Promjene enzimske aktivnosti tla pod zagađenjem uljem. Promjene enzimske aktivnosti tla pod utjecajem zagađenja uljem. Priroda enzima tla

Procesi metabolizma i energije tokom razgradnje i sinteze organskih jedinjenja, prelazak teško probavljivih hranljive materije u oblike lako dostupne biljkama i mikroorganizmima nastaju uz učešće enzima.

Enzim invertaza (α-fruktofuranozidaza) katalizira razgradnju različitih ugljikohidrata na molekule glukoze i fruktoze.

Mnogi podaci potvrđuju vezu između aktivnosti invertaze sa biološkom aktivnošću tla, sadržajem organske materije u njemu, prinosom ratarskih kultura i promenama koje se dešavaju u zemljištu tokom poljoprivredne upotrebe (Khaziev F.Kh., 1972. ; Galstyan A.Sh., 1978; Vasilyeva L.I., 1980).

Sa povećanjem dubine oranja, aktivnost invertaze u gornji sloj tlo se neznatno smanjilo, što se objašnjava iscrpljivanjem ovog sloja tla, jer se pri dubokom oranju glavna količina biljnih ostataka ugrađuje u niže slojeve. Akumulacija većine ostataka nakon žetve u gornjem sloju tla tokom obrade bez daske uzrokuje smanjenje aktivnosti invertaze u sloju od 30–40 cm za 5–15% do kraja vegetacije biljaka.

Na oplođenoj podlozi, aktivnost invertaze se povećala u prosjeku za 5% tek nakon oranja. Prema metodama obrade tla bez kalupa, đubriva nisu uticala na aktivnost ovog enzima.

Djelovanje ureaze povezano je s hidrolitičkim cijepanjem veze između dušika i ugljika (CO-IN) u molekulima organskih spojeva koji sadrže dušik. Stoga mnogi istraživači primjećuju pozitivnu korelaciju između aktivnosti ureaze i sadržaja dušika i humusa u tlu. Međutim, aktivnost ureaze ne zavisi samo od ukupne količine humusa, već i od njegovog kvaliteta, u korelaciji uglavnom sa vrednošću odnosa ugljenika i azota (C:14). Organska tvar s najširim odnosom ugljika prema dušiku odgovara najvišoj aktivnosti ureaze; sa smanjenjem omjera ugljika i dušika, smanjuje se i aktivnost enzima. Ovo, prema V.D. Mukha i L.I. Vasilyeva, ukazuje na regulatorni učinak ureaze na procese transformacije organskih spojeva koji sadrže dušik u tlu. U našim istraživanjima, među varijantama obrade od daske, najveća aktivnost ureaze ispoljena je oranjem na dubinu od 20–22 cm, a produbljivanjem obrade došlo je do značajnog smanjenja aktivnosti ovog enzima. Dakle, na početku vegetacije biljaka, oranjem na 35–37 cm u sloju tla od 0–40 cm proizvelo se 20% manje amonijaka nego pri oranju na normalnu dubinu od 20–22 cm (prosjek za 1980–1982. mg YN 3 po 1 g vazdušno suvog zemljišta).

Intenzitet i smjer procesa transformacije organske tvari u tlu također je određen aktivnošću redoks enzima polifenol oksidaze i peroksidaze. Polifenol oksidaza je uključena u pretvaranje organskih spojeva aromatičnog niza u komponente humusa (Mishustin E.N. et al., 1956, Kononova M.M., 1963, 1965). U razgradnji humusnih tvari veliko mjesto zauzimaju peroksidaza i katalaza (Nikitin D.I., 1960). Istraživači primjećuju visoku pozitivnu korelaciju između razgradnje humusa i aktivnosti peroksidaze i gotovo funkcionalnu negativnu korelaciju s aktivnošću polifenol oksidaze (Chunderova A.I., 1970, Dulgerov A.N., 1981). Suprotna orijentacija funkcija peroksidaze i polifenol oksidaze i jedan predmet njihove primjene omogućili su A.I. Chunderova da predloži koncept „koeficijenta akumulacije humusa“, čija je vrijednost određena omjerom aktivnosti polifenol oksidaze u tlu i aktivnosti peroksidaze.

Prema našim istraživanjima povećana je dubina oranja sa 20-22 cm na 35-37 cm i primena neobrađene obrade tla ravnim rezačem, plugom bez dasaka, dlijetom, alatom parapluga, zupcima SibIME , kao i pri obrađivanju tla Notila“ dovela je do povećanja aktivnosti peroksidaze za 4-6% i smanjenja aktivnosti polifenol oksidaze za 4-5% (tabela 15). Koeficijent akumulacije humusa u ovom slučaju smanjen je za 8-10%.

15. Aktivnost peroksidaze i polifenol oksidaze u sloju zemlje od 0-40 cm ispod graška, mg purpurgalina na 100 g zračno suvog

tla za 30 min. (1980-1982)

Opcije
Opcije		peroksid-	polifenol- loksidaza	akumulacija	peroksid-	polifenol- loksidaza	akumulacija
Godišnji	sa đubrivima
Godišnji	bez đubriva
Godišnji	sa đubrivima
Godišnji	bez đubriva
Godišnji tretman avion	sa đubrivima
Godišnji tretman avion	bez đubriva
Nepokošen depozit od 1885

Istraživanja su utvrdila vezu između koeficijenta akumulacije humusa i omjera broja mikroorganizama koji asimiliraju mineralni dušik i broja mikroorganizama koji asimiliraju dušik organskih jedinjenja (KAA: MPA). Koeficijent korelacije između dva indikatora je -0,248±0,094. Povećanje prvog pokazatelja u mnogim slučajevima dovodi do smanjenja potonjeg i obrnuto, što potvrđuje postojanje veze između strukture mikrobne cenoze i smjera procesa biokemijske transformacije organske tvari tla. Omjer ova dva koeficijenta, po svemu sudeći, može okarakterizirati orijentaciju procesa formiranja kulturnog tla.

To nam omogućava da zaključimo da se transformacija organske tvari tla, zbog aktivnosti peroksidaze i polifenol oksidaze, pomjera u pravcu pojačane razgradnje humusa uz produbljivanje oranja i obrade tla bez preokretanja sloja (Sl. 5).

? Red 4
? RyadZ
? Red2
? Red1

Rice. 5. Uticaj razne načine i dubina glavnog tretmana za aktivnost peroksidaze u sloju tla od 0-40 cm u periodu od 2-4 para pravih listova kod suncokreta, mg purpuralina na 1 g zračno suvog tla (1989-1991)

Određeno mjesto u smjeru i intenzitetu biohemijskih procesa koji se odvijaju u tlu zauzima enzim katalaza. Kao rezultat svog aktivirajućeg djelovanja, vodikov peroksid se cijepa na vodu i slobodni kisik. Vjeruje se da katalaza, zajedno s peroksidazom, može sudjelovati u reakcijama tipa peroksidaze, tokom kojih se redukovana jedinjenja podvrgavaju oksidaciji. U eksperimentima Istraživačkog instituta za poljoprivredu Centralnog ChP im. V.V. Dokučajev nije utvrdio zavisnost aktivnosti katalaze od dubine ili metoda osnovne obrade tla. Međutim, sa povećanjem dubine oranja preko 25-27 cm, kao i obradom bez preokretanja sloja, uočeno je značajno povećanje aktivnosti katalaze u odnosu na oranje do dubine od 20-22 cm i 25-27 cm.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Uvod

1. Pregled literature

1.1 Razumijevanje enzima tla

1.2 Enzimska aktivnost tla

1.3 Metodološki pristupi određivanju enzimske aktivnosti tla

1.3.1 Dodjela eksperimentalnog područja

1.3.2 Osobine odabira i pripreme uzoraka tla za analizu

1.4 Utjecaj različitih faktora (temperatura, vodni režim, sezona uzorkovanja) na enzimsku aktivnost tla

1.5. Promjena zajednica mikroorganizama u zemljištu

1.6 Metode za proučavanje aktivnosti enzima tla

Zaključak

Spisak korištenih izvora

Uvod

U uslovima povećanog antropogenog opterećenja biosfere planete, tlo, kao element prirodnog sistema i u dinamičkoj ravnoteži sa svim ostalim komponentama, podleže procesima degradacije. Tokovi tvari, koji dospiju u tlo kao rezultat antropogene aktivnosti, uključeni su u prirodne cikluse, narušavajući normalno funkcioniranje biote tla, a kao rezultat toga, cjelokupnog sistema tla. Među različitim kriterijima biološke procjene antropogenog uticaja na tlima su najefikasniji i najperspektivniji biohemijski indikatori koji daju informacije o dinamici najvažnijih enzimskih procesa u tlu: sinteze i razgradnje organske materije, nitrifikacije i drugih procesa.

Dostupne informacije o enzimskoj aktivnosti razne vrste tla su trenutno nedovoljna i zahtijevaju dalje proučavanje. To čini veoma relevantnim u teorijskom i praktičnom smislu proučavanje pitanja koja se postavljaju u ovom radu.

Predmet studija: aktivnost enzima tla.

Target seminarski rad: Proučavanje enzima tla i enzimske aktivnosti tla.

U skladu sa svrhom studije, slijedeće zadaci:

1. Dajte opću ideju o enzimima tla i enzimskoj aktivnosti tla.

2. Razmotriti metodološke pristupe određivanju enzimske aktivnosti tla.

3. Utvrditi uticaj različitih prirodnih faktora na enzimsku aktivnost zemljišta

4. Proučiti pitanje prisutnosti i promjene zajednica mikroorganizama u zemljištu

5. Navedite i opišite metode za proučavanje aktivnosti enzima tla.

1 . Pregled literature

1.1 Razumijevanje enzima tla

Teško je zamisliti da se enzimi, visoko organizirani proteinski molekuli, mogu formirati u tlu izvan živog organizma. Poznato je da tlo ima poznatu enzimsku aktivnost.

Enzimi su katalizatori hemijskih reakcija proteinske prirode, koji se razlikuju po specifičnosti svog delovanja u odnosu na katalizu određenih hemijskih reakcija.

Enzimi su proizvodi biosinteze živih organizama u tlu: drvenastih i zeljaste biljke, mahovine, lišajevi, alge, gljive, mikroorganizmi, protozoe, insekti, beskičmenjaci i kičmenjaci, koji su u prirodi zastupljeni određenim agregatima – biocenozama.

Biosinteza enzima u živim organizmima odvija se zahvaljujući genetskim faktorima odgovornim za nasljedni prijenos tipa metabolizma i njegovu prilagodljivu varijabilnost. Enzimi su radni aparat kojim se ostvaruje djelovanje gena. Oni katalizuju hiljade hemijskih reakcija u organizmima, od kojih se, kao rezultat, sastoji ćelijski metabolizam. Zahvaljujući enzimima hemijske reakcije u tijelu se izvode velikom brzinom.

Do danas je više od 150 od dvije hiljade poznatih enzima dobijeno u kristalnom obliku. Enzimi su podijeljeni u šest klasa:

1. Oksireduktaze - katalizuju redoks reakcije.

2. Transferaze - katalizuju reakcije intermolekularnog transfera različitih hemijskih grupa i ostataka.

3. Hidrolaze - kataliziraju reakcije hidrolitičkog cijepanja unutarmolekulskih veza.

4. Liaze - kataliziraju reakcije dodavanja grupa na dvostruke veze i reverzne reakcije odvajanja takvih grupa.

5. Izomeraze - katalizuju reakcije izomerizacije.

6. Ligaze - kataliziraju hemijske reakcije sa stvaranjem veza zbog ATP-a (adenozin trifosforna kiselina).

Kada živi organizmi umiru i trunu, neki od njihovih enzima se uništavaju, a neki, ulazeći u tlo, zadržavaju svoju aktivnost i kataliziraju mnoge kemijske reakcije tla, učestvujući u procesima formiranja tla i formiranju kvalitativnog znaka tla - plodnost.

IN različite vrste Tla pod određenim biocenozama su formirala svoje enzimske komplekse, koji se razlikuju po aktivnosti biokatalitičkih reakcija.

Važna karakteristika enzimskih kompleksa tla je urednost djelovanja postojećih grupa enzima. Očituje se u činjenici da je osigurano istovremeno djelovanje više enzima koji predstavljaju različite grupe. Enzimi isključuju nakupljanje viška bilo kakvih spojeva u tlu. Višak akumuliranih mobilnih jednostavnih spojeva (na primjer, NH 3) na ovaj ili onaj način se privremeno vezuju i šalju u cikluse, što kulminira stvaranjem složenijih spojeva. Enzimski kompleksi se mogu predstaviti kao neka vrsta samoregulirajućih sistema. Mikroorganizmi i biljke igraju glavnu ulogu u tome, neprestano nadopunjujući enzime tla, jer su mnogi od njih kratkog vijeka.

O broju enzima se posredno sudi po njihovoj aktivnosti tokom vremena, što zavisi od hemijske prirode reagujućih supstanci (supstrat, enzim) i od uslova interakcije (koncentracija komponenti, pH, temperatura, sastav medijuma, delovanje aktivatori, inhibitori itd.).

Enzimi koji pripadaju klasama hidrolaza i oksidoreduktaza su uključeni u glavne procese humifikacije tla, pa je njihova aktivnost značajan pokazatelj plodnosti tla. Stoga se ukratko zadržimo na karakteristikama enzima koji pripadaju ovim klasama.

Hidrolaze uključuju invertazu, ureazu, fosfatazu, proteazu itd.

Invertaza - katalizira reakcije hidrolitičkog cijepanja saharoze na ekvimolarne količine glukoze i fruktoze, djeluje i na druge ugljikohidrate (galaktozu, glukozu, ramnozu) sa stvaranjem molekula fruktoze - energetski proizvod za život mikroorganizama, katalizuje reakciju prijenosa . Istraživanja mnogih autora pokazala su da aktivnost invertaze bolje od ostalih enzima odražava nivo plodnosti i biološke aktivnosti tla 3, str. 27.

Ureaza - katalizira reakcije hidrolitičkog cijepanja uree u amonijak i ugljični dioksid. U vezi sa upotrebom uree u agronomskoj praksi, mora se imati na umu da je aktivnost ureaze veća u plodna tla. Izdiže se na svim tlima u periodima njihove najveće biološke aktivnosti - u julu-avgustu.

Fosfataza (alkalna i kisela) - katalizira hidrolizu brojnih organofosfornih spojeva sa stvaranjem ortofosfata. Aktivnost fosfataze je veća što su manje pokretni oblici fosfora u tlu, pa se može koristiti kao dodatni indikator pri utvrđivanju potrebe za primjenom fosfatnih gnojiva na tla. Najveća aktivnost fosfataze je u rizosferi biljaka.

Proteaze su grupa enzima koji razgrađuju proteine u polipeptide i aminokiseline, koje se zatim hidroliziraju u amonijak, ugljični dioksid i vodu. U tom smislu, proteaze su od velike važnosti u životu tla, jer su povezane s promjenom sastava organskih komponenti i dinamikom oblika dušika, koje biljke lako asimiliraju.

Klasa oksidoreduktaza uključuje katalazu, peroksidazu i polifenol oksidazu itd.

Katalaza - kao rezultat njenog djelovanja dolazi do razgradnje vodikovog peroksida, koji je toksičan za žive organizme:

H2O2 > H2O + O2

Vegetacija ima veliki utjecaj na aktivnost katalaze mineralnih tla. Tla pod biljkama sa snažnim duboko penetrirajućim korijenskim sistemom karakterizira visoka aktivnost katalaze. Karakteristika aktivnosti katalaze je da se ona malo mijenja niz profil, ima inverznu vezu s vlagom u tlu i direktnu vezu s temperaturom.

Polifenol oksidaza i peroksidaza u tlima imaju glavnu ulogu u procesima stvaranja humusa.

Polifenol oksidaza katalizira oksidaciju polifenola u kinone u prisustvu slobodnog atmosferskog kisika. Peroksidaza katalizira oksidaciju polifenola u prisustvu vodikovog peroksida ili organskih peroksida. Istovremeno, njegova je uloga da aktivira perokside, jer imaju slab oksidacijski učinak na fenole. Daljnja kondenzacija kinona sa aminokiselinama i peptidima može se desiti sa formiranjem primarne molekule huminske kiseline, koja može dodatno da postane složenija zbog ponovljenih kondenzacija.

