展过程中均不同程度地面临着各种资源环境退化问题，有些问题是全区共存的，有些则是特定类型区所特有的。过去的工作仅集中于江南红壤丘陵区，而对其它地区触及较少。而且，在研究工作中，也往往偏重于单项指标及单个过程的研究。土壤退化综合评价指标体系的研究基本处于空白，对退化过程的相互作用研究不够。同时，在合理选择碱性物质改良剂种类、提高经济效益以及长期施用改良剂对土壤物理、化学，特别是生物学性质的影响等方面还有许多问题有待进一步研究，对耐酸（铝）作物品种的选择研究也亟待加强。此外，对其它土壤退化问题，如集约化农业和乡镇企业及矿产开发引起的土壤及水体污染、土壤生物多样性衰减等问题，尚未开展系统研究。

5土壤退化的研究方向

土壤退化是一个非常综合和复杂的、具有时间上的动态性和空间上的各异性以及高度非线性特征的过程。土壤退化科学涉及很多研究领域，不仅涉及到土壤学、农学、生态学及环境科学，而且也与社会科学和经济学及相关方针政策密切相关。然而，迄今为止，国内外的大多数研究工作偏重于对特定区域或特定土壤类型的某些土壤性状在空间上的变化或退化的评价，而很少涉及不同退化类型在时间序列上的变化。而且，在土壤退化评价方法论及评价指标体系定量化、动态化、综合性和实用性以及尺度转换等方面的研究工作大多处于探索阶段。

我国土壤退化研究虽然在某些方面取得了一定的、有特色的进展，但整体上还处于起步阶段。为此，作者认为，今后我国土壤退化的研究工作应从更广和更深的层次上系统综合地开展土壤退化的综合评价与主要退化类型农业生态系统的重建和恢复研究，并逐步向土地退化或环境退化方向拓展。具体来说，应加强以下几个方面的研究工作：

(1)土壤与土地退化指标评价体系研究。主要包括用于评价不同土壤及土地退化类型的单项和综合评价指标、分级标准、阈值和弹性，定量化的和综合的评价方法与评价模型等；

(2)土壤退化的监测与预警系统研究。主要包括建立土壤退化监测研究网络，对重点区域和国家在不同尺度水平上的土壤及土地退化的类型、范围及退化程度进行监测和评价，并进行分类区划，为退化土地整治提供依据；

(3)土壤与土地退化过程、机理及影响因素研究。重点研究几种主要退化形式（如土壤侵蚀、土壤肥力衰减、土壤酸化、土壤污染及土壤盐渍化等）的发生条件、过程、影响因子（包括自然的和社会经济的）及其相互作用机理；

(4)土壤与土地退化动态监测与动态数据库及其管理信息系统的研究。主要包括土壤退化监测网点或基准点(Benchmarksites)的选建、3S(GIS、GPS、RS)技术和信息网络及尺度转换等现代技术和手段的应用与发展、土壤退化属性数据库和GIS图件及其动态更新、土壤退化趋向的模拟预测与预警等方面的工作；

(5)土壤退化与全球变化关系研究。主要包括土壤退化与水体富营养化、地下水污染、温室气体释放等；

(6)退化土壤生态系统的恢复与重建研究。主要包括运用生态经济学原理及专家系统等技术，研究和开发适用于不同土壤退化类型区的、以持续农业为目标的土壤和环境综合整治决策支持系统与优化模式，主要退化生态系统类型土壤质量恢复重建的关键技术及其集成运用的试验示范研究等方面的工作，为土壤退化防治提供决策咨询和示范样板；

(7)加强土壤退化对生产力的影响及其经济分析研究，协助政府制定有利于持续土地利用，防治土壤退化的政策。

参考文献

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12CAnecksamphant,CCharoenchamratcheep,T

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InternationalConferenceonLandDegradation[R].

土壤酶的概念范文篇2

关键词：畜禽养殖废水；土地处理法；土地面积

中图分类号：S872文献标识码：A文章编号：1674-0432（2011）-02-0155-3

0引言

畜禽养殖废水主要是畜禽舍冲洗水和畜禽粪尿污水，可生化性较好，另外畜禽粪尿污水中含有大量的粪渣等悬浮物，COD、BOD、SS和NH3-N浓度很高，因此一般都采取三级深度[1]处理法来进行处理才可以达标，但是需要较高的基建投资和运行管理技术，对于中小分散型养殖场来说，采用生物处理法是一个不小的压力。其他的物理处理法、化学处理法等均难以达到满意的处理效果，而且造价较高等原因，很难有大步前进的可能。目前土地处理系统已经发展为代替三级深度处理的重要途径之一。这样不仅费用低廉、节省能耗，而且可以利用肥源，促进土壤生态平衡，保护土壤。

1慢速渗滤土地处理技术

1.1概念及适用范围

所谓慢速渗滤土地处理系统就是利用土地来处理污水，即利用土壤生态系统作为净化污水、改善水质的方法，达到保护土壤的目的。土地处理系统主要方式有漫流或溢流、灌溉、渗流或渗透。慢速渗滤土地处理技术是其中一种，主要适用于渗水性良好的土壤、沙质土壤及蒸发量小、气候湿润的地区[1]。

1.2处理机理及优缺点

慢速渗滤系统中，土壤-植物系统的净化功能是其物理化学及生物过程综合作用的结果，具体为：植物的吸收利用，土壤的微生物及土壤酶的降解、转化和生物固定；土壤中有机物质胶体的吸收、络合、沉淀、离子交换、机械截留等物理化学固定作用，另外还有土壤中气体的扩散作用及淋溶作用的结果。优缺点情况见下表1。

2应用实例

2.1养猪场污水情况

某养猪场项目生产废水和生活污水产生量总共为233.04m3/d，其中生产废水为228.04m3/d，生活污水为5m3/d，水质特征如下表2：

2.2污水处理工艺

根据全厂用水量情况，统计出全厂排水量为233.04m3/d；其中：生产废水228.04m3/d，生活污水5m3/d。

污水厂规模按照300m3/d设计。养殖废水主要是猪舍冲洗水和猪粪尿污水，废水可生化性类似于屠宰废水，可生化性较好，但又不同于一般的屠宰废水，猪粪尿污水中含有大量的粪渣等悬浮物，COD、BOD、SS和NH3-N浓度很高，因此，结合项目废水具有可生化性好、有机物含量高、几乎没有有毒有害物质的特点（前面已经述及，严禁使用含有重金属和有毒物含量的饲料），设计采用“UASB+SBR+ASBR+土地处理系统”处理本项目废水，先采用物理法进行一级处理，然后生物处理法进行二级处理，慢速渗滤土地处理系统进行三级深度处理。该处理工艺对COD的去除率达到99%以上，BOD5去除率达到了99%以上，NH3-N的去除率大于99%以上，完全可以达到除水质的要求。二级生化处理后的出水经过土地处理系统处理既可以灌溉作物，也能净化水质。处理工艺如下图1。

进水调节池筛网过滤池酸化除渣池UASBABRASBR土地处理系统

图1工艺处理流程图

本项目经生化处理后排放的废水由表3和表4可以看出仍是污染物超标的，不可以直接排入水体，因为项目地处四川气候湿润，养猪场占地面积就是205亩的山地，周边种植蔬菜和果树的面积加起来就有500余亩，因此考虑采用慢速渗滤土地处理系统，直接将二级处理的出水用于农田浇灌蔬菜和果树，首先，要考虑（以蔬菜为准）蔬菜需水量，不至于田间蓄水太多每次灌溉造成对蔬菜的伤害。其次是不能营养超标，造成土质的承受不了而污染地下水或者地表水。

2.2.1以BOD为限制性设计参数时，所需要的总面积根据经验公式有：

AF=(QD)(z)(7)/[(q)(t)(d)（43560）[3]；

设本底BOD5的值为5mg/L[3]，要求出水为10mg/L[3]，施水的速率为0.19m3/h.m[3]；要求坡长为Z=Ln[(Cz-C)/A*C0]/(-K)，每周施水6天，每天施水10小时[3]；

K―总速率常数；

A―经验常数；

C0―所施污水中的BOD浓度，mg/L；

CZ―延下坡方向距离为z处的BOD浓度，mg/L；

C―出水时的本底BOD浓度，mg/L；

AF―所需处理总面积，arce；

QD―日设计流量,ft3；

z―实际坡长，ft；

q―污水施用速率，一般采用0.19m3/hm2；

t―每天施水时间，h/d；

d―每周运行天数，d/wk；

A=0.125f（q+1.54）=0.442

K=0.001(18.6-q)=0.0167

(Cz-C)/A*C0=5/(286.4*0.442)=0.0395

Z=Ln[(Cz-C)/A*C0]/(-K)

=Ln（0.0395）/(-0.0167)=193.5ft

=59.02m

AF=(QD)(z)(7)/[(q)(t)(d)（43560）]

=8198.28ft3/d×193.5×7/（2.0×10×6×43560）

=2.13acre

=8.62m2

=0.013亩

因为漫流系统所需土地面积除了这些以外，还有道路、运行和维护构筑物、预处理、场地的不可利用部分、缓冲带等也要占用一部分土地。根据经验值这些土地约要占到15-40%左右[9]。所以总面积为

0.013×（1+0.4）=0.0182亩

由上式计算表明污水达到0.0182亩土地时候就已经可使水中BOD含量达到10mg/L（美国国家环保局公布一般土地的BOD含量值[4]）。

2.2.2满足水量要求时计算的面积为（每年按照工作日250天计算）进入污水处理设备的污水量：Q=233.04m3/d；产生污泥量约为：0.4%[5]×233.04m3/d=0.933m3/d；每年产生污泥量为：0.933m3/d×250d/a=233.034m3/a；污泥量为：233.034m3/a×1t/m3=233.034t/a；每年从生化处理系统的出水量为：99.6%×233.04m3/d×250=58027m3/a。

通过类比项目所在地每年的降雨量和蒸发量分别为1281.4mm[6]和1000mm[6],二者几乎可以抵消，对农田蓄水不会产生太大的影响，所以：当种植需水量较小的蔬菜时：58027m3/a÷200m3/亩•a[7]=290.2亩；当种植需水量较大的蔬菜时：

58027m3/a÷500m3/亩•a[7]=116.05亩。

2.2.3满足氮的需求时候计算的面积量本项目废水年排出总氮量=370mg/L×233.04m3/d×250d/a=21556.2Kg/a=21.6t/a（养猪场出水中平均含氮的浓度为370mg/L[8]）；经过处理之后氮的剩余量为原来总氮量=(1-261/370×94.9%)×21.6t/a=7.14t/a（养殖废水中氨氮和总氮含量之比约为261/370[8]）。通过类比可得到：作物的N需求量为每亩40Kg[9]。所需要的土地面积=7.14t/a×1000/40=178.51亩。

2.2.4满足磷的需求时计算的面积本项目每年废水排出的总磷量=43.5mg/L×233.04m3/d×250d/a=2.54t/a（养猪场出水中平均含磷的浓度为43.5mg/L[8]）。

（磷的去除效率较低，若没有去除）折算为P2O5的量=142/62×2.54=5.809t/a通过类比可得到：作物的P2O5需求量为每亩18Kg[9]。所需要的土地面积=5.809t/a×1000/18=322.74亩。

2.2.5满足SS的要求时候的面积物化预处理是去除SS的最主要工艺，后期也有少量去除，总的工艺下来去除率可达到97%以上，出水的含量一般60-90mg/L。完全可以达到农田灌溉水质标准中的蔬菜作物标准。

3结语

从上面计算可以看出，养猪场占地面积就是205亩的山地，周边种植蔬菜和果树的面积有500余亩，在保持土地生态平衡的情况下，所需最大面积是322.74亩

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2.

