تغییرات در فعالیت آنزیمی خاک تحت آلودگی نفتی. تغییرات در فعالیت آنزیمی خاک تحت آلودگی نفتی ماهیت آنزیم های خاک

فرآیندهای متابولیسم و ​​انرژی در طی تجزیه و سنتز ترکیبات آلی، انتقال مواد غیر قابل هضم مواد مغذیبه اشکالی که به راحتی برای گیاهان و میکروارگانیسم ها قابل دسترسی است با مشارکت آنزیم ها رخ می دهد.

آنزیم اینورتاز (α-fructofuranosidase) تجزیه کربوهیدرات های مختلف را به مولکول های گلوکز و فروکتوز کاتالیز می کند.

بسیاری از داده ها ارتباط بین فعالیت اینورتاز را با فعالیت بیولوژیکی خاک، محتوای مواد آلی در آن، عملکرد محصولات زراعی و تغییراتی که در خاک در طول استفاده کشاورزی رخ می دهد تأیید می کند (Khaziev F.Kh., 1972). ؛ Galstyan A.Sh.، 1978؛ Vasilyeva L.I.، 1980).

با افزایش عمق شخم، فعالیت اینورتاز در لایه بالاییخاک اندکی کاهش یافت، که با تخلیه این لایه خاک توضیح داده می شود، زیرا در هنگام شخم عمیق، مقدار اصلی بقایای گیاهی در لایه های زیرین جاسازی می شود. تجمع بیشتر بقایای پس از برداشت در لایه بالایی خاک در طول خاک‌ورزی غیرقالبی باعث کاهش فعالیت اینورتاز در لایه 30 تا 40 سانتی‌متری به میزان 5 تا 15 درصد در پایان فصل رشد گیاه می‌شود.

در یک زمینه بارور شده، فعالیت اینورتاز تنها پس از شخم زدن به طور متوسط ​​5٪ افزایش یافت. بر اساس روش‌های خاک‌ورزی غیرقالبی، کودها بر فعالیت این آنزیم تأثیری نداشتند.

عمل اوره آز با برش هیدرولیتیک پیوند بین نیتروژن و کربن (CO-IN) در مولکول های ترکیبات آلی حاوی نیتروژن همراه است. بنابراین، بسیاری از محققان به ارتباط مثبت بین فعالیت اوره آز و محتوای نیتروژن و هوموس در خاک اشاره می کنند. با این حال، فعالیت اوره آز نه تنها به مقدار کل هوموس، بلکه به کیفیت آن بستگی دارد، که عمدتاً با مقدار نسبت کربن به نیتروژن مرتبط است (C: 14). ماده آلی با وسیع ترین نسبت کربن به نیتروژن مربوط به بیشترین فعالیت اوره آز است؛ با کاهش نسبت کربن به نیتروژن، فعالیت آنزیم نیز کاهش می یابد. این، به گفته V.D. موخا و L.I. واسیلیوا، به اثر تنظیمی اوره آز بر فرآیندهای تبدیل ترکیبات آلی حاوی نیتروژن در خاک اشاره می کند. در مطالعات ما، در میان انواع خاک‌ورزی تخته‌ای، بیشترین فعالیت اوره آز با شخم زدن در عمق 20-22 سانتی‌متری آشکار شد. عمیق‌کردن خاک‌ورزی منجر به کاهش قابل توجهی در فعالیت این آنزیم شد. بنابراین، در آغاز پوشش گیاهی گیاهان، شخم زدن تا 35 تا 37 سانتی‌متر در یک لایه خاک 0 تا 40 سانتی‌متری، 20 درصد آمونیاک کمتری نسبت به شخم زدن در عمق معمولی 20 تا 22 سانتی‌متر تولید کرد (میانگین برای سال‌های 1980-1982، میلی گرم YN 3 در هر 1 گرم خاک خشک در هوا).

شدت و جهت فرآیندهای تبدیل مواد آلی در خاک نیز با فعالیت آنزیم های ردوکس پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز تعیین می شود. پلی فنل اکسیداز در تبدیل ترکیبات آلی سری آروماتیک به اجزای هوموسی نقش دارد (Mishustin E.N. و همکاران، 1956، Kononova M.M.، 1963، 1965). در تجزیه مواد هیومیک، جایگاه زیادی به پراکسیداز و کاتالاز داده می شود (Nikitin D.I., 1960). محققان به یک همبستگی مثبت بالا بین تجزیه هوموس و فعالیت پراکسیداز و یک همبستگی منفی تقریباً عملکردی با فعالیت پلی فنل اکسیداز اشاره می کنند (Chunderova A.I.، 1970، Dulgerov A.N.، 1981). جهت گیری مخالف عملکردهای پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز و یک هدف واحد از کاربرد آنها این امکان را برای A.I. چوندروا مفهوم "ضریب تجمع هوموس" را پیشنهاد کرد، که مقدار آن با نسبت فعالیت پلی فنل اکسیداز خاک به فعالیت پراکسیداز تعیین می شود.

با توجه به تحقیقات ما افزایش عمق شخم از 20-22 سانتی متر به 35-37 سانتی متر و استفاده از خاک ورزی غیر قالبی با کاتر مسطح، گاوآهن بدون تخته قالب، اسکنه، ابزار از نوع پاراشکن، طناب های SibIME. و همچنین هنگام کشت خاک نوتیل منجر به افزایش فعالیت پراکسیداز 4-6٪ و کاهش فعالیت پلی فنل اکسیداز به میزان 4-5٪ شد (جدول 15). ضریب تجمع هوموس در این مورد 8-10٪ کاهش یافته است.

15. فعالیت پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز در لایه 0-40 سانتی متری خاک زیر نخود فرنگی، میلی گرم پورپورگالین در 100 گرم هوا خشک

خاک در 30 دقیقه (1980-1982)

گزینه ها
		پراکسید-	پلی فنل- لوکسیداز	انباشت	پراکسید-	پلی فنل- لوکسیداز	انباشت
سالانه	با کودها
	بدون کود
سالانه	با کودها
	بدون کود
سالانه رفتار سطح	با کودها
	بدون کود
سپرده بدون درو از سال 1885

مطالعات رابطه ای بین ضریب تجمع هوموس و نسبت تعداد میکروارگانیسم های جذب کننده نیتروژن معدنی به تعداد میکروارگانیسم هایی که نیتروژن ترکیبات آلی را جذب می کنند (KAA: MPA) ایجاد کرده اند. ضریب همبستگی بین دو شاخص 094/0±248/0- است. افزایش شاخص اول در بسیاری از موارد منجر به کاهش دومی و بالعکس می شود که وجود رابطه بین ساختار سنوز میکروبی و جهت فرآیند تبدیل بیوشیمیایی ماده آلی خاک را تأیید می کند. نسبت این دو ضریب ظاهراً می‌تواند جهت‌گیری فرآیند خاک‌سازی فرهنگی را مشخص کند.

این به ما امکان می دهد نتیجه بگیریم که تبدیل ماده آلی خاک، به دلیل فعالیت پراکسیداز و پلی فنل اکسیداز، به سمت افزایش تجزیه هوموس با شخم عمیق و خاکورزی بدون معکوس کردن لایه تغییر می کند (شکل 5).

• ? ردیف 4
• ? RyadZ
• ? ردیف 2
• ? ردیف 1

برنج. 5. نفوذ راه های مختلفو عمق تیمار اصلی برای فعالیت پراکسیداز در لایه خاک 0-40 سانتی متر در دوره 2-4 جفت برگ واقعی در آفتابگردان، میلی گرم پورپورالین در هر 1 گرم خاک خشک هوا (1989-1991)

مکان مشخصی در جهت و شدت فرآیندهای بیوشیمیایی رخ داده در خاک توسط آنزیم کاتالاز اشغال شده است. پراکسید هیدروژن در نتیجه عمل فعال کننده آن به آب و اکسیژن آزاد تقسیم می شود. اعتقاد بر این است که کاتالاز، همراه با پراکسیداز، می تواند در واکنش های نوع پراکسیداز شرکت کند، که طی آن ترکیبات احیا شده تحت اکسیداسیون قرار می گیرند. در آزمایشات پژوهشکده کشاورزی مرکزی ChP im. V.V. دوکوچایف وابستگی فعالیت کاتالاز را به عمق یا روش‌های خاک‌ورزی پایه ثابت نکرد. با این حال، با افزایش عمق شخم بیش از 25-27 سانتی متر و همچنین خاک ورزی بدون معکوس کردن لایه، افزایش قابل توجهی در فعالیت کاتالاز در مقایسه با شخم زدن به عمق 20-22 سانتی متر و 25-27 سانتی متر مشاهده شد.

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

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

نوشته شده در http://www.allbest.ru/

معرفی

1. بررسی ادبیات

1.1 شناخت آنزیم های خاک

1.2 فعالیت آنزیمی خاک

1.3 رویکردهای روش شناختی برای تعیین فعالیت آنزیمی خاک

1.3.1 تخصیص منطقه آزمایشی

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

1.4 تأثیر عوامل مختلف (دما، رژیم آب، فصل نمونه برداری) بر فعالیت آنزیمی خاک

1.5 تغییر جوامع میکروارگانیسم ها در خاک

1.6 روش های مطالعه فعالیت آنزیم های خاک

نتیجه

فهرست منابع استفاده شده

معرفی

در شرایط افزایش بار انسانی روی بیوسفر سیاره، خاک به عنوان عنصری از سیستم طبیعی و در تعادل دینامیکی با سایر اجزاء، در معرض فرآیندهای تخریب قرار می گیرد. شار موادی که در نتیجه فعالیت های انسانی وارد خاک می شوند، در چرخه های طبیعی گنجانده می شوند و عملکرد طبیعی بیوتای خاک و در نتیجه کل سیستم خاک را مختل می کنند. در میان معیارهای مختلف ارزیابی بیولوژیکی تأثیر انسانیدر خاک، کارآمدترین و امیدوارکننده ترین شاخص های بیوشیمیایی هستند که اطلاعاتی در مورد پویایی مهمترین فرآیندهای آنزیمی در خاک ارائه می دهند: سنتز و تجزیه مواد آلی، نیتریفیکاسیون و سایر فرآیندها.

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

موضوع مطالعه:فعالیت آنزیم خاک

هدف مقاله ترم: بررسی آنزیم های خاک و فعالیت آنزیمی خاک.

مطابق با هدف تحقیق موارد زیر می باشد وظایف:

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

2. رویکردهای روش شناختی برای تعیین فعالیت آنزیمی خاک ها را در نظر بگیرید.

