Promjene enzimske aktivnosti tla pod utjecajem onečišćenja uljem. Promjene u enzimskoj aktivnosti tla pod utjecajem onečišćenja uljem. Priroda enzima tla

Procesi metabolizma i energije tijekom razgradnje i sinteze organskih spojeva, prijelaz teško probavljivih hranjivim tvarima u oblike lako dostupne biljkama i mikroorganizmima nastaju uz sudjelovanje enzima.

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

Mnogi podaci potvrđuju vezu između aktivnosti invertaze s biološkom aktivnošću tla, sadržajem organske tvari u njemu, prinosom poljskih usjeva i promjenama koje se događaju u tlu tijekom poljoprivredne uporabe (Khaziev F.Kh., 1972. ; Galstyan A.Sh., 1978; Vasilyeva L.I., 1980).

Povećanjem dubine oranja smanjuje se aktivnost invertaze u gornji sloj tla neznatno smanjio, što se objašnjava iscrpljenošću ovog sloja tla, budući da se tijekom dubokog oranja glavnina biljnih ostataka ugrađuje u donje slojeve. Akumulacija većine ostataka nakon žetve u gornjem sloju tla tijekom obrade bez kalupa uzrokuje smanjenje aktivnosti invertaze u sloju od 30-40 cm za 5-15% do kraja sezone rasta biljaka.

Na gnojenoj podlozi tek nakon oranja aktivnost invertaze se povećala u prosjeku za 5%. Prema nemodboard metodama obrade tla, gnojiva nisu utjecala na aktivnost ovog enzima.

Djelovanje ureaze povezano je s hidrolitičkim cijepanjem veze između dušika i ugljika (CO-IN) u molekulama organskih spojeva koji sadrže dušik. Stoga mnogi istraživači bilježe pozitivnu korelaciju između aktivnosti ureaze i sadržaja dušika i humusa u tlu. Međutim, aktivnost ureaze ne ovisi samo o ukupnoj količini humusa, već io njegovoj kvaliteti, u korelaciji uglavnom s vrijednošću omjera ugljika i dušika (C: 14). Organska tvar s najširim omjerom ugljika i dušika odgovara najvećoj aktivnosti ureaze; sa smanjenjem omjera ugljika i dušika smanjuje se i aktivnost enzima. Ovo, prema V.D. Mukha i L.I. Vasiljeva, ukazuje na regulatorni učinak ureaze na procese transformacije organskih spojeva koji sadrže dušik u tlu. U našim istraživanjima, među varijantama oralne obrade tla, najveća aktivnost ureaze očitovana je oranjem na dubinu od 20-22 cm.Produbljivanje obrade tla dovelo je do značajnog smanjenja aktivnosti ovog enzima. Dakle, na početku vegetacije biljaka oranjem na 35-37 cm u sloju tla 0-40 cm proizvedeno je 20% manje amonijaka nego oranjem na normalnu dubinu od 20-22 cm (prosjek 1980.-1982. mg YN 3 na 1 g zračno suhog tla).

Intenzitet i smjer procesa pretvorbe organske tvari u tlu također je određen djelovanjem redoks enzima polifenoloksidaze i peroksidaze. Polifenol oksidaza je uključena u pretvorbu organskih spojeva aromatske serije u komponente humusa (Mishustin E.N. et al., 1956, Kononova M.M., 1963, 1965). U razgradnji humusnih tvari veliko mjesto se daje peroksidazi i katalazi (Nikitin D.I., 1960). Istraživači bilježe visoku pozitivnu korelaciju između razgradnje humusa i aktivnosti peroksidaze i gotovo funkcionalnu negativnu korelaciju s aktivnošću polifenol oksidaze (Chunderova A.I., 1970., Dulgerov A.N., 1981.). Suprotna orijentacija funkcija peroksidaze i polifenoloksidaze i jedinstveni cilj njihove primjene omogućili su A.I. Chunderova da predloži koncept "koeficijenta akumulacije humusa", čija je vrijednost određena omjerom aktivnosti polifenol oksidaze u tlu i aktivnosti peroksidaze.