土壤酶的概念范文1篇3

关键词：免耕；水土保持；减工增效；适用性

中图分类号：S3文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0000-00

农业生产是劳动密集型产业，生产上劳动投入多、强度大，生产成本高、经济效益低。为了增产创收，农民不得不扩大复种指数，提高作业频率，并增加化肥、农药及除草剂等化工产品的施用量。频繁的耕作一方面由于生产投入增加而增加了农民的负担，另一方面土壤结构容易遭到破坏，从而降低耕田地力。更为重要的是，它还加大了由地表径流而带来的环境污染的风险，严重影响农业生产的可持续性。而作物免耕可为解决上述问题提供一条较好的出路[1]。该技术是以降低成本、提高效益、生态安全为目的，是集保护性耕作与轻简型栽培于一体的一项农业先进实用新技术。能有效减少用工，降低劳动强度，提高作物综合生产能力，是促进农民增收的有效途径，对偏远山区及交通不发达地区如湖南湘西而言，具有积极的现实意义和广阔的发展前景。

1.免耕栽培的定义及发展概况

免耕又称零耕，是指作物播前不用犁耙整地，直接在茬地上播种，播后作物生育期内不使用农具进行土壤管理的耕作方法[2]。它由四项关键技术组成，即免耕播种技术、秸秆残茬处理技术、杂草控制技术和深松耕技术[3]。

作物免耕栽培最早起源于美国，并于20世纪50年代开始在我国兴起。经过不断的摸索示范，免耕技术基本趋于成熟，各地为适应农业新形势发展需求，积极在水稻、小麦、油菜等经济作物上大面积推广应用，免耕栽培技术取得蓬勃发展。经过数十年的探索实践，当前我国已形成了十多种典型的免耕栽培模式，栽培模式和种植方式的丰富程度走在世界前列[4]。

2.免耕栽培的优势及实例

多项研究表明，作物免耕技术只要运用到位，其优势明显，存在较多的应用实例，国内外研究主要集中在以下几个方面。

2.1水土保持

免耕土壤表面覆盖着残株，可有效降低雨水的冲刷作用，因而可以降低土粒分散、表土板结、减少地表径流。另外免耕覆盖能保持地表湿润，可以保持较高的土壤入渗能力，有效地减小土壤水分蒸发。有研究表明，与传统耕作方式相比，免耕栽培普遍可增加土壤水2%～8%，且以2cm厚覆盖层效果最佳[5]。但值得注意的是，只有长期实施免耕且覆盖达到一定程度时，免耕的增水效果才比较明显。

水田自然免耕能增加田间蓄水量，充分发挥土壤大水库作用；能大量储蓄利用天然降水，避免水分流失，改善和保持良好的土壤结构，最终达到抗旱减灌和水土保持的目的[6]。

2.2稳定土壤结构，提高土壤地力

作物的生长发育主要依靠根部吸收水分和养分，而良好的土壤肥力是作物根系吸收和利用的前提。土壤结构的恢复和保持，有利于维持土壤孔隙的连续性，加速水、肥、气、热在土壤中的移动交换，达到提高土壤肥力的效果。研究认为，免耕发挥了土壤的自调作用，有利于提高土壤养分的组合优化度，能改善作物生长限制因子[7-9]。而且农田长期施行免耕栽培，土壤有机质基本处于稳定状态，土壤有效养分增加，但免耕土地表层土壤有机质富集，土壤容重显著高于常规耕作[10-13]，有效氮、有效磷、有效钾和有机质含量均分别高于常耕土壤。

2.3促进作物生长，提高产质量

水田自然免耕，水稻分蘖快，根系发达，有效穗高，稻米品质好，产量高。而且，免耕还能减轻常见病虫害的发病率，提高作物品质。免耕稻田能充分发挥稻田生产潜力，增加复种指数，提高产量和产值。肖剑英[14]等的研究分析认为免耕垄作水稻的农艺性状改善明显，考种产量比水旱轮作高20%，千粒重高7%，秆重、有效穗也比水旱轮作高。而且，杂草密度免耕垄作比水旱轮作低10%，比传统平作低67%，能减少杂草生长，。

稻田长期垄作免耕后，水稻根系数量、白根率、根系活力比常规平作和水旱轮作高，可有效增强抗旱能力，提高单位面积产量，而且干旱越重的年份，其增产幅度越大。李杰林[15]研究指出，在只耕不翻的少耕田撒播水稻比翻耕撒播的增产5.1%～14.7%，比移栽稻增产4.96%～15.3%。

2.4减工增效

免耕摆脱了物理和机械作用，依靠生物包括作物根系、土壤微生物、动物等的活动调节土壤的三相比，能同时满足作物对水、热、气、肥的要求[16]。稻草全程覆盖具有调节温度和湿度的作用，改善了小环境，一定程度上抑制了病虫草害的发生，可有效减少农药和除草剂的施用量。既达到安全、卫生、无公害的目的，又降低了生产成本[17]。周易天[18]等通过麦茬免耕直播种稻研究表明，免耕直播稻平均单产每公顷比对照高约2.11个百分点，而用工相对减少9.11%，按当时的工价和粮价计算，免耕直播每公顷可增收1115.1元，从产量和经济效益等方面验证了麦茬免耕直播种稻的可行性。

实践证明，该项技术只要运用到位，则增产增效的效果明显。与传统耕作栽培方式相比，免耕栽培每公顷至少节本增效750～1500元。免耕稻草覆盖种植马铃薯可以大大减轻劳动强度，提高劳动效率，降低劳动成本。在有些作物如稻草覆盖免耕栽培马铃薯每公顷增收可达3000～4500元[19]。

3.免耕栽的适应性及劣势

3.1适用条件

综上所述，作物免耕栽培具有诸多方面的优越性，但同样具有一定的适用性，与当地的气候特点、耕作方式、土壤类型、结构及其肥力有关，不可盲目滥用。研究表明，免耕特别适合风沙干旱地区、水土流失严重的丘陵地带以及抢农时的多熟区，而在粘土或有机质含量低的沙土上则效果不够理想[20]。此外，免耕栽培的效果也因作物的种类、前作、地形等条件的差异而有所不同，甚至存在作物减产、品质下降的可能。因此，该技术在推广应用时需因地制宜，通盘考虑，以达到免耕减工降本、提质增效的目的。

3.1降低表层土壤温度

研究认为[21]认为影响土壤温度低的原因是多方面的，一是秸秆的覆盖作用削弱太阳辐射热；另一方面秸秆覆盖后土壤水分损失少，土壤水分含量高，土壤的传热性大，因此流向下层的热量多，而用于温暖苗床的热量相对减少；三是湿土的热容量大于干土，因此同等条件下免耕栽培土壤升温幅度相对较小。影响免耕在温带地区推广，但对热带地区和夏季作物则是它的优点。为了解决免耕引起土温低的问题，在技术和措施上进行了大量的研究，如早春移栽和重新分配秸秆使播种区接受更多的太阳辐射，提高土湿，以利于出苗等。

3.2降低土壤酸pH值

大量研究表明，免耕3至5年导致土壤表层酸化，尤其是30cm土层内土壤pH值降低最为明显，显著低于对照，严重时甚至影响作物正常生长[22]。土壤酸化的原因主要有两点，一是有机质分解产物有机酸的淋洗作用；二是大量生理酸性化肥的使用。并且随着免耕年份的增加，免耕土壤的pH值明显低于对照，使得土壤有效养分如交换性Ca含量下降，而交换性Ai、Mn含量增加，进而影响作物产量[23]。不过这在盐渍土地区则是免耕的优势，即适当的进行免耕栽培覆盖，可降低盐碱地区土壤pH值。

3.3杂草及地下害虫防治问题

免耕条件下由于除草时秸秆覆盖难于耕作，杂草就成为一大问题，是推广应用免耕技术的主要限制因素之一。而地下害虫的增加是秸秆覆盖的又一不利因素，据彭祖厚[24]研究表明，在未采取防治措施的条件下，免耕栽培下的土壤害虫比深耕、浅耕分别高19.08和23.34个百分点，影响作物出苗率，而且地下害虫有随着免耕年限的增加而逐渐增加的趋势[25]，因此如何安全高效的防治地下害虫是推广免耕亟待考量的问题。

3.4土壤及地下水污染

由于免耕条件下增加了病虫草害的可能，这就使得生产上除草剂和农药的施用量也相应增加，从而使得土壤农残高于对照，增加了土壤污染，影响生物安全性。另一方面，由于免耕增加了土壤渗透性，土壤下渗流污染物也相应增加，特别是进入地下水的消态氮量明显高于对照，增加了地下水的污染。

4.应用瓶颈

4.1观念难转变，知识更新慢

免耕栽培要求一整套不同于传统栽培的技术，这就使得多年来已习惯和掌握了传统翻耕技术的农民面临许多困难。同时，研究者也存在改变研究和教学内容的问题，知识体系更新相对较慢。

4.2配套农机未成体系

免耕栽培技术虽然具有较好的经济实用性，但适用的技术需要与之相配套的设备来完成，针对当前对免耕栽培灌溉复杂、除草难的问题，现有的农机设备还无法很好的应对。如适用于一年一熟区的免耕播种机还有待于进一步改进完善，应用于解决实施保护性耕作后农牧交错区和灌溉区杂草严重等问题的机械除草技术的研究起步较晚，取得的成果也相对较少[26]，难以满足技术需求。

4.3技术研究相对滞后

虽然当前我国免耕技术较为成熟，也得到了大面积的推广应用，但如小杂粮保护性耕作技术体系、免耕条件下的病虫草害防治技术研究还相对欠缺，尚待完善改进[27]。免耕下的灌溉虽然免耕可保持土壤水分，但为了作物的高产必须适时灌溉，但由于表层秸秆的覆盖，常规的灌溉方式很难应用，这一问题也是限制免耕推广的一大因素。

4.4作物减产

高产、优质、高效是农业生产的不懈追求，而作物实行免耕后，增加了由于土壤表层地温低、草害严重等问题带来减产的可能，从而抑制免耕栽培广泛推广的进程。

5.结论及讨论

综上可知，作物免耕栽培具有保持水土、改善土壤理化性质、减工降本及增产增收等优势，但其负面效应也不容忽视。因此，在实际生产中要积极宣传引导，并因地制宜，选择适宜的耕地、耕作时间及建立与之相关的免耕栽培配套体系。一是加强政府扶持力度，加大投入，同时加强宣传改变农民的传统观念。二是确立作物免耕栽培的时间，避免免耕降低土温带来的不利影响，并通过滴灌、喷灌等节水灌溉措施来解决覆盖灌溉难的问题；三是确定适宜的土壤类型，应当选取土壤质地疏松、结构及土壤通气状况良好的壤砂土和砂壤土，防止作物根系的生长受抑制而减产；四是测定土壤肥力，通过测土配方的形式，选取土壤肥力较协调且pH偏高的田土实行免耕操作，减少土壤进一步酸化的可能；五是确立最佳的连续免耕年份，虽然长期免耕可以在一定程度上提质增效，但由于长期免耕而导致作物减产的报道也较多，因而需确定适应的免耕年份，保障作物持续增产增收。

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土壤酶的概念范文篇4

关键词：酸雨形成危害防治

一、引言

19世纪40年代，英国化学家罗伯特・史密斯在英格兰开始了对酸沉降现象进行了最初的科学调查[1]，并于1872年提出“酸雨”这一术语[2]。但直到20世纪40年代，斯堪的纳维亚半岛（瑞典和挪威）酸化问题给湖泊鱼类带来毁灭性的危害后，酸沉降现象才引起各国学者的普遍关注。50年代初，酸雨已成为全球性的污染问题。20世纪50年代中期，美国生态学家E?勒姆对土壤酸化，酸雨对湖泊水的影响进行研究，并指出降水酸性是由于燃料排出的酸性物质造成的[3]。但直到1972年，联合国在斯德哥尔摩召开的人类环境会议上，瑞典才第一次把酸雨作为国际性问题提出，并阐述了酸雨及致酸性物质的迁移[4]。70年代末，美国和欧洲一些国家相继发现酸雨与森林的大面积退化有着直接关系。瑞士联邦林业研究所的W?波斯哈特总结了前人的研究成果后指出：酸雨对植物叶子造成直接危害，通过酸化土壤造成间接危害[5]。国外许多学者从80年代初期开始研究酸沉降对土壤化学状况的影响，如土壤酸化与土壤化学状态，土壤缓冲及缓冲速率的关系等[6]。

二、酸雨的定义及酸雨观测的指标

酸雨这一概念是英国化学家RA史密斯于1872年最先提出的。顾名思义，酸雨就是显酸性的雨。气象上并不是把pH＜7的降水作为酸雨，而是把pH＜5.6的大气降水（雨、雪、雹等）定义为酸雨，pH=5.6这个是330PPM的CO2与大气相平衡时水的pH值。从大气污染物沉降的角度又把“酸雨”称为“酸性降水”。又称为“酸沉降”，再考虑到对环境的影响，为了更完整地表达“酸沉降”这个环境问题的概念，有人称为“环境酸化”。降水的pH值是反映自然降水特性以及受人类活动影响的重要指标之一。现观测台站除需测试降水样品的pH值外，还需测试电导率（K）等值，用以反映大气的洁净程度。

酸雨主要是人类工业污染的产物，天降酸雨意味着空气受到严重的污染和人类环境遭到破坏。一般认为，年均降水pH高于5.6、酸雨率在0~20%的为非酸雨区；pH在5.30~5.60之间、酸雨率在10~40%的为轻酸雨区；pH在5.00~5.30之间、酸雨率在30~60%为中度酸雨区；pH值在4.70~5.00之间、酸雨率在50~80%的为较重酸雨区；pH小于4.70、酸雨率在70~100%的为重酸雨区。