3. تعیین تأثیر عوامل طبیعی مختلف بر فعالیت آنزیمی خاکها

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

5. روش های مطالعه فعالیت آنزیم های خاک را فهرست و شرح دهید.

1 . بررسی ادبیات

1.1 شناخت آنزیم های خاک

تصور اینکه آنزیم‌ها، مولکول‌های پروتئینی بسیار سازمان‌یافته، می‌توانند در خاک خارج از یک موجود زنده تشکیل شوند، دشوار است. خاک دارای فعالیت آنزیمی شناخته شده است.

آنزیم ها کاتالیزورهایی برای واکنش های شیمیایی با ماهیت پروتئینی هستند که در ویژگی عملکرد آنها در رابطه با کاتالیز واکنش های شیمیایی خاص متفاوت است.

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

بیوسنتز آنزیم ها در موجودات زنده به دلیل عوامل ژنتیکی مسئول انتقال ارثی نوع متابولیسم و ​​تنوع تطبیقی ​​آن انجام می شود. آنزیم ها دستگاه کاری هستند که توسط آن ها عمل ژن ها محقق می شود. آنها هزاران واکنش شیمیایی را در موجودات کاتالیز می کنند که در نتیجه متابولیسم سلولی از آنها تشکیل می شود. به لطف آنزیم ها واکنش های شیمیاییدر بدن با سرعت بالا انجام می شود.

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

1. اکسیردوکتازها - واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند.

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

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

4. لیازها - کاتالیزگر واکنش های افزودن گروه ها به پیوندهای دوگانه و واکنش های معکوس جدا شدن چنین گروه هایی.

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

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

هنگامی که موجودات زنده می میرند و پوسیده می شوند، برخی از آنزیم های آنها از بین می روند و برخی با ورود به خاک، فعالیت خود را حفظ می کنند و بسیاری از واکنش های شیمیایی خاک را کاتالیز می کنند و در فرآیندهای تشکیل خاک و در تشکیل علامت کیفی خاک شرکت می کنند - باروری

که در انواع متفاوتخاکهای تحت بیوسنوزهای خاص مجتمع های آنزیمی خود را تشکیل داده اند که در فعالیت واکنش های بیوکاتالیستی متفاوت است.

یکی از ویژگی های مهم کمپلکس های آنزیمی خاک، منظم بودن عمل گروه های موجود از آنزیم ها است. این خود را در این واقعیت نشان می دهد که عملکرد همزمان تعدادی آنزیم که گروه های مختلف را نمایندگی می کنند تضمین می شود. آنزیم ها از تجمع بیش از حد هر ترکیبی در خاک جلوگیری می کنند. ترکیبات ساده متحرک بیش از حد انباشته شده (مثلاً NH 3) به هر طریقی به طور موقت به چرخه ها متصل می شوند و به چرخه ها می فرستند و به تشکیل ترکیبات پیچیده تر ختم می شود. کمپلکس های آنزیمی را می توان به عنوان نوعی سیستم خود تنظیم کننده نشان داد. میکروارگانیسم ها و گیاهان نقش اصلی را در این امر ایفا می کنند و دائماً آنزیم های خاک را پر می کنند، زیرا بسیاری از آنها کوتاه مدت هستند.

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

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

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

اینورتاز - واکنش های تجزیه هیدرولیتیک ساکارز را به مقادیر هم مولی گلوکز و فروکتوز کاتالیز می کند، همچنین بر روی سایر کربوهیدرات ها (گالاکتوز، گلوکز، رامنوز) با تشکیل مولکول های فروکتوز تأثیر می گذارد - یک محصول انرژی برای زندگی میکروارگانیسم ها، واکنش های کاتالیزور fructose. . مطالعات بسیاری از نویسندگان نشان داده است که فعالیت اینورتاز بهتر از سایر آنزیم ها نشان دهنده سطح حاصلخیزی و فعالیت بیولوژیکی خاک است. 27.

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

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

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

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

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

H2O2 > H2O + O2

پوشش گیاهی تأثیر زیادی بر فعالیت کاتالاز خاک های معدنی دارد. خاک های زیر گیاهان با سیستم ریشه ای قوی با نفوذ عمیق با فعالیت کاتالاز بالا مشخص می شوند. یکی از ویژگی های فعالیت کاتالاز این است که کمی در نیمرخ تغییر می کند، رابطه معکوس با رطوبت خاک و رابطه مستقیم با دما دارد.

پلی فنل اکسیداز و پراکسیداز در خاک نقش اصلی را در فرآیندهای تشکیل هوموس دارند.

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

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

انواع آنزیم های خاک را در نظر بگیرید.

کلاس اکسیدوردوکتازها شامل واکنش‌های ردوکس کاتالیزکننده است.

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

دهیدروژنازهای هوازی یا اکسیدازها و دهیدروژنازهای بی هوازی یا ردوکتازها وجود دارند. اکسیدازها اتم ها یا الکترون های هیدروژن را از ماده اکسید شده به اکسیژن اتمسفر منتقل می کنند. دهیدروژنازهای بی هوازی اتم ها و الکترون های هیدروژن را به سایر گیرنده ها، آنزیم ها یا حامل های هیدروژن اهدا می کنند، بدون اینکه آنها را به اتم های اکسیژن منتقل کنند. ترکیبات آلی متعددی که با گیاهان و جانوران وارد خاک می شوند تحت اکسیداسیون قرار می گیرند: پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها، فیبرها، اسیدهای آلی، اسیدهای آمینه، پورین ها، فنل ها، کینون ها، مواد آلی خاص مانند اسیدهای هیومیک و فولویک و غیره.

به عنوان یک قاعده، دهیدروژنازهای بی هوازی در فرآیندهای ردوکس در سلول های حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها نقش دارند که هیدروژن جدا شده از بستر را به حامل های میانی منتقل می کنند. در محیط خاک، دهیدروژنازهای هوازی عمدتاً در فرآیندهای ردوکس نقش دارند، که با کمک آنها هیدروژن بستر مستقیماً به اکسیژن اتمسفر منتقل می شود، یعنی. گیرنده هیدروژن اکسیژن است. ساده ترین سیستم ردوکس در خاک از یک بستر قابل اکسید شدن، اکسیدازها و اکسیژن تشکیل شده است.

یکی از ویژگی های اکسیدوردوکتازها این است که با وجود مجموعه محدودی از گروه های فعال (کوآنزیم ها)، آنها قادر به تسریع هستند. عدد بزرگانواع واکنش های ردوکس این به دلیل توانایی یک کوآنزیم برای ترکیب با بسیاری از آپوآنزیم ها و هر بار تشکیل یک اکسیدوردوکتاز خاص برای یک یا آن سوبسترا به دست می آید.

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

یک گروه فعال می تواند:

NAD + (نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید)،

NADP + (نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات)؛

FMN (مونونوکلئوتید فلاوین)؛

FAD (فلاوین آدنین دی نوکلئوتید)، سیتوکروم ها.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

یک زیر کلاس از استرازها شامل آنزیم هایی است که واکنش های هیدرولیز استرها، الکل ها با اسیدهای آلی و معدنی را تسریع می کنند.

مهمترین زیرگروه استرازها استر هیدرولازها هستند اسیدهای کربوکسیلیکو فسفاتاز واکنش های هیدرولیز چربی ها (تری گلیسیرید) که در نتیجه آن گلیسرول و اسیدهای چرب بالاتر آزاد می شود، توسط گلیسرول استر هیدرولاز لیپاز تسریع می شود. لیپازهای ساده وجود دارند که آزادسازی اسیدهای چرب بالاتر از تری گلیسیرید آزاد را کاتالیز می کنند و لیپوپروتئین لیپازها که لیپیدهای متصل به پروتئین را هیدرولیز می کنند. لیپازها پروتئین های تک جزئی با وزن مولکولی 48000 تا 60000 هستند.لیپاز مخمر به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. زنجیره پلی پپتیدی آن از 430 بقایای اسید آمینه تشکیل شده و به شکل یک کروی تا شده که در مرکز آن محل فعال آنزیم قرار دارد. نقش اصلی در مرکز فعال لیپاز توسط رادیکال های هیستیدین، سرین، اسیدهای دی کربوکسیلیک و ایزولوسین ایفا می شود.

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

فسفاتازها هیدرولیز استرهای فسفات را کاتالیز می کنند. فسفاتازهایی که بر روی استرهای اسید فسفریک و کربوهیدرات‌ها تأثیر می‌گذارند به طور گسترده توزیع می‌شوند. چنین ترکیباتی شامل گلوکز-6-فسفات، گلوکز-1-فسفاتاز، فروکتوز-1،6-دی فسفات و غیره است. حذف باقی مانده اسید فسفریک از استرهای فسفر:

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

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

از بین گلیکوزیدازهایی که بر روی پلی ساکاریدها اثر می کنند، آمیلازها مهمترین آنها هستند. ویژگیآمیلاز - عدم ویژگی مطلق عمل. تمام آمیلازها متالوپروتئین هایی هستند که حاوی روی 2+ و کلسیم هستند. محل‌های فعال آمیلازها توسط هیستیدین، اسیدهای آسپارتیک و گلوتامیک و رادیکال‌های تیروزین تشکیل می‌شوند. دومی عملکرد اتصال بستر و اولین تری کاتالیستی را انجام می دهد. آمیلازها واکنش های هیدرولیز پیوندهای گلیکوزیل در مولکول نشاسته را با تشکیل گلوکز، مالتوز یا الیگوساکاریدها تسریع می کنند.

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

پروتئازها (هیدرولازهای پپتیدی) جداسازی هیدرولیتیک پیوندهای پپتیدی CO-NH در پروتئین ها یا پپتیدها را کاتالیز می کنند تا پپتیدهای با وزن مولکولی کوچکتر یا اسیدهای آمینه آزاد را تشکیل دهند. در بین هیدرولازهای پپتیدی، اندوپپتیدازها (پروتئینازها) وجود دارند که هیدرولیز پیوندهای داخلی یک مولکول پروتئین را کاتالیز می کنند و اگزوپپتیدازها (پپتیدازها) که باعث جدا شدن اسیدهای آمینه آزاد از زنجیره پپتیدی می شوند.

پروتئین ها به چهار زیر گروه تقسیم می شوند.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.2 فعالیت آنزیمی خاک

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

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

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

فعالیت آنزیمی نشان دهنده وضعیت حاصلخیزی خاک و تغییرات داخلی است که در طول استفاده کشاورزی و افزایش سطح فرهنگ کشاورزی رخ می دهد. این تغییرات هم زمانی که خاک های بکر و جنگلی وارد کشت می شوند و هم زمانی که از آنها به طرق مختلف استفاده می شود، مشاهده می شود.