Prema našim istraživanjima, povećanje dubine oranja s 20-22 cm na 35-37 cm i primjena bezobalne obrade tla plosnatom frezom, plugom bez otkosa, dlijetom, paraplužnim alatom, SibIME zupcima. , kao i kod obrade tla Notila" dovela je do povećanja aktivnosti peroksidaze za 4-6% i smanjenja aktivnosti polifenol oksidaze za 4-5% (Tablica 15). Koeficijent akumulacije humusa u ovom slučaju smanjen je za 8-10%.

15. Aktivnost peroksidaze i polifenol oksidaze u sloju tla 0-40 cm pod graškom, mg purpurgalina na 100 g zračno suhog

tlo za 30 min. (1980.-1982.)

Mogućnosti
Mogućnosti		peroksid-	polifenol- loksidaza	akumulacija	peroksid-	polifenol- loksidaza	akumulacija
godišnji	s gnojivima
godišnji	bez gnojiva
godišnji	s gnojivima
godišnji	bez gnojiva
godišnji liječenje avion	s gnojivima
godišnji liječenje avion	bez gnojiva
Nekošena naslaga od 1885

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

To nam omogućuje da zaključimo da se transformacija organske tvari tla, zbog aktivnosti peroksidaze i polifenol oksidaze, pomiče prema pojačanoj razgradnji humusa uz produbljivanje oranja i obrade tla bez preokretanja sloja (slika 5).

? Redak4
? RyadZ
? Redak2
? Redak1

Riža. 5. Utjecaj razne načine i dubina glavnog tretmana na aktivnost peroksidaze u sloju tla 0-40 cm u razdoblju 2-4 para pravih listova u suncokreta, mg purpuralina na 1 g zračno suhog tla (1989.-1991.)

Određeno mjesto u smjeru i intenzitetu biokemijskih procesa koji se odvijaju u tlu zauzima enzim katalaza. Kao rezultat svog aktivirajućeg djelovanja, vodikov peroksid se dijeli na vodu i slobodni kisik. Vjeruje se da katalaza, zajedno s peroksidazom, može sudjelovati u reakcijama tipa peroksidaze, tijekom kojih se reducirani spojevi podvrgavaju oksidaciji. U pokusima Istraživačkog instituta za poljoprivredu Centralne ChP im. V.V. Dokučajev nije utvrdio ovisnost aktivnosti katalaze o dubini ili načinu osnovne obrade tla. Međutim, s povećanjem dubine oranja preko 25-27 cm, kao i s obradom tla bez okretanja sloja, zabilježen je značajan porast aktivnosti katalaze u usporedbi s oranjem na dubinu od 20-22 cm i 25-27 cm.

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

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

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

Uvod

1. Pregled literature

1.1 Razumijevanje enzima tla

1.2 Enzimska aktivnost tala

1.3. Metodološki pristupi određivanju enzimske aktivnosti tala

1.3.1 Raspodjela eksperimentalnog područja

1.3.2 Značajke odabira i pripreme uzoraka tla za analizu

1.4 Utjecaj različitih čimbenika (temperatura, vodni režim, sezona uzorkovanja) na enzimatsku aktivnost tala

1.5 Mijenjanje zajednica mikroorganizama u tlu

1.6 Metode proučavanja aktivnosti enzima tla

Zaključak

Popis korištenih izvora

Uvod

U uvjetima povećanog antropogenog opterećenja biosfere planeta, tlo, kao element prirodnog sustava iu dinamičkoj ravnoteži sa svim ostalim komponentama, podložno je degradacijskim procesima. Tokovi tvari, koji ulaze u tlo kao rezultat antropogenih aktivnosti, uključeni su u prirodne cikluse, ometajući normalno funkcioniranje biote tla, a kao rezultat toga, cijeli sustav tla. Među raznim biološkim kriterijima vrednovanja antropogeni utjecaj na tlima najučinkovitiji i najperspektivniji su biokemijski pokazatelji koji daju informacije o dinamici najvažnijih enzimskih procesa u tlu: sintezi i razgradnji organske tvari, nitrifikacije i drugih procesa.

Dostupne informacije o enzimskoj aktivnosti različite vrste tla trenutno su nedostatni i zahtijevaju daljnja istraživanja. To čini vrlo relevantnim u teoretskom i praktičnom smislu proučavanje pitanja koja se postavljaju u ovom radu.