三、观测方法的补充及预审着眼点

我国酸雨观测工作起步较晚，观测经验缺乏，预审办法几乎为空白。在近几年酸雨观测的实践表明采取以下措施能有效提高观测结果的准确性：①配标液前应将所用二次蒸馏水加热排出CO2后，放凉使用。②配标液后，应将量瓶用蒸馏水冲洗数次，否则残留标液（尤其是碱性标液）不仅会和瓶口毛玻璃发生反应，也会对下次配置造成影响。③测量前应检查电源电压是否合乎要求，若电压超限，数据将失真。④降水较多时，可在仪器标定后用雨水冲洗几次电极，重新取雨水测量会更准确。⑤测量雨样后应将电极用蒸馏水冲洗，并用滤纸擦干，以免雨水中杂质积存在电极上。预审时应在复读后及时分析记录是否正常，若不正常应从操作方法及仪器性能等方面查找原因。根据周围污染源分布及降水期间的风向进行分析。若风向来自污染密集区，此时K值会较大。湿度不太大时，能见度与空气中的TSP含量呈相反关系，降水时TSP溶入雨水中，会对降水产生不同程度的污染，所以降水前及降水期间的能见度也能反映出降水污染物的状况。在分析酸雨记录时，亦应对能见度加以考虑。结合大的天气形势进行分析，如在春季大范围沙尘暴引起的泥雨，降水K值较大，pH也较大，均属正常。根据是否是初次降水进行分析，如长期无降水后的初次降水，K值较大。持续时间较长的大量降水，应考虑降水期间的蒸发以及空气中可溶性气体的溶入，对降水污染物浓度的改变。对pH的大小进行分析时，应分清污染物的种类。如工业废气造成的降水污染pH之较小，浮尘等造成的降水污染pH较大。

四、我国酸雨成因的研究及存在的不足

经过国内外多年的降水观测和实验分析，现已确认，大气中的SO2和NO2是形成酸雨的主要物质。据美国观测的酸雨成份主要是：硫酸（H2SO4）占60%、硝酸（HNO3）占32%、盐酸（HCL）占6%、其余的是碳酸（H2CO3）和少量的有机物。大气中的SO2和NO2的来源除自然原因（火山爆发、森林火灾、地震等）外，主要就是人为原因。目前人类活动导致区域降水酸化有下面几种：第一是煤、石油、天然气等燃料燃烧排放出的烟中含有大量的SO2和NO2分子，在空气中氧化剂的作用下形成溶解于雨水中的酸性成分（SO2+H2OH2SO4或NO2+H2OHNO3）；第二是金属冶炼时逸出大量的SOX气体，气体进入雨水中形成酸性物质（H2SO4）；第三是化工生产，特别是H2SO4和HNO3生产时工业尾气中含有SOX和NOX气体；第四是汽车排放的尾气含有NOX成份；第五是土壤中的某些有机体（化肥等）释放分解产生的NO2等。

由于酸雨是一种以气象状况形式出现的环境污染，针对酸雨成因的研究就必须结合各地的气候、地理、地形地貌等因素进行有效分析。再加上酸雨的成因和人类生产生活密不可分，因此我国总体的工业布局以及各区域内的工业布局、产业结构特征等因素也需要加以分析和研究，而我国目前在这方面分析研究的还不够全面和深入。

五、我国酸雨危害的研究和存在的不足

20世纪80年代以来，我国开始研究酸雨对树木的影响，并认识到酸雨已威胁了我国某些地区的森林生态系统[9]。降水在pH4.5以下的林区，树木叶子普遍受害，树高降低、林业产量下降，林木生长过早衰退[10~11]。酸雨的长期影响会降低土壤中微生物的活性，影响枯枝落叶的分解。当酸雨量大于土壤缓冲能力时，土壤就会酸化。另一方面，酸雨中的氢离子与土壤胶体表面吸附的盐基离子进行交换，反应后吸附于土壤颗粒表面，导致交换下来的盐基离子淋失，同时氢离子也促进了活性铝的溶出[12~15]。在酸沉降对我国生态系统的影响方面，我国学者从经济学角度进行了研究。其中，对农业影响的研究最多[16]。酸雨和SO2对蔬菜生长的产量的影响较大，其复合污染使西红柿、胡萝卜和棉花等农作物生长受阻，产量降低，复合作用明显高于单一因素的作用，但其交互作用并不明显[17]。目前通过野外开顶式熏气装置对水稻、小麦等9种农作物进行模拟酸雨与SO2的单独处理和复合处理，建立了酸雨pH值和SO2浓度对农作物产量的单一影响和复合影响模型，推算出苏、浙等7省（市）农作物受酸沉降危害的减产量，利用市场价值法估算并分析了酸沉降造成7省（市）农业经济损失，更加直接地为正确评价酸沉降对农业的危害提供科学依据[18]。通过大田栽培喷淋和土柱淋溶试验，研究油菜生长中后期不同pH值模拟酸雨对土壤酸化、植株生长、花果繁育及与产量品质形成有关的生理指标影响效应。结果表明，酸雨明显抑制了油菜地上部分生长；株高、叶面积、单叶面鲜重随酸雨酸度增加而下降；叶片表面灼伤并出现褐斑；叶绿素减少，光合速率降低；花受害百分率高达68.22%，花序顶端萎缩花瓣皱折，有效角果数减少，落花落果增加。酸雨胁迫下，油菜细胞质膜透性、丙二醛（MDA）含量和过氧化物酶（POD）活性明显增高，过氧化氢酶（CAT）的活性出现明显波动，对产量品质形成产生不利的影响。从以上的内容不难看出，酸沉降的确对整个陆地生态系统产生了严重影响，我国相关科研机构对其危害的结果也有全面和深入的研究，但现在的学者大多关注于酸沉降对各地陆地生态系统的影响[7],环保部门也仅通过研究酸沉降临界负荷来确定污染物排放量的控制对策。加上其他的生态问题如水体的富营养化等，得到了社会更多的关注，所以造成我国对受到酸沉降破坏的生态系统的恢复技术研究的投入不够。而且，同水体富营养化一样，这些大的生态系统的恢复，不是一朝一夕之功，需要长时间的研究。研究生态系统的恢复技术，需要国家集中一定的人才和资金，从整个生态系统的全局出发来研究酸沉降[8]。

六、我国酸雨污染的现状和酸雨的防治措施及其存在的不足

我国酸雨区面积占国土面积的30％，是世界第3大酸雨区，为控制酸雨发展，应将其防治工作纳入经济和社会发展计划，调整能源结构，治理工业排放，研发治理技术和设备，加强环境管理。我国目前每年排放二氧化硫1200万吨，酸雨污染已成为我国非常严重的一个环境问题。目前我国长江以南的四川、贵州、广东、广西、江西、江苏、浙江已经成为世界三大酸雨区之一，酸雨区已占我国国土面积的40%。如贵州是酸雨污染的重灾区，全区1/3的土地受到酸雨的危害。省城贵阳出现酸雨的频率几乎为100％。其他主要大城市的酸雨频率也在90％以上。降水的pH约为3，有时甚至约为2。这简直下的不是雨，而是稀硫酸了。

酸雨的防治从预防来说必先治根，主要从消除污染和削减污染源着手，减少SO2、NO2和CO2的排放量，目前国内采取的措施主要有这几个方面，一是从目前生产生活主要使用的燃料和肥料着手，例如在工业生产中多采用低硫煤、天然气，或是利用原煤脱硫技术，除去燃煤中大约40％~60％的无机硫加工制成低硫或脱硫的燃料并且改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。在农业生产中，通过科学高效的管理减少土壤氨肥等肥料的施用量；二是不断开发和寻找无污染干净的替代能源并且大力加以推广和使用，如太阳能、风能、光能、地热能（温泉等）、核能以及用乙醇部分代替汽油等。三是从污染治理的方面着手，加大对SO2、NO2等工业废气污染治理和监控技术的研究，严格控制企业SO2、NO2等大气污染物的排放量，同时在各行业大力推广清洁生产，并通过国家层面的环境保护立法和制定相应的政策加以管控和引导。尽可能使大气污染减少到最低程度，以达到消解酸雨的目的。以上这些方面采取的措施对控制我国各地酸雨的发生起到了积极的效果，但同时我们也发现针对酸雨自身的防控和预警体系还存在不足，国家环保局1995年开始组织在全国范围内划分酸雨控制区和二氧化硫控制区（简称“两控区”），1997年1月，国务院批准了关于“两控区”的划分，但是随着我国产业结构的调整和工业布局的变化，对于如何调整、具体这个目标使之与我国的经济发展水平适应，同时制定更合理的酸雨控制对策，有待进一步研究。另外要加大酸雨污染信息的，加强新技术的应用研究。例如我国尚未实行酸雨的日报和预报信息，极大的削弱了公民的环境知情权，此外如何将地理信息系统（GPS）、全球定位系统（GPS）等新技术与酸沉降研究有机结合起来，研究基于GIS的酸化模型，规划酸沉降临界负荷，从而建立起一套酸雨的监测预警体系还有待进一步研究。

七、结语

随着我国国民经济的不断发展，如何建立起与经济水平相适应的行之有效的酸雨控制对策还有很长的路要走，酸雨研究任重而道远。但是，对于酸雨的控制我们是有信心的，我国政府已经将环境保护作为一项基本国策，并制定了大气污染控制等多部法规。加上国家对酸雨控制和防治技术的不断投入以及广大科技工作者的辛勤努力，我国的酸雨问题必将得到有效控制。

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土壤酶的概念范文1篇5

关键词水肥耦合；作物；影响；概念

中图分类号S365文献标识码A文章编号1007-5739（2014）05-0233-02

我国水资源紧缺，总水量仅占世界的6%，人均持水量仅为世界平均水平的1/4。当前，我国农业发展方式粗放、资源消耗过大，尤其是水、肥资源消耗巨大，导致资源浪费严重。

水、肥、气、热是影响农作物生长的主要因素，而在上述4个因素中水与肥占主要作用。大量研究证明：水分和养分的结合能有效提高水肥利用率[1-2]。有效施肥可促进作物对水分的利用率，还可提高作物的产量，而且对其品质也有明显的影响。因此，在农业生产中可以通过调节水肥达到增加产量、提高品质、促进农业生产效率的目的。这也就是俗话说的“有收无收在于水、收多收少在于肥”。大部分农民受这一传统观念的影响，认为大量施用化肥可以增加作物的产量，非但没有收到预期的效果，反而易造成环境污染。如何有效利用有限的水资源，并将生产成本降到最低，是我国农业生产长期需要研究解决的问题。适宜的水分条件以及合适的施肥量是农作物高产优质的基本保证，养分的缺乏，水分的胁迫作用，以及二者的同时缺乏都不利于农作物的生长。要实现农业的可持续发展，解决我国农业长期存在的问题，就要研究如何在有限的水资源条件下，合理施用肥料，达到“以水促肥，以肥促水”的效果。

1水肥耦合效应的概念及其类型

“耦”者，二为耦，二人耕为耦，二伐为耦等，“合”者，合而为一。在“土壤―植物―大气”系统中水肥耦合效应表现为2个因素或2个以上因素对植物生育的相互促进或相互制约作用。水肥耦合效应是指在农业系统中土壤矿质元素系统与水系统中最佳组合而产生优化产量、质量等现象[3]。它是20世纪80年代提出的田间水肥管理的新观念，水肥耦合可发生3种现象，即水肥协同效应、叠加作用和拮抗作用[4-5]。

水肥协同效应也称耦合正效应，即2个体系或2个以上体系相互作用、相互影响、相互促进，故多因素的协同效应大于各自效应之和[6]。拮抗作用也称耦合负效应，是指2个体系或2个以上体系相互制约、相互抵消或者1个体系中各因素之间相互抵消，故各因素的综合效应应小于各个因素效应之和。叠加效应是指2个体系或2个以上体系的作用等于各自体系效应之和，体系之间无耦合效应，则称为叠加效应。人们在长期的农业生产实践中进行农业经营管理，其目的是要利用各个因素的耦合作用，创建植物和谐统一的关系，进而达到协同效应，从而生产出高产、优质的产品。因此，在农田土壤系统中，土壤是溶剂，肥料多为溶质，各种植物所需的养分物质通过土壤矿化分解，转而发生耦合作用。