Odnos aktivnosti polifenol oksidaze (S) i aktivnosti peroksidaze (D), izražen u postocima, povezan je sa akumulacijom humusa u zemljištu, pa se ova vrijednost naziva uslovnim koeficijentom akumulacije humusa (K):

Razmotrite vrste enzima tla.

Klasa oksidoreduktaza uključuje katalizirajuće redoks reakcije.

U velikoj većini bioloških oksidacija ne radi se o dodavanju kisika oksidiranoj molekuli, već o uklanjanju vodika iz oksidiranih supstrata. Ovaj proces se naziva dehidrogenacija i katalizira ga enzimi dehidrogenaze.

Postoje aerobne dehidrogenaze, ili oksidaze, i anaerobne dehidrogenaze, ili reduktaze. Oksidaze prenose atome vodika ili elektrone iz oksidirane tvari u atmosferski kisik. Anaerobne dehidrogenaze doniraju atome vodika i elektrone drugim akceptorima vodonika, enzimima ili nosačima, bez njihovog prijenosa na atome kisika. Brojni organski spojevi koji ulaze u tlo s biljkama i životinjama podliježu oksidaciji: bjelančevine, masti, ugljikohidrati, vlakna, organske kiseline, aminokiseline, purini, fenoli, kinoni, specifične organske tvari poput huminskih i fulvo kiselina itd.

Po pravilu, anaerobne dehidrogenaze su uključene u redoks procese u ćelijama životinja, biljaka i mikroorganizama, koji prenose vodonik odvojen sa supstrata na međunosače. U zemljišnoj sredini uglavnom su aerobne dehidrogenaze uključene u redoks procese, uz pomoć kojih se supstratni vodonik direktno prenosi na atmosferski kiseonik, tj. akceptor vodonika je kiseonik. Najjednostavniji redoks sistem u zemljištu sastoji se od oksidabilnog supstrata, oksidaza i kiseonika.

Karakteristika oksidoreduktaza je da, uprkos ograničenom skupu aktivnih grupa (koenzima), one mogu ubrzati veliki broj razne redoks reakcije. To se postiže zahvaljujući sposobnosti jednog koenzima da se kombinuje sa mnogim apoenzimima i svaki put formira oksidoreduktazu specifičnu za jedan ili drugi supstrat.

Još jedna važna karakteristika oksidoreduktaza je da ubrzavaju kemijske reakcije povezane s oslobađanjem energije, koja je neophodna za sintetičke procese. Redoks procese u tlu kataliziraju i aerobne i anaerobne dehidrogenaze. Po hemijskoj prirodi, to su dvokomponentni enzimi, koji se sastoje od proteina i aktivne grupe, odnosno koenzima.

Aktivna grupa može biti:

NAD + (nikotinamid adenin dinukleotid),

NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat);

FMN (flavin mononukleotid);

FAD (flavin adenin dinukleotid), citohromi.

Pronađeno je oko pet stotina različitih oksidoreduktaza. Međutim, najčešće oksidoreduktaze su one koje sadrže NAD + kao aktivnu grupu.

Kombinacijom sa proteinima i formiranjem dvokomponentnog enzima (protein piridin), NAD + poboljšava svoju sposobnost oporavka. Kao rezultat toga, piridinski proteini postaju sposobni da iz supstrata, koji mogu biti ugljikohidrati, dikarboksilne i keto kiseline, aminokiseline, amini, alkoholi, aldehidi, specifična organska jedinjenja tla (huminske i fulvokiseline) itd., oduzimaju atome vodika u obliku protona (H+). Kao rezultat, aktivna grupa enzima (NAD +) se smanjuje, a supstrat prelazi u oksidirano stanje.

Mehanizam vezivanja dva atoma vodonika, tj. dva protona i dva elektrona, je kako slijedi. Aktivna grupa dehidrogenaza, koja prihvata protone i elektrone, je piridinski prsten. Kada se NAD + reducira, jedan proton i jedan elektron su vezani za jedan od atoma ugljika piridinskog prstena, tj. jedan atom vodonika. Drugi elektron je vezan za pozitivno nabijeni atom dušika, a preostali proton prelazi u okolinu.

Svi piridinski proteini su anaerobne dehidrogenaze. Oni ne prenose atome vodika uklonjene sa supstrata na kiseonik, već ih šalju drugom enzimu.

Osim NAD +, piridinski enzimi mogu sadržavati nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADP +) kao koenzim. Ovaj koenzim je derivat NAD + , u kojem je vodonik OH - grupe drugog atoma ugljika adenozin riboze zamijenjen ostatkom fosforne kiseline. Mehanizam oksidacije supstrata uz učešće NADP* kao koenzima sličan je NAD+.

Nakon dodavanja vodonika, NADH i NADPH imaju značajan redukcijski potencijal. Oni mogu prenijeti svoj vodik u druge spojeve i reducirati ih, dok se sami pretvaraju u oksidirani oblik. Međutim, vodonik vezan za anaerobnu dehidrogenazu ne može se prenijeti na kisik zraka, već samo na nosače vodika. Takvi intermedijarni nosači su flavin enzimi (flavoproteini). Oni su dvokomponentni enzimi, koji mogu sadržavati fosforilirani vitamin B 2 (riboflavin) kao aktivnu grupu. Svaki molekul takvog enzima ima molekul riboflavin fosfata (ili flavin mononukleotida, FMN). Dakle, FMN je spoj dušične baze dimetilizoaloksazina sa ostacima ribitola sa pet ugljenika i fosforne kiseline. FMN je sposoban da prihvati i donira dva atoma vodika (H) na atomima dušika (N) izoaloksazinskog prstena.

Transferaze se nazivaju transfer enzimi. Oni kataliziraju prijenos pojedinačnih radikala, dijelova molekula i cijelih molekula iz jednog spoja u drugi. Reakcije transfera obično se odvijaju u dvije faze. U prvoj fazi enzim odvaja atomsku grupu od supstance uključene u reakciju i sa njom formira kompleksno jedinjenje. U drugoj fazi, enzim katalizira dodavanje grupe drugoj supstanci koja učestvuje u reakciji, a sam se oslobađa u nepromijenjenom stanju. Klasa transferaza uključuje oko 500 pojedinačnih enzima. U zavisnosti od toga koje grupe ili radikale prenose transferaze, razlikuju se fosfotransferaze, aminotransferaze, glikoziltransferaze, aciltransferaze, metiltransferaze itd.

Fosfotransferaze (kinaze) su enzimi koji katalizuju prijenos ostataka fosforne kiseline (H2P03). Donator fosfatnih ostataka, u pravilu, je ATP. Fosfatne grupe se prenose na alkohol, karboksil, azot, fosfor i druge grupe organskih jedinjenja. Fosfotransferaze uključuju sveprisutnu heksokinazu, enzim koji ubrzava prijenos ostatka fosforne kiseline s ATP molekula na glukozu. Ova reakcija započinje pretvaranje glukoze u druge spojeve.

Glikoziltransferaze ubrzavaju prijenos glikozilnih ostataka na molekule monosaharida, polisaharida ili drugih tvari. To su enzimi koji pružaju reakcije za sintezu novih molekula ugljikohidrata; koenzimi glikoziltransferaza su nukleozid difosfatni šećer (NDP šećer). Iz njih se, u procesu sinteze oligosaharida, glikozilni ostatak prenosi na monosaharid. Trenutno je poznato pedesetak NDP šećera. U prirodi su široko rasprostranjeni, sintetizirani su iz fosfatnih estera monosaharida i odgovarajućih nukleozid trifosfata.

Aciltransferaze prenose ostatke sirćetne kiseline CH3CO - kao i ostale ostatke masnih kiselina na aminokiseline, amine, alkohole i druga jedinjenja. To su dvokomponentni enzimi, koji uključuju koenzim A. Izvor acilnih grupa je acil koenzim A, koji se može smatrati aktivnom grupom aciltransferaza. Kada se prenesu ostaci sirćetne kiseline, acetil koenzim A je uključen u reakciju.

Klasa hidrolaza uključuje enzime koji kataliziraju hidrolizu, a ponekad i sintezu složenih organskih spojeva uz sudjelovanje vode.

Podklasa esteraza uključuje enzime koji ubrzavaju reakcije hidrolize estera, alkohola s organskim i neorganskim kiselinama.

Najvažnije podklase esteraza su ester hidrolaze karboksilne kiseline i fosfataza. Reakcije hidrolize masti (triglicerida), zbog kojih se oslobađaju glicerol i više masne kiseline, ubrzava glicerol ester hidrolaza lipaza. Pravi se razlika između jednostavnih lipaza, koje katalizuju oslobađanje viših masnih kiselina iz slobodnih triglicerida, i lipoprotein lipaza, koje hidroliziraju lipide vezane za proteine. Lipaze su jednokomponentni proteini sa molekulskom težinom od 48 000 do 60 000. Lipaza kvasca je dobro proučavana. Njegov polipeptidni lanac sastoji se od 430 aminokiselinskih ostataka i presavijen je u globulu, u čijem se središtu nalazi aktivno mjesto enzima. Vodeću ulogu u aktivnom centru lipaze imaju radikali histidina, serina, dikarboksilnih kiselina i izoleucina.

Aktivnost lipaza regulirana je njihovom fosforilacijom-defosforilacijom. Aktivne lipaze su fosforilirane, a neaktivne defosforilirane.

Fosfataze kataliziraju hidrolizu fosfatnih estera. Fosfataze koje djeluju na estre fosforne kiseline i ugljikohidrate su široko rasprostranjene. Takva jedinjenja uključuju, na primjer, glukoza-6-fosfat, glukoza-1-fosfataza, fruktoza-1,6-difosfat, itd. Odgovarajući enzimi se nazivaju glukoza-6-fosfataza, glukoza-1-fosfataza, itd. Oni katalizuju eliminacija ostataka fosforne kiseline iz fosfornih estera:

Fosfodiesterske fosfataze - deoksiribonukleaza i ribonukleaza kataliziraju cijepanje DNK i RNK do slobodnih nukleotida.

Podklasa hidrolaza uključuje glikozidaze koje ubrzavaju hidrolizu glikozida. Osim glikozida koji sadrže ostatke monohidričnog alkohola kao aglikone, oligo- i polisaharidi su supstrati na koje djeluju glikozidaze. Od glikozidaza koje djeluju na oligosaharide, najvažnije su maltoza i saharoza. Hidrolizuju maltozu i saharozu.

Od glikozidaza koje djeluju na polisaharide, najvažnije su amilaze. Feature amilaza - nedostatak apsolutne specifičnosti djelovanja. Sve amilaze su metaloproteini koji sadrže Zn 2+ i Ca 2+. Aktivna mjesta amilaze formiraju histidin, asparaginska i glutaminska kiselina, te tirozinski radikali. Potonji obavlja funkciju vezivanja supstrata, a prvi trikatalitički. Amilaze ubrzavaju reakcije hidrolize glikozilnih veza u molekuli škroba sa stvaranjem glukoze, maltoze ili oligosaharida.

Od velikog značaja je celulaza, koja katalizuje razgradnju celuloze, inulaza, koja razgrađuje polisaharid inulin, i aglukozidaza, koja pretvara disaharid maltozu u dva molekula glukoze. Neke glikozidaze mogu katalizirati prijenos glikozilnih ostataka, u kom slučaju se zovu transglikozidaze.

Proteaze (peptidne hidrolaze) kataliziraju hidrolitičko cijepanje peptidnih CO-NH veza u proteinima ili peptidima kako bi se formirali peptidi manje molekularne težine ili slobodne aminokiseline. Među peptidnim hidrolazama postoje endopeptidaze (proteinaze), koje kataliziraju hidrolizu unutrašnjih veza u proteinskom molekulu, i egzopeptidaze (peptidaze), koje obezbjeđuju cijepanje slobodnih aminokiselina iz peptidnog lanca.

Proteinaze se dijele u četiri podklase.

1. Serinske proteinaze, aktivni centar ovih enzima uključuje serinski ostatak. Slijed aminokiselinskih ostataka na mjestu polipeptidnog lanca u serinskim proteinazama je isti: asparaginska kiselina-serija-glicin. Hidroksilnu grupu serina karakterišu visoki procesi. Druga aktivna funkcionalna grupa je imidazol histidinskog ostatka, koji aktivira hidroksil serina kao rezultat stvaranja vodikove veze.

2. Tiol (cistein) proteinaze imaju cisteinski ostatak u aktivnom centru, sulfhidrilne grupe i jonizovana karboksilna grupa imaju enzimsku aktivnost.

3. Kisele (karboksilne) proteinaze, optimalni pH<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.

4. Metalne proteinaze, njihovo katalitičko djelovanje je zbog prisustva Mg 2+, Mn 2+, Co 2+, Zn 2+, Fe 2+ u aktivnom centru. Jačina veze između metala i proteinskog dijela enzima može biti različita. Ioni metala uključeni u aktivni centar učestvuju u formiranju kompleksa enzim-supstrat i olakšavaju aktivaciju supstrata.

Važna karakteristika proteinaza je selektivna priroda njihovog djelovanja na peptidne veze u proteinskom molekulu. Kao rezultat toga, pojedinačni protein se uvijek cijepa pod utjecajem određene proteinaze u strogo ograničen broj peptida.

5. Peptidne hidrolaze koje cijepaju aminokiseline iz peptida, počevši od aminokiseline sa slobodnom NH2 grupom, nazivaju se aminopeptidaze, one sa slobodnom COOH grupom nazivaju se karboksipeptidaze. Dovršiti hidrolizu proteinske dipeptidaze, cijepanjem dipeptida na aminokiseline.

6. Amidaze kataliziraju hidrolitičko cijepanje veze između ugljika i dušika: deaminacija amina. Ova grupa enzima uključuje ureazu, koja vrši hidrolitičko cijepanje uree. oksidativni enzim

7. Ureaza - jednokomponentni enzim (M = 480 hiljada). Molekul je globula i sastoji se od osam jednakih podjedinica. Ima apsolutnu supstratnu specifičnost, djeluje samo na ureu.

Treba napomenuti da je za otkrivanje slobodnih enzima u tlu potrebno prije svega osloboditi ga od živih organizama, odnosno izvršiti potpunu ili djelomičnu sterilizaciju. Idealan faktor koji steriliše tlo za potrebe enzimologije trebao bi ubijati žive ćelije bez narušavanja njihove ćelijske strukture, a da pritom ne utiče na same enzime. Teško je reći da li sve trenutno korištene metode sterilizacije ispunjavaju ove zahtjeve. Najčešće se zemljište za potrebe enzimologije steriliše dodatkom toluena kao antiseptika, tretiranjem tla etilen oksidom ili, što se danas sve češće praktikuje, ubijanjem mikroorganizama raznih vrsta jonizujućim zračenjem. Dalja tehnika određivanja katalitičkih svojstava tla ne razlikuje se od metoda za određivanje aktivnosti enzima biljnog ili životinjskog porijekla. U tlo se dodaje određena koncentracija supstrata za enzim, a nakon inkubacije se proučavaju produkti reakcije. Analize mnogih tla obavljene ovom metodom pokazale su da ona sadrže slobodne enzime katalitičke aktivnosti.

1.2 Enzimska aktivnost tla

Enzimska aktivnost tla [od lat. Fermentum - kvasac] - sposobnost tla da katalitički djeluje na procese transformacije egzogenih i vlastitih organskih i mineralnih spojeva zbog enzima prisutnih u njemu. Karakterizirajući enzimsku aktivnost tla, označavaju ukupni indikator aktivnosti. Enzimska aktivnost različitih tla nije ista i povezana je s njihovim genetskim karakteristikama i kompleksom međudjelujućih faktora okoline. Nivo enzimske aktivnosti tla određen je aktivnošću različitih enzima (invertaze, proteaze, ureaze, dehidrogenaze, katalaze, fosfataze), izražene količinom razgrađenog supstrata u jedinici vremena po 1 g tla.