در سرتاسر بلاروس، سالانه تا 0.9 تن در هکتار هوموس در خاک های قابل کشت از بین می رود. در نتیجه فرسایش، سالانه 0.57 تن هوموس به طور غیرقابل برگشتی از مزارع خارج می شود. دلایل رطوبت زدایی خاک افزایش کانی سازی مواد آلی خاک، عقب ماندن فرآیندهای تشکیل جدید هوموس از کانی سازی به دلیل دریافت ناکافی کودهای آلی به خاک و کاهش فعالیت آنزیمی خاک است.

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

آنزیم ها نقش ویژه ای در زندگی حیوانات، گیاهان و میکروارگانیسم ها دارند. آنزیم های خاک در تجزیه بقایای گیاهی، حیوانی و میکروبی و همچنین در سنتز هوموس نقش دارند. در نتیجه، مواد مغذی از ترکیباتی که به سختی هضم می شوند، به اشکال قابل دسترسی برای گیاهان و میکروارگانیسم ها تبدیل می شوند. آنزیم ها با فعالیت زیاد، ویژگی دقیق عمل و وابستگی زیاد به شرایط مختلف محیطی متمایز می شوند. به لطف عملکرد کاتالیزوری آنها، آنها اجازه می دهند تعداد زیادی از واکنش های شیمیایی به سرعت در بدن یا خارج از آن انجام شود.

همراه با معیارهای دیگر، فعالیت آنزیمی خاک می تواند به عنوان یک شاخص تشخیصی قابل اعتماد برای تعیین درجه کشت خاک عمل کند. در نتیجه تحقیق 4، ص. 91 ارتباط بین فعالیت فرآیندهای میکروبیولوژیکی و آنزیمی و اجرای اقداماتی که حاصلخیزی خاک را افزایش می دهد، ایجاد کرد. کشت خاک، کوددهی به طور قابل توجهی محیط زیست محیطی را برای توسعه میکروارگانیسم ها تغییر می دهد.

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

علاقه به استفاده از آنزیم ها نیز به دلیل این واقعیت است که الزامات برای افزایش ایمنی فرآیندهای تکنولوژیکی به طور مداوم در حال افزایش است. آنزیم‌ها با حضور در تمام سیستم‌های بیولوژیکی، هم محصول و هم ابزار این سیستم‌ها هستند، سنتز می‌شوند و تحت شرایط فیزیولوژیکی (PH، دما، فشار، وجود یون‌های معدنی) عمل می‌کنند و پس از آن به راحتی دفع می‌شوند و در معرض تخریب به اسیدهای آمینه قرار می‌گیرند. . هم محصولات و هم فرآورده های زائد اکثر فرآیندهای مربوط به آنزیم ها غیر سمی بوده و به راحتی قابل تجزیه هستند. علاوه بر این، در بسیاری از موارد، آنزیم های مورد استفاده در صنعت به روشی سازگار با محیط زیست به دست می آیند. تفاوت آنزیم ها با کاتالیزورهای غیر بیولوژیکی نه تنها در ایمنی و افزایش تجزیه پذیری زیستی، بلکه در ویژگی عملکرد، شرایط واکنش ملایم و کارایی بالا است. کارایی و اختصاصی بودن عملکرد آنزیم ها، دستیابی به محصولات هدف را با بازده بالا ممکن می سازد که استفاده از آنزیم ها در صنعت را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می کند. استفاده از آنزیم ها به کاهش مصرف آب و انرژی در فرآیندهای تکنولوژیک کمک می کند، انتشار CO2 در جو را کاهش می دهد، خطر آلودگی محیط زیست را توسط محصولات جانبی چرخه های تکنولوژیکی کاهش می دهد.

با استفاده از فناوری پیشرفته کشاورزی، می توان فرآیندهای میکروبیولوژیکی را نه تنها در سطح زراعی، بلکه در لایه های زیر زراعی خاک نیز در جهت مطلوب تغییر داد.

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

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

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

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

در شرایط جمهوری ما مطالعات زیادی انجام شده است 16، ص. 115 در مورد بررسی تغییرات سطح حاصلخیزی و فعالیت آنزیمی خاکهای تحت تأثیر انسانی، با این حال، داده های به دست آمده پاسخ جامعی به ماهیت تغییرات به دلیل دشواری مقایسه نتایج به دلیل تفاوت در شرایط تجربی و روش های تحقیق

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

1.3 رویکردهای روش شناختی برای تعیین آنزیمیفعالیت خاک

1.3.1 جداسازی تجربیهفتمسایتو نقشه برداری

محل آزمایش - بخشی از منطقه مورد مطالعه که با شرایط مشابه (تسکین، همگنی ساختار خاک و پوشش گیاهی، ماهیت کاربری اقتصادی) مشخص می شود.

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

آنها یک طرح اولیه برای تخمگذار بخش های اصلی و نیم بخش ها را به گونه ای ترسیم می کنند که خاک تمام اشکال زمین و تفاوت های پوشش خاک را مشخص کند.

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

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

در طول مسیرها، نقاط گذاشتن برش ها به گونه ای برنامه ریزی شده است که تمام تفاوت های اصلی در نقش برجسته و پوشش گیاهی پوشش داده شود، یعنی. فواصل بین بخش ها محدود نیست، بنابراین، در برخی، به عنوان یک قاعده، در مکان های برجسته، مقاطع ممکن است متراکم تر باشند، در حالی که در مناطق دیگر، نسبتا همگن، محل برش ها ممکن است نادر باشد.

در مرحله بعد، کار مرتبط با نقشه برداری خاک و مطالعه دقیق خاک ها، با بررسی شناسایی سایت (چهارم) شروع می شود. در طی بررسی های شناسایی، آنها با حدود سایت و به طور کلی با موضوع تحقیق که در امتداد پاکسازی ها، دیدنی ها و جاده ها دور زده می شود، آشنا می شوند. در مشخص ترین مکان ها برش هایی گذاشته می شود که محل آن بر روی پلان اعمال می شود. با توجه به نتایج بررسی‌های شناسایی، مسیرها و مکان‌های خاک‌ریزی در نهایت اصلاح می‌شود.

پس از بررسی شناسایی، آنها خود بررسی را آغاز می کنند که در طی آن باید یک طرح برای تخمگذار مقاطع خاک و یک کپی تمیز از طرح کلی شرح مالیات وجود داشته باشد. یک ایده کلی از انواع خاک و علامت گذاری اولیه مرزهای خطوط خاک بر اساس مطالعه بخش های اصلی و کنترل به دست می آید. شفاف سازی مرزهای توزیع کانتور خاک با استفاده از حفاری انجام می شود. ضمناً در دفتر خاطرات مزرعه ای برای هر بخش، فرمی برای توصیف قسمت خاک پر می شود. یک مطالعه میدانی از توزیع خاک ها پس از تخمگذار و پیوند بخش ها برای تعیین طبقه بندی خاک انجام می شود. با توجه به نتایج ارزیابی میدانی پوشش خاک و سایر عناصر منظر، یک منطقه مجزا، نسبتاً همگن یا یکنواخت - متنوع به عنوان کانتور خاک متمایز می شود.

مبنای شناسایی مرزهای خطوط خاک های مختلف، شناسایی الگوهای بین خاک، نقش برجسته و پوشش گیاهی است. تغییر در عوامل تشکیل خاک منجر به تغییر در پوشش خاک می شود. با تغییر واضح در نقش برجسته، سازندهای گیاهی و سنگهای مادر، مرزهای اختلاف خاک با مرزهای روی زمین منطبق است. به نوبه خود، سهولت تثبیت مرزها روی نقشه و دقت شناسایی خطوط خاک به دقت پایه توپوگرافی بستگی دارد. با این حال، در طبیعت، اغلب باید با مرزهای نامشخص، یک انتقال تدریجی سر و کار داشت. در این مورد، برای تعیین مرزهای خطوط خاک، تخمگذار تعداد زیادی گودال و همچنین تجربه عملی غنی و مهارت های مشاهده خوب مورد نیاز است. هنگام انجام بررسی واقعی در میدان، بر اساس طرح کپی شده از طرح مالیاتی، طرح کلی خاک های منطقه مورد مطالعه ترسیم می شود.

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

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

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

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

یک نمونه اولیه مخلوط باید از نمونه های منفرد (نمونه های اصلی) تشکیل شده باشد که در همان اختلاف خاک گرفته شده اند. اگر سایت دارای پوشش خاک پیچیده ای باشد، نمی توان یک نمونه متوسط ​​را گرفت. به اندازه اختلاف خاک باید تعداد آنها زیاد باشد.

بسته به پیکربندی سایت، مکان نقاط برای نمونه برداری اولیه روی آن متفاوت است. روی یک قسمت باریک و کشیده می توان آنها را در امتداد (در وسط) آن قرار داد. در یک منطقه وسیع و نزدیک به یک مربع، آرایش پلکانی محل های نمونه برداری بهتر است. در سطوح وسیع از نمونه برداری خاک در طول کرت در وسط آن تا 20 عدد استفاده می شود.

نمونه اولیه خاک گرفته شده را کاملاً روی یک تکه برزنت مخلوط کنید، به طور مداوم متوسط ​​​​و به حجم مورد نظر کاهش دهید، سپس آن را در یک کیسه یا جعبه تمیز بریزید. این یک نمونه آزمایشگاهی است، جرم آن حدود 400 گرم است.

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

1. نام شی.

2. نام سایت.

3. اعداد قطعه.

4. عمق انتخاب.

5. اعداد نمونه.

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

7. تاریخ کار.

همان ورودی به طور همزمان در مجله انجام می شود.

نمونه خاک تحویل داده شده از محل در آزمایشگاه روی کاغذ ضخیم یا یک ورق تخته سه لا تمیز ریخته می شود و تمام کلوخه های کیک شده را با دستان خود ورز می دهیم. سپس اجزاء خارجی با موچین انتخاب می شوند، خاک به خوبی مخلوط می شود و کمی خرد می شود. پس از تهیه نمونه آزمایشگاهی، مجدداً پراکنده می شود تا به حالت خشک در هوا برسد، سپس خرد شده و از الک با سوراخ های 2 میلی متری عبور داده می شود.

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

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

1.4 تأثیر عوامل مختلفبر فعالیت آنزیمی خاک

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

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

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

شکل 1 - اثر دما بر سرعت هیدرولیز نشاسته توسط آمیلاز

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

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

1.5 تغییر جوامع میکروارگانیسم ها در خاک

میکروارگانیسم های خاک بسیار متعدد و متنوع هستند. از جمله باکتری ها، اکتینومیست ها، قارچ ها و جلبک های میکروسکوپی، تک یاخته ها و موجودات زنده نزدیک به این گروه ها هستند.