2水肥耦合对作物的影响

2.1水肥耦合对作物生长发育的影响

水肥对作物的生长发育起着至关重要的作用，肥能够提供植物必需的营养元素，水则作为作物的营养元素和血液。很多学者一直致力于研究水肥耦合对作物的生长发育的影响。

陈碧华等[7]研究了番茄生长发育情况，结果表明，番茄植株的一些生物学性状与灌水量和肥料施用量之间呈现正相关的关系，并且肥料施用量对植株的生物学性状的影响大于灌水量的影响。华元刚等[8]研究表明：在氮、磷肥施用适宜的情况下，很好地促进了橡胶树根系在0～20cm土层的生长；施用氮肥过量时，处于深层土壤的根系比重增大；土壤含水量稍少时，能使橡胶树的根系向深层土壤生长。薛涛等[9]研究了水肥耦合对向日葵生长发育的影响，结果表明：在向日葵生长发育过程中水分是重要的制约因素。李邵等[10]研究表明：黄瓜的生长情况对水肥反应很大。黄瓜植株的水肥供给直接影响其株高与叶片的变化。梁运江等[11]研究表明：灌水是影响辣椒生长发育和产量的最重要的因素，同时水磷耦合对辣椒的植株粗细和分蘖数也有显著影响。李法云等[12]的研究表明：春小麦在生育前期，施氮量的多少影响其植株高度和叶面积指数，而灌水量的多少对植株高度影响不显著；氮、磷配合施用时对春小麦叶面积和植株高度有显著影响。李开峰等[13]对冬小麦的研究表明：不同水肥耦合对冬小麦的叶面积、植株高度及产量的影响很大，上干下湿的湿润方式和下层施肥方式对冬小麦的叶面积、植株高度和产量有不同程度的降低作用。孔清华等[14]通过大田试验，比较了地下滴灌与地表滴灌及其不同施肥量对青椒生长的响应，研究表明地下灌水及合理施用肥料可以促进青椒根系向土壤深层生长，但随着土壤中氮浓度的增加，反而不利于青椒根系的生长，同时对根系的生长也表现出抑制性。韩晓增等[15]研究了水氮耦合对大豆生长发育的影响，结果表明：在土壤水分略旱条件下，导致各生育时段的光合速率、气孔导度、蒸腾速率降低，增施氮肥可以调节水分对光合速率的作用，同时提高蒸腾速率、气孔导度，增强对逆境胁迫的适应能力；在土壤水分充足条件下可以提高光合速率、气孔导度、蒸腾速率，但随着生育期的推进而递减，增施氮肥可以提高光合速率、气孔导度、蒸腾速率，对大豆产量形成有利；在土壤水分特旱条件下，光合速率、气孔导度、蒸腾速率降低，增施氮肥不能对大豆起到调节作用，而土壤恢复适宜水分后，氮肥对大豆受旱恢复生长的速度起到一定的调节作用。

2.2水肥耦合对作物品质的影响

水肥耦合对农作物的品质也存在很大的影响。许广波等[16]研究表明：施磷、氮及灌水对辣椒VC含量的影响呈现出逐渐减小的趋势，而氮磷肥的施用量对辣椒VC的含量作用相同。汪玉磊等[17]研究了水肥对冬小麦蛋白质含量的影响，结果表明：冬小麦中蛋白质与灌水量之间呈现负相关的关系，在灌水量严重缺乏时，与其他处理相比蛋白质的含量最高。灌水量适宜时，蛋白质的含量无明显差异；当施氮量达到一定量后，冬小麦的籽粒蛋白含量随着施氮量的增加而增加。赵静等[18]研究了控释肥与水分耦合对红丽海棠品质及树体营养状况的影响，研究结果表明：包膜水肥耦合能够明显促进红丽海棠的生长，增加花朵中的花色苷含量，提高果实品质以及叶片中的氮、磷、钾含量，而包膜控释肥与适量的水分协调效果更佳。汪瑞清等[19]研究了水肥耦合对脐橙品质的影响，研究表明：可溶性固形物及总糖的含量在干旱区与施入有机肥的比例有关，且随着有机肥比例的高低可溶性固形物及总糖的含量升高或者降低，而在非干旱区可溶性固形物及总糖的含量与有机肥比例的高低呈相反的趋势。代晓华等[20]研究了水肥耦合对玉米品质的影响，研究表明：定量灌水能增加玉米干物质的积累。水分严重缺乏时，干物质的积累变慢。杨红等[21]研究了水肥耦合对辣椒品质的影响，结果表明：水肥耦合对辣椒的品质有显著的影响，施氮处于中等水平时辣椒中VC含量有所提高，当施氮量过多时，辣椒中VC含量反而下降。氮、磷、钾施肥量增加以及灌水次数适当增加时，可显著改善辣椒品质。

2.3水肥耦合对各元素代谢的影响

王小燕等[22]研究了不同施氮量条件下灌溉量对小麦氮素分配和吸收转运的影响，研究结果表明：同一施氮水平下增加灌溉量，成熟期氮素吸收总量增加；随灌溉量增加，土壤氮的吸收量和占总氮量的比例增大，肥料氮的吸收量和占总氮量的比例减小，增加灌溉量导致氮素吸收总量的增加主要是通过提高土壤氮的吸收量和占总氮量的比例实现的。邓宇驰等[23]研究了甘蔗中水肥耦合情况，结果表明：随着灌水量的增加甘蔗叶片中全氮含量提高，同时叶片中全氮含量也随灌水量和施氮水平的增加而增加，但低水平的水氮耦合反而不利于甘蔗植株对钾素的吸收。孟战赢等[24]研究表明：氮代谢过程中所需酶的活性高低与土壤中施肥量有关，合理灌水与施肥可加速氮素在夏玉米体内的循环。HebbarSSetal[25]研究表明，交替沟灌可减少肥料淋溶，在交替灌溉下，作物对氮的吸收也减少，与普通灌溉相比，交替沟灌的施肥行土壤硝酸根含量在营养生长期和生殖生长期较高。ThomasLThompsonaetal[26]研究表明施氮量显著影响氮肥利用率，而土壤含水量也明显影响氮肥利用率。SkinnerRHetal[27]研究表明滴灌施肥能明，显促进根系生长，提高氮、磷、钾的吸收量，减少深层土壤中NO3-，氮、钾的淋溶、渗灌增加了对深层土壤中磷的吸收。滴灌施肥能明显地增加单株果实数量，提高肥料利用率。

3展望

长期以来，人们对水肥之间的作用十分关注。自20世纪60年代，发达国家已经开始推广应用灌溉施肥技术。近几年，该项技术被称为“水肥一体化”，或理解为狭义的水肥耦合。国内外对水肥耦合效应的研究也越来越多，尤其是在水稻、玉米、小麦及西红柿等作物上的研究取得了可喜的成绩，在有限的水资源情况下提高作物的产量、通过合理的水资源优化配置提高水肥利用率还需要作进一步的研究。目前，我国大部分地区示范和推广了全膜覆盖、灌溉施肥、膜下喷灌、垄膜沟灌、沟内覆草等节水农业新技术，实现了水肥一体化管理。这些技术的运用，不仅节约了资源，还增加了产值，为水肥耦合理论做出了有益的探索和实践。

随着我国经济社会的不断发展，对农产品的需求日益增加，而耕地面积逐年减少，水资源严重匮乏，导致水肥资源对农业发展的制约将进一步加大。因此，发展高产、优质、高效的生态农业，才能促进我国农业的可持续发展。而要实现这一转变，必须实现资源的高效利用，注重水肥耦合效应在农业生产实践中的应用，积极树立水肥耦合、科学性管理的农业生产新理念。

4参考文献

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土壤酶的概念范文篇6

含氯肥料妖魔化，氯化钾难觅踪迹

“氯化钾是水溶肥的重要基础性原料，其在发达国家得到广泛使用，在我国也理应得到大力推广。”华南农业大学教授张承林表示，由于“忌氯作物”的错误概念，企业大量生产硫酸钾型复混肥，氯化钾和硫酸钾的发展本末倒置。

从经济角度看，氯化钾比硫酸钾价格便宜，有助于降低农民负担。基于2014年市场价格计算，氯化钾价格平均比硫酸钾价格低800～2000元/吨，而折算成单个钾养分，氯化钾每个养分平均价格为39.6元，硫酸钾则为74.4元，接近于两倍。

“无论从养分含量，还是资源节约，抑或是农民负担方面，水溶肥中氯化钾比硫酸钾具有明显优势。但是‘现实很骨感’，硫酸钾倒成了香饽饽。这一切，都是‘忌氯作物’错误概念导致的结果。”张承林表示，由于在我国存在“忌氯作物”的错误概念，几十年来对含氯肥料没有正确的认识，今天这种错误认识愈演愈烈，已到把含氯肥料妖魔化的地步。

忌氯作物不存在，翻译不当惹的祸

“在作物生长过程中，氯扮演了重要的角色。”张承林介绍，一方面，参与光合作用，调节植物细胞的渗透压；另一方面，参与细胞水合作用，活化多种酶系统，可调节气孔开闭。此外，还可以提高根系、茎秆及叶片抵抗真菌病害的能力。

实际上，并不存在绝对的忌氯作物。一般认为是忌氯作物的烟草、柑橘、马铃薯等都需要适量的含氯肥料。那么，为什么还会有“忌氯作物”的错误说法呢？原来，这一切都源自于翻译不当。植保土肥

“忌氯作物的概念是一个舶来品，应译为对氯敏感作物，而不是忌氯作物。”张承林解释，“忌氯作物”的字面意思就是作物不能含氯，不能施用含氯肥料，将氯元素“一棒子打死”，这是错误的。如果某些作物禁止施用含氯肥料，那么有机肥也不能用，因为有机肥就是含氯肥料。

即使是对氯敏感的作物，也需要吸收氯，只是量相对少而已。只要是合理施用含氯肥料，不仅不会对作物造成伤害，还会起到促进生长的作用。

含氯肥料要慎施，科学施用增效益

土壤酶的概念范文篇7

关键词温室蔬菜；测土配方施肥；误区；建议；陕西杨陵

中图分类号S147.2文献标识码A文章编号1007-5739（2014）21-0214-01

1测土配方施肥的概念

测土配方施肥，一是测土，即取土样测定土壤养分含量；二是配方，即经过对土壤养分诊断，按照作物需要的营养“开出药方，按方配药”；三是合理施肥，即选择合适的时期和合理的方法科学施肥。该技术的最大优点是可以有效地解决作物施肥与土壤供肥、作物需肥之间的矛盾，有针对性地补充作物所需的短缺营养元素，作物需要什么元素补充什么元素，需要多少补充多少，使各种养分平衡供应，满足作物的需求，做到科学施肥[1-2]。这样不但能提高农产品产量，改善农产品品质，提高农产品市场竞争力，还能提高化肥利用率，提高生产效益。

2目前施肥中存在的问题

2.1过量施用化肥

由于大棚蔬菜效益好，群众也舍得投资，认为只要多施肥，就能取得好收成。其实肥料并不是施得越多越好，盲目施用过多，既浪费肥料，又增加生产成本，增产效果不佳，相对效益降低，造成营养过剩。

2.2氮、磷、钾肥料施用不均衡

在农作物所需要的营养成分中，氮、磷、钾对作物的生长发育及产量影响最大，所以称其为作物营养三要素。不同作物对各种养分所需的数量各不相同，如小麦、玉米等以生产淀粉和蛋白质为主，这类作物对氮的需要量较大，磷、钾次之；蔬菜类特别是番茄、黄瓜，植株较大，叶量丰富，产量又高，因此对氮的需要量比其他作物大，但种植户在施用化肥时一般注重磷、钾肥的施用，认为磷、钾肥对提高产量作用大，而实际上，磷、钾肥对改善蔬菜品质有较大作用，主要是增加含糖量，对产量作用较大的还是氮肥。如作物发生的叶片泛红现象，基本上都是钾肥施用过量，导致对镁的吸收产生拮抗，影响镁的吸收。

2.3施肥方法不科学

目前群众施肥时没有根据肥料特点和作物需肥规律进行施肥。如施用尿素时为图方便，习惯将尿素撒于地表或随水冲施，这样不但不能很好地发挥肥效，而且造成肥料浪费；又比如大棚中施用碳铵时没有深施而用撒施法，可能因棚内温度过高导致碳铵分解为氨气而挥发，不但降低肥效，还可能酌伤作物下部叶片，影响正常生长。磷肥因其在土壤中的移动性很小，当年的利用率低，而后效期长，主要用作种肥和基肥，而叶片喷施仅仅是辅助手段。同时，土壤中磷含量过高时可不施磷肥，仍可满足作物生长，作物一般在生长前期吸收磷较多，后期主要是体内磷的再分配和再利用，如将衰老叶片中的磷转移至幼嫩部位或果实，而钾肥与氮肥一样，作物在一生的生长过程中都需要，特别是结果期不能缺钾，钾肥可在土壤中被固定，宜分次施入，氮肥则易被水淋溶至深层，也宜分次施入[3]。

3杨陵区大棚土壤养分状况

经对杨陵区大棚土壤样品测试，发现大棚土壤中氮、钾的平均值比2013年有所降低，氮下降幅度最大，磷含量基本持平，而钾含量的极值比2013年高。此外，有机质含量有所升高，土壤酸碱度的变化不大，但有向碱性发展的局势。