Biokatalitička aktivnost tla zavisi od stepena njihovog obogaćenja mikroorganizmima i od vrste zemljišta. Aktivnost enzima varira kroz genetske horizonte, koji se razlikuju po sadržaju humusa, tipovima reakcija, redoks potencijalu i drugim parametrima duž profila.

U prašumskim tlima intenzitet enzimskih reakcija uglavnom je određen horizontima šumske stelje, a na obradivim tlima obradivim slojevima. Svi biološki manje aktivni genetski horizonti ispod A ili An horizonta imaju nisku aktivnost enzima. Njihova aktivnost se neznatno povećava obradom tla. Nakon razvoja šumskih tala za oranice, enzimska aktivnost formiranog obradivog horizonta naglo opada u odnosu na šumsku stelju, ali kako se obrađuje povećava se i na visoko obrađenim zemljištima približava se ili premašuje onoj šumske stelje.

Enzimska aktivnost odražava stanje plodnosti tla i unutrašnje promjene koje nastaju tokom poljoprivrednog korištenja i povećanje nivoa uzgojne kulture. Ove promjene se javljaju i kada se netaknuta i šumska tla unose u obradu i kada se koriste na različite načine.

U cijeloj Bjelorusiji godišnje se u obradivim zemljištima gubi do 0,9 t/ha humusa. Kao rezultat erozije, svake godine se sa njiva nepovratno odnese 0,57 t/ha humusa. Razlozi dehumifikacije tla su povećana mineralizacija organske tvari tla, zaostajanje za procesima novog stvaranja humusa iz mineralizacije zbog nedovoljnog unosa organskih gnojiva u tlo i smanjenje enzimske aktivnosti tla.

Biohemijske transformacije organske materije tla nastaju kao rezultat mikrobiološke aktivnosti pod uticajem enzima. enzimska aktivnost mikroorganizama tla

Enzimi igraju posebnu ulogu u životu životinja, biljaka i mikroorganizama. Enzimi tla sudjeluju u razgradnji biljnih, životinjskih i mikrobnih ostataka, kao i u sintezi humusa. Kao rezultat toga, hranjive tvari iz teško probavljivih spojeva prelaze u lako dostupne oblike za biljke i mikroorganizme. Enzime karakteriše visoka aktivnost, stroga specifičnost delovanja i velika zavisnost od različitih uslova okoline. Zahvaljujući svojoj katalitičkoj funkciji, omogućavaju da se veliki broj hemijskih reakcija brzo odvija u tijelu ili izvan njega.

Zajedno sa drugim kriterijumima, enzimska aktivnost zemljišta može poslužiti kao pouzdan dijagnostički indikator za određivanje stepena kultivacije zemljišta. Kao rezultat istraživanja 4, str. 91 utvrđena je veza između aktivnosti mikrobioloških i enzimskih procesa i provođenja mjera koje povećavaju plodnost tla. Obrada tla, đubrenje značajno mijenjaju ekološku sredinu za razvoj mikroorganizama.

Trenutno je nekoliko hiljada pojedinačnih enzima pronađeno u biološkim objektima, a nekoliko stotina ih je izolovano i proučavano. Poznato je da živa stanica može sadržavati do 1000 različitih enzima, od kojih svaki ubrzava jednu ili drugu kemijsku reakciju.

Interes za upotrebu enzima je uzrokovan i činjenicom da se zahtjevi za povećanjem sigurnosti tehnoloških procesa stalno povećavaju. Prisutni u svim biološkim sistemima, kao produkti i alati ovih sistema, enzimi se sintetišu i funkcionišu u fiziološkim uslovima (pH, temperatura, pritisak, prisustvo neorganskih jona), nakon čega se lako izlučuju, podvrgavajući razaranju do aminokiselina. . I proizvodi i otpadni proizvodi većine procesa koji uključuju enzime su netoksični i lako razgradivi. Osim toga, u mnogim slučajevima, enzimi koji se koriste u industriji dobivaju se na ekološki prihvatljiv način. Enzimi se razlikuju od nebioloških katalizatora ne samo po sigurnosti i povećanoj biorazgradivosti, već i po specifičnosti djelovanja, blagim reakcionim uvjetima i visokoj efikasnosti. Efikasnost i specifičnost delovanja enzima omogućava dobijanje ciljnih proizvoda u velikom prinosu, što čini upotrebu enzima u industriji ekonomski isplativom. Upotreba enzima doprinosi smanjenju potrošnje vode i energije u tehnološkim procesima, smanjuje emisiju CO2 u atmosferu, smanjuje rizik od zagađenja životne sredine nusproizvodima tehnoloških ciklusa.

Primjenom napredne poljoprivredne tehnologije moguće je promijeniti u povoljnom smjeru mikrobiološke procese ne samo u obradivim, već i u podoranim slojevima tla.

Uz direktno učešće ekstracelularnih enzima dolazi do razgradnje organskih spojeva tla. Dakle, proteolitički enzimi razgrađuju proteine u aminokiseline.

Ureaza razlaže ureu na CO2 i NH3. Nastali amonijak i amonijeve soli služe kao izvor ishrane dušikom za biljke i mikroorganizme.

Invertaza i amilaza sudjeluju u razgradnji ugljikohidrata. Enzimi fosfatne grupe razgrađuju organofosforna jedinjenja u tlu i igraju važnu ulogu u fosfatnom režimu potonjeg.

Za karakterizaciju opće enzimske aktivnosti tla obično se koriste najčešći enzimi karakteristični za veliku većinu mikroflore tla - invertaza, katalaza, proteaza i drugi.

U uslovima naše republike urađena su mnoga istraživanja 16, str. 115 o proučavanju promjena u nivou plodnosti i enzimske aktivnosti tla pod antropogenim uticajem, međutim, dobijeni podaci ne daju iscrpan odgovor na prirodu promjena zbog teškoće poređenja rezultata zbog razlike u eksperimentalni uslovi i metode istraživanja.

S tim u vezi, potraga za optimalnim rješenjem problema poboljšanja humusnog stanja tla i njegove enzimske aktivnosti u specifičnim zemljišno-klimatskim uvjetima zasnovana je na razvoju resursnoštedljivih metoda osnovne obrade tla i korištenja tla- Zaštitni plodoredi koji pomažu u očuvanju strukture, sprečavaju prekomernu konsolidaciju tla i poboljšavaju njihov kvalitet i vraćaju plodnost tla uz minimalne troškove, vrlo relevantni.

1.3 Metodološki pristupi određivanju enzimskihaktivnosti tla

1.3.1 Eksperimentalna izolacijathsitei mapiranje

Ogledna lokacija - dio istražnog područja, koji karakterišu slični uslovi (reljef, homogenost strukture tla i vegetacionog pokrivača, priroda privredne upotrebe).

Testno mjesto treba biti smješteno na tipičnoj lokaciji za područje istraživanja. Na površini od 100 kvadratnih metara. m postavlja se jedno testno mjesto veličine 25 m. U slučaju heterogenosti reljefa, lokacije se biraju prema elementima reljefa.

Oni daju preliminarni plan za polaganje glavnih dionica i polupresjeka na način da karakteriziraju tla svih oblika reljefa i razlike u zemljišnom pokrivaču.

Metoda petlje se koristi u područjima sa složenim terenom i gustom geografskom mrežom. Ovom metodom se proučavano područje dijeli na zasebne elementarne sektore, uzimajući u obzir karakteristike promjena u reljefu ili hidrografskoj mreži. Sektor se posmatra iz jednog centra izvođenjem ruta u obliku petlje u radijalnom pravcu.

Uzimajući u obzir karakteristike reljefa i hidrografske mreže jednog područja, pravci istraživanja mogu se planirati kombinovano, tj. dio lokaliteta se ispituje metodom paralelnih prelaza teritorije, a dio metodom petlji.

Duž trasa su tačke polaganja usjeka planirane na način da se pokriju sve glavne razlike u reljefu i vegetaciji, tj. razmaci između presjeka nisu ograničeni, pa na nekim, po pravilu, reljefno otežanim mjestima, dijelovi mogu biti gušći, dok u drugim, relativno homogenim, područjima, položaj presjeka može biti rijedak.

Slijedi rad u vezi sa mapiranjem tla i detaljnim proučavanjem tla, počevši od rekognosciranja lokaliteta (kvarta). Prilikom izviđanja upoznaju se sa granicama lokaliteta i uopšte sa objektom istraživanja koji se zaobilazi duž čistina, znamenitosti i puteva. Na najkarakterističnijim mjestima polažu se rezovi, čija se lokacija primjenjuje na plan. Prema rezultatima izviđanja, trase i mjesta za polaganje usjeka su konačno korigovani.

Nakon rekognosciranja pristupa se samom izviđanju, pri čemu je potrebno imati plan polaganja tla i čistu kopiju nacrta taksacionog opisa. Opća ideja o sortama tla i početnim oznakama granica kontura tla dobivaju se na temelju proučavanja glavnih i kontrolnih dionica. Pojašnjenje granica raspodjele konture tla vrši se kopanjem. Istovremeno, u terenskom dnevniku za svaku sekciju popunjava se obrazac za opisivanje tla. Nakon polaganja i povezivanja sekcija vrši se terenska studija rasporeda tla radi utvrđivanja klasifikacije datog tla. Prema rezultatima terenske procjene zemljišnog pokrivača i svih ostalih elemenata krajolika, kao kontura tla izdvaja se posebno, relativno homogeno ili monotono šareno područje.

Osnova za utvrđivanje granica između kontura različitih tla je identifikacija uzoraka između tla, reljefa i vegetacije. Promjene faktora formiranja tla dovode do promjena zemljišnog pokrivača. Uz jasnu promjenu reljefa, biljnih formacija i matičnih stijena, granice razlika tla poklapaju se s granicama na tlu. Zauzvrat, lakoća fiksiranja granica na karti i točnost identifikacije kontura tla ovise o točnosti topografske baze. Međutim, u prirodi se najčešće mora suočiti s nejasnim granicama, postupnim prijelazom. U ovom slučaju, da bi se utvrdile granice kontura tla, potrebno je polaganje velikog broja jama, kao i bogato praktično iskustvo i dobre vještine promatranja. Prilikom izvođenja stvarnog premjera na terenu, na osnovu plana prepisanog iz poreskog plana, izrađuje se skica tla istražnog područja.

Treba imati na umu da ne postoje stroge granice između razlika u tlu u prirodi, budući da se zamjena jedne razlike tla drugom događa postupno kroz akumulaciju nekih karakteristika i gubitak drugih. Dakle, snimanje tla omogućava samo da se u većoj ili manjoj mjeri prenesu šematski obrisi distribucije kontura tla, a tačnost identifikacije njihovih granica ovisi o mjerilu snimanja, vrsti tla i drugim uvjetima. Minimalne dimenzije kontura tla koje podliježu obaveznoj identifikaciji na karti tla određene su tehničkim standardima.

1.3.2 Osobine odabira i pripreme uzoraka tla za analizu

Da bi se pravilno odredio sadržaj određene supstance u tlu, sve agrohemijske analize moraju se izvršiti sa besprekornom tačnošću i tačnošću. Međutim, čak i vrlo temeljita analiza će dati nepouzdane rezultate ako tlo nije pravilno uzorkovano.

Budući da se uzorak za analizu uzima vrlo mali, a rezultati određivanja treba da daju objektivnu karakteristiku velikih količina materijala, pažnja se poklanja otklanjanju heterogenosti prilikom uzorkovanja tla. Usrednjavanje uzoraka tla postiže se postupnim odabirom početnih, laboratorijskih i analitičkih uzoraka.

Mješoviti početni uzorak mora biti sastavljen od pojedinačnih uzoraka (originalnih uzoraka) uzetih unutar iste razlike tla. Ako lokacija ima složen pokrivač tla, tada se ne može uzeti jedan prosječan uzorak. Trebalo bi ih biti onoliko koliko postoje razlike u tlu.

U zavisnosti od konfiguracije lokacije, lokacija tačaka za uzimanje početnih uzoraka na njoj varira. Na uskom, izduženom dijelu, mogu se postaviti duž (u sredini) njega. Na širokoj površini, blizu kvadrata, bolje je raspoređeno u etapama uzorkovanja. Na velikim površinama vrši se uzorkovanje zemljišta po dužini parcele u njenoj sredini, u količini do 20 kom.

Temeljito promiješajte uzet početni uzorak zemlje na komadu cerade, dosljedno prosječite i smanjite na željenu zapreminu, a zatim ga sipajte u čistu vreću ili kutiju. Ovo je laboratorijski uzorak, njegova masa je oko 400 g.

Na vrh kutije s laboratorijskim uzorkom stavlja se naljepnica od šperploče ili kartona, ispisana olovkom, koja označava:

1. Nazivi objekta.

2. Nazivi lokacija.

3. Brojevi parcela.

4. Dubina selekcije.

5. Brojevi uzoraka.

6. Prezimena lica koje je nadgledalo rad ili uzimalo uzorak.

7. Datumi rada.

Isti unos se istovremeno vrši u dnevniku.

Uzorak zemlje dostavljen sa gradilišta u laboratoriju se izlije na debeli papir ili list čiste šperploče i rukama umijesite sve stvrdnute grudve. Zatim se pincetom odaberu strane inkluzije, tlo se dobro promiješa i malo se drobi. Nakon takve pripreme laboratorijskog uzorka, on se ponovo raspršuje kako bi se doveo do zračno suhog stanja, zatim drobi i propušta kroz sito s rupama od 2 mm.

Prostorija za sušenje tla mora biti suha i zaštićena od pristupa amonijaku, kiselim parama i drugim plinovima.

Za određivanje enzimske aktivnosti obično se uzima tlo osušeno na otvorenom; Mokre uzorke treba sušiti u laboratoriji na sobnoj temperaturi. Mora se voditi računa da uzorak ne sadrži neraspadnute biljne ostatke. Grudve tla se drobe i prosejaju kroz sito sa veličinom oka od 1 mm. Prilikom proučavanja enzimske aktivnosti svježeg (vlažnog) uzorka potrebno je još više pažnje posvetiti potpunom uklanjanju biljnih ostataka. Istovremeno sa proučavanjem aktivnosti određuje se i vlažnost tla, a dobiveni rezultat se preračunava za 1 g apsolutno suvog tla.

1.4 Utjecaj različitih faktorana enzimsku aktivnost tla

Važan faktor od kojeg zavisi brzina enzimske reakcije (i katalitička aktivnost enzima) je temperatura, čiji je učinak prikazan na slici 1. Sa slike se može vidjeti da s porastom temperature na određene vrijednosti, brzina reakcije se povećava. Ovo se može objasniti činjenicom da kako temperatura raste, kretanje molekula se ubrzava i molekuli reagujućih supstanci imaju više mogućnosti da se sudare jedni s drugima. To povećava vjerovatnoću da će doći do reakcije između njih. Temperatura koja daje najveću brzinu reakcije naziva se optimalna temperatura.

Svaki enzim ima svoju optimalnu temperaturu. Općenito, za enzime životinjskog porijekla ona se kreće između 37 i 40C, a za biljne - između 40 i 50C. Međutim, postoje izuzeci: b-amilaza iz proklijalog zrna ima optimalnu temperaturu na 60C, a katalaza - unutar 0-10C. Kako temperatura raste iznad optimalne, brzina enzimske reakcije se smanjuje, iako se učestalost molekularnih sudara povećava. To se dešava zbog denaturacije, tj. gubitak nativnog stanja enzima. Na temperaturama iznad 80C, većina enzima potpuno gubi svoju katalitičku aktivnost.

Smanjenje brzine enzimske reakcije na temperaturama iznad optimalne zavisi od denaturacije enzima. Stoga je važan pokazatelj koji karakterizira omjer enzima i temperature njegova termolabilnost, tj. brzina inaktivacije samog enzima sa povećanjem temperature.

Slika 1 – Utjecaj temperature na brzinu hidrolize škroba amilazom

Na niskim temperaturama (0C i niže), katalitička aktivnost enzima pada gotovo na nulu, ali denaturacija ne dolazi. Sa povećanjem temperature, njihova katalitička aktivnost se ponovo obnavlja.