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

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

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

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

در تعادل مواد آلی خاک نقش گیاهان زراعی بسیار زیاد است. تجمع هوموس در خاک توسط علف های چند ساله به ویژه حبوبات تسهیل می شود. پس از برداشت آنها، فیتوماسه در خاک باقی می ماند که به دلیل تثبیت آن توسط باکتری های ندول از هوا، با نیتروژن غنی می شود. محصولات ردیفی و سبزیجات (سیب زمینی، کلم و غیره) باعث کاهش میزان هوموس در خاک می شود، زیرا مقدار کمی از بقایای گیاهی در خاک باقی می‌ماند و سیستم خاک‌ورزی عمیق، اکسیژن زیادی را برای لایه زراعی فراهم می‌کند و در نتیجه کانی‌سازی قوی مواد آلی را فراهم می‌کند. از دست دادن او

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

برای توصیف نوع خاک و وضعیت آن، نه تنها شاخص های تعداد گروه های مختلف میکروارگانیسم ها مهم است، بلکه تجزیه و تحلیل وضعیت موجود در خاک گونه های فردی آنها نیز مهم است. با استثناهای نادر، حتی گروه های فیزیولوژیکی میکروارگانیسم ها بسیار گسترده هستند. محیط خارجی می‌تواند ترکیب گونه‌ای میکروارگانیسم‌های خاک را به شدت تغییر دهد، اما تأثیر کمی بر تعداد گروه‌های فیزیولوژیکی آن‌ها دارد. بنابراین، هنگام تجزیه و تحلیل خاک، مهم است که برای ایجاد وضعیت انواع مختلف میکروارگانیسم ها تلاش کنید.

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

تمام خاک های روی زمین از سنگ های بسیار متنوعی که به سطح می آیند تشکیل شده اند که معمولاً به آنها سنگ های مادر می گویند. سنگ های رسوبی سست عمدتاً به عنوان سنگ های خاک ساز عمل می کنند، زیرا سنگ های آذرین و دگرگونی نسبتاً به ندرت به سطح می آیند.

بنیانگذار علم خاک شناسی، وی وی. وی خاطرنشان کرد: خاک های مختلف در شرایط مختلف تشکیل می شوند و در طول زمان تغییر می کنند. طبق تعریف V. V. Dokuchaev، خاک را باید "روز" یا افق های سطحی سنگ ها نامید که به طور طبیعی تحت تأثیر تعدادی از عوامل تغییر می کند. نوع خاک بسته به: الف) سنگ مادر، ب) آب و هوا، ج) پوشش گیاهی، د) برجستگی کشور و ه) سن فرآیند تشکیل خاک تشکیل می شود.

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

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

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

آکادمیک V. I. Vernadsky، دانش آموز V. V. Dokuchaev، کمک زیادی به مفهوم نقش عامل بیولوژیکی در تغییر شکل زمین و در فرآیند تشکیل خاک کرد. او معتقد بود که عامل اصلی مهاجرت عناصر شیمیایی در قسمت بالایی پوسته زمین موجودات زنده هستند. فعالیت آنها نه تنها بر مواد آلی، بلکه مواد معدنی خاک و لایه های زیرزمینی تأثیر می گذارد.

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

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

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

در میان سایر موجودات گیاهی که بر روی سنگ های مادری مستقر می شوند، جلبک های میکروسکوپی، به ویژه سبز آبی و دیاتوم ها، باید مورد توجه قرار گیرند. آنها هوازدگی آلومینوسیلیکات ها را تسریع می کنند و همچنین معمولاً در ارتباط با باکتری های غیر اسپورساز زندگی می کنند.

آشکارا جلبک ها نقش مهمی به عنوان تجمع کننده های اتوتروفیک مواد آلی ایفا می کنند که بدون آنها فعالیت شدید میکروارگانیسم های ساپروفیت نمی تواند ادامه یابد. دومی ترکیبات مختلفی تولید می کند که باعث هوازدگی مواد معدنی می شود. بسیاری از جلبک های سبز آبی ثابت کننده نیتروژن هستند و سنگ تخریب پذیر را با این عنصر غنی می کنند.

نقش اصلی در فرآیند هوازدگی احتمالا توسط دی اکسید کربن، اسیدهای معدنی و آلی تولید شده توسط میکروارگانیسم های مختلف ایفا می شود. نشانه هایی وجود دارد که اسیدهای کتو خاصی دارای اثر حل کنندگی قوی هستند. امکان مشارکت در هوازدگی ترکیبات هوموس منتفی نیست.

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

...

اسناد مشابه

بررسی شرایط اکولوژیکی، عوامل ناحیه ای و درون زونی تشکیل خاک. مشخصات ساختار پروفیل های خاک، ترکیب گرانولومتری، ویژگی های فیزیکوشیمیایی و آب-فیزیکی خاک، تشکیل انواع خاک های آگرواکولوژیک.

مقاله ترم، اضافه شده در 2011/09/14


مشخصات عناصر مورفولوژیکی و ویژگی های خاک. انواع ساختار پروفیل خاک. سیستمی از نمادها برای تعیین افق های ژنتیکی خاک. تاثیر ترکیب شیمیایی بر رنگ خاک طبقه بندی نئوپلاسم ها و اجزاء خاک.

چکیده، اضافه شده در 1392/12/22


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

مقاله ترم، اضافه شده 02/07/2010


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

پایان نامه، اضافه شده در 1393/02/15


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

مقاله ترم، اضافه شده در 11/12/2010


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

چکیده، اضافه شده در 07/03/2011


شرایط طبیعی تشکیل خاک: اقلیم، توپوگرافی، سنگ های مادر، پوشش گیاهی، هیدرولوژی و هیدروگرافی. اقدامات برای بهبود حاصلخیزی خاک، توصیه هایی برای استفاده از آنها. گروه بندی کشاورزی و درجه بندی خاک ها.

مقاله ترم، اضافه شده در 2013/06/22


تأثیر سنگ ها، اقلیم، تسکین، پوشش گیاهی در تشکیل خاک. ترکیب گرانولومتری، خواص فیزیکی، رژیم آبی خاک های زراعی. تعیین شاخص خاک-اکولوژیک. اقدامات اصلی برای بهبود حاصلخیزی خاک در گروه های کشاورزی.

مقاله ترم، اضافه شده در 2012/05/25


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

چکیده، اضافه شده در 2014/03/30


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

مقدمه ... 3

1. بررسی ادبیات ...5

1.1 مفهوم فعالیت آنزیمی خاک ... 5

1.2 اثر فلزات سنگین بر فعالیت آنزیمی

1.3. تاثیر عوامل شیمیایی کشاورزی بر فعالیت آنزیمی خاک ... ۲۳

2. قسمت تجربی ...32

2.1 اشیاء، روش ها و شرایط انجام تحقیق ... 32

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

2.2.1. ویژگی های اگروشیمیایی خاک در صورت آلودگی به سرب و محتوای آن در خاک آزمایش ... ۳۴

2.2.2. تأثیر پس‌زمینه‌های زراعی بر عملکرد دانه‌های بهاره در مرحله سرب روی خاک آلوده به سرب...41

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

2.3. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک سدی-پودزولی آلوده به کادمیوم...54

2.3.1. ویژگی های آگروشیمیایی خاک هنگام آلوده شدن به کادمیوم و محتوای آن در خاک آزمایش ... 54

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

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

2.4. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک سدی-پودزولی آلوده به روی...69

2.4.1. ویژگی های آگروشیمیایی خاک هنگام آلوده شدن به روی و محتوای آن در خاک آزمایش ... 69

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

2.4.3. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی

خاک آلوده به روی...76

2.5. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک سدی-پودزولی آلوده به مس...82

2.5.1. ویژگی های آگروشیمیایی خاک هنگام آلوده شدن به مس و محتوای آن در خاک آزمایش ... 83

2.5.2. تاثیر زمینه های کشاورزی شیمیایی بر عملکرد محصولات دانه بهاره در مرحله سرفصل در خاک آلوده به مس...89

2.5.3. تأثیر پس‌زمینه‌های آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی

خاک آلوده به مس...90

نتیجه گیری...96

نتیجه گیری...99

مراجع...101

کاربرد

معرفی

معرفی.

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

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

عوامل آگروشیمیایی به چندین روش از جمله غیرفعال شدن آنها در خاک و تقویت عملکردهای مانع فیزیولوژیکی گیاهان که از ورود HMها به آنها جلوگیری می کند، اثر منفی HMها را کاهش می دهند. اگر اطلاعات زیادی در ادبیات موضوع غیرفعال شدن HM در خاک وجود داشته باشد (ایلین، 1982، و غیره، اوبوخوف، 1992، آلکسیف، 1987، و غیره)، پس مطالعات جداگانه ای در مورد افزایش سد وجود دارد. عملکرد گیاهان با توجه به افزایش عملکردهای مانع فیزیولوژیکی تحت اثر عوامل شیمیایی کشاورزی، HM بسیار کمتری با محتوای یکسان در زمینه های مختلف کشاورزی وارد گیاهان می شود (Solov'eva، 2002). تقویت عملکردهای سدی با بهینه سازی تغذیه گیاه و در نتیجه بهبود وضعیت بیولوژیکی خاک همراه است.

این عملکرد اکولوژیکی، یعنی بهبود فعالیت بیولوژیکی و ساختار سنوز میکروبی خاک آلوده به HMs تحت تأثیر عوامل شیمیایی کشاورزی، هنوز از اثبات تجربی کافی برخوردار نیست.

مشخص است که برخی از شاخص های فعالیت بیولوژیکی در صورت وضعیت تنش در خاک زودتر از آن تغییر می کند

سایر ویژگی های خاک، به عنوان مثال، ویژگی های شیمیایی کشاورزی (Zvyagintsev، 1989، Lebedeva، 1984). فعالیت آنزیمی خاک یکی از این شاخص ها است. مطالعات متعددی اثر منفی فلزات سنگین را بر فعالیت آنزیم ها ثابت کرده است. در عین حال مشخص شده است که عوامل آگروشیمیایی بر فعالیت آنزیمی خاک اثر محافظتی دارند. ما سعی کردیم این مشکل را به عنوان یک کل در نظر بگیریم و مشخص کنیم که آیا خواص حفاظتی محیطی عوامل آگروشیمیایی در رابطه با فعالیت آنزیمی خاک هنگام آلوده شدن به فلزات بیوژنیک و غیر زیستی آشکار می شود یا خیر. این سمت از ابزارهای شیمیایی کشاورزی را می توان تنها در صورتی تشخیص داد که همان مقدار HMs در انواع مختلف آزمایش وجود داشته باشد و این فقط با همان شاخص های اسیدیته خاک امکان پذیر است. ما نتوانسته ایم چنین داده های تجربی را در ادبیات پیدا کنیم.