Predmet proučavanja: aktivnost enzima u tlu.

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

U skladu sa svrhom studije, slijedeće zadaci:

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

2. Razmotriti metodološke pristupe određivanju enzimske aktivnosti tla.

3. Utvrditi utjecaj različitih prirodnih čimbenika na enzimatsku aktivnost tala

4. Proučiti problematiku prisutnosti i promjene zajednica mikroorganizama u tlima

5. Navedite i opišite metode proučavanja aktivnosti enzima tla.

1 . Pregled literature

1.1 Razumijevanje enzima tla

Teško je zamisliti da bi enzimi, visoko organizirane proteinske molekule, mogli nastati u tlu izvan živog organizma. Poznato je da tlo ima poznatu enzimsku aktivnost.

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

Enzimi su produkti biosinteze živih organizama u tlu: drvenastih i zeljaste biljke, mahovine, lišajevi, alge, gljive, mikroorganizmi, protozoe, kukci, beskralješnjaci i kralješnjaci, koji su u prirodi zastupljeni određenim agregatima – biocenozama.

Biosinteza enzima u živim organizmima provodi se zbog genetskih čimbenika odgovornih za nasljedni prijenos vrste metabolizma i njegove adaptivne varijabilnosti. Enzimi su radni aparat kojim se ostvaruje djelovanje gena. Oni kataliziraju tisuće kemijskih reakcija u organizmima, od kojih se kao rezultat sastoji stanični metabolizam. Zahvaljujući enzimima kemijske reakcije u tijelu se odvijaju velikom brzinom.

Do danas je više od 150 od dvije tisuće poznatih enzima dobiveno u kristalnom obliku. Enzimi se dijele u šest klasa:

1. Oksireduktaze – kataliziraju redoks reakcije.

2. Transferaze – kataliziraju reakcije međumolekularnog prijenosa raznih kemijskih skupina i ostataka.

3. Hidrolaze – kataliziraju reakcije hidrolitičkog cijepanja intramolekulskih veza.

4. Liaze - kataliziraju reakcije dodavanja skupina na dvostruke veze i obrnute reakcije odvajanja takvih skupina.

5. Izomeraze – kataliziraju reakcije izomerizacije.

6. Ligaze - kataliziraju kemijske reakcije uz stvaranje veza zahvaljujući ATP-u (adenozin trifosforna kiselina).

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

U različiti tipovi Tla pod određenim biocenozama formirala su vlastite enzimske komplekse koji se razlikuju po aktivnosti biokatalitičkih reakcija.

Važna značajka enzimskih kompleksa tla je urednost djelovanja postojećih skupina enzima. Očituje se u činjenici da je osigurano istodobno djelovanje većeg broja enzima koji predstavljaju različite skupine. Enzimi isključuju nakupljanje viška bilo kojih spojeva u tlu. Višak akumuliranih mobilnih jednostavnih spojeva (na primjer, NH 3) na ovaj ili onaj način privremeno vežu i šalju u cikluse, što kulminira stvaranjem složenijih spojeva. Enzimski kompleksi mogu se predstaviti kao neka vrsta samoregulirajućih sustava. Glavnu ulogu u tome imaju mikroorganizmi i biljke, koji neprestano obnavljaju enzime tla, budući da su mnogi od njih kratkotrajni.

O broju enzima posredno se sudi prema njihovoj aktivnosti tijekom vremena, što ovisi o kemijskoj prirodi tvari koje reagiraju (supstrat, enzim) i o uvjetima interakcije (koncentracija komponenata, pH, temperatura, sastav medija, djelovanje aktivatori, inhibitori itd.).

Enzimi iz razreda hidrolaza i oksidoreduktaza sudjeluju u glavnim procesima humifikacije tla, pa je njihova aktivnost značajan pokazatelj plodnosti tla. Stoga ćemo se ukratko zadržati na karakteristikama enzima koji pripadaju ovim klasama.

Hidrolaze uključuju invertazu, ureazu, fosfatazu, proteazu itd.