Takođe, na enzimsku aktivnost zemljišta utiču vlažnost, sadržaj mikroorganizama i ekološko stanje zemljišta.

1.5. Promjena zajednica mikroorganizama u zemljištu

Mikroorganizmi u zemljištu su veoma brojni i raznovrsni. Među njima su bakterije, aktinomicete, mikroskopske gljive i alge, protozoe i živa bića bliska ovim grupama.

Biološki ciklus u tlu odvija se uz učešće različitih grupa mikroorganizama. U zavisnosti od vrste tla, sadržaj mikroorganizama varira. U baštenskim, baštenskim, oranicama ima od milion do nekoliko milijardi mikroorganizama na 1 g zemlje. Tlo svake bašte sadrži svoje mikroorganizme. Oni svojom biomasom učestvuju u akumulaciji organske materije tla. Oni igraju veliku ulogu u formiranju dostupnih oblika mineralne ishrane za biljke. Značaj mikroorganizama u akumulaciji biološki aktivnih materija u zemljištu, kao što su auksini, giberelini, vitamini, aminokiseline, koji stimulišu rast i razvoj biljaka, izuzetno je velik. Mikroorganizmi koji tvore sluz polisaharidne prirode, kao i veliki broj gljivičnih filamenata, aktivno učestvuju u formiranju strukture tla, lijepeći prašnjave čestice tla u agregate, čime se poboljšava vodno-zračni režim tla.

Biološka aktivnost tla, broj i aktivnost zemljišnih mikroorganizama usko su povezani sa sadržajem i sastavom organske tvari. Istovremeno, najvažniji procesi formiranja plodnosti tla, kao što su mineralizacija biljnih ostataka, humifikacija, dinamika elemenata mineralne ishrane, reakcija zemljišnog rastvora, transformacija različitih zagađivača u tlu, stepen akumulacije pesticida u biljkama, nakupljanje toksičnih materija u tlu i pojava zamora tla. Sanitarno-higijenska uloga mikroorganizama je također velika u transformaciji i neutralizaciji jedinjenja teških metala.

Obećavajući pravac za obnovu i održavanje plodnosti i biološko intenziviranje poljoprivrede je upotreba proizvoda prerade organskog otpada uz učešće vermikomposta kišnih glista koji su u simbiozi sa mikroorganizmima. U prirodnim tlima razgradnju stelje vrše gliste, koprofagi i drugi organizmi. Ali u ovaj proces su uključeni i mikroorganizmi. U crijevima crva stvaraju se povoljniji uvjeti za obavljanje bilo koje funkcije nego u tlu. Gliste u savezu sa mikroorganizmima pretvaraju različite organske otpatke u visokoefikasna biološka đubriva dobre strukture, obogaćena makro- i mikroelementima, enzimima, aktivnom mikroflorom, obezbeđujući produženo (dugotrajno, postepeno) dejstvo na biljke.

Dakle, osiguravanjem razvoja mikroorganizama u tlu povećava se prinos i poboljšava njegov kvalitet. Uostalom, razvijaju se mikroorganizmi, tj. podijeliti svakih 20-30 minuta i, u prisustvu dovoljne ishrane, formirati veliku biomasu. Ako bik težine 500 kg dnevno formira 0,5 kg - 1 kg, tada je 500 kg mikroorganizama dnevno biomasa, a 500 kg biljaka stvara 5 tona biomase. Zašto se to ne primjećuje u tlu? I zato što je za to mikroorganizmima potrebna hrana, a s druge strane različiti faktori ograničavaju, posebno pesticidi. Na površini od 1 ha, kao rezultat vitalne aktivnosti mikroba tla, tokom godine se oslobađa 7500 m3 ugljičnog dioksida. A ugljični dioksid je neophodan i kao izvor ugljične ishrane za biljke i za otapanje teško dostupnih soli fosforne kiseline i pretvaranje fosfora u oblik koji je dostupan za ishranu biljaka. One. tamo gdje mikroorganizmi dobro funkcioniraju, nema potrebe za primjenom fosfornih gnojiva. Ali i sami mikroorganizmi trebaju organsku materiju.

U ravnoteži organske materije tla velika je uloga kultiviranih biljaka. Akumulaciju humusa u zemljištu olakšavaju višegodišnje trave, posebno mahunarke. Nakon njihovog ubiranja, u tlu ostaje fitomasa, koja je obogaćena dušikom zbog fiksacije nodulnim bakterijama iz zraka. Uzgajivači i povrtarske kulture (krompir, kupus i dr.) smanjuju sadržaj humusa u zemljištu, jer ostavljaju malu količinu biljnih ostataka u zemljištu, a primenjeni sistem duboke obrade obezbeđuje intenzivno snabdevanje oranica kiseonikom i kao rezultat toga obezbeđuje snažnu mineralizaciju organske materije, tj. njegov gubitak.

Prilikom analize tla često se uzima u obzir broj pojedinačnih fizioloških grupa mikroorganizama. To se radi takozvanom titarskom metodom, u kojoj se tekući selektivni (elektivni) hranjivi mediji za određene grupe mikroorganizama kontaminiraju različitim razrjeđenjima zemljišne suspenzije. Ustanovljavanjem stepena razblaženja nakon držanja u termostatu, koji je pokazao prisustvo željene grupe mikroorganizama, moguće je jednostavnim preračunavanjem odrediti broj njenih predstavnika u zemljištu. Na taj način saznaju koliko je tlo bogato nitrifikatorima, denitrifikatorima, celulozom koji razgrađuju i drugim mikroorganizmima.

Za karakterizaciju tipa tla i njegovog stanja važni su ne samo pokazatelji broja različitih grupa mikroorganizama, već i analiza stanja u tlu pojedinih njihovih vrsta. Uz rijetke izuzetke, čak su i fiziološke grupe mikroorganizama vrlo široke. Vanjski okoliš može drastično promijeniti sastav vrsta mikroorganizama u tlu, ali ima mali ili nikakav utjecaj na broj njihovih fizioloških grupa. Stoga je pri analizi tla važno težiti utvrđivanju stanja pojedinih vrsta mikroorganizama.

Među mikroorganizmima u tlu postoje predstavnici različitih sistemskih jedinica koje mogu asimilirati ne samo lako probavljiva organska jedinjenja, već i složenije tvari aromatične prirode, koje uključuju takve spojeve karakteristične za tlo kao humusne tvari.

Sva tla na Zemlji nastala su od vrlo raznolikih stijena koje izlaze na površinu, a koje se obično nazivaju matičnim stijenama. Labave sedimentne stijene uglavnom djeluju kao stene koje stvaraju tlo, jer magmatske i metamorfne stijene relativno rijetko izlaze na površinu.

Osnivač naučne nauke o tlu, V. V. Dokučajev, smatrao je tlo posebnim prirodnim tijelom, prepoznatljivim kao biljka, životinja ili mineral. Istakao je da različita tla nastaju pod različitim uslovima i da se vremenom mijenjaju. Prema definiciji V. V. Dokuchaeva, tlo treba nazvati „dnevnim“, odnosno površinskim horizontima stijena, prirodno izmijenjenim pod utjecajem niza faktora. Tip tla je sastavljen u zavisnosti od: a) matične stijene, b) klime, c) vegetacije, d) reljefa zemlje, i e) starosti procesa formiranja tla.

Razvijajući naučne osnove nauke o tlu, V. V. Dokuchaev je primijetio ogromnu ulogu živih organizama, a posebno mikroorganizama, u formiranju tla.

Period stvaralaštva V. V. Dokučajeva poklopio se sa vremenom velikih otkrića L. Pasteura, koja su pokazala veliki značaj mikroorganizama u transformaciji različitih supstanci i u infektivnom procesu. Krajem prošlog i početkom ovog stoljeća došlo je do niza značajnih otkrića u oblasti mikrobiologije, koja su bila od fundamentalnog značaja za nauku o tlu i poljoprivredu. Utvrđeno je, posebno, da tlo sadrži ogroman broj različitih mikroorganizama. To je dalo povoda za razmišljanje o suštinskoj ulozi mikrobiološkog faktora u formiranju i životu tla.

Istovremeno sa V. V. Dokuchaevom, radio je još jedan izvanredni naučnik tla P. A. Kostychev 24, str. 72. U monografiji „Tla Černozemske oblasti Rusije, njihov nastanak, sastav i svojstva“ (1886) piše da je geologija od sekundarnog značaja u pitanju černozema, jer se akumulacija organske materije dešava u gornjim slojevima. zemlje, geološki raznolike, i černozema je pitanje geografije viših biljaka i pitanje fiziologije nižih biljaka koje razlažu organsku materiju. PA Kostychev je proveo niz eksperimenata kako bi razjasnio ulogu pojedinih grupa mikroorganizama u stvaranju humusa u tlu.

Akademik V. I. Vernadsky, učenik V. V. Dokučajeva, dao je veliki doprinos konceptu uloge biološkog faktora u transformaciji Zemlje i u procesu formiranja tla. Smatrao je da su glavni faktor migracije hemijskih elemenata u gornjem dijelu zemljine kore organizmi. Njihova aktivnost utječe ne samo na organske, već i na mineralne tvari tla i podzemnih slojeva.

Već u početnim fazama transformacije stijena u tlo, vrlo se jasno nameće uloga mikroorganizama u procesima trošenja minerala. Izvanredni naučnici V. I. Vernadsky i B. B. Polynov smatrali su trošenje stijena rezultatom aktivnosti biljaka, uglavnom nižih organizama. Do danas je ovo gledište potvrđeno velikom količinom eksperimentalnog materijala.

Obično su prvi naseljenici stijena ljuskavi lišajevi, koji formiraju lisnate ploče, ispod kojih se nakuplja mala količina sitne zemlje. Lišajevi su u pravilu u simbiozi sa saprofitnim bakterijama koje ne stvaraju spore.

U odnosu na niz elemenata, lišajevi se ponašaju kao njihovi akumulatori. U finoj zemlji pod litofilnom vegetacijom naglo se povećava količina organske tvari, fosfora, željeznog oksida, kalcija i magnezija.

Od ostalih biljnih organizama koji se naseljavaju na matičnim stijenama, treba istaknuti mikroskopske alge, posebno plavo-zelene i dijatomeje. Oni ubrzavaju trošenje aluminosilikata i obično žive u zajednici s bakterijama koje ne stvaraju spore.

Alge očito igraju značajnu ulogu kao autotrofni akumulatori organskih tvari, bez kojih se ne može nastaviti snažna aktivnost saprofitnih mikroorganizama. Potonji proizvode različite spojeve koji uzrokuju trošenje minerala. Mnoge plavo-zelene alge su fiksatori dušika i ovim elementom obogaćuju razorivu stijenu.

Glavnu ulogu u procesu trošenja vjerojatno imaju ugljični dioksid, mineralne i organske kiseline koje proizvode različiti mikroorganizmi. Postoje indicije da određene keto kiseline imaju snažan efekat rastvaranja. Nije isključena mogućnost učešća u trošenju humusnih spojeva.

Treba napomenuti da mnoge bakterije stvaraju sluz, što olakšava bliski kontakt mikroorganizama sa stijenom. Uništavanje potonjeg događa se kako pod utjecajem proizvoda vitalne aktivnosti mikroorganizama, tako i kao rezultat stvaranja složenih spojeva između tvari sluzi i kemijskih elemenata koji čine kristalne rešetke minerala. Trošenje stijena u prirodi treba posmatrati kao jedinstvo dva suprotna procesa - raspadanja primarnih minerala i nastanka sekundarnih minerala. Novi minerali mogu nastati kada mikrobni metaboliti međusobno djeluju.

...

Slični dokumenti

Proučavanje ekoloških uslova, zonskih i intrazonalnih faktora formiranja tla. Karakterizacija strukture zemljišnih profila, granulometrijskog sastava, fizičko-hemijskih i vodno-fizičkih svojstava tla, formiranje agroekoloških tipova tla.

seminarski rad, dodan 14.09.2011

Karakterizacija morfoloških elemenata i karakteristika tla. Vrste strukture profila tla. Sistem simbola za označavanje genetskih horizonata tla. Utjecaj hemijskog sastava na boju tla. Klasifikacija neoplazmi i inkluzija tla.

sažetak, dodan 22.12.2013

Prirodni uslovi i faktori formiranja tla. Sistematski popis glavnih tipova tla i njihovih morfoloških karakteristika. Vodo-fizička svojstva tla, njihov granulometrijski, agregatni i hemijski sastav, nasipna gustina. Metode zaštite tla.

seminarski rad, dodan 07.02.2010

Fiziološko stanje fiksatora dušika u tipovima tla, procjena njihovih adaptivnih sposobnosti. Analiza uzoraka tla uzetih u regijama regije Nižnji Novgorod. Identifikacija sojeva roda Azotobacter po kulturnim i fiziološkim karakteristikama.

teze, dodato 15.02.2014

Faktori i procesi formiranja tla, struktura zemljišnog pokrivača objekta proučavanja, glavne vrste tla. Detaljne karakteristike kontura tla, njihov odnos na istraživanom području. Procjena plodnosti tla i njegov šumskokulturni značaj.

seminarski rad, dodan 12.11.2010

Populacija Ophiobolus hyphae eubakterijama, aktinomicetama i gljivama u prirodnim tlima. Antibiotska aktivnost nekih posebno produktivnih gljiva u odnosu na druge gljive. Infekcija insekata koji žive u zemljištu, sastav bakterija u zemljištu.

sažetak, dodan 03.07.2011

Prirodni uslovi formiranja tla: klima, topografija, matične stijene, vegetacija, hidrologija i hidrografija. Mjere za poboljšanje plodnosti tla, preporuke za njihovu upotrebu. Poljoprivredno grupisanje i klasiranje tla.

seminarski rad, dodan 22.06.2013

Utjecaj stijena, klime, reljefa, vegetacije na formiranje tla. Granulometrijski sastav, fizička svojstva, vodni režim obradivih tla. Određivanje zemljišno-ekološkog indeksa. Glavne mjere za poboljšanje plodnosti tla u agrogrupama.

seminarski rad, dodan 25.05.2012

Svojstva slanih tla, njihovo formiranje. Uslovi akumulacije soli u zemljištu. Intenzitet vegetacije. Izvori lako rastvorljivih soli. Distribucija zaslanjenih tla. Izraz zaslanjenih tla u sistematici, dijagnostički horizonti.

sažetak, dodan 30.03.2014

Proučavanje uticaja poljoprivrednih kultura na sastav i dinamiku zemljišnih rastvora. Rasprostranjenost sivih šumskih tala, karakteristike geneze, dijagnostika, svojstva, klasifikacija, upotreba. Sadržaj i sastav organske materije tla.

Uvod...3

1. Pregled literature...5

1.1 Koncept enzimske aktivnosti tla ... 5

1.2. Utjecaj teških metala na enzimsku aktivnost

1.3. Utjecaj agrohemijskih sredstava na enzimsku aktivnost tla ... 23

2. Eksperimentalni dio...32

2.1 Objekti, metode i uslovi za sprovođenje istraživanja ... 32

2.2. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost buseno-podzolskog tla kontaminiranog olovom...34

2.2.1. Agrohemijske karakteristike tla kontaminiranog olovom i njegov sadržaj u tlu pokusa... 34

2.2.2. Uticaj agrohemijske podloge na prinos jarih žitarica u fazi sabiranja na zemljištu kontaminiranom olovom...41

2.2.3. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost tla kontaminiranog olovom...43

2.3. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost buseno-podzolista tla kontaminiranog kadmijumom...54

2.3.1. Agrohemijske karakteristike tla kontaminiranog kadmijumom i njegov sadržaj u tlu eksperimenta ... 54

2.3.2. Uticaj agrohemijske podloge na prinos jarih žitarica u fazi sabiranja na zemljištu kontaminiranom kadmijumom...60

2.3.3. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost tla kontaminiranog kadmijumom...62

2.4. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost buseno-podzolskog tla kontaminiranog cinkom...69

2.4.1. Agrohemijske karakteristike tla kontaminiranog cinkom i njegov sadržaj u tlu pokusa ... 69

2.4.2. Uticaj agrohemijske podloge na prinos jarih žitarica u fazi sabiranja na zemljištu kontaminiranom cinkom...75

2.4.3. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost

tlo kontaminirano cinkom...76

2.5. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost buseno-podzolista tla kontaminiranog bakrom...82

2.5.1. Agrohemijske karakteristike tla kontaminiranog bakrom i njegov sadržaj u tlu pokusa... 83

2.5.2. Uticaj agrohemijske podloge na prinos jarih žitarica u fazi branja na zemljištu kontaminiranom bakrom...89

2.5.3. Utjecaj agrohemijske podloge na enzimsku aktivnost

tlo kontaminirano bakrom...90

Zaključak...96

Zaključci...99

Reference...101

Aplikacija

Uvod

Uvod.