1. بررسی ادبیات

1.1. مفهوم فعالیت آنزیمی خاک.

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

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

آنزیم های موجود در خاک محصولات متابولیکی بیوسنوز خاک هستند، اما نظرات در مورد سهم اجزای مختلف در تجمع آنها متناقض است. تعدادی از محققین (کوزلوف، 1964، 1966، 1967؛ کراسیلنیکوف، 1958، و دیگران) معتقدند که نقش اصلی در غنی سازی خاک با آنزیم ها مربوط به ترشحات ریشه گیاهان و دیگران است (کاتسنلسون، ارشوف، 1958، و غیره). .) - حیوانات خاک، اکثریت (Galstyan, 1963؛ Peive, 1961؛ Zvyagintsev, 1979؛ Kozlov, 1966؛ Drobnik, 1955؛ Hofmann and Seegerer, 1951؛ Seegerer, 1953؛ Hofmann,19195; .، 1958، 1964، 197 1؛ Sequi، 1974؛ و دیگران) بر این عقیده هستند که استخر آنزیمی در خاک از آنزیم های درون سلولی و خارج سلولی، عمدتاً با منشاء میکروبی تشکیل شده است.

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

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

فعالیت آنزیمی خاک بر اساس (1979)

ساخته شده از:

الف) آنزیم های بی حرکت خارج سلولی؛

ب) آنزیم های آزاد خارج سلولی.

ج) آنزیم های درون سلولی سلول های مرده.

د) آنزیم های درون سلولی و خارج سلولی که در شرایط مصنوعی آزمایش تشکیل شده اند و مشخصه این خاک نیستند.

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

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

کاتالیز آنزیمی با تشکیل یک واسطه فعال، کمپلکس آنزیم-سوبسترا آغاز می شود. این کمپلکس نتیجه اتصال یک مولکول سوبسترا به محل فعال کاتالیستی آنزیم است. در این مورد، تنظیمات فضایی مولکول های بستر تا حدودی اصلاح می شود. جدید گرا

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

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

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

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

مسیرهای اصلی ورود آنزیم ها به خاک، آنزیم های خارج سلولی میکروارگانیسم ها و ریشه های گیاهان ترشح شده در طول عمر آنها و آنزیم های درون سلولی است که پس از مرگ موجودات و گیاهان خاک وارد خاک می شوند.

انتشار آنزیم‌ها در خاک توسط میکروارگانیسم‌ها و ریشه‌های گیاه معمولاً یک ویژگی تطبیقی ​​به شکل پاسخ به وجود یا عدم وجود بستر برای عمل آنزیم یا محصول واکنش دارد که به ویژه با فسفاتازها مشخص می‌شود. با کمبود فسفر متحرک در محیط، میکروارگانیسم ها و گیاهان به شدت آزادسازی آنزیم ها را افزایش می دهند. بر این رابطه است که استفاده از فعالیت فسفاتاز خاک به عنوان یک شاخص تشخیصی برای تامین فسفر در دسترس گیاهان استوار است (Naumova, 1954, Kotelev, 1964).

آنزیم ها که از منابع مختلف وارد خاک می شوند، از بین نمی روند، اما در حالت فعال باقی می مانند. باید فرض کرد که آنزیم‌ها که فعال‌ترین جزء خاک هستند، در جایی متمرکز می‌شوند که فعالیت حیاتی میکروارگانیسم‌ها شدیدتر است، یعنی در سطح مشترک بین کلوئیدهای خاک و محلول خاک. به طور تجربی ثابت شده است که آنزیم های خاک عمدتاً در فاز جامد هستند (Zvyagintsev, 1979).

آزمایش‌های متعددی که تحت شرایط مهار سنتز آنزیم در سلول‌های میکروبی با استفاده از تولوئن (Drobnik، 1961؛ Beck and Poshenrieder، 1963)، آنتی‌بیوتیک‌ها (Kuprevich، 1961؛ Kiss، 1971)، یا تابش (McLaren et al.) انجام شد. این که خاک حاوی مقدار زیادی "آنزیم های انباشته شده" است که برای انجام دگرگونی بستر برای مدتی کافی است. از بین این آنزیم ها می توان اینورتاز، اوره آز، فسفاتاز، آمیلاز و غیره را نام برد.سایر آنزیم ها در غیاب یک ضد عفونی کننده بسیار فعال تر هستند، به این معنی که آنها اندکی در خاک انباشته می شوند (a-و P-galactosidase, dextraranase, لواناز، مالاتستراز و غیره). گروه سوم آنزیم ها در خاک تجمع نمی یابند، فعالیت آنها فقط در زمان شیوع فعالیت میکروبی آشکار می شود و توسط بستر القا می شود. تا به امروز دریافت شده است

داده های تجربی نشان دهنده تفاوت در فعالیت آنزیمی خاک های مختلف است (Konovalova، 1975؛ Zvyagintsev، 1976؛ Khaziev، 1976؛ Galstyan، 1974، 1977، 1978، و دیگران).

آنزیم‌های خاک که به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند هیدرولازها هستند که نشان‌دهنده دسته وسیعی از آنزیم‌ها هستند که واکنش‌های هیدرولیز ترکیبات آلی پیچیده مختلف را انجام می‌دهند و روی پیوندهای مختلف اثر می‌گذارند: استر، گلوکزیدیک، آمید، پپتید و غیره. هیدرولازها به طور گسترده در خاک‌ها و نقش مهمی در غنی‌سازی آنها دارند، مواد مغذی متحرک و کافی برای گیاهان و میکروارگانیسم‌ها، از بین بردن ترکیبات آلی با مولکولی بالا. این طبقه شامل آنزیم های اوره آز (آمیداز)، اینورتاز (کربوهیدراتاز)، فسفاتاز (فسفوهیدرولاز) و غیره است که فعالیت آنها مهمترین شاخص فعالیت بیولوژیکی خاک است (Zvyagintsev, 1980).

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

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

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

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

عمدتا ارگانیک، خواص محافظتی نشان می دهد (Zvyagintsev، 1989).

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

با توجه به استفاده گسترده از اوره به عنوان یک کود نیتروژن، مسائل مربوط به تبدیل آن تحت عمل اوره آز عملا قابل توجه است. فعالیت اوره آز بالای بیشتر خاک ها از استفاده از اوره به عنوان منبع جهانی تغذیه نیتروژن جلوگیری می کند، زیرا سرعت بالای هیدرولیز اوره توسط اوره آز خاک منجر به تجمع موضعی یون های آمونیوم و افزایش واکنش محیط به مقادیر قلیایی می شود. و در نتیجه از دست دادن نیتروژن از خاک به شکل آمونیاک (طرافدار ج. سی، 1997). اوره آز با تجزیه اوره از ایزومریزاسیون آن به سیانات آمونیوم فوتوتوکسیک جلوگیری می کند. اگرچه خود اوره تا حدی توسط گیاهان استفاده می شود، اما در نتیجه عمل فعال اوره آز، نمی توان آن را برای مدت طولانی در خاک ذخیره کرد. در مطالعات تعدادی از دانشمندان، تبخیر نیتروژن اوره به شکل آمونیاک از خاک در فعالیت اوره آز بالا مورد توجه قرار گرفت و هنگامی که مهارکننده های مختلف اوره آز وارد خاک شد، هیدرولیز اوره کند شد و تلفات آن کاهش یافت. کمتر (Tool P. O., Morgan M. A., 1994). سرعت هیدرولیز اوره در خاک تحت تأثیر دما (ایوانوف و بارانووا، 1972؛ گالستیان، 1974؛ کورتز و همکاران، 1972، و غیره)، اسیدیته خاک (گالستیان، 1974؛ مویزوا، 1974، و غیره) است. اشباع خاک با کربنات ها اثر منفی دارد (Galstyan, 1974)، وجود ترکیبات آرسنیک، روی، جیوه، سولفات، ترکیبات مس و بور در مقادیر قابل توجهی، از ترکیبات آلی آمین های آلیفاتیک، دهیدروفنل ها و کینون ها به طور قابل توجهی اوره آز را مهار می کند (Paulson, 1970). ، Briggsatel.، 1951).

فعالیت اینورتاز یکی از پایدارترین شاخص‌ها است که واضح‌ترین همبستگی را با عوامل تأثیرگذار نشان می‌دهد. مطالعات (1966، 1974) همبستگی بین اینورتاز و فعالیت سایر کربوهیدراتهای خاک را ایجاد کردند.

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

بر اساس گزارشی (1974)، خاک هایی با ترکیب گرانولومتری سنگین، فعالیت آنزیمی بالاتری دارند. با این حال، گزارش هایی وجود دارد که اینورتاز به طور قابل توجهی در اثر جذب توسط کانی های رسی غیرفعال می شود (Hofmann و همکاران، 1961؛ Skujins، 1976؛ Rawald، 1970) و خاک هایی با محتوای بالای مونتموریلونیت فعالیت اینورتاز پایینی دارند. وابستگی فعالیت اینورتاز به رطوبت و دمای خاک به اندازه کافی مورد مطالعه قرار نگرفته است، اگرچه بسیاری از نویسندگان تغییرات فصلی در فعالیت را به شرایط هیدروترمال نسبت می دهند.

تأثیر دما بر فعالیت بالقوه اینورتاز به طور مفصل مورد مطالعه قرار گرفت (1975) و بهینه را در دمای حدود 60 درجه سانتیگراد، آستانه غیرفعال سازی آنزیم پس از گرم کردن خاک در دمای 70 درجه سانتیگراد و غیرفعال شدن کامل پس از سه ساعت ایجاد کرد. گرمایش در 180 درجه سانتیگراد

بسیاری از نویسندگان فعالیت معکوس خاکها را بسته به گیاهان در حال رشد در نظر گرفته اند (سامتسویچ و بوریسووا، 1972؛ گالستیان، 1974؛ راس 1976؛ کورتز و همکاران، 1972، و غیره). توسعه فرآیند علفزار، تشکیل یک چمن ضخیم در زیر پوشش چمنی به افزایش فعالیت اینورتاز کمک می کند (Galstyan، 1959). با این حال، آثاری وجود دارد که در آنها تأثیر گیاهان بر فعالیت اینورتاز ثابت نشده است (Konovalova، 1975).