对于大部分大棚种植的番茄、黄瓜作物需求而言，杨陵区大棚土壤中的氮含量普遍偏低，处于中低肥力的占71.8%，有28%为中低水平，钾含量处于氮、磷之间，处于高肥力的占63.3%。因此，所有大棚都要补施氮肥，而有10%的大棚不需施用磷肥或仅施少量磷肥即可，只有1%的大棚不需施钾肥，其余都需补施一定量的钾肥。从作物对中微量元素的需求来看，基本可满足蔬菜生长需求，主要需补充一定量的镁和锰。

4科学施肥建议

4.1施肥量的确定

根据杨陵区目前主要的大棚生产种类和产量水平，按照设施作物种类及栽培特点，确定主要设施作物的基肥、追肥种类和用量，方便农民施肥，以全区平均地力状况为例，施肥种类、施肥量与施肥时期见表1。

4.2施肥方法

基肥：有机肥提前堆沤30d，可结合最初的整地施入，而化肥（氮、磷、钾）在定植前7d定植整地时施入，应先进行追肥穴施或沟施2～3d后，再浇地，种植户一般是随水冲施或先撒施地表再浇水，这是不正确的。特别是尿素施入后先转移为酰铵，而酰铵不能被植物吸收，必须在脲酶作用下转化为铵态氮才能被作物利用。酰铵态氮肥与土壤胶体的吸附力低，容易随水流失。尿素深施后铵态氮肥难于挥发散失。深施后尿素利用率可提高10%～30%。磷肥在土中容易固定而移动性小，当年利用率低，但后效长，连续施磷后可少施或不施磷肥，基肥一次施入，钾肥分次施[4-6]。

5参考文献

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（下转第216页）

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土壤酶的概念范文

如图是获得抗虫棉的技术流程示意图。卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。通过概念图，我们可以作如下四个方面的分析：

[抗虫基因][含kanr质粒][转基因抗

虫植株][再生

植株][重组

质粒][愈伤

组织][土壤农

杆菌][含重组质粒的

土壤农杆菌][离体棉花

叶片组织][构建][导入][检测][分化][培养选择][诱导选择][侵染]

1.从抗虫基因的获取，理解目的基因的获取方法

例1在抗虫棉培育过程中，需要将苏云金杆菌Bt毒基因导入棉花细胞中。下图是获取苏云金杆菌Bt基因的流程。据图回答：

杆菌[基因组

文库][含目的基

因的菌株][目的基

因Ⅰ][目的基

因Ⅱ][DNA][mRNA][cDNA][cDNA

文库][含目的基

因的菌株][构建][筛选][分离][A][B][构建][筛选][C][分离][提取][提取]

（1）图中基因组文库（填“小于”“等于”或“大于”）cDNA文库。

（2）B过程需要的酶是；A、C过程中（填“可以”或“不可以”）使用同一种探针筛选含目的基因的菌株。

（3）目的基因Ⅰ和Ⅱ除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中和为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是。

解析分析获取苏云金杆菌Bt基因的流程图可知，图中基因组文库大于cDNA文库。B过程需要的酶应该是逆转录酶；A、C过程虽然都能获得含目的基因的菌株，但C中无内含子对应的序列，所以不可以使用同一种探针进行筛选。目的基因Ⅰ和Ⅱ除可从构建的文库中分离外，还可以分别利用图中DNA和cDNA为模板直接进行PCR扩增，该过程中所用酶的显著特点是耐高温。

答案（1）大于（2）逆转录酶不可以（3）DNAcDNA耐高温

2.从重组质粒的构建，理解表达载体的构建过程及组成要素

例2科学家在培育抗虫棉时，经过了许多复杂的过程和不懈的努力，才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中，然后导入棉花的受精卵中，结果抗虫基因在棉花体内没有表达。之后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子（抗虫基因首端），导入棉花受精卵，长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子（抗虫基因末端），导入棉花受精卵，结果长成的植株有了抗虫能力。那么作为重组的载体应具备的结构是（）

A.目的基因、启动子、标记基因

B.目的基因、终止子、标记基因

C.目的基因、启动子、终止子、标记基因

D.启动子、终止子、标记基因

解析据题干可知，要使目的基因在棉花体内表达，必须有棉花基因表达的启动子，且要有使抗虫基因准确表达的终止子。而表达载体中含标记基因如卡那霉素抗性基因（kanr），只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长，则可以标记目的基因是否导入，所以需要目的基因、启动子、终止子、标记基因四种结构。

答案C

点拔基因表达载体的构建过程如下图，用同一种限制性内切酶切割目的基因及质粒，以获取[质粒][DNA分子][重组DNA分子（重组质粒）][一种限制酶处理][DNA连接酶][两个切口

获得目的基因][一个切口

两个黏性末端]相同的粘性末端，然后将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，再加入适量DNA连接酶，形成一个重组DNA分子（重组质粒）。构建过程如右图所示。

3.从重组质粒通过农杆菌介导进入棉花细胞，理解将目的基因导入受体细胞的方法

例3为将目的基因导入受体细胞常采用土壤农杆菌转化法，在土壤农杆菌中常含有一个Ti质粒。某科研小组欲将某抗虫基因导入某植物，下列分析错误的是（）

A.Ti质粒含有对宿主细胞生存具有决定性作用的基因，是基因工程中重要的载体

B.用Ca2+处理细菌是重组Ti质粒导入土壤农杆菌中的重要方法

C.重组Ti质粒的土壤农杆菌成功感染植物细胞，可通过植物组织培养技术将该细胞培养成具有抗虫性状的植物

D.若能够在植物细胞中检测到抗虫基因，则说明将重组质粒成功地导入到了受体细胞

解析Ti质粒的作用是带动目的基因整合到棉花细胞的染色体中，以保证目的基因在棉花的繁殖过程中能够稳定遗传，所以A项错误，用Ca2+处理农杆菌，使细菌细胞处于感受态，可吸收重组Ti质粒导入土壤农杆菌中，所以B项正确，棉花为双子叶植物，其产生的酚类物质可诱使含重组Ti质粒的土壤农杆菌感染植物细胞，然后通过植物组织培养技术即可获抗虫棉，C项正确，若植物细胞中检测到抗虫基因，则说明抗虫基因可随重组质粒进入受体细胞，则D项正确。

答案A

点拔苏云金杆菌Bt基因与Ti质粒构成的重组质粒及普通质粒都可被Ca2+处理过的感受态农杆菌摄入，所以要用卡那霉素抗性基因（kanr）为标记基因进行筛选，然后选出含抗性基因的农杆菌，使之感染棉花细胞，因只有部分细胞可能被感染，所以仍需要对感染过的棉花细胞进行抗性检测，进一步筛选出含抗性基因的棉花细胞，Ti质粒可诱使目的基因整合到棉花细胞的染色体中并随细胞分裂而稳定遗传，然后将含抗虫基因的棉花进行植物组织培养才可获得抗虫植株。重组质粒的导入还可以用花粉管通道法或基因枪法导入到棉花细胞中，而若将重组DNA导入动物细胞则应用显微注射法。

4.从再生植株的检测，理解目的基因的检测与鉴定的方法

例4苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花植株后是否已表达，从个体水平进行的检测是（）

A.是否有抗药性

B.是否有相应的抗虫性状

C.是否能检测到标记基因

D.是否能分离到目的基因

解析因题干强调的是个体水平，应从性状上检测，抗虫基因如果在棉花细胞内表达，则该棉花就应该有相应的抗虫性状。

答案B

点拔对于抗虫基因的检测与鉴定包括分子水平的检测和个体水平的检测二个方面，分子水平的检测主要从基因及其表达的三级水平上检测。个体水平的鉴定主要是对个体性状表现进行的检测，主要有：（1）抗虫或抗病的接种实验。（2）对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较。目的基因的检测与鉴定可归纳如下。

[目的基因

是否插入][mRNA][蛋白质][个体][DNA分

子杂交][分子

杂交][抗原-抗体杂交][抗虫、抗病

接种实验][是否抗虫：

是否抗病][是否出现

杂交带][是否出现

土壤酶的概念范文

关键词：水溶肥料；发展现状；对策建议

中图分类号S147.2文献标识码A文章编号1007-7731（2013）16-71-02

水溶肥料是指常温下在水中的溶解度超过95%，具有补充作物营养、调节作物生长、增强作物抗逆性、改善土壤环境等功能的肥料产品。其共同优点主要是：用量少、见效快、使用方便、大幅度节省劳动力，重金属含量低，无残留。

20世纪80年代末期，随着农村劳动力转移，出现土施农作物追肥造成肥料浪费、又因劳动力不足追肥措施不到位等现象。以广西喷施宝为代表的部分有远见的肥料生产者，在大专院校及科研院所的指导下，开发出在作物营养临界期使用的水溶肥料，进行叶面喷施，有效解决了追肥不到位、肥料利用率不高的难题，由此拉开了施肥技术革命的序幕。经过30多年的发展，水溶肥料产业在全国范围内已遍地开花，广泛应用于各种农作物的叶面喷施、蘸根、拌种、滴灌、冲施和土壤处理，为我国施肥结构调整、节本增效、保护农田生态环境、保障人畜安全，促进农业可持续发展作出了不可磨灭的贡献。

1各类产品的特点与作用

1.1大量元素水溶肥料以氮、磷、钾大量元素为主，按照适合植物生长所需的比例，添加铜、铁、锰、锌、硼、钼微量元素或钙、镁中量元素制成的液体或固体水溶肥料。主要特点与作用：提供作物生长必须的大量和中、微量元素养分。

1.2中量元素水溶肥料以钙、镁中量元素为主，按照适合植物生长所需比例，或添加适量的铜、铁、锰、锌、硼、钼微量元素制成的液体或固体水溶肥料。主要特点与作用：提供作物生长必须的中量元素养分。

1.3微量元素水溶肥料由铜、铁、锰、锌、硼、钼微量元素按照适合植物生长所需比例制成的液体或固体水溶肥料。主要特点与作用：为特定的对微量元素敏感的作物生长提供必须的微量元素养分。

1.4含氨基酸水溶肥料以游离氨基酸为主体，按植物生长所需比例，添加铜、铁、锰、锌、硼、钼微量元素或钙、镁中量元素制成的液体或固体水溶肥料。主要特点与作用：诱导出愈伤组织；表面活性渗透剂；对微量元素的螯合作用，促进微量元素的吸收；提供有机氮素营养，加速蛋白质的合成（作物可以直接吸收的大分子物质）；提高多种酶的活性，特别是能加强植物末端氧化酶的活性，有促进植物根系发达的作用；提高土壤的缓冲性能，促进土壤团粒结构的形成；能提高作物细胞膜和原生质的渗透性能，加速营养物质进入作物体内；减轻植物重金属离子的毒害作用。

1.5含腐植酸水溶肥料以适合植物生长所需的腐植酸为主，添加适量的氮、磷、钾大量元素或铜、铁、锰、锌、硼、钼微量元素制成的液体或固体水溶肥料。主要特点与作用：改善土壤理化性状，促进土壤团聚体的形成，为植物根系生长发育创造良好的条件；疏松耕层土壤，破坏盐份的积累，使表层盐含量减少，起到隔盐作用，提高出苗率，减少弱苗、死苗；是天然杀菌剂，可抑制真菌、细菌、病毒病害；修复受损的细胞组织；抗逆性性强；提供植物营养；具有植物呼吸和光合作用代谢功能的中间物质，可促进多种物质相的吸收；提高农药和植物生长调节剂的生物活性，对农药的分解速率有明显的抑制作用；钝化生物中那些对农药毒性敏感酶的活性，缓解和降低农药中的毒性。

1.6有机水溶肥料以壳聚糖、海藻酸等物质为原料制成的肥料。海藻类肥料是从海洋藻类中提取的能够促进作物生长，增加产量，减少病虫害，并增强作物抗寒、抗旱能力的一类天然有机肥料。主要特点与作用：是天然土壤调理剂，能促进土壤团粒结构的形成，改善土壤内部孔隙空间，协调土壤中固、液、气三者的比例，恢复由于土壤负担过重和化学污染而失去的天然胶质平衡，增加土壤生物活动，具有提高肥力和减轻农药、化肥的有害物质对土壤的污染，有利于根系生长，提高作物的抗逆性。

壳聚糖类肥料是以蟹、虾等壳为原料进行生产加工，经过盐酸脱钙再经过氢氧化钠脱脂等工序，然后生产出几丁质（又名甲壳质），分子量达100万以上。主要特点与作用：可以拉长细胞壁，所以壳聚糖（植物疫苗）具有调控植物生长和发育、调节土壤中养分的作用，使农作物提高繁殖能力和防病、抗病等方面的功能；能够刺激植物的免疫系统反应，间接起到农药杀病虫的作用；调节土壤中有益酶的活性，保证农作物在良好的土壤环境中生长；可诱导植物的抗病性，对多种真菌、细菌和病毒产生免疫和杀灭作用。