Upotreba agrohemijskih sredstava u agroekosistemu je najvažniji uslov za razvoj savremene poljoprivrede. To je diktirano potrebom da se održi i poboljša nivo plodnosti tla, i kao rezultat toga da se dobiju visoki i stabilni prinosi.

Agrohemijski agensi obavljaju niz ekoloških funkcija u agrocenozi (Mineev, 2000). Jedna od najvažnijih funkcija agrohemije je smanjenje negativnih posljedica lokalnog i globalnog tehnogenog zagađenja agroekosistema teškim metalima (HM) i drugim toksičnim elementima.

Agrohemijski agensi smanjuju negativan učinak HM-a na nekoliko načina, uključujući njihovu inaktivaciju u tlu i jačanje fizioloških barijernih funkcija biljaka koje sprječavaju ulazak HM-a u njih. Ako u literaturi postoji mnogo informacija o pitanju inaktivacije HM u tlu (Iljin, 1982, itd., Obukhov, 1992, Aleksejev, 1987, itd.), onda postoje izolirane studije o povećanju barijere funkcije biljaka. Zbog poboljšanja fizioloških barijernih funkcija pod dejstvom agrohemijskih agenasa, znatno manje HM ulazi u biljke u istom sadržaju na različitim agrohemijskim podlogama (Solovjeva, 2002). Jačanje barijernih funkcija prati optimizacija ishrane biljaka, a kao rezultat i poboljšanje biološke situacije u tlu.

Ova ekološka funkcija, odnosno poboljšanje biološke aktivnosti i strukture mikrobne cenoze tla kontaminiranog HM pod dejstvom agrohemijskih agenasa, još uvek nema dovoljno eksperimentalne potkrepe.

Poznato je da se neki pokazatelji biološke aktivnosti u slučaju stresne situacije u tlu mijenjaju ranije od

druge karakteristike tla, na primjer, agrohemijske (Zvyagintsev, 1989, Lebedeva, 1984). Enzimska aktivnost tla je jedan od takvih pokazatelja. Brojne studije su utvrdile negativan uticaj teških metala na aktivnost enzima. Istovremeno, poznato je da agrohemijski agensi imaju zaštitni učinak na enzimsku aktivnost tla. Pokušali smo kompleksno razmotriti ovaj problem i utvrditi da li se ekološka zaštitna svojstva agrohemijskih agenasa manifestuju u odnosu na enzimsku aktivnost tla kada je kontaminirana biogenim i abiogenim metalima. Ova strana agrohemijskih sredstava može se otkriti samo ako je ista količina HM prisutna u različitim varijantama pokusa, a to je moguće samo uz iste pokazatelje kiselosti tla. Takve eksperimentalne podatke nismo uspjeli pronaći u literaturi.

1. PREGLED LITERATURE

1.1. Koncept enzimske aktivnosti tla.

Svi biološki procesi povezani s transformacijom tvari i energije u tlu odvijaju se uz pomoć enzima koji igraju važnu ulogu u mobilizaciji biljnih hranjivih tvari, kao i određivanju intenziteta i smjera najvažnijih biohemijskih procesa povezanih s sinteza i razgradnja humusa, hidroliza organskih jedinjenja i redoks režim tla (, 1976; 1979 i drugi).

Formiranje i funkcioniranje enzimske aktivnosti tla je složen i multifaktorski proces. Prema sistemsko-ekološkom konceptu, to je jedinstvo ekološki determinisanih procesa ulaska, stabilizacije i ispoljavanja aktivnosti enzima u tlu (Khaziev, 1991). Ove tri karike su definisane kao blokovi proizvodnje, imobilizacije i delovanja enzima (Khaziev, 1962).

Enzimi u tlu su metabolički produkti biocenoze tla, ali su mišljenja o doprinosu različitih komponenti njihovoj akumulaciji kontradiktorna. Brojni istraživači (Kozlov, 1964, 1966, 1967; Krasilnikov, 1958; i drugi) smatraju da glavnu ulogu u obogaćivanju tla enzimima ima izlučivanje korijena biljaka, drugi (Katsnelson, Ershov, 1958, itd. .) - životinje u zemljištu, većina (Galstyan, 1963; Peive, 1961; Zvyagintsev, 1979; Kozlov, 1966; Drobnik, 1955; Hofmann i Seegerer, 1951; Seegerer, 1953; Hofmann i Hoffmann, et al. ., 1958, 1964, 197 1; Sequi, 1974; i drugi) smatraju da se enzimski bazen u tlu sastoji od intracelularnih i ekstracelularnih enzima, uglavnom mikrobnog porijekla.

Enzimi tla sudjeluju u razgradnji biljnih, životinjskih i mikrobnih ostataka, kao i u sintezi humusa. Kao rezultat enzimskih procesa, nutrijenti iz teško probavljivih

spojevi se pretvaraju u lako dostupne oblike za biljke i mikroorganizme. Enzimi se odlikuju izuzetno visokom aktivnošću, strogom specifičnošću djelovanja i velikom ovisnošću o različitim uvjetima okoline. Ova potonja karakteristika je od velike važnosti za regulisanje njihove aktivnosti u tlu (Khaziev, 1982 i

Enzimska aktivnost tla prema (1979)

sastoji se od:

a) ekstracelularni imobilisani enzimi;

b) ekstracelularni slobodni enzimi;

c) intracelularni enzimi mrtvih ćelija;

d) intracelularni i ekstracelularni enzimi nastali u veštačkim uslovima eksperimenta i nisu karakteristični za ovo tlo.

Utvrđeno je da svaki enzim djeluje samo na dobro definiranu supstancu ili sličnu grupu supstanci i na dobro definiranu vrstu kemijske veze. To je zbog njihove stroge specifičnosti.

Po svojoj biohemijskoj prirodi, svi enzimi su visokomolekularne proteinske supstance. Polipeptidni lanac proteina - enzima nalazi se u svemiru na izuzetno složen način, jedinstven za svaki enzim. Sa određenim prostornim rasporedom funkcionalnih grupa aminokiselina u molekulima6).

Enzimska kataliza počinje formiranjem aktivnog intermedijera, kompleksa enzim-supstrat. Kompleks je rezultat vezivanja molekule supstrata na katalitički aktivno mjesto enzima. U ovom slučaju, prostorne konfiguracije molekula supstrata su donekle modificirane. novo orijentisan

Postavljanje reagujućih molekula na enzim osigurava visoku efikasnost enzimskih reakcija koje smanjuju energiju aktivacije (Khaziev, 1962).

Za katalitičku aktivnost enzima nije odgovoran samo aktivni centar enzima, već i cjelokupna struktura molekule u cjelini. Brzinu enzimske reakcije reguliraju mnogi faktori: temperatura, pH, koncentracija enzima i supstrata, te prisustvo aktivatora i inhibitora. Kao aktivatori mogu djelovati organska jedinjenja, ali češće različiti mikroelementi (Kuprevich, Shcherbakova, 1966).

Tlo je u stanju da reguliše enzimske procese koji se u njemu odvijaju u vezi sa promenama unutrašnjih i spoljašnjih faktora kroz faktorsku ili alosterijsku regulaciju (Galstyan 1974, 1975). Pod uticajem hemijskih jedinjenja unetih u zemljište, uključujući i đubriva, dolazi do alosterične regulacije. Regulacija faktora je zbog kiselosti sredine (pH), hemijskog i fizičkog sastava, temperature, vlažnosti, vodovazdušnog režima itd. Uticaj specifičnosti zemljišta, sadržaja humusa i biomase i drugih faktora na aktivnost enzima koji se koriste za karakterizirati biološku aktivnost tla je dvosmislen (Galstyan 1974; Kiss 1971; Dalai 1975; McBride 1989; Tiler 1978).

Enzimska aktivnost tla može se koristiti kao dijagnostički pokazatelj plodnosti različitih tla, jer aktivnost enzima odražava ne samo biološka svojstva tla, već i njihove promjene pod utjecajem agroekoloških faktora (Galstyan, 1967; Chunderova, 1976; Chugunova, 1990, itd.).

Glavni putevi za ulazak enzima u tlo su ekstracelularni enzimi mikroorganizama i korijena biljaka koji se izlučuju tijekom života i unutarćelijski enzimi koji ulaze u tlo nakon smrti organizama i biljaka u tlu.

Oslobađanje enzima u tlo mikroorganizmima i korijenjem biljaka obično ima adaptivni karakter u vidu odgovora na prisustvo ili odsutnost supstrata za djelovanje enzima ili produkta reakcije, što je posebno izraženo kod fosfataza. Uz nedostatak mobilnog fosfora u mediju, mikroorganizmi i biljke naglo povećavaju oslobađanje enzima. Upravo na tom odnosu zasniva se korištenje aktivnosti fosfataze u tlu kao dijagnostičkog indikatora snabdijevanja biljaka dostupnim fosforom (Naumova, 1954, Kotelev, 1964).

Enzimi, dolazeći iz različitih izvora u tlo, ne uništavaju se, već ostaju u aktivnom stanju. Mora se pretpostaviti da su enzimi, kao najaktivnija komponenta tla, koncentrirani tamo gdje je vitalna aktivnost mikroorganizama najintenzivnija, odnosno na granici između koloida tla i zemljišne otopine. Eksperimentalno je dokazano da su enzimi u tlu uglavnom u čvrstoj fazi (Zvyagintsev, 1979).

Brojni eksperimenti izvedeni u uvjetima inhibicije sinteze enzima u mikrobnim stanicama korištenjem toluena (Drobnik, 1961; Beck i Poshenrieder, 1963), antibiotika (Kuprevich, 1961; Kiss, 1971) ili zračenjem (McLaren5 i sur., 19) ukazuju na 19 da tlo sadrži veliku količinu "akumuliranih enzima", dovoljnih da se neko vrijeme izvrši transformacija supstrata. Među ovim enzimima mogu se navesti invertaza, ureaza, fosfataza, amilaza itd. Ostali enzimi su mnogo aktivniji u odsustvu antiseptika, što znači da se blago akumuliraju u tlu (a - i P-galaktozidaza, dekstranaza, levanaza, malatesteraza, itd.). Treća grupa enzima se ne akumulira u tlu, njihova aktivnost se manifestuje tek u vreme izbijanja mikrobne aktivnosti i indukuje se supstratom. Primljeno do danas

Eksperimentalni podaci ukazuju na razliku u enzimskoj aktivnosti tla različitih tipova (Konovalova, 1975; Zvyagintsev, 1976; Khaziev, 1976; Galstyan, 1974, 1977, 1978; i drugi).

Najviše proučavani enzimi tla su hidrolaze, koje predstavljaju široku klasu enzima koji provode reakcije hidrolize različitih složenih organskih jedinjenja, djelujući na različite veze: esterske, glukozidne, amidne, peptidne itd. Hidrolaze su široko rasprostranjene u zemljištima i igraju važnu ulogu u njihovom obogaćivanju.pokretni i dovoljni nutrijenti za biljke i mikroorganizme uništavajući visokomolekularne organske spojeve. U ovu klasu spadaju enzimi ureaza (amidaza), invertaza (karbohidrata), fosfataza (fosfohidrolaza) itd., čija je aktivnost najvažniji pokazatelj biološke aktivnosti tla (Zvyagintsev, 1980).

Ureaza je enzim uključen u regulaciju metabolizma dušika u tlu. Ovaj enzim katalizira hidrolizu uree u amonijak i ugljični dioksid, uzrokujući hidrolitičko cijepanje veze između dušika i ugljika u organskim molekulima.

Od enzima metabolizma dušika, ureaza je proučavana bolje od drugih. Nalazi se u svim zemljištima. Njegova aktivnost korelira sa aktivnošću svih glavnih enzima metabolizma dušika (Galstyan, 1980).

U tlu ureaza se nalazi u dva glavna oblika: intracelularnom i ekstracelularnom. Prisustvo slobodne ureaze u tlu omogućilo je Briggsu i Segalu (Briggs et al., 1963) da izoluju enzim u kristalnom obliku.

Dio ekstracelularne ureaze adsorbiraju koloidi tla koji imaju visok afinitet za ureazu. Komunikacija s koloidima tla štiti enzim od razlaganja mikroorganizmima i potiče njegovo nakupljanje u tlu. Svako tlo ima svoj stabilan nivo aktivnosti ureaze, određen sposobnošću koloida tla,

uglavnom organski, pokazuju zaštitna svojstva (Zvyagintsev, 1989).

U profilu tla humusni horizont pokazuje najveću aktivnost enzima, a daljnja distribucija duž profila ovisi o genetskim karakteristikama tla.

Zbog široke upotrebe uree kao azotnog đubriva, problemi vezani za njene transformacije pod dejstvom ureaze su praktično značajni. Visoka aktivnost ureaze većine tla onemogućava korištenje uree kao univerzalnog izvora ishrane dušikom, budući da visoka stopa hidrolize uree ureazom tla dovodi do lokalnog nakupljanja amonijum jona, povećanja reakcije medija na alkalne vrijednosti, i, kao rezultat, gubitak dušika iz tla u obliku amonijaka (Tarafdar J. C, 1997). Razgrađujući ureu, ureaza sprečava njenu izomerizaciju u fototoksični amonijum cijanat. Iako se sama urea djelomično koristi od strane biljaka, međutim, kao rezultat aktivnog djelovanja ureaze, ona se ne može dugo čuvati u tlu. U istraživanjima brojnih naučnika uočeno je isparavanje azota uree u obliku amonijaka iz tla pri visokoj aktivnosti ureaze, a unošenjem različitih inhibitora ureaze u tlo dolazi do usporavanja hidrolize uree i gubitaka. manje (Tool P. O., Morgan M. A., 1994). Na brzinu hidrolize uree u tlu utječu temperatura (Ivanov i Baranova, 1972; Galstyan, 1974; Cortez et al., 1972, itd.), kiselost tla (Galstyan, 1974; Moiseeva, 1974, itd.). Zasićenost tla karbonatima negativno utiče (Galstyan, 1974), prisustvo arsena, cinka, žive, sulfatnih jona, jedinjenja bakra i bora u značajnim količinama, od organskih jedinjenja alifatski amini, dehidrofenoli i kinoni značajno inhibiraju ureazu (Paulson, 1970). , Briggsatel., 1951).

Aktivnost invertaze je jedan od najstabilnijih indikatora, koji pokazuje najjasniju korelaciju sa faktorima koji utiču. Studije (1966, 1974) su ustanovile korelaciju između invertaze i aktivnosti drugih ugljenih hidrata u tlu.

Aktivnost invertaze je proučavana u mnogim tlima i razmatrana u nekoliko preglednih radova (Aleksandrova i Shmurova, 1975; Kuprevich i Shcherbakova, 1971; Kiss et al., 1971, itd.). Aktivnost invertaze u tlu opada duž profila i korelira sa sadržajem humusa (Pukhitskaya i Kovrigo, 1974; Galstyan, 1974; Kalatozova, 1975; Kulakovskaya i Stefankina, 1975; Simonyan, 1976; Toth, 1987, itd.). Korelacija sa humusom može izostati sa značajnim sadržajem aluminijuma, gvožđa i natrijuma u zemljištu. Bliska povezanost aktivnosti invertaze sa brojem mikroorganizama u zemljištu i njihovom metaboličkom aktivnošću (Mashtakov et al., 1954; Katsnelson i Ershov, 1958; Kozlov, 1964; Chunderova, 1970; Kiss, 1958; Hofinann, 1955, itd.) ukazuje na to. prednost u invertazama tla mikrobnog porijekla. Međutim, ova zavisnost nije uvek potvrđena (Nizova, 1970); aktivnost invertaze je mnogo stabilniji indikator i možda nije direktno povezana sa fluktuacijama u broju mikroorganizama (Ross, 1976).