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

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

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

فسفاتاز در ناحیه اسیدی ضعیف قرار دارد، حتی زمانی که خاک ها به شدت اسیدی هستند (خازیف، 1979؛ شچرباکوف و همکاران، 1983، 1988). این واقعیت اهمیت آهک کردن خاک های اسیدی را برای تسریع هیدرولیز فسفات های آلی پیچیده و غنی سازی خاک با فسفر قابل دسترس تایید می کند.

توزیع مشخصه مشاهده شده فسفاتازها در خاک بسته به اسیدیته آنها به دلیل ترکیب میکرو فلور است. جوامع میکروبی که با شرایط محیطی خاصی سازگار هستند در خاک عمل می کنند که آنزیم هایی ترشح می کنند که در این شرایط فعال هستند.

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

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

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

در برخی از خاک‌ها، همبستگی بین فعالیت فسفاتاز و تعداد کل میکروارگانیسم‌ها (Kotelev و همکاران، 1964؛ Aliev و Gadzhiev، 1978، 1979؛ Arutyunyan، 1975، 1977؛ و دیگران) و تعداد میکروارگانیسم‌هایی که کانی‌سازی می‌کنند، مشاهده شد. ترکیبات فسفر (Ponomareva و همکاران، 1972)، در دیگران - رابطه فعالیت فسفاتاز با تعداد

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

اجازه دهید با جزئیات بیشتری قوانین کلی تشکیل استخر فسفاتاز خاک ها را در نظر بگیریم.

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

نقش گیاهان عالی در تشکیل استخر فسفاتاز خاک های مورد استفاده در کشاورزی کمتر از میکروارگانیسم ها است و عمدتاً با ورود بقایای گیاهی و دفع ریشه به خاک مرتبط است که توسط داده های و (1994) تایید شده است. ) که تأثیر انواع محصولات کشاورزی را بر فعالیت هیدرولیتیکی مورد مطالعه قرار دادند

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

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

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

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

زیر 20 سانتی متر در خاک زیر جنگل صنوبر (پوشش گیاهی جنگل). در زیر پوشش گیاهی چمنزار، توزیع کمی متفاوت وجود دارد: حداکثر فعالیت در افق چمن 1.5-2 برابر در افق انباشته هوموس کمتر است، و کاهش قابل توجه بیشتر تنها پس از 40-60 سانتی متر مشاهده می شود. بر اساس موارد فوق. می‌توان نتیجه گرفت که بیشترین سهم در تشکیل استخر فسفاتاز در پوشش گیاهی طبیعی توسط میکروارگانیسم‌ها و بقایای گیاهی به عنوان بستر تامین می‌شود، در حالی که ترشحات ریشه و آنزیم‌های درون سلولی پس از مرگ نقش کمتری دارند.

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

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

یکی از جهت‌گیری‌های امیدوارکننده برای استفاده از فعالیت آنزیمی برای تشخیص خواص بیولوژیکی خاک، شناسایی سطح آلودگی خاک به HMs است.

فلزات سنگین که به شکل ترکیبات شیمیایی مختلف وارد خاک می شوند، می توانند تا سطوح بالایی در آن تجمع کنند که خطر قابل توجهی برای عملکرد طبیعی موجودات زنده خاک است. مقدار زیادی از داده‌ها در ادبیات جمع‌آوری شده‌اند که نشان‌دهنده تأثیر منفی آلودگی خاک با HMs بر موجودات زنده خاک است. هنگامی که تعادل شیمیایی در خاک به هم می خورد، یک موقعیت استرس زا ایجاد می شود. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد شاخص‌های بیولوژیکی زودتر از شاخص‌های کشاورزی شیمیایی به شرایط تغییری که بر ویژگی‌های مختلف خاک تأثیر می‌گذارد واکنش نشان می‌دهند (لبدوا،

کتابشناسی - فهرست کتب

با توجه به نوع واکنش های کاتالیز شده، تمام آنزیم های شناخته شده به شش کلاس تقسیم می شوند:

1. اکسیدرودوکتازها که واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند.

2. هیدرولازها کاتالیزور واکنش های برش هیدرولیتیک پیوندهای درون مولکولی در ترکیبات مختلف.

3. ترانسفرازهایی که واکنش های انتقال بین مولکولی یا درون مولکولی یک گروه شیمیایی و باقیمانده ها را با انتقال همزمان انرژی موجود در پیوندهای شیمیایی کاتالیز می کنند.

4. لیگازها (سینتازها) که واکنش های اتصال دو مولکول را کاتالیز می کنند، همراه با شکافتن پیوندهای فیروسفات ATP یا تری فسفات مشابه دیگر.

5. لیازها کاتالیز کننده واکنش های برش غیر هیدرولیتیک یا افزودن گروه های شیمیایی مختلف ترکیبات آلی به پیوندهای دوگانه.

6، ایزومرازها که واکنش های تبدیل ترکیبات آلی به ایزومرهای آنها را کاتالیز می کنند.

اکسیدرودوکتازها و هیدرولازها که در بیودینامیک خاک بسیار مهم هستند، به طور گسترده در خاک توزیع شده و با جزئیات مورد مطالعه قرار گرفته اند.

کاتالاز

(H 2 O 2: H 2 O 2 - اکسیدوردوکتاز )

کاتالاز تجزیه پراکسید هیدروژن را با تشکیل آب و اکسیژن مولکولی کاتالیز می کند:

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

پراکسید هیدروژن در طی تنفس موجودات زنده و در نتیجه واکنش های مختلف بیوشیمیایی اکسیداسیون مواد آلی تشکیل می شود. سمیت پراکسید هیدروژن با واکنش پذیری بالای آن تعیین می شود که توسط اکسیژن منفرد، *O 2 به نمایش گذاشته می شود. واکنش پذیری بالای آن منجر به واکنش های اکسیداسیون کنترل نشده می شود. نقش کاتالاز این است که پراکسید هیدروژن را که برای موجودات سمی است از بین می برد.

کاتالاز به طور گسترده در سلول های موجودات زنده از جمله میکروارگانیسم ها و گیاهان توزیع می شود. خاک همچنین فعالیت کاتالاز بالایی را نشان می دهد.

روش‌های تعیین فعالیت کاتالاز خاک مبتنی بر اندازه‌گیری سرعت تجزیه پراکسید هیدروژن در طول برهمکنش آن با خاک با حجم اکسیژن آزاد شده (روش‌های گازومتری) یا مقدار پراکسید تجزیه نشده است که با تیتراسیون پرمنگنومتری یا روش رنگ‌سنجی با تشکیل مجتمع های رنگی

E.V. دادنکو و ک.ش. Kazeev، مشخص شد که فعالیت کاتالاز تمام آنزیم ها در طول ذخیره سازی نمونه ها به بیشترین میزان کاهش می یابد، بنابراین تعیین آن باید در هفته اول پس از نمونه برداری انجام شود.

روش الف.ش. گالستیان

پیشرفت تجزیه و تحلیل برای تعیین میزان فعالیت کاتالاز از دو بوره متصل به یک شیلنگ لاستیکی استفاده می شود که با آب پر شده و سطح آن را متعادل می کند. حفظ سطح معینی از آب در بورت ها نشان دهنده دستیابی به تعادل دما در دستگاه است. یک نمونه (1 گرم) از خاک به یکی از محفظه های یک فلاسک دوتایی وارد می شود. 5 میلی لیتر از محلول پراکسید هیدروژن 3 درصد در محفظه دیگر فلاسک ریخته می شود. فلاسک با درپوش لاستیکی با لوله شیشه ای محکم بسته می شود که با شلنگ لاستیکی به بورت اندازه گیری متصل می شود.

آزمایش در دمای 20 درجه سانتیگراد انجام می شود، زیرا در دمای متفاوت سرعت واکنش متفاوت خواهد بود که نتایج را تحریف می کند. اصولاً دمای هوا مهم نیست بلکه دمای پراکسید باید 20 درجه سانتیگراد باشد. اگر دمای هوا بسیار بالاتر از 20 درجه سانتیگراد (در تابستان) باشد توصیه می شود حمل شود. تجزیه و تحلیل را در زیرزمین یا اتاق خنک دیگری انجام دهید. در چنین مواردی، استفاده از حمام آب با دمای 20 درجه سانتیگراد به سختی مؤثر است.

شروع آزمایش با کرونومتر یا ساعت شنی در لحظه ای که پراکسید با خاک مخلوط می شود و محتویات ظرف تکان می خورد مشخص می شود. مخلوط در طول آزمایش تکان داده می شود، سعی کنید فلاسک را با دستان خود لمس نکنید و آن را توسط درب نگه دارید. اکسیژن آزاد شده آب را از بورت خارج می کند که سطح آن بعد از 1 و 2 دقیقه مشخص می شود. توصیه به تعیین مقدار اکسیژن در هر دقیقه به مدت 3 دقیقه به دلیل صریح بودن واکنش تجزیه پراکسید تنها زمان صرف شده برای تجزیه و تحلیل را افزایش می دهد.

این تکنیک به یک محقق اجازه می دهد تا فعالیت کاتالاز بیش از 100 نمونه در روز را تجزیه و تحلیل کند. انجام تجزیه و تحلیل با هم با استفاده از 5-6 کشتی راحت است. در همان زمان، یک نفر به طور مستقیم در تجزیه و تحلیل شرکت می کند و سطح بورت را نظارت می کند و نفر دوم زمان را نظارت می کند، داده ها را ثبت می کند و رگ ها را شستشو می دهد.

خاک استریل شده با حرارت خشک (180 درجه سانتیگراد) به عنوان شاهد استفاده شد. برخی از خاک‌ها، ترکیبات و مواد معدنی حتی پس از عقیم‌سازی، فعالیت بالایی در تجزیه پراکسید معدنی دارند - تا 30-50٪ از کل فعالیت.

فعالیت کاتالاز بر حسب میلی لیتر O 2 آزاد شده در 1 دقیقه از 1 گرم خاک بیان می شود.