Invertaza - katalizira reakcije hidrolitičkog cijepanja saharoze na ekvimolarne količine glukoze i fruktoze, također djeluje na druge ugljikohidrate (galaktoza, glukoza, ramnoza) uz stvaranje molekula fruktoze - energent za život mikroorganizama, katalizira reakcije fruktoza transferaze. . Istraživanja mnogih autora pokazala su da aktivnost invertaze bolje od drugih enzima odražava razinu plodnosti i biološku aktivnost tla 3, str. 27.

Ureaza - katalizira reakcije hidrolitičkog cijepanja uree u amonijak i ugljikov dioksid. U vezi s primjenom ureje u agronomskoj praksi, mora se imati na umu da je aktivnost ureaze veća u više plodna tla. Diže se na svim tlima u razdobljima njihove najveće biološke aktivnosti - u srpnju-kolovozu.

Fosfataza (alkalna i kisela) - katalizira hidrolizu niza organofosfornih spojeva uz stvaranje ortofosfata. Aktivnost fosfataze je to veća što su oblici fosfora manje mobilni u tlu, pa se može koristiti kao dodatni pokazatelj pri određivanju potrebe za primjenom fosfatnih gnojiva u tlu. Najveća aktivnost fosfataze je u rizosferi biljaka.

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

Klasa oksidoreduktaza uključuje katalazu, peroksidazu i polifenol oksidazu itd.

Katalaza - kao rezultat njezinog djelovanja dolazi do razgradnje vodikovog peroksida koji je otrovan za žive organizme:

H2O2 > H2O + O2

Vegetacija ima velik utjecaj na aktivnost katalaze mineralnih tala. Tla pod biljkama sa snažnim duboko prodornim korijenskim sustavom karakterizira visoka aktivnost katalaze. Značajka aktivnosti katalaze je da se malo mijenja niz profil, ima inverzni odnos s vlagom tla i izravan odnos s temperaturom.

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

Polifenol oksidaza katalizira oksidaciju polifenola u kinone u prisutnosti slobodnog atmosferskog kisika. Peroksidaza katalizira oksidaciju polifenola u prisutnosti vodikovog peroksida ili organskih peroksida. Istovremeno, njegova uloga je aktiviranje peroksida, budući da imaju slab oksidacijski učinak na fenole. Daljnja kondenzacija kinona s aminokiselinama i peptidima može se dogoditi s stvaranjem primarne molekule huminske kiseline, koja može dodatno postati složenija zbog ponovljenih kondenzacija.

Omjer aktivnosti polifenol oksidaze (S) i aktivnosti peroksidaze (D), izražen u postocima, povezan je s akumulacijom humusa u tlu, stoga se ova vrijednost naziva uvjetni koeficijent akumulacije humusa (K):

Razmotrite vrste enzima tla.

Klasa oksidoreduktaza uključuje katalizu redoks reakcija.

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

Postoje aerobne dehidrogenaze ili oksidaze i anaerobne dehidrogenaze ili reduktaze. Oksidaze prenose vodikove atome ili elektrone iz oksidirane tvari u atmosferski kisik. Anaerobne dehidrogenaze doniraju atome vodika i elektrone drugim akceptorima vodika, enzimima ili prijenosnicima, bez prijenosa na atome kisika. Brojni organski spojevi koji dospijevaju u tlo s biljkama i životinjama podliježu oksidaciji: bjelančevine, masti, ugljikohidrati, vlakna, organske kiseline, aminokiseline, purini, fenoli, kinoni, specifične organske tvari kao što su huminske i fulvinske kiseline itd.

U pravilu, anaerobne dehidrogenaze sudjeluju u redoks procesima u stanicama životinja, biljaka i mikroorganizama, koji prenose vodik odvojen od supstrata do međunosača. U okolišu tla uglavnom su aerobne dehidrogenaze uključene u redoks procese, uz pomoć kojih se supstratni vodik izravno prenosi na atmosferski kisik, tj. akceptor vodika je kisik. Najjednostavniji redoks sustav u tlima sastoji se od oksidirajućeg supstrata, oksidaza i kisika.

Značajka oksidoreduktaza je da, unatoč ograničenom skupu aktivnih skupina (koenzima), mogu ubrzati veliki broj razne redoks reakcije. To se postiže zahvaljujući sposobnosti jednog koenzima da se kombinira s mnogim apoenzimima i svaki put formira oksidoreduktazu specifičnu za jedan ili drugi supstrat.