Prema jednom izvještaju (1974), tla sa teškim granulometrijskim sastavom imaju veću enzimsku aktivnost. Međutim, postoje izvještaji da se invertaza značajno inaktivira nakon adsorpcije mineralima gline (Hofmann et al., 1961; Skujins, 1976; Rawald, 1970), a tla s visokim sadržajem montmorilonita imaju nisku aktivnost invertaze. Ovisnost aktivnosti invertaze od vlage i temperature tla nije dovoljno proučavana, iako mnogi autori sezonske promjene aktivnosti pripisuju hidrotermalnim uvjetima.

Utjecaj temperature na potencijalnu aktivnost invertaze detaljno je proučavan (1975.), utvrđujući optimum na temperaturi od oko 60°C, prag inaktivacije enzima nakon zagrijavanja tla na 70°C i potpunu inaktivaciju nakon tri sata nakon zagrevanje na 180°C.

Mnogi autori razmatraju aktivnost invertaze tla ovisno o rastu biljaka (Samtsevich i Borisova, 1972; Galstyan, 1974; Ross 1976; Cortez et al., 1972, itd.). Razvoj procesa livade, formiranje gustog busena ispod travnatog pokrivača doprinosi povećanju aktivnosti invertaze (Galstyan, 1959). Međutim, postoje radovi u kojima nije utvrđen uticaj biljaka na aktivnost invertaze (Konovalova, 1975).

U zemljištu se nalazi velika količina fosfora u obliku organskih jedinjenja, koji dolazi sa umirućim ostacima biljaka, životinja i mikroorganizama. Fosfornu kiselinu iz ovih spojeva oslobađa relativno uska grupa mikroorganizama koji imaju specifične enzime fosfataze (Chimitdorzhieva et al., 2001).

Među enzimima metabolizma fosfora, aktivnost ortofosfornih monofosfoesteraza je najpotpunije proučavana (Aleksandrova, Shmurova, 1974; Skujins J. J., 1976; Kotelev et al., 1964). Proizvođači fosfataze su uglavnom ćelije mikroorganizama u zemljištu (Krasilnikov i Kotelev, 1957, 1959; Kotelev et al., 1964).

Aktivnost fosfataze tla određena je njegovim genetskim karakteristikama, fizičko-hemijskim svojstvima i stepenom agrikulture. Od fizičkih i hemijskih svojstava tla, kiselost je posebno važna za aktivnost fosfataze. Busenovo-podzolista i siva šumska tla, koja imaju kiselu reakciju, uglavnom sadrže kisele fosfataze; u tlima s blago alkalnom reakcijom prevladavaju alkalne fosfataze. Treba napomenuti da je optimalna aktivnost kiselina

fosfataza se nalazi u slabo kiseloj zoni, čak i kada su tla jako kisela (Khaziev, 1979; Shcherbakov et al., 1983, 1988). Ova činjenica potvrđuje važnost vapnenja kiselih tla za ubrzavanje hidrolize složenih organskih fosfata i obogaćivanje tla dostupnim fosforom.

Uočena karakteristična raspodjela fosfataza u tlima u zavisnosti od njihove kiselosti je posljedica sastava mikroflore. U tlu funkcionišu mikrobne zajednice koje su prilagođene određenim uslovima sredine, koje luče enzime koji su aktivni u tim uslovima.

Ukupna fosfatazna aktivnost tla zavisi od sadržaja humusa i organskog fosfora, koji je supstrat za enzim.

Černozemi se odlikuju najvećom aktivnošću fosfataze. U buseno-podzolistim i sivim šumskim zemljištima aktivnost fosfataze je niska. Niska aktivnost ovih kiselih tla je posljedica jače adsorpcije fosfataza mineralima tla. Zbog niskog sadržaja organske tvari u takvim tlima, adsorbirajuća površina minerala je izloženija nego kod visokohumusnih černozema, gdje su glineni minerali prekriveni humificiranom organskom tvari.

Aktivnost fosfataze je dinamična tokom vegetacije. U aktivnim fazama rasta biljaka pri visokim temperaturama tla i dovoljnoj vlažnosti u ljetnim mjesecima, aktivnost fosfataze tla je maksimalna (Evdokimova, 1989).

U nekim tlima uočena je korelacija između aktivnosti fosfataze i ukupnog broja mikroorganizama (Kotelev et al., 1964; Aliev i Gadzhiev, 1978, 1979; Arutyunyan, 1975, 1977; i drugi) i broja mikroorganizama koji mineralizuju organizme. jedinjenja fosfora (Ponomareva et al., 1972), u drugima - odnos aktivnosti fosfataze sa brojem

mikroorganizmi nisu utvrđeni (Ramirez-Martinez, 1989). Utjecaj humusa očituje se u prirodi promjene aktivnosti enzima duž profila, kada se uporede tla različitog stepena sadržaja humusa i sprovode mjere za obradu tla (Aleksandrova i Shmurova, 1975; Arutyunyan, 1977) . Istraživanja mnogih autora ukazuju na direktnu ovisnost aktivnosti fosfataze tla o sadržaju organskog fosfora u tlu (Gavrilova et al., 1973; Arutyunyan, Galstyan, 1975; Arutyunyan, 1977; i drugi).

Razmotrimo detaljnije opće zakonitosti formiranja fosfataznog bazena tla.

Značajan dio ukupnog fosfora u tlu čine organofosforna jedinjenja: nukleinske kiseline, nukleotidi, fitin, lecitin itd. Većinu organofosfata koji se nalaze u tlu biljke ne apsorbuju direktno. Njihovoj apsorpciji prethodi enzimska hidroliza fosfohidrolazama. Supstrati fosfataza u tlu su specifične huminske supstance, uključujući fosfor huminskih kiselina, kao i nespecifična pojedinačna jedinjenja predstavljena nukleinskim kiselinama, fosfolipidima i fosfoproteinima, kao i metabolički fosfati. Prvi se akumuliraju u tlu kao rezultat biogeneze humusnih tvari, a drugi u pravilu ulaze u tlo s biljnim ostacima i akumuliraju se u njemu kao produkti srednjih metaboličkih reakcija.

Uloga viših biljaka u formiranju fosfataznog bazena tla koji se koristi u poljoprivredi je manja od uloge mikroorganizama i uglavnom je povezana s unošenjem žetvenih ostataka i izlučevina korijena u tlo, što potvrđuju podaci i (1994. ), koji je proučavao uticaj različitih poljoprivrednih kultura na hidrolitičku aktivnost

i redoks enzimi; fosfataze, invertaze, proteaze, ureaze, katalaze na tankom tresetnom tlu. Aktivnost fosfataze bila je približno ista pod svim kulturama: ječmom, krompirom i crnim ugarom, a tek nešto više pod višegodišnjim travama, dok je aktivnost ostalih enzima značajno varirala u zavisnosti od prirode korišćenja zemljišta.

, (1972) zabilježio je povećanje aktivnosti fosfataze u rizosferi pšenice i mahunarki, što može biti povezano i s povećanjem broja mikroorganizama u rizosferi i sa ekstracelularnom aktivnošću fosfataze korijena. Sa agrohemijske tačke gledišta, važan je konačni rezultat - rast enzimskog bazena tla uz povećanje snage korijenskog sistema biljaka.

Smanjenje agrocenoza u biljkama dovodi do smanjenja efekta rizosfere i, kao rezultat, do smanjenja aktivnosti fosfataze u tlu. Uočeno je značajno smanjenje aktivnosti fosfataze tla tokom uzgoja monokulture. Uključivanjem zemljišta u plodored stvaraju se uslovi za poboljšanje hidrolitičkih procesa, što dovodi do povećanja metabolizma fosfornih jedinjenja. (Evdokimova, 1992)

(1994) proučavali su buseno-podzolska tla nastala pod prirodnom (šumskom) vegetacijom različitog sastava i utvrdili raspodjelu aktivnosti fosfataze u profilu tla, odnos labilnih i stabilnih oblika enzima, te njihovu prostornu i vremensku varijabilnost. Utvrđeno je da se u tlima formiranim pod prirodnom šumskom vegetacijom genetski horizonti razlikuju po aktivnosti fosfataze, čija je distribucija u profilu usko povezana sa sadržajem humusa. Prema podacima, najveća aktivnost fosfataze uočena je u sloju stelje, zatim se nekoliko puta smanjila u humusno-akumulativnom sloju i naglo opala u sloju tla.

ispod 20 cm u tlu ispod šume smrče (šumska vegetacija). Ispod livadske vegetacije postoji nešto drugačija distribucija: maksimalna aktivnost u busenskom horizontu je 1,5–2 puta niža u humusno-akumulativnom horizontu, a dalje značajno smanjenje uočava se tek nakon 40–60 cm. , možemo zaključiti da maksimalan doprinos formiranju Fosfataznog bazena pod prirodnom vegetacijom opskrbljuju mikroorganizmi i biljni ostaci kao supstrat, dok sekrecije korijena i postmortem intracelularni enzimi imaju nešto manju ulogu.

Intenzitet biohemijskih procesa u tlu i nivo njegove plodnosti zavisi kako od uslova za postojanje živih organizama koji snabdevaju zemljište enzimima, tako i od faktora koji doprinose fiksaciji enzima u tlu i regulišu njihovu stvarnu. aktivnost.

1.2. Utjecaj teških metala i elemenata u tragovima na enzimsku aktivnost tla.

Jedan od obećavajućih pravaca za korištenje enzimske aktivnosti za dijagnosticiranje bioloških svojstava tla je identifikacija nivoa kontaminacije tla HM.

Teški metali, ulazeći u tlo u obliku raznih hemijskih jedinjenja, mogu se akumulirati u njemu do visokih nivoa, što predstavlja značajnu opasnost za normalno funkcionisanje zemljišne biote. U literaturi je akumulirana velika količina podataka koji ukazuju na negativan utjecaj zagađenja tla HM-ima na biotu tla. Kada se poremeti hemijska ravnoteža u tlu, nastaje stresna situacija. Postoje dokazi da biološki indikatori reaguju ranije od agrohemijskih na promjenjive uvjete koji utiču na različita svojstva tla (Lebedeva,

Bibliografija

Prema vrsti kataliziranih reakcija, svi poznati enzimi se dijele u šest klasa:

1. Oksidoreduktaze koje kataliziraju redoks reakcije.

2. Hidrolaze koje kataliziraju reakcije hidrolitičkog cijepanja intramolekularnih veza u različitim jedinjenjima.

3. Transferaze koje katalizuju reakcije intermolekularnog ili intramolekularnog transfera hemijske grupe i ostataka uz istovremeni prenos energije sadržane u hemijskim vezama.

4. Ligaze (sintetaze) koje kataliziraju reakcije spajanja dvaju molekula, u sprezi sa cijepanjem firofosfatnih veza ATP-a ili drugog sličnog trifosfata.

5. Liaze koje kataliziraju reakcije nehidrolitičkog cijepanja ili dodavanja različitih hemijskih grupa organskih jedinjenja na dvostruke veze.

6, Izomeraze koje kataliziraju reakcije transformacije organskih spojeva u njihove izomere.

Oksidoreduktaze i hidrolaze, koje su vrlo važne u biodinamici tla, široko su rasprostranjene u tlu i detaljno proučavane.

katalaze

(H 2 O 2: H 2 O 2 -oksidoreduktaza)

Katalaza katalizira razgradnju vodikovog peroksida s stvaranjem vode i molekularnog kisika:

H 2 O 2 + H 2 O 2 O 2 + H 2 O.

Vodikov peroksid nastaje tokom disanja živih organizama i kao rezultat različitih biohemijskih reakcija oksidacije organskih tvari. Toksičnost vodikovog peroksida određena je njegovom visokom reaktivnošću, koju ispoljava singletni kisik, *O 2 . Njegova visoka reaktivnost dovodi do nekontroliranih reakcija oksidacije. Uloga katalaze je da uništava vodikov peroksid, otrovan za organizme.

Katalaza je široko rasprostranjena u ćelijama živih organizama, uključujući mikroorganizme i biljke. Tla takođe pokazuju visoku aktivnost katalaze.

Metode za određivanje aktivnosti katalaze u zemljištu zasnivaju se na mjerenju brzine razgradnje vodikovog peroksida tokom njegove interakcije sa tlom po zapremini oslobođenog kiseonika (gasometrijske metode) ili količini nerazgrađenog peroksida, koja se određuje permanganometrijskom titracijom ili kolorimetrijskom metodom sa formiranje obojenih kompleksa.

E.V. Dadenko i K.Sh. Kazeeva, utvrđeno je da se aktivnost katalaze svih enzima u najvećoj mjeri smanjuje tokom skladištenja uzoraka, pa se njeno određivanje mora izvršiti u prvoj sedmici nakon uzorkovanja.

Metoda A.Sh. Galstyan

Napredak analize. Za određivanje aktivnosti katalaze koristi se uređaj od dvije birete povezane gumenim crijevom, koje se pune vodom i balansiraju njen nivo. Održavanje određenog nivoa vode u biretama ukazuje na postizanje temperaturne ravnoteže u uređaju. Uzorak (1 g) zemlje se unosi u jedan od odjeljaka dvostruke tikvice. 5 ml 3% rastvora vodikovog peroksida se sipa u drugu pregradu tikvice. Boca je dobro zatvorena gumenim čepom sa staklenom cijevi, koja je gumenim crijevom spojena na mjernu biretu.

Eksperiment se provodi na temperaturi od 20 °C, jer će na različitoj temperaturi brzina reakcije biti drugačija, što će iskriviti rezultate. U principu nije bitna temperatura vazduha, već temperatura peroksida, ona treba da bude 20 0 C. Ako je temperatura vazduha mnogo viša od 20 0 C (ljeti), preporučljivo je nositi analizu u podrumu ili u drugoj hladnoj prostoriji. U takvim slučajevima preporučuje se upotreba vodenog kupatila sa temperaturom od 20°C.

Početak eksperimenta bilježi štoperica ili pješčani sat u trenutku kada se peroksid pomiješa sa zemljom, a sadržaj posude protrese. Smjesa se mućka tijekom cijelog eksperimenta, pokušavajući ne dodirivati tikvicu rukama, držeći je za čep. Oslobođeni kiseonik istiskuje vodu iz birete, čiji se nivo bilježi nakon 1 i 2 minute. Preporuka za određivanje količine kisika svake minute u trajanju od 3 minute zbog jednostavnosti reakcije raspadanja peroksida samo povećava vrijeme provedeno na analizi.

Ova tehnika omogućava jednom istraživaču da analizira aktivnost katalaze u više od 100 uzoraka dnevno. Pogodno je izvršiti analizu zajedno, koristeći 5-6 posuda. Istovremeno, jedna osoba je direktno uključena u analizu i prati nivo birete, a druga prati vrijeme, snima podatke i pere posude.

Kao kontrola poslužila je zemlja sterilisana suvom toplotom (180°C). Neka tla, spojevi i minerali imaju visoku aktivnost katalize raspadanja anorganskog peroksida čak i nakon sterilizacije - do 30-50% ukupne aktivnosti.

Aktivnost katalaze izražava se u mililitrima O 2 koji se oslobađa za 1 min iz 1 g tla.