1.7磷酸二氢钾是以磷、钾矿物质为原料、通过化学合成的化工产品。主要特点与作用：由于含有较高的磷、钾（含P2O5不得低于48.0%，含K2O不得低于31.8%），在各种水溶肥料未被开发前，被用来在禾本科作物生长的后期进行叶面喷施，有时配合尿素进行喷施。在小麦灌浆期喷施，增强小麦抗御干热风的能力效果明显。

从以上7种肥料的特点与作用的介绍可以看出，含氨基酸水溶肥料是作物普遍需求、综合肥效较好的产品；含腐殖酸水溶肥料在抗逆、修复、解毒方面具有独特的功效；海藻类和壳聚糖类肥料在抗病、解毒方面有一定作用。

2存在的主要问题

2.1准入门槛低，存在投机性生产由于现行法律对水溶肥料的生产只限定于独立法人，对技术人员、注册资金、生产设备及规模化没有设定准入门槛，并且对质检检验规定可委托进行，由此导致投入10万元左右、租用简易厂房、购置简易设备就可依法申请登记，很多原来销售农资产品的销售员、经营户只是为了赚钱，在没有对产品的作用机理和实际效果了解清楚的前提下，就投机性地建厂生产水溶肥料，产品质量和效果难以保证。

2.2科技含量低，过量加入调节剂由于水溶肥料与普通肥料相比，市场销售量虽然很小，但投入成本小，利润相对较高，不会出现大幅度亏损现象，部分企业不注重产品的科技含量和实际效果，只求满足国家相关标准，片面追求销售量，利用农民喜欢追求直观效果的心理，在水溶肥料里加入大量植物生长调节剂，使之产生在作物上喷施1～2d后就能看到“明显效果”的假象（违背自然生长规律，拔苗助长）。特别是在经济作物上，假象见效更快，由此出现了“石头西瓜”、“催熟西红柿”、“催熟香蕉”、“顶花带刺黄瓜”等违背食品安全的不良现象。此类行为，违反了《农药管理条例》关于具有药肥功能的产品应获准农药登记的规定。

2.3夸大产品宣传，误导农民购买使用部分企业为了获利，采取不正当竞争手段，对产品进行过分夸大宣传，误导农民购买使用。如不论什么产品，都说具有增加光合作用、刺激酶的活性、防治病虫害、抵抗各种自然灾害、增产优质等功能，仿佛就是“灵丹妙药”，依此来吸引农民的眼球，增加销售量，而全然不顾实际效果。

2.4政府低价招标，企业降低有效成分科技含量高、肥效好的优质产品，除具有国家标准规定的有效养分外，还加入科技含量高、有利于作物生长的核心成分，以区别于其他同类产品，以实际效果赢得农民信任，增强市场竞争力，提高产品竞争力。近年来，国家对小麦“一喷三防”进行补贴，这本是利国利民的惠民工程，但部分企业利用少数地方政府招标只执行“最低价中标”的原则，在产品中不加真正有效的核心成分（成本价很高），用只按相关标准生产的产品进行投标，导致产品没有实际效果，违背了国家补贴政策的初衷。有的甚至利用政府先向农民提品后进行抽检的程序，先低价中标，然后在供货时提供部分质量不合格的产品，等检验结果出来后，农民早已将产品使用结束，给基层农业部门的工作带来被动。

2.5产品特点及法律效力局限，决定了监管难由于水溶肥料的销售单元较小，销售门店摆放的产品一般不会太多，农业部门在执法检查时，即使发现伪劣违法产品，按现有法律规定只能处3倍以下罚款，没有没收和吊销证照的规定，导致伪劣违法产品“打而不死”，净化水溶肥料市场的道路任重而道远。

3对策建议

3.1加快肥料立法进程应尽快出台肥料法，从生产规模、注册资金、技术研发人员设置、质检手段等方面设定相应的市场准入门槛，从注册资金、专业技术能力、销售范围等方面规范经营行为，加大对违法产品的处罚力度，杜绝违法生产和经营。

3.2加大农药执法力度依照《农药管理条例》，对添加具有农药功能的产品，如无农药登记证，对生产和经营者将依法惩处。

3.3加强产品的肥效对比试验，筛选出优质高效产品，向社会公开推荐依据《农业技术推广法》关于新产品新技术必须按照“先试验、后推广“的原则，按照企业自愿的原则，鼓励水溶肥料企业积极提出参试申请，由销售地农业部门在市场销售的产品中随机抽样，通过质量检验合格后，由企业出资，省土肥站统一组织进行多点示范试验，对效果确实明显的产品，向社会公开推荐，引导农民使用优质、高效、安全的水溶肥料。同时，也供基层农业部门在招标时参考。

土壤酶的概念范文篇10

关键词：万寿菊；基质配比；基质筛选

中图分类号S66文献标识码A文章编号1007-7731（2017）09-0119-05

Abstract：Withpeat，coirandperliteasmatrixmaterials，substratecultivationtestofdifferentratiosubstratetomarigold，themorphologicalindexes（suchasplantheight）andphysiologicalindexes（suchaschlorophyll）werecomparedtoselectthemostsuitablecultivationsubstratesfrommarigold.Itshowedthattheratioofdifferentsubstrateshaddifferenteffectsonthegrowthofmarigold，andtheratioofpeat，coirandperliteto2：1：2wasbetterthanthatofothertreatments.

Keywords：TageteserectaL.；Matrixcomposition；Matrixselection

万寿菊（TageteserectaLinn.），又名臭芙蓉，为菊科万寿菊属的植物，原产墨西哥，在中国各地都有栽培，可生长在海拔1150～1480m的地区，开黄色花且花期长，常用于花坛布景。国际无土栽培学会定义，凡是不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后不用基质而用营养液进行灌溉的栽培方法，统称为“无土栽培”[1]。据统计，世界上90%的无土栽培形式都是基质栽培，基质主要有岩棉、泥炭、陶粒、珍珠岩、树皮、椰子纤维等[2-5]。花卉无土栽培是无土栽培的分支，其发展史可大致分为3个阶段：启蒙阶段、实验研究阶段和实用阶段[6]。花卉无土营养液栽培模式是如今花卉培养的新方向，可以达到高产、优质、高效的目标，并已成为一种技术上高度密集配套、生产及管理上集约化、自动化、现代化程度很高的农艺生产技术体系[7]。本试验以珍珠岩、椰糠、泥炭为基质原料按不同比例配制成4种混合基质对万寿菊进行栽培，研究不同处理对万寿菊生长的影响，筛选出适合万寿菊生长的栽培基质，为万寿菊栽培提供参考。

1试验设计与方法

1.1试验概况试验于2016年3―7月，将准备好的的万寿菊幼苗栽植150mm×150mm的塑料花盆，放置于智能温室内，设定好营养液施肥时间，进行培养。试验指标的测定均在相关实验室内进行。

1.2试验材料供试花卉选择植株生长状况一致且无病害的万寿菊幼苗，品种名称为‘番木瓜’，由上海苗木公司提供。供试基质为珍珠岩、椰糠、泥炭土，购于蚌埠市。供试营养液采用日本园式配方，以智能温室自动灌溉系统设定的施肥量进行施肥。

1.3试验设计本试验基质设4个处理分别为A、B、C、D组，每一处理由12盆组成，每盆定植万寿菊一株，完全随机排列。采用日本园式配方营养液以一定的施肥量对栽种好的万寿菊进行滴灌培养，采用常规方法进行管理。试验基质配置比例见表1。

1.4形态指标测定方法株高：用直尺测定万寿菊的高度；茎粗：用游标卡尺测定万寿菊株茎的粗细；成花率：记录万寿菊的现蕾数和成花数，然后计算成花率：成花率=成花数/现蕾数；花径：用直尺测定万寿菊的花径；根长：用纱布包裹万寿菊的根部，放入清水中清洗，干净后用滤纸吸干水分，展开用直尺测定万寿菊的根长；鲜干比：用精确度为0.001g的天平称量万寿菊的鲜重，再将称量过的万寿菊放入烘箱，105℃条件下烘烤15min，80℃条件下12h烘干处理[9]，至恒重，用天平称量其干重，然后计算鲜干比：鲜干比=鲜重/干重。

1.5生理指标测定方法[10-11]叶绿素：采用95%乙醇法测定叶片的叶绿素含量，叶绿素含量为叶绿素a加上叶绿素b；脯氨酸：采用Bates方法测定叶片的脯氨酸含量；丙二醛：采用硫代巴比妥酸法的方法测定叶片的丙二醛含量；超氧化物歧化酶（SOD）：采用氮蓝四唑法测定叶片的SOD活性；过氧化物酶（POD）：采用愈创木酚法测定叶片的POD活性；过氧化氢酶（CAT）：采用紫外吸收法测定叶片的CAT活性；根系活力：采取植株根尖部分，用TTC法测定根系活力。

1.6稻萃臣品治本试验数据采用Excel2007进行图标绘制；用DPS7.05统计软件对各组处理指标进行差异性比较；采用隶属函数对万寿菊的形态指标和生理指标进行综合评价。

2结果与分析

2.1不同处理对万寿菊形态指标的影响试验定期对不同处理万寿菊进行株高、茎粗、成花率、根长和鲜干重比的测量，结果见表2。表2数据表明，万寿菊在4种不同配比基质中栽培均可以生长，株高增长量依次为B>A>C>D，茎粗增长量依次为B>C>D>A，现蕾数的多少依次为A>B>C>D，成花数依次是B>A>C>D，成花率依次为B>C>A>D，最大花径依次为B>A>C>D。B组在整个生长观察期生长一直很明显，平均身高为16.83cm，平均茎粗达到0.58cm，在成花数、成花率和最大花径3个指标中表现最好。从4组的生长状况来看，B组与其他3组存在明显的差异性，可见，在同水平中比较，B组表现最好。通过对不同处理的株高和根长的比较发现，不同比例的的基质对株高和根系的生长有着明显的影响。万寿菊的根长比较依次为B>A>C>D，说明B组的万寿菊的根系较其他组发达，分裂速度快。从万寿菊的鲜干重比来看，依次为C>A>D>B。鲜干重比的比数越大，说明植物中的水分越多，储存的有机质越少，因此，从B组的比数最小可知，B组储存的有机质最多，转化的能力多，生长旺盛。结合以上形态指标的数据可知，从万寿菊的形态指标来判断，在不同配比基质栽培的情况下，B组配比基质下的万寿菊生长最好，说明此基质较利于万寿菊的生长。同时，A组的数据表明，株高和茎粗的增长量不成正比，植株长得高，株茎不一定粗；现蕾数与成花数也不成正比。

2.2不同处理对万寿菊生理指标的影响

2.2.1不同处理万寿菊叶绿素含量叶绿素是植物进行光合作用的主要元素，利用光能把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放氧气[12]。叶绿素含量高，说明植物光合作用强，生理活性强。反之，则表示植物生长较弱。由图1可知，不同配比基质栽培下的万寿菊叶片所含的叶绿素a、b不同，处理B组的叶绿素含量明显比其他组的叶绿素高，与其他组有着显著的差异。因此，只从叶绿素的角度来分析，B组基质配比较有利于万寿菊生长。

2.2.2不同处理万寿菊脯氨酸含量脯氨酸是植物蛋白质的组成之一，以游离状态存在于植物体中，是植物在逆境条件下产生的用于稳定生物大分子结构、降低细胞酸性、解除氨毒以及细胞氧化还原[13]。植物体内脯氨酸的含量在一定程度上反应了植物的抗逆性[14]。由图2可知，不同配比基质栽培的万寿菊脯氨酸含量不同，说明各组万寿菊受到的逆境影响不同。其中B和C组的配比基质栽培的万寿菊脯氨酸含量明显高于其他组别。因此，B组和C组的配比基质所创造出的生长环境较其他组更利于万寿菊生长。

2.2.3不同处理万寿菊丙二醛（MDA）含量丙二醛简称MDA，是植物受创后膜脂发生过氧化的产物，会引起植物蛋白质、核酸发生交联聚合，具有细胞毒性，致使植物器官衰竭老死[15]。丙二醛含量越多，说明植物所处的环境差，受到的伤害多，不利于其生长。由图3可知，B和C组的丙二醛含量明显低于其他4组，表明B和C组万寿菊所受到的逆境伤害比其他组别小，所处的生长环境较其他组更利于万寿菊的生长。因此，就丙二醛含量来判断，B和C组配比基质较有利于万寿菊的生长。