Druga važna značajka oksidoreduktaza je da ubrzavaju kemijske reakcije povezane s oslobađanjem energije koja je neophodna za sintetske procese. Redoks procese u tlu kataliziraju i aerobne i anaerobne dehidrogenaze. Po kemijskoj prirodi to su dvokomponentni enzimi, koji se sastoje od proteina i aktivne skupine, odnosno koenzima.

Aktivna grupa može biti:

NAD + (nikotinamid adenin dinukleotid),

NADP + (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat);

FMN (flavin mononukleotid);

FAD (flavin adenin dinukleotid), citokromi.

Pronađeno je oko petsto različitih oksidoreduktaza. Međutim, najčešće oksidoreduktaze su one koje sadrže NAD+ kao aktivnu skupinu.

Spajanjem s proteinom i stvaranjem dvokomponentnog enzima (piridinski protein), NAD + povećava svoju sposobnost oporavka. Kao rezultat, piridinski proteini postaju sposobni od supstrata, koji mogu biti ugljikohidrati, dikarboksilne i keto kiseline, aminokiseline, amini, alkoholi, aldehidi, specifični organski spojevi tla (huminske i fulvinske kiseline), itd., oduzeti atome vodika u oblik protona (H +) . Kao rezultat toga, aktivna skupina enzima (NAD +) se smanjuje, a supstrat prelazi u oksidirano stanje.

Mehanizam vezanja dva atoma vodika, t.j. dva protona i dva elektrona, je kako slijedi. Aktivna skupina dehidrogenaza, koja prihvaća protone i elektrone, je piridinski prsten. Kada se NAD + reducira, jedan proton i jedan elektron vezani su za jedan od ugljikovih atoma piridinskog prstena, tj. jedan atom vodika. Drugi elektron se veže za pozitivno nabijeni atom dušika, a preostali proton prelazi u okolinu.

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

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

Nakon dodatka vodika, NADH i NADPH imaju značajan redukcijski potencijal. Oni mogu prenijeti svoj vodik na druge spojeve i reducirati ih, dok sami prelaze u oksidirani oblik. Međutim, vodik vezan na anaerobnu dehidrogenazu ne može se prenijeti na kisik iz zraka, već samo na nosače vodika. Takvi intermedijarni nosači su flavinski enzimi (flavoproteini). Oni su dvokomponentni enzimi, koji mogu sadržavati fosforilirani vitamin B 2 (riboflavin) kao aktivnu skupinu. Svaka molekula takvog enzima ima molekulu riboflavin fosfata (ili flavin mononukleotida, FMN). Dakle, FMN je spoj dušične baze dimetilizoaloksazina s ostacima alkohola s pet ugljika ribitola i fosforne kiseline. FMN je sposoban prihvatiti i predati dva atoma vodika (H) na atomima dušika (N) izoaloksazinskog prstena.

Transferaze se nazivaju prijenosni enzimi. Oni kataliziraju prijenos pojedinačnih radikala, dijelova molekula i cijelih molekula iz jednog spoja u drugi. Prijenosne reakcije obično se odvijaju u dvije faze. U prvoj fazi enzim odvaja atomsku skupinu od tvari koja je uključena u reakciju i s njom tvori kompleksan spoj. U drugoj fazi, enzim katalizira dodavanje skupine drugoj tvari koja sudjeluje u reakciji, a sam se oslobađa u nepromijenjenom stanju. Razred transferaza uključuje oko 500 pojedinačnih enzima. Ovisno o tome koje se skupine ili radikali prenose transferazama, razlikuju se fosfotransferaze, aminotransferaze, glikoziltransferaze, aciltransferaze, metiltransferaze itd.

Fosfotransferaze (kinaze) su enzimi koji kataliziraju prijenos ostataka fosforne kiseline (H2P03). Donator fosfatnih ostataka, u pravilu, je ATP. Fosfatne skupine se prenose na alkoholne, karboksilne, dušikove, fosforne i druge skupine organskih spojeva. Fosfotransferaze uključuju sveprisutnu heksokinazu, enzim koji ubrzava prijenos ostatka fosforne kiseline s ATP molekule na glukozu. Ovom reakcijom započinje pretvorba glukoze u druge spojeve.