Reagensi: 3% rastvor H 2 O 2. Koncentracija perhidrola se mora periodično provjeravati, radna otopina se priprema neposredno prije analize. Da bi se odredila koncentracija perhidrola na analitičkoj vagi, 1 g H 2 O 2 se izvaže u odmjernoj tikvici kapaciteta 100 ml, volumen se dovede do oznake i protrese. Stavite 20 ml dobijenog rastvora u tikvice od 250 ml (3 ponavljanja), dodajte 50 ml destilovane vode i 2 ml 20% H 2 SO 4 . Zatim titrira sa 0,1 N. KMnO 4 rastvor. 1 ml otopine KMnO 4 odgovara 0,0017008 g H 2 O 2 . Nakon utvrđivanja koncentracije perhidrola, priprema se 3% otopina razrjeđivanjem destilovanom vodom. Titraciona otopina KMnO 4 se priprema iz fiksanala i drži nekoliko dana da se utvrdi titar.

Dehidrogenaze

(supstrat: NAD(P)-oksidoreduktaza).

Dehidrogenaze kataliziraju redoks reakcije dehidrogenacijom organskih tvari. Oni idu prema sljedećoj shemi:

AN 2 + V A + VN 2

U tlu supstrat za dehidrogenaciju mogu biti nespecifična organska jedinjenja (ugljikohidrati, aminokiseline, alkoholi, masti, fenoli itd.) i specifična (huminske supstance). Dehidrogenaze u redoks reakcijama funkcionišu kao nosači vodonika i dele se u dve grupe: 1) aerobne, prenoseći mobilisani vodonik u kiseonik iz vazduha; 2) anaerobni, koji prenose vodonik na druge akceptore, enzime.

Glavna metoda za otkrivanje djelovanja dehidrogenaza je redukcija indikatora s niskim redoks potencijalom, kao što je metilen plavo.

Za određivanje aktivnosti dehidrogenaza u tlu, kao vodonik koriste se bezbojne soli tetrazolija (2,3,5-trifeniltetrazolijum hlorid - TTX), koje se redukuju u jedinjenja crvenog formazana (trifenilformazan - TFF).

Napredak analize. Deo (1 g) pripremljene zemlje pažljivo se stavi kroz levak na dno epruvete od 12–20 ml i dobro promeša. Dodati 1 ml 0,1 M rastvora supstrata za dehidrogenaciju (glukoze) i 1 ml sveže pripremljenog 1% rastvora TTX. Epruvete se stavljaju u anaerostat ili vakuum eksikator. Određivanje se vrši u anaerobnim uslovima, pri čemu se vazduh evakuiše pri razrjeđivanju od 10-12 mm Hg. Art. 2-3 minute i stavite u termostat na 24 sata na 30 °C. Prilikom inkubacije tla sa supstratima, toluen se ne dodaje kao antiseptik, jer; snažno inhibira djelovanje dehidrogenaza. Kao kontrola poslužila je sterilizirana zemlja (na 180°C 3 h) i supstrati bez zemlje. Nakon inkubacije, u tikvice se doda 10 ml etil alkohola ili acetona, mućka se 5 minuta. Dobivena obojena TPP otopina se filtrira i kolorimetrije. Kod vrlo intenzivnog bojenja, otopina se razrijedi alkoholom (acetonom) 2-3 puta. Koristite kivete od 10 mm i svjetlosni filter s talasnom dužinom od 500-600 nm. Količina formazana u mg izračunava se iz standardne krive (0,1 mg u 1 ml). Aktivnost dehidrogenaza izražava se u mg TTP na 10 g tla tokom 24 sata.Greška određivanja je do 8%.

reagensi:

1) 1% rastvor 2,3,5-trifeniltetrazolijum hlorida;

2) 0,1 M rastvor glukoze (18 g glukoze je rastvoreno u 1000 ml destilovane vode);

3) etil alkohol ili aceton;

4) trifenilformazan za standardnu skalu. Za sastavljanje kalibracione krivulje pripremite seriju otopina u etil alkoholu, acetonu ili toluenu s koncentracijom formazana (od 0,01 do 0,1 mg formazana u 1 ml) i fotokolorimetrijski kao što je gore opisano.

U nedostatku formazana, dobija se redukcijom TTX natrijum hidrosulfitom (amonijum sulfit, cink prah u prisustvu glukoze). Početna koncentracija rastvora TTX je 1 mg/ml. Kristalni natrijum hidrosulfit se dodaje u 2 ml početnog rastvora TTX na vrhu lancete. Precipitirani formazan se potopi u 10 ml toluena. Ova zapremina toluena sadrži 2 mg formazana (0,2 mg/ml). Daljnjim razrjeđivanjem pripremaju se radni rastvori za vagu.

Invertase

(β-fruktofuranozidaza, saharaza)

Invertaza je ugljikohidrata, djeluje na β-fruktofuranozidaznu vezu u saharozi, rafinozi, gentijanozi itd. Ovaj enzim najaktivnije hidrolizira saharozu uz stvaranje redukcijskih šećera - glukoze i fruktoze:

invertaza

C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

saharoza glukoza fruktoza

Invertaza je široko rasprostranjena u prirodi i javlja se u gotovo svim tipovima tla. U planinskim livadskim tlima nađena je vrlo visoka aktivnost invertaze. Aktivnost invertaze jasno korelira sa sadržajem humusa i plodnošću tla. Preporučuje se prilikom proučavanja dejstva đubriva da se proceni njihova efikasnost. Metode za određivanje aktivnosti invertaze u tlu zasnivaju se na kvantitativnom obračunu redukujućih šećera prema Bertrandu i na promjenama optičkih svojstava otopine saharoze prije i nakon izlaganja enzimu. Prva metoda se može koristiti za proučavanje enzima s vrlo širokom amplitudom aktivnosti i koncentracijom supstrata. Polarimetrijske i fotokolorimetrijske metode su zahtjevnije za koncentraciju šećera i neprihvatljive su za tla s visokim sadržajem organske tvari, gdje se dobivaju obojeni rastvori; stoga, ove metode imaju ograničenu upotrebu u proučavanju tla.

Proučavanje enzimske aktivnosti tla u agrosistemima gornje Volge, formiranih u dugotrajnim stacionarnim eksperimentima na buseno-podzolistim i sivim šumskim tlima, provedeno je kako bi se ocijenilo njihovo ekološko stanje. U buseno-podzolskom tlu šumskih ekosistema prosječan nivo aktivnosti invertaze je 21,1 mg glukoze/1 g tla, au tlu agrosistema 8,6 mg glukoze/1 g tla. Poljoprivredna upotreba smanjila je aktivnost invertaze u prosjeku 2,5 puta. Posebno jaka depresija invertaze se viđa na nultim podlogama, gdje se godišnje poduzimaju agrotehničke mjere za uzgoj usjeva, bez unošenja materijala za đubrivo. Prosječna aktivnost ureaze u tlu agroekosistema bila je 0,10 mg N-NH4/1g tla, nešto veća u zemljištu šumskih ekosistema - 0,13 mg N-NH4/1g, što je prvenstveno posljedica genetskih karakteristika busena. -podzolska tla i nivo njihove plodnosti. Na sivom šumskom tlu, proučavani nivo agrogenog opterećenja nije imao negativan uticaj na aktivnost zemljišnih enzima, već naprotiv, postoji tendencija povećanja njihove aktivnosti na obradivim površinama, što je praćeno mobilizacijom zemljišnih enzima. ukupna aktivnost bioloških procesa u tlu u odnosu na ugar. Intenzitet utjecaja na zemljišni pokrivač raznim tehnološkim metodama očitovao se u smanjenju pokazatelja enzimske aktivnosti samo u buseno-podzolskim tlima. U ekološkom smislu, ovi rezultati se mogu smatrati znakom odgovora zemljišnog pokrivača na vanjske antropogene pritiske.

poljoprivredni pejzaži

invertaza

katataza

busen-podzolic

siva šumska tla

enzimska aktivnost

1. Witter A.F. Obrada tla kao faktor regulacije plodnosti tla /A.F. Witter, V.I. Turusov, V.M. Garmašov, S.A. Gavrilov. - M.: Infra-M, 2014. - 174 str.

2. Dzhanaev Z.G. Agrohemija i biologija tla na jugu Rusije / Z.G. Dzhanaev. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog univerziteta, 2008. - 528 str.

3. Zvyagintsev D.G. Biologija tla / D.G. Zvyagintsev, N.A. Babieva. - M., 2005. - 520 str.

4. Zinčenko M.K. Enzimski potencijal agropejzaža sivog šumskog tla Vladimirskog opolja / M.K. Zinčenko, S.I. Zinčenko // Uspjesi moderne prirodne znanosti. - 2015. - br. 1. - S. 1319-1323.

5. Zinčenko M.K. Reakcija zemljišne mikroflore sivog šumskog tla na dugotrajnu upotrebu sistema đubriva različitog stepena intenziviranja / M.K. Zinčenko, L.G. Stoyanova // Dostignuća nauke i tehnologije agroindustrijskog kompleksa. - 2016. - br. 2. - T. 30. - str. 21-24.

6. Emtsev V.T. Mikrobiologija: udžbenik za univerzitete / V.T. Yemtsev. – M.: Drfa, 2005. – 445 str.

7. Enkina O.V. Mikrobiološki aspekti očuvanja plodnosti kubanskih černozema / O.V. Enkina, N.F. Korobsky. - Krasnodar, 1999. - 140 str.

8. Metode mikrobiologije i biohemije tla; [ed. D.G. Zvyagintsev]. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog univerziteta, 1991. - 292 str.

9. Khaziev F.Kh. Enzimska aktivnost tla agrocenoza i izgledi za njeno proučavanje / F.Kh. Khaziev, A.E. Gulko // Nauka o tlu. - 1991. - br. 8. - S. 88-103.

10. Khaziev F.Kh. Metode enzimologije tla / F.Kh. Khaziev. – M.: Nauka, 2005. – 254 str.

Agroekološke funkcije tla izražavaju se određenim kvantitativnim i kvalitativnim parametarskim karakteristikama, od kojih su najvažniji biološki indikatori. Procesi razgradnje biljnih ostataka, sinteza i mineralizacija humusa, pretvaranje teško dostupnih oblika hranljivih materija u oblike probavljive za biljke, tok amonifikacije, nitrifikacije i fiksacije slobodnog azota u vazduhu su posledica aktivnosti zemljišnih mikroorganizama.

Procesi metabolizma i energije pri razgradnji i sintezi organskih jedinjenja, prelazak teško svarljivih nutrijenata u oblike koji su lako dostupni biljkama i mikroorganizmima, odvijaju se uz učešće enzima. Stoga je enzimska aktivnost tla najvažniji dijagnostički pokazatelj utjecaja antropogenog opterećenja na sisteme tla. Ovo posebno važi za agroekosisteme sa godišnjim agrotehničkim uticajem na zemljište. Određivanje aktivnosti zemljišnih enzima je veoma važno za određivanje stepena uticaja agrotehničkih mera i agrohemijskih sredstava na aktivnost bioloških procesa, kako bi se procenila brzina mobilizacije glavnih organogenih elemenata.

Cilj istraživanja bila je procjena ekološkog stanja tla u agrosistemima gornje Volge u smislu enzimske aktivnosti. Objekti istraživanja bila su buseno-podzolska tla različitog stepena podzoliziranosti i siva šumska tla na susjednim netaknutim i kultivisanim pejzažima.

Materijali i metode istraživanja

Budući da se objektivni podaci o plodnosti tla i njegovoj biološkoj aktivnosti mogu dobiti u dugotrajnim stacionarnim eksperimentima, uzorci tla su uzeti za proučavanje u varijantama dugotrajnih stacionarnih eksperimenata koji se nalaze na bazi Kostromskog istraživačkog instituta za poljoprivredu, Ivanovskog poljoprivrednog instituta. Akademije i Istraživačkog instituta za poljoprivredu Vladimir. Kao rezultat toga, analizirana je aktivnost enzima u buseno-podzolovitom lako ilovastom tlu (Ogled 1, Kostroma), buseno srednje podzolično lako ilovasto tlo (Ogled 2, Ivanovo); sumporno šumsko srednje ilovasto tlo (Eksperiment 3, Suzdalj).

U cilju utvrđivanja stepena uticaja različitih vrsta antropogenog opterećenja na tla agroekosistema, proučavali smo referentne uzorke tla neporemećenih ekosistema u blizini oglednih parcela. Djevičanske varijante buseno-podzolskog tla bile su površine pod borovom šumom s primjesom lišćara. Siva šumska tla dugotrajne ugare formiraju se ispod širokolisnih šuma sa obilnim travama u prizemnom pokrivaču.

Siva šumska tla Vladimirskog opolja karakteriše prosečna akumulacija organske materije. Sadržaj humusa u horizontu A1 (A p) iznosi 1,9 - 4%; humusni horizont je tanak (17-37 cm). Vrijednost kiselosti, karakteristična za ova tla, je manja nego za buseno-podzolasta tla, preovlađuju slabo kisela tla (rN=5,2-6,0). Stoga se siva šumska tla Vladimirskog regiona odlikuju povoljnijim agrohemijskim pokazateljima u odnosu na buseno-podzolna tla. Stacionarni terenski eksperiment na sivom šumskom tlu je uspostavljen 1997. godine kako bi se proučavala efikasnost adaptivnih pejzažnih poljoprivrednih sistema (ALAS). Na proučavanim varijantama, za rotaciju 6-poljskog plodoreda uvodi se: na nultom fonu - stajnjak 40t/ha (jednokratno); u prosjeku - N 240 R 150 K 150; mineral visokog intenziteta - N 510 R 480 K 480; organomineral visokog intenziteta - stajnjak 80t/ha (jednokratno) + N 495 R 300 K 300.

Sadržaj humusa u zemljištu ogledne parcele Ivanovske poljoprivredne akademije iznosi 1,92%; pH xl - 4,6-6,4; P 2 O 5 - 170-180 mg / kg tla, K 2 O - 110-170 mg / kg tla. Debljina obradivog sloja je 21-23 cm Eksperiment je započet 1987. godine. Uzorci tla uzimani su u četveropoljnom plodoredu uz normalnu podlogu (N 30 P 60 K 60) prema dvije metode obrade tla - oranje na dubinu od 20-22 cm (S) i ravno rezanjem bez daske na 20 -22 cm (PO).

Plodnost buseno-podzolskog zemljišta dugogodišnjeg stacionarnog eksperimenta Istraživačkog instituta za poljoprivredu Kostroma tokom perioda uzorkovanja okarakterisana je sledećim prosečnim pokazateljima: sadržaj humusa 1,39-1,54%; pH xl - 4,6-6,4; P 2 O 5 - 105-126 mg/kg; K 2 O - 104-156 mg / kg. Dugoročni stacionarni terenski eksperiment za proučavanje uticaja vapna na svojstva tla i prinose usjeva uspostavljen je 1978. godine. Istraživanja su rađena u rotaciji plodoreda sa sedam polja. Za ovaj rad odabrani su uzorci tla u varijantama N 45 P 45 K 45 - nulta pozadina; - normalan i Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135) - intenzivan. Meliorant u ogledu je dolomitno brašno, uneseno jednokratno na polaganju ogleda u dozi od 25 t/ha fizičke težine za varijantu Ca 2,5 (NPK) 3. U varijanti Ca 0,5 + Ca 0,5 (NPK) 1 meliorant je korišćen frakciono, prvi put - na početku eksperimenta u dozi od 5 t/ha, 0,5 hidrolitičke kiselosti; ponovo - na kraju četvrte rotacije 2007. u jesen, pod oranjem, u dozi od 3,2 t/ha, 0,5 potrebe za hidrolitičkom kiselinom.

U uzorcima tla utvrđeno je: aktivnost katalaze gasometrijskom metodom prema Galstyanu, aktivnost invertaze metodom I.N. Romeiko, S.M. Malinovskaya i aktivnost ureaze metodom T.A. Shcherbakova. Aktivnost ovih enzima u tlu direktno je povezana sa konverzijom ugljika, dušika i redoks procesima, te stoga karakterizira funkcionalno stanje mikroorganizama u tlu. Sveobuhvatno određivanje ovih parametara omogućava preciznije određivanje smjera promjene aktivnosti enzimskog bazena sorti tla.

Biohemijske studije aktivnosti enzima sprovedene su u periodu od 2011-2013. u sloju tla od 0-20 cm, budući da je glavna biološka aktivnost i najveća biogenost svojstvena gornjim slojevima zemljišnog profila, maksimalno obogaćenim organskom materijom, sa najpovoljnijim hidrotermalnim i vazdušnim režimom za mikrofloru.