2.2.4不同处理万寿菊超氧化物歧化酶（SOD）活性超氧化物歧化酶简称SOD，是植物抗氧化系统的第一道防线，清除细胞内过量的超氧阴离子自由基，使其发生歧化反应，生成氧分子和过氧化氢[16]。SOD活性越强，表明植物的第一道防线越牢固，受到的伤害越小。由图4可知，不同配比基质栽培的万寿菊SOD活性不同，6组比较之下，B、D组的SOD活性最强，A组的SOD活性最弱。因此，从SOD活性这一生理指标来判断，B、D组的配比基质较利于万寿菊生长的。

2.2.5不同处理万寿菊过氧化物酶（POD）活性过氧化物酶简称POD，是一大类催化各种底物发生氧化的生物体保护酶类家族，其最佳底物为过氧化氢（H2O2），催化过氧化氢（H2O2）转变成水，解除H2O2的毒害[17]。由图5可知，不同配比基质栽培的万寿菊的POD活性不同，A组的POD活性最强，表示其所需要处理的H2O2底物多，H2O2毒害多；B、C、D组明显低于其他A组，表明其受到的H2O2毒害较少。因此，从POD活性来判断，B、C、D组配比基质较利于万寿菊生长。

2.2.6不同处理万寿菊过氧化氢酶（CAT）活性过氧化氢酶又称触酶（CAT），是一类广泛存在于植物体内的酶，是植物演化过程中建立起来的防御系统的关键酶之一，其生物学功能是僵化细胞内过氧化氢的分解防止过氧化[18]。CAT与SOD、POD、ASP一起被称为酶保护系统[19]。CAT是植物抗氧化系统的第三道防线，CAT越多，说明植物所受到的伤害越多。由图6可知，不同配比基质栽培的万寿菊CAT活性不同，处理A、D组的CAT活性明显高于B和C组，CAT代表的是植物的防护系统，CAT越多，表示植物所处的环境越不利于其生长。因此，从CAT活性这一角度来看，B和C组配比基质较利于于万寿菊生长。

2.2.7不同处理万寿菊根系活力植物的根系是吸收水分和矿物质营养的主要器官，又是物质合成和转化的器官，因此根系的生长发育状况和活力直接影响植物体的生命活动[20]。由图7可知，不同配比基质栽培下的万寿菊的根系活力不同，其中B、D组的根系活力最强，也很明显的高于其他组别，A组的根系活力最弱。说明B、D组的基质配比较适合万寿菊生长发育。

2.3综合评价

2.3.1万寿菊形态指标的综合评价采用隶属函数的方法，分别求出各个形态指标的隶属函数值然后累加后求其平均值，通过对不同配比基质条件下的万寿菊的生长状况进行多项形态指标的综合评价，评价结果见表3。由表3可知，万寿菊部分形态指标的综合评价指数整体顺序为：B>C>D>A。B组的综合评价指数最高，达到了0.55。综合评价指数高说明该处理组的配比基质比其他组别更利于万寿菊生长。

2.3.2万寿菊生理指标的综合评价采用隶属函数的方法，分别求出各个生理指标的隶属函数值然后累加后求其平均值，通过对不同配比基质条件下的万寿菊的生长状况进行多项生理指标的综合评价，评价结果见表4。由表4可知，万寿菊的生理指标综合评价指数的整体顺序为：D>B>C>A。D组的综合评价指数最高，达到0.53，说明D组配比基质比较有利于万寿菊的生长，能为万寿菊提供较好的生长环境。

2.3.3万寿菊生长状况综合评价求出万寿菊的部分形态指标的隶属函数值后与万寿菊的部分生理指标综合评价指数累加后求其平均值，通过对不同配比基质条件下的万寿菊生长状况进行多项形态指标和生理指标的综合评价，使最终得出的结果与实际结果更接近，避免单项指标比较时可能出现的误差。万寿菊生长状况综合评价结果见表5。由表5可知，万寿菊生长的总体综合指标评价指数顺序为：B>A>C>D。B组的总体评价指数最高，_到0.54，D组最低。此综合评价表说明了B组（泥炭∶椰糠∶珍珠岩=2∶1∶2）配比基质较有利于万寿菊的生长。

3结论与讨论

3.1结论（1）从万寿菊形态指标试验结果表明，以泥炭、椰糠和珍珠岩为基质配制出不同的比例，以泥炭、椰糠、珍珠岩（2∶1∶2）为4组中较为理想比例基质，此处理对万寿菊的株高、茎粗、现蕾数、花径、成花率、鲜重、干重等指标与其他处理有着明显的差异，即B组是4组处理中表现最为优异的一组。

（2）通过试验可以看出，万寿菊的株高跟株茎的粗细不成正比，植株的现蕾数与成花率也不成正比，现蕾数多，开花不一定多，花径不一定大。基质的选择对万寿菊的形状息息相关，B组的较好生长状况实时反应了，B组配比基质比较利于万寿菊生长。

（3）通过万寿菊的生理指标和基质指标分析，B组叶绿素含量最高，根系活力最强，表明B组的光合作用强，有机质的贮藏多；脯氨酸含量多，表示B组万寿菊受到的细胞酸性、氨毒等迫害少；酶活性的测定值也表明了B组在生理指标方面比其他组别优异。从土壤指标可以分析出，B组的含氮量、含钾量和含磷量也是突出的。因此，B组配比基质比较利于万寿菊生长。

综合上述结论：以泥炭∶椰糠∶珍珠岩为基质配以比例2∶1∶2，是在温室内进行万寿菊栽培的较佳比例。

3.2讨论本试验通过将3种相同基质以4种不同比例对万寿菊进行栽培后的形态指标、生理指标和土壤指标分析，可以得出，泥炭作为一种自然环保的栽培基质，在肥力的吸收力和保持力上都很有优势。但是泥炭是不可再生能源，椰糠作为一种新型的栽培基质，有望得到进一步的发展。本试验对栽培基质的选择进行了初步探索，在很多方面，如温度和光照的控制，通风力度等都有欠缺，对试验结果有着明显的影响。而且，栽培基质在此次试验中只选择了3种，具有局限性。在今后的研究中，植物形态指标测定的规范性，生理指标和土壤指标的全面性、准确性有待进一步加强。

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土壤酶的概念范文篇11

论文摘要土壤宏基因组学技术是近来发展比较迅速的一种新方法，是研究土壤微生物生态学的基础，也是获是土壤中各种基因资源的一种有效手段。介绍了土壤宏基因文库的构建、筛选及土壤宏基因组研究现状和这一技术的局限性。

宏基因组学源于20世纪70年代土壤微生物基因组dna的直接提取技术的实现，随着微生物学和生物技术的不断发展，handelsman于1998年提出了宏基因组学的概念[1]。宏基因组学又叫环境基因组学（environmentalgenomics）或群体基因组学（communitygenomics），定义为利用现代基因组技术直接研究自然状态环境中的有机体群落，而不需要分离、培养单一种类的微生物。生物学和化学的结合孕育了宏基因组学的诞生，而宏基因组学的发展需要最大限度的利用现代生物技术和实用筛选技术。

土壤宏基因组学技术是近来发展比较迅速的一种新方法[2]，这种方法从土壤环境样品中直接提取微生物基因组dna（宏基因组）并克隆于不同载体，再将重组载体转移到适宜的宿主以建立宏基因组文库；同时结合不同的筛选技术，从基因文库中筛选新基因或新的生物活性物质。应用这些免培养的新方法和新技术，可以绕过微生物菌种分离培养这一技术难关，直接在基因水平上研究、开发和利用无法培养的微生物资源；有利于揭示不可培养微生物的基因多样性，为农业、医药和环境的可持续发展提供丰富的资源。

1土壤宏基因文库的构建

关于土壤宏基因组学技术的构建已有许多研究报道[3]，文库的构建需要足够高质量的dna，由于土壤微生物往往会与土壤其他组分紧密结合，这就增加了提取土壤dna的难度[4]。常用的方法包括直接提取法和间接提取法。直接提取法是将样品直接悬浮在裂解缓冲液中处理，使其释放dna，继而抽提纯化；间接提取法是首先去除土壤等杂质，通过不同的离心速度从土壤中分离出细胞，然后对细胞进行抽提。直接提取法提取的dna片段较小（1~50kb），提取率高，操作简单；间接提取法提取的片断较大（20~500kb），纯度高，但操作繁琐，有些微生物在分离过程中会丢失。

根据插入片断大小，可以把基因文库分成2类：质粒载体的小片段插入（小于15kb）和柯斯质粒（15~40kb）或bac（细菌人工染色体）（超过40kb）载体的大片段插入。大肠杆菌（escherichiacoli）是表达土壤细菌基因或基因簇的通用宿主，穿梭载体或bac文库可将大肠杆菌包含的文库信息转移至其他宿主如链霉菌或假单胞菌[5]。

载体系统的选择取决于所提取土壤dna的质量及研究目的，包括欲插入目的片段的大小、所需要的载体拷贝数、使用的宿主以及筛选方法等。如对腐殖质含量较高或剪切较严重的dna样品适宜构建质粒文库，小片段的文库适用于筛选新的与代谢相关的单基因或小操纵子；而对于含较大基因簇或大片段的dna样品则需要构建大片段和大容量的载体文库。rondon直接把环境dna克隆到低拷贝bac载体，以大肠杆菌作为宿主构建了含100mbp的小文库（sl1），

并从这个文库中检测到dna酶、脂肪酶、淀粉水解酶的活性。

2土壤宏基因组文库的筛选

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

3土壤宏基因组研究现状

利用宏基因组学的技术，科研人员筛选到了许多功能基因，加拿大terragendiscover公司最先在以链霉菌为宿主的宏基因组文库中筛选到了具有抗菌活性的5种新的小分子物质terraginea、b、c、d、e[5]；courtois等利用柯斯载体构建了含5000个克隆子的环境基因组文库，采用pcr序列分析的方法，筛选出编码聚酮合成酶的新基因，同时采用hplc技术发现了脂肪二烯醇中2种新的化合物，两者互为同分异构体；yun等选用puc19为克隆载体构建大肠杆菌基因组文库，利用活性筛选方法，从30000个重组子中筛选出1个含淀粉酶基因（amym）的克隆子。

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

4土壤宏基因组学的技术局限性

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

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

环境微生物宏基因组研究能让我们发现存在于不可培养微生物中的一些重要的生理过程。许多实验室已经开始努力从不可培养土壤生物的基因组序列中去获得重要的基因，特别是从acidobacterium组中，因为它是土壤中最常见的细菌。这些数据提供了关于这些生物在土壤中扮演角色的线索。随着足够序列信息的获得，这些生物的代谢途径将被构建出来，引导我们采取有效的策略去培养这些生物。这些数据也将准许我们构建包含所有已知开放阅读框的微生物芯片，来确定这些基因在时间和空间上的表达状况。

尽管宏基因组技术本身还存在着一些局限性，但它为土壤微生物的研究提供了一种有效的研究策略，尤其是对于99％以上不能获得纯培养的土壤微生物来说，宏基因组学不仅是研究土壤微生物生态学的坚实基础，更是我们获得土壤中各种基因资源的一个有效手段。

5参考文献

[1]handelsmanj，rondonmr，bradysf，etal.molecularbiologicalaccesstothechemistryofunkownsoilmicrobes：anewfrontierfornaturalproducts[j].chenbiol，1998，5（10）：245-249.

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[3]rondonmr，avgustpr，bettenmannad，etal.cloningthesoilmetagenome：astrategyforaccessingthegeneticandfuncfionaldiversityofunculturedmicroorganisms[j].appl.environ.microbiol，2000（66）：2541-2547.