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

Aciltransferaze prenose ostatke octene kiseline CH3CO - kao i druge ostatke masnih kiselina u aminokiseline, amine, alkohole i druge spojeve. To su dvokomponentni enzimi u koje spada i koenzim A. Izvor acilnih skupina je acilni koenzim A koji se može smatrati aktivnom skupinom aciltransferaza. Kada se ostaci octene kiseline prenose, acetil koenzim A je uključen u reakciju.

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

Podrazred esteraza uključuje enzime koji ubrzavaju reakcije hidrolize estera, alkohola s organskim i anorganskim kiselinama.

Najvažnije podklase esteraza su ester hidrolaze karboksilne kiseline i fosfataza. Reakcije hidrolize masti (triglicerida), pri čemu dolazi do oslobađanja glicerola i viših masnih kiselina, ubrzava glicerol ester hidrolaza lipaza. Razlikuju se jednostavne lipaze, koje kataliziraju otpuštanje viših masnih kiselina iz slobodnih triglicerida, i lipoproteinske lipaze, koje hidroliziraju lipide vezane na proteine. Lipaze su jednokomponentni proteini molekularne težine od 48 000 do 60 000. Lipaza kvasca dobro je proučena. Njegov polipeptidni lanac sastoji se od 430 aminokiselinskih ostataka i savijen je u globulu, u čijem se središtu nalazi aktivno središte enzima. Vodeću ulogu u aktivnom središtu lipaze imaju radikali histidina, serina, dikarboksilnih kiselina i izoleucina.

Djelovanje lipaza regulirano je njihovom fosforilacijom-defosforilacijom. Aktivne lipaze su fosforilirane, a neaktivne defosforilirane.

Fosfataze kataliziraju hidrolizu fosfatnih estera. Fosfataze koje djeluju na estere fosforne kiseline i ugljikohidrata široko su rasprostranjene. Takvi spojevi uključuju, na primjer, glukoza-6-fosfat, glukoza-1-fosfataza, fruktoza-1,6-difosfat itd. Odgovarajući enzimi nazivaju se glukoza-6-fosfataza, glukoza-1-fosfataza itd. Oni kataliziraju eliminacija ostatka fosforne kiseline iz fosfornih estera:

Fosfodiester fosfataze – deoksiribonukleaza i ribonukleaza kataliziraju cijepanje DNA i RNA do slobodnih nukleotida.

Podrazred hidrolaza uključuje glikozidaze koje ubrzavaju hidrolizu glikozida. Osim glikozida koji sadrže monohidrične alkoholne ostatke kao aglikone, oligo- i polisaharidi su supstrati na koje djeluju glikozidaze. Od glikozidaza koje djeluju na oligosaharide najvažnije su maltoza i saharoza. Hidroliziraju maltozu i saharozu.

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

Od nemale važnosti je celulaza koja katalizira razgradnju celuloze, inulaza koja razgrađuje polisaharid inulin i aglukozidaza koja pretvara disaharid maltozu u dvije molekule glukoze. Neke glikozidaze mogu katalizirati prijenos glikozilnih ostataka, te se u tom slučaju nazivaju transglikozidazama.

Proteaze (peptidne hidrolaze) kataliziraju hidrolitičko cijepanje peptidnih CO-NH veza u proteinima ili peptidima kako bi nastali peptidi manje molekularne težine ili slobodne aminokiseline. Među peptidnim hidrolazama postoje endopeptidaze (proteinaze), koje kataliziraju hidrolizu unutarnjih veza u proteinskoj molekuli, i egzopeptidaze (peptidaze), koje osiguravaju cijepanje slobodnih aminokiselina iz peptidnog lanca.

Proteinaze se dijele u četiri podklase.

1. Serinske proteinaze, aktivno središte ovih enzima uključuje serinske ostatke. Redoslijed aminokiselinskih ostataka na mjestu polipeptidnog lanca u serin proteinazama je isti: asparaginska kiselina-serija-glicin. Hidroksilnu skupinu serina karakteriziraju visoki procesi. Druga aktivna funkcionalna skupina je imidazol histidinskog ostatka, koji aktivira hidroksil serina kao rezultat stvaranja vodikove veze.