Rezultati istraživanja i diskusija

Najvažnija karika u kruženju ugljika u prirodi je faza enzimske konverzije ugljikohidrata u okolišu tla. Osigurava kretanje organskog materijala koji ulazi u tlo u velikim količinama i energije akumulirane u njemu, kao i njegovu akumulaciju u tlu u obliku humusa, jer se u tom slučaju formiraju prehumusne komponente.

Biljni ostaci koji ulaze u tlo su 60% ugljikohidrata. U tlu su pronađeni mono-, di- i polisaharidi (celuloze, hemiceluloze, škrob itd.). Očigledno je da agroekološki utjecaji, koji dovode do promjena u fizičko-hemijskom i biološkom stanju tla, utiču na aktivnost enzima metabolizma ugljikohidrata. Podaci o aktivnosti invertaze u tlu prikazani su u tabeli 1.

Tabela 1

Aktivnost invertaze u tlima agroekosistema

	Lokacija uzorkovanja	Agroekosistemi	Aktivnost invertaze, mg glukoze/1g tla za 40 sati
Busen-podzolic lagano ilovasto tlo	Kostroma	šuma (kontrola)
		Zero background N 45 R 45 K 45
		Normalno Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzivno Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Busen srednje podzol lagana ilovača		šuma (kontrola)
		Normalno N 30 R 60 K 60
		Normalno N 30 R 60 K 60
		Depozit (kontrolni)
		*Nulta pozadina
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		visokog intenziteta mineral N 120 R 120 K 120
		N 120 R 120 K 120; Stajnjak 80t/ha + N 90

Napomena: U tabeli su date doze đubriva na sivom šumskom tlu tokom perioda istraživanja.

Utvrđeno je da je u buseno-podzolskom tlu šumskih ekosistema prosječan nivo aktivnosti invertaze 21,1 mg glukoze/1 g tla, au tlu agrosistema 8,6 mg glukoze/1 g tla. Odnosno, poljoprivredna upotreba obradivog zemljišta imala je značajan uticaj na aktivnost invertaze, smanjujući je u proseku 2,5 puta.

Posebno jaka depresija invertaze se viđa na nultim podlogama, gdje se godišnje poduzimaju agrotehničke mjere za uzgoj usjeva, bez unošenja materijala za đubrivo. To može biti zbog blagog priliva mortmase u obliku ostataka korijenskih usjeva, kao i promjene fizičko-hemijskih svojstava kao rezultat obrade tla.

Agrotehnička upotreba sivog šumskog tla ne smanjuje značajno aktivnost metabolizma ugljikohidrata u odnosu na ugar. U područjima dugotrajnih ugara prosječna aktivnost invertaze iznosi 50,0 mg glukoze na 1 g tla tokom 40 sati, što je za 9% više od prosjeka na obradivim površinama. Varijacija vrijednosti enzima u sivom šumskom tlu agrosistema tokom 2 godine istraživanja (2012-2013) iznosila je V = 7,6%, sa prosječnim XS = 45,8 mg glukoze / 1 g tla za 40 sati. Uticaj sistema đubriva na aktivnost invertaze je najizraženiji na prosečnoj pozadini. U ovoj varijanti pokazatelji aktivnosti enzima su bili značajno viši (NSR 05 = 2,9) nego u drugim intenzivnim podlogama. Stoga se pri upotrebi srednjih doza đubriva stvaraju povoljni uslovi za transformaciju organskih jedinjenja aromatičnog niza u komponente humusa. To potvrđuju i podaci o sadržaju organskog ugljika, budući da su maksimalne rezerve humusa akumulirane na prosječnoj pozadini od 3,62%.

Jedan od informativnih pokazatelja enzimske aktivnosti tla je aktivnost ureaze. Mnogi istraživači smatraju aktivnost ureaze pokazateljem sposobnosti samočišćenja tla kontaminiranog organskim ksenobioticima. Djelovanje ureaze povezano je s hidrolitičkim cijepanjem veze između dušika i ugljika (CO-NH) u molekulima organskih spojeva koji sadrže dušik. U agroekosistemima, brzo povećanje aktivnosti ureaze takođe ukazuje na sposobnost akumulacije amonijačnog azota u tlu. Stoga mnogi istraživači primjećuju pozitivnu korelaciju između aktivnosti ureaze i sadržaja dušika i humusa u tlu.

O činjenici da su opisana busena podzolasta tla slabo snabdjevena početnim organskim supstratom svjedoči niska aktivnost ovog enzima (tablica 2). U našim istraživanjima prosječna aktivnost ureaze u zemljištu agroekosistema iznosila je 0,10 mg N-NH 4 /1g tla, nešto je veća u zemljištu šumskih ekosistema - 0,13 mg N-NH 4 /1g, što je prvenstveno posljedica na genetske osobine buseno-podzolista tla i njihov nivo plodnosti.

tabela 2

Aktivnost ureaze u zemljištima agrosistema

	Lokacija uzorkovanja	Agroekosistemi	Aktivnost ureaze, mg N-NH 4 /1g tla za 4 sata
Busen-podzolic lagano ilovasto tlo	Kostroma	šuma (kontrola)
		Zero background N 45 R 45 K 45
		Normalno Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzivno Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Busen srednje podzol lagana ilovača		šuma (kontrola)

		Normalno N 30 R 60 K 60
Siva šumska srednje ilovasto tlo		Depozit (kontrolni)
		Zero background
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		visokog intenziteta mineral N 120 R 120 K 120
		Organomineral visokog intenziteta N 120 R 120 K 120; Stajnjak 80t/ha + N 90

Na nivou prirodnih biotopa, aktivnost ureaze je očuvana u ogledu 1, gdje su agrotehničke mjere, pored upotrebe mineralnih đubriva, uključivale i vapnenje tla. U pozadini smanjenja sadržaja iona vodika i aluminija u kompleksu koji apsorbira tlo, uočava se stabilizacija aktivnosti enzima.

Uzgoj buseno-podzolističkih tala bez sistematskog unošenja vapnenih materijala, čak i uz upotrebu srednjih doza mineralnih đubriva, oranjem na dasci i ravnim rahljenjem (Ogled 2) dovodi do smanjenja aktivnosti ureaze u odnosu na njihove prirodne parnjake.

Istraživanja na sivim šumskim tlima pokazuju da je u proseku nivo aktivnosti ureaze u ovim tlima 2,5 puta veći nego u buseno-podzolistim zemljištima, što je posledica geneze formiranja tla i nivoa njihove plodnosti. O tome svjedoče podaci kako prirodnih biotopa ležišta, tako i tla agroekosistema. Mnogi istraživači su otkrili da je aktivnost ureaze direktno proporcionalna količini organskog ugljika u tlu.

Na nivou prirodnih biotopa uočen je indikator aktivnosti ureaze na visokointenzivnoj organomineralnoj pozadini - 0,34 mg N-NH 4 /1g tla (Eksperiment 3). Uz visoko intenzivnu organomineralnu podlogu, nivo aktivnosti ureaze je povećan u odnosu na druge agroekosisteme i ugare. To je prije svega zbog činjenice da je u periodu istraživanja ove opcije uneseno 80 t/ha stajnjaka, koji je obogatio tlo svježom organskom tvari, ureom i podstaklo razvoj kompleksa urobakterija. Kao iu tlu dugotrajne ugare, uz dugotrajnu upotrebu organomineralnih gnojiva nastaje organska tvar sa najširim omjerom ugljika i dušika (C:N). Ova vrsta organske materije odgovara najvećoj aktivnosti ureaze. Uočeni trend ukazuje na sposobnost tla ovih ekosistema za intenzivnu akumulaciju amonijačnog azota. Značajno niža (pri HSR 05 = 0,04) aktivnost enzima u tlu drugih agroekosistema. Najniži pokazatelj (0,21 mgN-NH 4 /1g) zabilježen je na mineralnoj pozadini visokog intenziteta, gdje su 18 godina primjenjivane samo visoke doze mineralnih đubriva. Može se pretpostaviti da se pri korištenju samo mineralnih gnojiva, zbog nedostatka specifičnog energetskog supstrata, smanjuje ekološka i trofička skupina bakterija koje proizvode ureazu u mikrobnom bazenu tla.

S obzirom na enzimsku aktivnost tla, treba obratiti pažnju na oksidaciju produkata hidrolize organskih jedinjenja sa stvaranjem predhumusnih supstanci. Ove reakcije se odvijaju uz učešće oksidoreduktaza, čiji je važan predstavnik katalaza. Aktivnost katalaze karakterizira procese biogeneze humusnih tvari. Vrijednosti indikatora aktivnosti katalaze u borovno-podzolistim tlima pokazuju prostornu i vremensku varijabilnost, ali općenito pokazuju fluktuacije u rasponu od 0,9-2,8 ml O 2 /1 g tla u minuti. (Tabela 3). U agroekosistemima travnato-podzolskih tla formiranih u Ivanovskoj i Kostromskoj oblasti, indikatori aktivnosti katalaze su na nivou njihovih prirodnih parnjaka (šumskih tla). Odnosno, stepen antropogenog opterećenja nije imao značajan uticaj na procese biogeneze humusnih materija. One se odvijaju istim intenzitetom kako u zemljištima ovih agrosistema, tako iu tlu prirodnih biotopa. Ovo je pozitivan trend, budući da formiranje agroekosistema na tlu sa travnato-podzolskim tlima laganog granulometrijskog sastava, bez upotrebe organskih gnojiva, može uzrokovati povećanje aktivnosti katalaze. Povećanje aktivnosti enzima karakteriše intenzivna transformacija humusnih materija u zemljištu ka njihovoj mineralizaciji, kako bi se kultivisani usevi obezbedili hranljivim materijama. Aktiviranje ovih procesa može dovesti do smanjenja sadržaja humusa u tlu i smanjenja potencijalne plodnosti tla.

Tabela 3

Aktivnost katalaze u tlima poljoprivrednih sistema

	Lokacija uzorkovanja	Agroekosistemi	Aktivnost katalaze, ml O 2 / 1 g tla u minuti
Busen-podzolic lagano ilovasto tlo	Kostroma	šuma (kontrola)
		Zero background N 45 R 45 K 45
		Normalno Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzivno Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Busen srednje podzol lagana ilovača		šuma (kontrola)
		Normalno N 30 R 60 K 60 (OV)
		Normalno N 30 R 60 K 60
Siva šumska srednje ilovasto tlo		Depozit (kontrolni)
		Zero background
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		visokog intenziteta mineral N 120 R 120 K 120
		Organomineral visokog intenziteta N 120 R 120 K 120; Stajnjak 80t/ha + N 90

Koeficijent varijacije vrijednosti aktivnosti katalaze u sivom šumskom tlu agroekosistema iznosi V = 18,6%. Općenito, fluktuacije se nalaze u rasponu od 1,8-2,9 ml O 2 /1 g tla. Na sadašnjem nivou antropogenog opterećenja oranica postoji tendencija aktiviranja redoks procesa u poređenju sa ugarom. Najveća aktivnost ovih procesa uočena je pri upotrebi srednjih doza đubriva, koju karakteriše značajan porast aktivnosti katalaze (pri HSR 05 = 0,4) na prosečnoj pozadini intenziviranja. To je zbog dovoljnog obogaćivanja tla organskom tvari i poboljšanja režima njegove transformacije zbog povećanja broja i mobilizacijske aktivnosti mikrobnog bazena obradivog zemljišta.

Za procjenu stepena agrogenog uticaja na aktivnost različitih enzima i određivanje ukupne enzimske aktivnosti svakog agroekosistema u uporedivim jedinicama, koristili smo metodu O.V. Enkina. Moguće je preciznije suditi o nivou enzimske aktivnosti pojedinih poljoprivrednih podloga tumačenjem obimnog eksperimentalnog materijala ako uporedimo njihovu aktivnost sa kontrolom (u našem slučaju sa tlom prirodnih ekosistema), uzimajući njihove pokazatelje enzimske aktivnosti kao 100% . Odnosno, stepen uticaja antropogenog opterećenja na različite grupe enzima odražava se odnosom indikatora njihove aktivnosti u agrosistemima prema prirodnim analozima (tabela 4).

Kao rezultat istraživanja, ustanovljeno je da je u većini travnato-podzolističkih tala regije nivo enzimske aktivnosti agropejzaža niži nego u njihovim prirodnim pandanima. Enzimski potencijal buseno-podzoliste zemlje u ogledu 1 (Kostroma) smanjen je za 31% u odnosu na kontrolu, au ogledu 3 (Ivanovo) - za 24%. Na proučavanim podlogama u ovim eksperimentima primijenjene su srednje i visoke doze mineralnih gnojiva. Dugotrajna upotreba mineralnih đubriva, posebno azotnih, često narušava ekološku pozadinu za reprodukciju korisnih mikroorganizama na tlima niske potencijalne plodnosti. To se, u pravilu, događa zbog zakiseljavanja otopine tla, prisustva iona aluminija i željeza u kompleksu koji apsorbira tlo, korijenskih izlučevina biljaka, uzrokujući aktivnu reprodukciju mikroskopskih gljiva, doprinoseći povećanju biološke toksičnost tla. U ovom slučaju negativne promjene su praćene ne samo restrukturiranjem strukture mikrobiocenoze, već i smanjenjem enzimske aktivnosti tla, te gubitkom potencijalne i efektivne plodnosti.

Tabela 4

Nivo enzimske aktivnosti tla agrosistema (u % tla prirodnih ekosistema)

Lokacija uzorkovanja	Agroekosistemi	katalaze	Invertase	Prosječna aktivnost enzima
Kostroma	šuma (kontrola)
	Zero background
	Normalno
	Intenzivno
	Prosjek po iskustvu,%
	šuma (kontrola)
	Normalno
	Normalno
	Prosjek po iskustvu,%



	Mineral visokog intenziteta
	Organomineral visokog intenziteta
	Prosjek po iskustvu,%

Dakle, glavni pokazatelji enzimske aktivnosti buseno-podzolskih tala, vezani za njihovu efektivnu plodnost, viši su u prirodnim ekosistemima nego u obradivim tlima.

Sa povećanim nivoom plodnosti zemljišta, uticaj agrogenih faktora na enzimski potencijal zemljišta je donekle uglađen. To je ono što uočavamo u agrosistemima sivog šumskog tla. Utvrđeno je da je tokom 3 godine istraživanja najveći enzimski potencijal formiran na prosječnoj pozadini od 108%. Prosječne doze mineralnih i organskih gnojiva (40 t/ha stajnjaka jednom u 6 godina) dovele su do povećanja aktivnosti katalaze i invertaze u zemljištu, što karakterizira aktiviranje procesa sinteze humusnih tvari.

Zaključak

Utvrđeno je da proučavani nivo agrogenog opterećenja na sivom šumskom tlu nije imao negativan uticaj na aktivnost zemljišnih enzima, već, naprotiv, postoji tendencija povećanja njihove aktivnosti na obradivim površinama, što je praćeno intenziviranje ukupne aktivnosti bioloških procesa u tlu u odnosu na ugar. Intenzitet utjecaja na zemljišni pokrivač različitim tehnološkim metodama očitovao se u smanjenju pokazatelja enzimske aktivnosti buseno-podzolskih tla. U ekološkom smislu, ovi rezultati se mogu smatrati znakom odgovora zemljišnog pokrivača na vanjske antropogene pritiske.

U cilju racionalnog korištenja i zaštite plodnosti tla, indikatore enzimske aktivnosti treba koristiti u biomonitoringu i biodijagnostici tla. Ovo je posebno važno pri obavljanju proizvodnih zadataka u poljoprivredi.

Bibliografska veza

Zinčenko M.K., Zinčenko S.I., Borin A.A., Kamneva O.P. ENZIMATIVNA AKTIVNOST AGRARNIH TLA GORNJEG POVOLŽJA // Savremeni problemi nauke i obrazovanja. - 2017. - br. 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (datum pristupa: 01.02.2020.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodne istorije"