معرف ها: محلول 3% H 2 O 2. غلظت پرهیدرول باید به طور دوره ای بررسی شود، محلول کاری بلافاصله قبل از تجزیه و تحلیل تهیه می شود. برای تعیین غلظت پرهیدرول روی ترازوی تحلیلی، 1 گرم H 2 O 2 در یک فلاسک حجمی با ظرفیت 100 میلی لیتر وزن می شود، حجم آن به علامت تنظیم شده و تکان داده می شود. 20 میلی لیتر از محلول به دست آمده را در فلاسک های مخروطی 250 میلی لیتری (3 تکرار) قرار دهید، 50 میلی لیتر آب مقطر و 2 میلی لیتر H 2 SO 4 20 درصد اضافه کنید. سپس با 0.1 نیوتن تیتر شد. محلول KMnO 4. 1 میلی لیتر محلول KMnO 4 مربوط به 0.0017008 گرم H 2 O 2 است. پس از تثبیت غلظت پرهیدرول، محلول 3 درصد با رقیق شدن با آب مقطر تهیه می شود. محلول تیتراسیون KMnO 4 از فیکسانال تهیه می شود و برای چند روز نگهداری می شود تا تیتر ایجاد شود.

دهیدروژنازها

(سوبسترا: NAD(P)-oxidoreductase).

دهیدروژنازها با هیدروژن زدایی مواد آلی واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند. آنها طبق طرح زیر پیش می روند:

AN 2 + V A + VN 2

در خاک، بستر برای هیدروژن زدایی می تواند ترکیبات آلی غیر اختصاصی (کربوهیدرات ها، اسیدهای آمینه، الکل ها، چربی ها، فنل ها و غیره) و اختصاصی (مواد هیومیک) باشد. دهیدروژنازها در واکنش های ردوکس به عنوان حامل هیدروژن عمل می کنند و به دو گروه تقسیم می شوند: 1) هوازی، انتقال هیدروژن متحرک به اکسیژن هوا. 2) بی هوازی که هیدروژن را به گیرنده های دیگر، آنزیم ها منتقل می کند.

روش اصلی برای تشخیص اثر دهیدروژنازها کاهش شاخص هایی با پتانسیل ردوکس پایین مانند متیلن بلو است.

برای تعیین فعالیت دهیدروژنازهای خاک از نمک های تترازولیوم بی رنگ (2،3،5-تری فنیل تترازولیوم کلرید - TTX) به عنوان هیدروژن استفاده می شود که به ترکیبات فرمازان قرمز (تری فنیل فورمازن - TFF) احیا می شود.

پیشرفت تجزیه و تحلیل مقدار وزن شده (1 گرم) از خاک آماده شده را با دقت از طریق یک قیف در کف لوله آزمایش با ظرفیت 12-20 میلی لیتر قرار داده و کاملاً مخلوط می کنند. 1 میلی لیتر محلول سوبسترای هیدروژناسیون 0.1 مولار (گلوکز) و 1 میلی لیتر محلول TTX 1٪ تازه تهیه شده اضافه کنید. لوله های آزمایش در یک دستگاه آنیرواستات یا یک خشک کن خلاء قرار می گیرند. تعیین در شرایط بی هوازی انجام می شود، که برای آن هوا با کاهش 10-12 میلی متر جیوه تخلیه می شود. هنر به مدت 2-3 دقیقه و به مدت 24 ساعت در ترموستات با دمای 30 درجه سانتیگراد قرار دهید. هنگام جوجه کشی خاک با بسترها، تولوئن به عنوان یک ضد عفونی کننده اضافه نمی شود، زیرا؛ به شدت از عملکرد دهیدروژنازها جلوگیری می کند. خاک استریل شده (در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت) و بسترهای بدون خاک به عنوان شاهد استفاده می شوند. پس از انکوباسیون، 10 میلی لیتر اتیل الکل یا استون به فلاسک ها اضافه می شود و به مدت 5 دقیقه تکان داده می شود. محلول TPP رنگی حاصل فیلتر و رنگ سنجی می شود. با رنگ آمیزی بسیار شدید، محلول 2-3 بار با الکل (استون) رقیق می شود. از کووت های 10 میلی متری و فیلتر نوری با طول موج 500-600 نانومتر استفاده کنید. مقدار فورمازان بر حسب میلی گرم از منحنی استاندارد (0.1 میلی گرم در 1 میلی لیتر) محاسبه می شود. فعالیت دهیدروژنازها بر حسب میلی گرم TTP در 10 گرم خاک به مدت 24 ساعت بیان می شود.خطای تعیین تا 8 درصد است.

معرف ها:

1) محلول 1% 2،3،5-تری فنیل تترازولیوم کلرید.

2) محلول گلوکز 0.1 مولار (18 گرم گلوکز در 1000 میلی لیتر آب مقطر حل می شود).

3) اتیل الکل یا استون؛

4) تری فنیل فرمازان برای مقیاس استاندارد. برای تهیه منحنی کالیبراسیون، یک سری محلول در اتیل الکل، استون یا تولوئن با غلظت فورمازان (از 0.01 تا 0.1 میلی گرم فورمازان در 1 میلی لیتر) و فتوکلوریمتری همانطور که در بالا توضیح داده شد، تهیه کنید.

در غیاب فورمازان، با احیای TTX با هیدروسولفیت سدیم (سولفیت آمونیوم، پودر روی در حضور گلوکز) به دست می آید. غلظت اولیه محلول TTX 1 mg/ml است. هیدروسولفیت سدیم کریستالی به 2 میلی لیتر از محلول اولیه TTX در نوک لانست اضافه می شود. فرمازان رسوب داده شده در 10 میلی لیتر تولوئن گرفته می شود. این حجم از تولوئن حاوی 2 میلی گرم فرمازان (0.2 میلی گرم در میلی لیتر) است. رقیق شدن بیشتر محلول های کاری را برای مقیاس آماده می کند.

معکوس کردن

(β- فروکتوفورانوزیداز، ساکاراز)

اینورتاز یک کربوهیدرات است، روی پیوند بتا فروکتوفورانوزیداز در ساکارز، رافینوز، جنتینوز و غیره تأثیر می گذارد. این آنزیم به طور فعال ساکارز را با تشکیل قندهای کاهنده - گلوکز و فروکتوز هیدرولیز می کند:

معکوس کردن

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

ساکارز گلوکز فروکتوز

اینورتاز به طور گسترده در طبیعت پراکنده است و تقریباً در همه انواع خاکها وجود دارد. فعالیت اینورتاز بسیار بالایی در خاکهای علفزار کوهستانی مشاهده شد. فعالیت اینورتاز به وضوح با محتوای هوموس و حاصلخیزی خاک ارتباط دارد. هنگام مطالعه اثر کودها، ارزیابی اثربخشی آنها توصیه می شود. روش‌های تعیین فعالیت اینورتاز خاک بر اساس حسابداری کمی قندهای احیاکننده طبق نظر برتراند و تغییرات در خواص نوری محلول ساکارز قبل و بعد از قرار گرفتن در معرض آنزیم است. روش اول را می توان برای مطالعه یک آنزیم با دامنه فعالیت و غلظت سوبسترا بسیار وسیع استفاده کرد. روش‌های پلاریمتری و فوتوکلریمتری نسبت به غلظت قندها بیشتر نیاز دارند و برای خاک‌هایی با محتوای بالای مواد آلی که محلول‌های رنگی به دست می‌آیند غیرقابل قبول هستند. بنابراین، این روش ها در مطالعات خاک کاربرد محدودی دارند.

1

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

مناظر کشاورزی

معکوس کردن

کاتاتاز

سودولیک

خاک های خاکستری جنگلی

فعالیت آنزیمی

1. ویتر ع.ف. زراعت خاک به عنوان عاملی در تنظیم حاصلخیزی خاک /A.F. ویتر، وی. توروسوف، V.M. گرماشوف، اس.ا. گاوریلوف. - M.: Infra-M، 2014. - 174 ص.

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

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

4. Zinchenko M.K. پتانسیل آنزیمی مناظر زراعی خاک خاکستری جنگلی ولادیمیر اوپوله / M.K. زینچنکو، S.I. زینچنکو // موفقیت های علوم طبیعی مدرن. - 2015. - شماره 1. - س 1319-1323.

5. Zinchenko M.K. واکنش میکرو فلور خاک خاکستری خاک جنگلی به استفاده طولانی مدت از سیستم های کودی در سطوح مختلف تشدید / M.K. زینچنکو، ال.جی. Stoyanova // دستاوردهای علم و فناوری مجتمع کشاورزی و صنعتی. - 2016. - شماره 2. - T. 30. - ص 21-24.

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

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

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

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

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

عملکردهای آگرواکولوژیکی خاک ها با ویژگی های کمی و کیفی پارامتریک خاصی بیان می شود که مهمترین آنها شاخص های بیولوژیکی هستند. فرآیندهای تجزیه بقایای گیاهی، سنتز و کانی سازی هوموس، تبدیل اشکال صعب العبور مواد مغذی به اشکال قابل هضم برای گیاهان، روند آمونیفیکاسیون، نیتریفیکاسیون و تثبیت نیتروژن آزاد در هوا ناشی از فعالیت میکروارگانیسم های خاک

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

هدف تحقیقارزیابی وضعیت اکولوژیکی خاک در سیستم‌های کشاورزی منطقه ولگا بالا از نظر فعالیت آنزیمی بود. اهداف مورد مطالعه خاک‌های خاکستری-پودزولی با درجات مختلف پودزولیزه شدن و خاک‌های خاکستری جنگلی روی مناظر بکر و کشت‌شده مجاور بودند.

مواد و روش های تحقیق

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

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

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

محتوای هوموس در خاک قطعه آزمایشی آکادمی کشاورزی ایوانوو 1.92٪ است. pH xl - 4.6-6.4; P 2 O 5 - 170-180 میلی گرم / کیلوگرم خاک، K 2 O - 110-170 میلی گرم / کیلوگرم خاک. ضخامت لایه زراعی 21-23 سانتی متر است.آزمایش در سال 1366 آغاز شد. نمونه های خاک در یک تناوب زراعی در چهار مزرعه در یک زمینه معمولی (N 30 P 60 K 60) بر اساس دو روش خاک ورزی - شخم با قالب تا عمق 20-22 سانتی متر (S) و برش تخت بدون قالب تا 20 برداشت شد. -22 سانتی متر (PO).

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

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

مطالعات بیوشیمیایی فعالیت آنزیم در دوره 2011-2013 انجام شد. در لایه 0-20 سانتی متری خاک، از آنجایی که فعالیت بیولوژیکی اصلی و بالاترین زیست زایی در لایه های بالایی پروفیل خاک ذاتی است، حداکثر غنی شده در مواد آلی، با مطلوب ترین رژیم هیدروترمال و هوا برای میکرو فلور.

نتایج تحقیق و بحث

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

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

میز 1

فعالیت اینورتاز در خاک های اکوسیستم های کشاورزی

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

توجه: در جدول دوزهای کود در خاک خاکستری جنگل در طول دوره مطالعه آورده شده است.