2. Tiol (cistein) proteinaze imaju cisteinski ostatak u aktivnom centru, sulfhidrilne skupine i ionizirana karboksilna skupina imaju enzimatsku aktivnost.

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

4. Metalne proteinaze, njihovo katalitičko djelovanje je posljedica prisutnosti Mg 2+, Mn 2+, Co 2+, Zn 2+, Fe 2+ u aktivnom centru. Jačina veze između metalnog i proteinskog dijela enzima može biti različita. Metalni ioni uključeni u aktivno središte sudjeluju u stvaranju kompleksa enzim-supstrat i olakšavaju aktivaciju supstrata.

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

5. Peptidne hidrolaze koje cijepaju aminokiseline iz peptida, počevši od aminokiseline sa slobodnom NH2 skupinom nazivaju se aminopeptidaze, one sa slobodnom COOH skupinom karboksipeptidaze. Dovršite hidrolizu proteinske dipeptidaze, cijepajući dipeptide u aminokiseline.

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

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

Treba napomenuti da je za otkrivanje slobodnih enzima u tlu potrebno prije svega osloboditi ga od živih organizama, odnosno izvršiti potpunu ili djelomičnu sterilizaciju. Idealan faktor koji sterilizira tlo za potrebe enzimologije trebao bi ubijati žive stanice ne narušavajući njihovu staničnu strukturu, a pritom ne utjecati na same enzime. Teško je reći ispunjavaju li sve trenutno korištene metode sterilizacije ove zahtjeve. Najčešće se tlo za potrebe enzimologije sterilizira dodavanjem toluena kao antiseptika, tretiranjem tla etilen oksidom ili, što se danas sve više prakticira, ubijanjem mikroorganizama raznih vrsta ionizirajućim zračenjem. Daljnja tehnika određivanja katalitičkih svojstava tla ne razlikuje se od metoda određivanja aktivnosti enzima biljnog ili životinjskog podrijetla. U tlo se dodaje određena koncentracija supstrata za enzim, a nakon inkubacije proučavaju se produkti reakcije. Analize mnogih tala provedene ovom metodom pokazale su da ona sadrže slobodne enzime s katalitičkim djelovanjem.

1.2 Enzimska aktivnost tala

Enzimska aktivnost tala [od lat. Fermentum - kvasac] - sposobnost tla da zbog enzima prisutnih u njemu ima katalitički učinak na procese transformacije egzogenih i vlastitih organskih i mineralnih spojeva. Karakterizirajući enzimatsku aktivnost tla, oni znače ukupni pokazatelj aktivnosti. Enzimska aktivnost različitih tala nije ista i povezana je s njihovim genetskim karakteristikama i kompleksom međusobno povezanih čimbenika okoliša. Razina enzimatske aktivnosti tla određena je aktivnošću različitih enzima (invertaze, proteaze, ureaze, dehidrogenaze, katalaze, fosfataze), izražene količinom razgrađenog supstrata u jedinici vremena na 1 g tla.

Biokatalitička aktivnost tala ovisi o stupnju njihove obogaćenosti mikroorganizmima i o tipu tala. Aktivnost enzima varira među genetskim horizontima, koji se razlikuju u sadržaju humusa, vrstama reakcija, redoks potencijalu i drugim parametrima duž profila.

U prašumskim tlima intenzitet enzimskih reakcija uglavnom je određen horizontima šumske stelje, a u obradivim tlima obradivi slojevi. Svi biološki manje aktivni genetski horizonti ispod A ili An horizonta imaju nisku aktivnost enzima. Njihova se aktivnost neznatno povećava obradom tla. Nakon razvoja šumskih tala za obradivo zemljište, enzimska aktivnost formiranog obradivog horizonta naglo opada u usporedbi sa šumskom steljom, ali kako se kultivira, raste i u visoko kultiviranim tlima približava se ili premašuje pokazatelje šumske stelje. .

Enzimska aktivnost odražava stanje plodnosti tla i unutarnje promjene koje nastaju tijekom poljoprivredne uporabe i povećanja stupnja poljoprivredne kulture. Te se promjene nalaze kako pri obradi djevičanskih i šumskih tla, tako i pri njihovoj upotrebi na razne načine.