土壤酶的概念范文篇12

关键词土壤环境因子;有机污染物;迁移转化;影响

土壤农药污染是一全球性问题。随着环境问题在全球范围的不断变化,土壤环境污染化学已成为环境化学不可缺少的重要组成部分[1]。在北美、西欧和澳洲等国家,随着各种点源污染得到有效控制,人们关注的焦点逐渐转移到多介质非点源污染,另外土壤环境污染的研究也受到人们日益关注。在我国,受农药使用历史、施药技术以及产品结构等因素影响,土壤农药污染较为严重,制约食品安全与农业可持续发展。随着土壤有机污染物的类型不断增多,大量难降解的有机污染物进入土壤,造成环境的严重污染,影响了农业的可持续发展。土壤中的各种环境因子对有机污染物降解转化有一定的影响,因此,研究这些因子的相互作用,可促进有机污染物在土壤中的消除。

1土壤污染的现状

相对于大气环境和水环境而言,土壤环境的污染源更为复杂,作为有机农药、化肥的直接作用对象,并随着社会发展需求,使得土壤污染物的种类极为繁多。目前,全球生产和使用的农药已达1300多种,其中被广泛使用的达250多种。我国也已经迈入了世界农药生产和使用大国,现在,我国每年施用逾80万~100万t的化学农药,其中有机磷杀虫剂占40%,高毒农药达到37.4%,且有的化学性质稳定、在土壤中存留时间长[2-4]。大量的农药流失到土壤中,造成土壤环境受到严重污染,影响了农业的可持续发展。造成我国土壤农药污染的农药主要是有机氯与有机磷2类。尽管1985年起,我国就已禁用有机氯农药,但因早期大量使用及其难降解性,土壤中仍有残留,造成作物污染。目前,土壤污染物可以分为传统污染物及新型污染物。

1.1传统污染物

一是传统化学污染物。其又可分为无机污染物和有机污染物两大类,其中传统无机污染物包括汞、镉、铅、砷、铬等,过量的氮和磷等植物营养元素以及氧化物和硫化物等,传统有机污染物包括ddt、六六六、狄氏剂、艾氏剂和氯丹等含氯化学农药以及ddt的代谢产物dde和ddd,石油烃及其裂解产物,以及其他各类有机合成产物等。二是物理性污染物。指来自工厂、矿山的各种固体废弃物。三是生物性污染物。指带有各种病菌的城市垃圾和由卫生设施(包括医院、疗养院)排出的废水和废物以及农业废弃物、厩肥等。四是放射性污染物。主要存在于核原料开采、大气层核爆炸地区和核电站的运转,以锶和铯等在土壤环境中半衰期长的放射性元素为主。在这些众多的污染物种类中,以土壤的化学污染物最为普遍、严重和复杂[5]。

1.2新型污染物

近年来,土壤新型污染物受到关注,这类污染物的特点是在土壤环境中的浓度一般较低,但对生态系统的危害和对人体健康的影响较大。这些新型土壤污染物目前主要有四大类[6-7]:一是各种兽药和抗生素对土壤环境的污染。随着动物饲养业和畜牧业的发展,畜禽养殖污染中一个重要的问题就是这些兽药通过动物的排泄以及其他方式导致土壤环境的污染。与兽药污染相对应的是各种抗生素的土壤污染。随着医学事业的发展,各种抗生素将得到日益广泛的应用,由此导致的土壤污染可能会更加复杂。二是大部分溴化阻燃剂在土壤环境中有很高的持久性,能够通过食物链和其他途径累积在人体内,长期接触会妨碍人体大脑和骨骼的发育,并且可能致癌,因此引起人们关注。随着电子工业的不断发展以及各种电子产品的逐渐报废,各种阻燃剂将以各种方式进入土壤环境中,从而造成对土壤的污染。三是“特富龙”不粘锅中使用的化学物质“全氟辛酸铵”以及芳香族磺酸类污染物对土壤的污染。其中,全氟辛烷磺酸(pfos)是纺织品和皮革制品等防污处理剂的主要活性成分,在民用和工业化产品生产领域用途非常广泛。尽管目前尚没有土壤环境中存在含量的数据,但由于pfos本身的难分解性、生物高蓄积性和污染的广泛性,有关其土壤环境的污染问题势必将被暴露出来,并成为土壤环境污染化学面临的新课题。四是含有过敏源的植物及花粉对土壤的污染。在法国,近年来发现1种或许起源于北美的豚草属植物(ambrosiaartemisiifolia)及其花粉,特别是这种花粉由于含有多种潜在的过敏源,能在夏天导致严重的干草热以及哮喘疾病,成为引起人们关注的一种新型土壤污染物。

2土壤环境因子对有机污染的影响

土壤中的微生物、温度、水分、气候、土壤机械组成、含水率、植物根际环境、ph值、二氧化碳浓度等因素对土壤中有机物的分解与转化有很大的影响。除了有机污染物本身的难降解性以及生物迁移性会对有机物降解速率和效果产生影响外,土壤环境因子也会对有机污染物的迁移转化造成一定的影响。

2.1土壤微生物

有机污染物在土壤中的降解分为非生物降解与生物降解两大类,在生物酶作用下,农药在动植物体内或是微生物体内外的降解即生物降解。微生物降解是指利用微生物降解有机污染物的生物降解过程,降解微生物有细菌、真菌和藻类。虽然在厌氧和需氧条件下多氯化合物都可以降解,但是在厌氧条件下降解速率更快。尽管在好气条件下土壤也有很多分解菌存在,但是在好气的旱田条件下,由于有机氯污染物被土壤吸附,生物活性降低,可以长期残留[8]。微生物降解是消除有机氯农药的最佳途径,通常药剂在土壤中的分解要比在蒸馏水中的分解快得多,将土壤灭菌处理后,药剂在大部分土壤中对有机污染物的分解速率明显受到抑制。

迄今为止,已从土壤、污泥、污水、天然水体、垃圾场和厩肥中分离得到可降解不同农药的活性微生物。活性微生物主要以转化和矿化2种方式,通过胞内或胞外酶直接作用于周围环境中的农药。尽管矿化作用是消除环境中农药污染的最佳方式,但是自然界中此类微生物的种类和数目十分缺乏,而转化作用却相当普遍,某一特定属种的微生物以共代谢方式实现对农药的转化作用,并同环境中的其他微生物以共代谢的方式最终将农药完全降解。

研究显示ddt的分解菌至少涉及30个属,其中包括细菌、酵母、放线菌、真菌以及藻类等微生物。六六六的分解菌除了很早知道的生芽孢梭芽孢杆菌和大肠杆菌外,matsumura等人从各种环境中分离出71株有分解六六六能力的细菌、真菌菌株。这些分解菌包括好气性、基本嫌气性、嫌气性等各种细菌以及真菌[9]。

常规环境条件下能降解目标污染物的微生物数量少,且活性比较低,当添加某些营养物包括碳源与能源性物质或提供目标污染物降解过程所需因子,将促进与降解菌生长相关联的有机物的降解代谢,即微生物只能使有机污染物发生转化,而不能利用它们作为碳源和能源维持生长,必须补充其他可以利用的基质,微生物才能生长。在共代谢过程中,微生物通过酶来降解某些能维持自身生长的物质,同时也降解了某些非微生物生长必需的物质。

2.2土壤温度

气候变暖是当今全球性的环境问题,大气中co2浓度的不断增加对全球气候变化起着极其重要的作用。土壤中co2的排放主要来自土壤原有有机质和外源有机物(如植物的凋落物、根茬及人为的有机污染物投入)的分解过程[10]。全球气候不断增暖将改变各地的温度场、蒸发量和降水量,而这些变化又影响着土壤有机污染物的分解。

土壤温度影响土壤微生物和酶活性及土壤中溶质的运移,还影响土壤反应的速度和土壤呼吸速率,最终影响土壤中有机污染物的降解转化。在一定温度范围内,温度升高会促进土壤有机污染物的分解,但随着温度的进一步升高,土壤有机污染物对温度的响应程度降低。miko发现,在平均温度为5℃时,温度每升高1℃将会引起全球范围内10%土壤有机污染物的丧失;而在平均温度为30℃时,温度每升高1℃将会使得有机污染物丧失3%[11]。

但是,在冷冻条件下关于土壤有机污染物的分解和微生物的活性还存在分歧。neilson研究了冷冻对碳和氮循环的影响,发现冷冻加快了土壤碳和氮的循环速率,但不同植被品种、土壤层次和冷冻程度所增加的幅度不同,而且在冷冻程度非常大时,会促进土壤呼吸和二氧化氮的流量和矿化。

2.3土壤ph值

土壤的ph值对有机污染物的吸附有很大的影响,一般来说,ph值越低,土壤对有机污染物的吸附能力越强。土壤酸碱性通过影响组分和污染物的电荷特性、沉淀溶解、吸附解吸和络合平衡来改变污染物的毒性,土壤酸碱性还通过土壤微生物的活性来改变污染物的毒性。ph值对有机污染物如有机农药在土壤中的积累、转化、降解的影响主要表现为:一是土壤的ph值不同,土壤微生物群落不同,影响土壤微生物对有机污染物的降解作用,这种生物降解途径主要包括生物氧化和还原反应中的脱氯、脱氯化氢、脱烷基化、芳香烃或杂环破裂反应等。二是通过改变污染物和土壤组分的电荷特性,改变两者的吸附、络合、沉淀等特性,导致污染物浓度的改变。

2.4土壤水分

土壤水分是土壤中水溶性成分的运输载体,也是土壤反应得以正常进行的介质。王彦辉认为森林土壤有机污染物的分解速率在很大程度上受控于环境条件,其中含水量起着决定性作用,最佳含水量为被分解物饱和含水量的70%～90%,极度干旱或水分过多都会限制土壤微生物的活动,明显降低土壤中有机污染物的分解速率[12]。但是,olivier认为在淹水条件下有机污染物料的分解速率加快,在长期的淹水条件下厌氧微生物反复利用腐解发酵的有机物料,会导致较低的净残留碳的矿化[13]。这与淹水、嫌气条件下有机物料的分解速率慢于旱地、分解量低于旱地的传统概念不同。

在非淹水条件下,温度对有机碳分解的影响随着分解时间的延长而逐步减小。淹水条件下培养7d以后,温度对供试物料有机碳分解的影响不随培养时间的变化而变化。当土壤含水量为300、500g/kg时,供试物料的有机碳分解最快,而土壤含水量为200g/kg和淹水条件下的有机碳分解较慢,空白对照培养结果显示土壤有机碳的分解速率随着水分含量的提高而加快[14]。在相同的水热条件下,有机碳的分解量与土壤黏粒含量呈负相关。

不同的土壤含水量对土壤中植物残体的分解速率和土壤腐殖质组分(胡敏酸和富里酸)数量的影响仍存在争议。由于常规研究土壤有机污染物动态变化的方法存在不足,所以可以通过同位素示踪方法(14c示踪法或13c自然丰度法)进一步定量研究。利用同位素示踪技术可以区分原有土壤有机质与外源有机物分解转化形成的土壤新有机质,从而了解土壤中植物残体分解转化的动态变化规律。

2.5土壤机械组成

土壤质地的差异形成不同的土壤结构和通透性状,因而对环境污染物的截留、迁移、转化产生不同的效应。由于黏土类富含黏粒,土壤物理性吸附、化学吸附及离子交换作用强,具有较强的保肥、保水性能,同时也把进入土壤中的污染物质的有机、无机分子、离子吸附到土粒表面保存起来,增加了污染物转移的难度。

在黏土中加入砂粒,可相对减少黏粒含量,增加土壤通气孔隙,可以减少对污染物的分子吸附,提高淋溶的强度,促进污染物的转移,但要注意到因此可能引起的地下水污染等问题。砂质土类的优点是有机污染物容易从土壤表层淋溶至下层,减轻表土污染物的数量和危害;但是有可能进一步污染地下水,造成二次污染。壤土的性质介于黏土和砂土之间,其性状差异取决于壤土中砂、壤粒含量比例,黏粒含量多,性质偏于黏土类,砂粒含量多则偏于砂土类。

一般而言,黏性土壤中的空气较砂性土壤少,好气性微生物活性受到抑制,土壤黏粒具有保持碳的能力,其含量影响外源有机物(有机化合物、植物残体)及其转化产物的分解速率。随着土壤黏粒含量的增加,土壤有机碳和土壤微生物量碳也增加,土壤有机碳与黏粒含量呈正相关,随着土壤黏粒含量的增加,碳、氮矿化量减少,但矿化部分的碳氮比并不受土壤质地的影响。

2.6气候及二氧化碳含量

气候变化通过影响土壤水分、溶质运移和温度的变化来影响微生物的活动,从而引起土壤中有机污染物含量的变化。凉爽季节向温暖季节转化会导致土壤有机碳的损失,热、湿润的气候有利于有机污染物的分解。在秋季和冬季,土壤中微生物数量增加;在春季积雪融化后,土壤中微生物数量迅速下降,这种微生物群落的动态变化与植物碳、氮的有效性相关联。

大气co2浓度升高提高了植物的光合作用,使20%～50%光合产物通过根系分泌或死亡输入土壤,从而间接影响土壤生态系统。有些学者认为co2浓度升高,会增加输入土壤的碳量,刺激土壤微生物的生长和活性,加强土壤的呼吸作用,增加了土壤中有机物的分解速率[15]。多数研究是在土壤—植物系统中进行的,co2浓度升高通过增加植物同化碳来增加根系生物量,从而增加土壤中碳量输入。于水强研究了土壤外部不同o2、co2浓度对土壤微生物的活性和土壤有机物分解及其组分的动态变化的影响,认为低co2浓度有利于有机物的分解和胡敏酸的形成,而高co2浓度有利于有机物的积累和富里酸的形成。

3结语

土壤是生态环境的重要组成部分,是人类赖以生存的主要资源之一,也是物质生物地球化学循环的储存库,对环境变化具有高度的敏感性。土壤的环境因子存在着不稳定性,但是通过研究最适合土壤中有机污染物降解转化的环境,可改变受污染严重的土壤中有机污染物的含量,改善环境质量,实现可持续发展。

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