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

فرورفتگی شدید اینورتاز در پس‌زمینه‌های صفر مشاهده می‌شود، جایی که اقدامات فنی کشاورزی سالانه برای رشد محصولات کشاورزی بدون استفاده از مواد کود انجام می‌شود. این ممکن است به دلیل هجوم جزئی مراتع به شکل بقایای گیاهی ریشه و همچنین تغییر در خواص فیزیکوشیمیایی در نتیجه خاک ورزی باشد.

استفاده کشاورزی از خاک جنگلی خاکستری فعالیت متابولیسم کربوهیدرات را در مقایسه با خاک آیش به میزان قابل توجهی کاهش نمی دهد. در مناطق با آیش طولانی مدت، میانگین فعالیت اینورتاز 50.0 میلی گرم گلوکز در هر 1 گرم خاک به مدت 40 ساعت است که 9٪ بیشتر از میانگین زمین های زراعی است. تغییرات مقادیر آنزیم در خاک خاکستری جنگلی آگروسیستم ها طی 2 سال تحقیق (2012-2013) 7.6% V = با میانگین XS = 45.8 میلی گرم گلوکز / 1 گرم خاک به مدت 40 ساعت بود. تأثیر سیستم‌های کود بر فعالیت اینورتاز در پس‌زمینه متوسط ​​بیشتر آشکار است. در این نوع، شاخص های فعالیت آنزیم به طور قابل توجهی بالاتر از سایر زمینه های تشدید بود (НСР 05 = 2.9). بنابراین هنگام استفاده از دوزهای متوسط ​​کودها، شرایط مساعدی برای تبدیل ترکیبات آلی سری معطر به اجزای هوموسی ایجاد می شود. این با داده های مربوط به محتوای کربن آلی تأیید می شود، زیرا حداکثر ذخایر هوموس در یک پس زمینه متوسط ​​3.62٪ انباشته شده است.

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

این واقعیت که خاک‌های پودزولی خاکی توصیف‌شده به میزان ضعیفی از بستر آلی اولیه تامین می‌شوند، فعالیت کم این آنزیم را نشان می‌دهد (جدول 2). در مطالعات ما، متوسط ​​فعالیت اوره آز در خاک اکوسیستم های کشاورزی 0.10 میلی گرم N-NH 4 / 1 گرم خاک بود، در خاک اکوسیستم های جنگلی کمی بیشتر است - 0.13 میلی گرم N-NH 4 / 1g، که در درجه اول به دلیل آن است. ویژگی‌های ژنتیکی خاک‌های سودولی-پودزولی و سطح حاصلخیزی آن‌ها.

جدول 2

فعالیت اوره آز در خاک های آگروسیستم

	محل نمونه برداری	اکوسیستم های کشاورزی	فعالیت اوره آز، میلی گرم N-NH 4/1 گرم خاک در 4 ساعت
سود-پودزولیک خاک لومی سبک	کوستروما	جنگل (کنترل)
		پس زمینه صفر N 45 R 45 K 45
		طبیعی Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 R 45 K 45)
		متمرکز Ca 2.5 (N 135 R 135 K 135)
پودزولیک سدیم-متوسط لومی سبک		جنگل (کنترل)
		عادی N 30 R 60 K 60
خاک لومی متوسط ​​جنگل خاکستری		سپرده (کنترل)
		پس زمینه صفر
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		شدت بالا معدنی N 120 R 120 K 120
		آلی معدنی با شدت بالا N 120 R 120 K 120; کود 80 تن در هکتار + N 90

در سطح بیوتوپ‌های طبیعی، فعالیت اوره آز در آزمایش 1 حفظ می‌شود، جایی که اقدامات فنی کشاورزی، علاوه بر استفاده از کودهای معدنی، شامل آهک‌کردن خاک بود. در پس زمینه کاهش محتوای یون های هیدروژن و آلومینیوم در خاک - مجتمع جذب کننده، تثبیت فعالیت آنزیم مشاهده می شود.

کشت خاک‌های سودولی-پودزولیک بدون معرفی سیستماتیک مواد آهکی، حتی با استفاده از دوزهای متوسط ​​کودهای معدنی، با شخم زدن تخته‌های قالبی و شل‌کردن صاف (آزمایش 2) منجر به کاهش فعالیت اوره آز در مقایسه با همتایان طبیعی خود می‌شود.

مطالعات انجام شده بر روی خاک های خاکستری جنگلی نشان می دهد که به طور متوسط ​​میزان فعالیت اوره آز در این خاک ها 2.5 برابر بیشتر از خاک های سودولی-سدی است که به دلیل پیدایش خاک و میزان حاصلخیزی آنها می باشد. این را داده‌های بیوتوپ‌های طبیعی ذخایر و خاک‌های اکوسیستم‌های کشاورزی نشان می‌دهند. بسیاری از محققان دریافته اند که فعالیت اوره آز با مقدار کربن آلی در خاک نسبت مستقیم دارد.

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

با توجه به فعالیت آنزیمی خاک ها باید به اکسیداسیون محصولات هیدرولیز ترکیبات آلی با تشکیل مواد پیش هیومیک توجه شود. این واکنش ها با مشارکت اکسیدوردوکتازها انجام می شود که نماینده مهم آن کاتالاز است. فعالیت کاتالاز فرآیندهای بیوژنز مواد هیومیک را مشخص می کند. مقادیر شاخص‌های فعالیت کاتالاز در خاک‌های سودولی-پودزولی تنوع مکانی و زمانی را نشان می‌دهند، اما به طور کلی نوساناتی را در محدوده 0.9-2.8 میلی‌لیتر O2/1 گرم خاک در دقیقه نشان می‌دهند. (جدول 3). در اکوسیستم‌های کشاورزی خاک‌های سودولی-پودزولی تشکیل شده در مناطق ایوانوو و کوستروما، شاخص‌های فعالیت کاتالاز در سطح همتایان طبیعی خود (خاک‌های جنگلی) قرار دارند. یعنی میزان بار انسانی تأثیر قابل توجهی بر فرآیندهای بیوژنز مواد هیومیکی نداشته است. آنها هم در خاک این آگروسیستم ها و هم در خاک بیوتوپ های طبیعی با شدت یکسان پیش می روند. این یک روند مثبت است، زیرا تشکیل آگرواکوسیستم‌ها در خاک‌های سودولیک با ترکیب گرانولومتری سبک، بدون استفاده از کودهای آلی، می‌تواند باعث افزایش فعالیت کاتالاز شود. افزایش فعالیت آنزیم، تبدیل شدید مواد هیومیک در خاک به سمت کانی سازی آنها را مشخص می کند تا محصولات کشاورزی را با مواد مغذی تامین کند. فعال شدن این فرآیندها می تواند منجر به کاهش محتوای هوموس در خاک و کاهش حاصلخیزی بالقوه خاک شود.

جدول 3

فعالیت کاتالاز در خاک سیستم های کشاورزی

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

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

برای ارزیابی میزان تأثیر آگروژنیک بر فعالیت آنزیم‌های مختلف و تعیین کل فعالیت آنزیمی هر آگرواکوسیستم در واحدهای مشابه، از روش O.V استفاده کردیم. انکینا. در صورتی که فعالیت آنها را با کنترل (در مورد ما، با خاک اکوسیستم های طبیعی) مقایسه کنیم و شاخص های فعالیت آنزیمی آنها را 100٪ در نظر بگیریم، می توان با تفسیر مواد آزمایشی گسترده، سطح فعالیت آنزیمی تک تک پس زمینه های کشاورزی را با دقت بیشتری قضاوت کرد. . یعنی میزان تأثیر بار انسانی بر گروه‌های مختلف آنزیم‌ها با نسبت شاخص‌های فعالیت آنها در آگروسیستم‌ها به آنالوگ‌های طبیعی منعکس می‌شود (جدول 4).

در نتیجه تحقیقات، مشخص شد که در بیشتر خاک‌های سودولی-پودزولی منطقه، سطح فعالیت آنزیمی مناظر زراعی کمتر از همتایان طبیعی خود است. پتانسیل آنزیمی خاک سدی-پودزولیک در آزمایش 1 (Kostroma) 31٪ نسبت به شاهد کاهش یافت و در آزمایش 3 (Ivanovo) - 24٪. در زمینه های مورد مطالعه در این آزمایش ها از کودهای معدنی با دوز متوسط ​​و بالا استفاده شد. استفاده طولانی مدت از کودهای معدنی، به ویژه کودهای نیتروژن، اغلب زمینه اکولوژیکی برای تولید مثل میکروارگانیسم های مفید در خاک هایی با پتانسیل کم حاصلخیزی را مختل می کند. این، به عنوان یک قاعده، به دلیل اسیدی شدن محلول خاک، وجود یون های آلومینیوم و آهن در مجتمع جاذب خاک، ترشحات ریشه گیاهان، که باعث تولید مثل فعال قارچ های میکروسکوپی می شود، رخ می دهد و به افزایش میزان کمک می کند. سمیت بیولوژیکی خاک در این مورد، تغییرات منفی نه تنها با بازسازی ساختار میکروبیوسنوز، بلکه با کاهش فعالیت آنزیمی خاک و از دست دادن باروری بالقوه و مؤثر همراه است.

جدول 4

سطح فعالیت آنزیمی خاک های آگروسیستم ها (بر حسب درصد خاک اکوسیستم های طبیعی)

محل نمونه برداری	اکوسیستم های کشاورزی	کاتالاز		معکوس کردن	میانگین فعالیت آنزیم
کوستروما	جنگل (کنترل)
	پس زمینه صفر
	طبیعی
	متمرکز
	میانگین بر اساس تجربه، %
	جنگل (کنترل)
	طبیعی
	طبیعی
	میانگین بر اساس تجربه، %
	مواد معدنی با شدت بالا
	آلی معدنی با شدت بالا
	میانگین بر اساس تجربه، %

بنابراین، شاخص‌های اصلی فعالیت آنزیمی خاک‌های سودولی-پودزولی، مربوط به حاصلخیزی مؤثر آنها، در اکوسیستم‌های طبیعی بیشتر از خاک‌های زراعی است.

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

نتیجه

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

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

پیوند کتابشناختی

Zinchenko M.K.، Zinchenko S.I.، Borin A.A.، Kamneva O.P. فعالیت آنزیمی خاکهای زراعی منطقه ولگا بالا // مشکلات مدرن علم و آموزش. - 2017. - شماره 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (تاریخ دسترسی: 01.02.2020). مجلات منتشر شده توسط انتشارات "آکادمی تاریخ طبیعی" را مورد توجه شما قرار می دهیم.