U cijeloj Bjelorusiji godišnje se u obradivim tlima gubi do 0,9 t/ha humusa. Kao posljedica erozije godišnje se s polja nepovratno odnese 0,57 t/ha humusa. Razlozi dehumifikacije tla su pojačana mineralizacija organske tvari tla, zaostajanje procesa novog stvaranja humusa od mineralizacije zbog nedovoljnog unosa organskih gnojiva u tlo i smanjenje enzimske aktivnosti tla.

Biokemijske transformacije organske tvari tla nastaju kao rezultat mikrobiološke aktivnosti pod utjecajem enzima. enzimska aktivnost soil microorganism

Enzimi imaju posebnu ulogu u životu životinja, biljaka i mikroorganizama. Enzimi tla sudjeluju u razgradnji biljnih, životinjskih i mikrobnih ostataka, kao iu sintezi humusa. Kao rezultat toga, hranjive tvari iz teško probavljivih spojeva pretvaraju se u lako dostupne oblike za biljke i mikroorganizme. Enzimi se odlikuju visokom aktivnošću, strogom specifičnošću djelovanja i velikom ovisnošću o različitim uvjetima okoline. Zahvaljujući svojoj katalitičkoj funkciji omogućuju brzo odvijanje velikog broja kemijskih reakcija u tijelu ili izvan njega.

Zajedno s ostalim kriterijima, enzimska aktivnost tala može poslužiti kao pouzdan dijagnostički pokazatelj za određivanje stupnja obrađenosti tla. Kao rezultat istraživanja 4, str. 91 utvrđen odnos između aktivnosti mikrobioloških i enzimskih procesa i provedbe mjera koje povećavaju plodnost tla. Obrada tla, gnojidba značajno mijenjaju ekološku okolinu za razvoj mikroorganizama.

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

Interes za korištenje enzima uzrokovan je i činjenicom da se zahtjevi za povećanjem sigurnosti tehnoloških procesa stalno povećavaju. Budući da su prisutni u svim biološkim sustavima, kao proizvodi i alati tih sustava, enzimi se sintetiziraju i funkcioniraju u fiziološkim uvjetima (pH, temperatura, tlak, prisutnost anorganskih iona), nakon čega se lako izlučuju, podvrgavajući se razgradnji do aminokiselina. . I proizvodi i otpadni proizvodi većine procesa koji uključuju enzime nisu otrovni i lako se razgrađuju. Osim toga, u mnogim slučajevima, enzimi koji se koriste u industriji dobivaju se na ekološki prihvatljiv način. Enzimi se od nebioloških katalizatora razlikuju ne samo po sigurnosti i povećanoj biorazgradljivosti, već i po specifičnosti djelovanja, blagim uvjetima reakcije i visokoj učinkovitosti. Učinkovitost i specifičnost djelovanja enzima omogućuje dobivanje ciljanih produkata u visokom iskorištenju, što upotrebu enzima u industriji čini ekonomski isplativom. Korištenje enzima pridonosi smanjenju potrošnje vode i energije u tehnološkim procesima, smanjuje emisiju CO2 u atmosferu, te smanjuje opasnost od onečišćenja okoliša nusproduktima tehnoloških ciklusa.

Primjenom napredne poljoprivredne tehnologije moguće je u povoljnom smjeru promijeniti mikrobiološke procese ne samo u oraničnom, već iu podorničkom sloju tla.

Uz izravno sudjelovanje izvanstaničnih enzima, dolazi do razgradnje organskih spojeva tla. Dakle, proteolitički enzimi razgrađuju proteine u aminokiseline.

Ureaza razgrađuje ureu na CO2 i NH3. Nastali amonijak i amonijeve soli služe kao izvor dušične prehrane za biljke i mikroorganizme.

Invertaza i amilaza sudjeluju u razgradnji ugljikohidrata. Enzimi fosfatne skupine razgrađuju organofosforne spojeve u tlu i igraju važnu ulogu u fosfatnom režimu potonjeg.

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

U uvjetima naše republike provedena su mnoga istraživanja 16, str. 115 o proučavanju promjena razine plodnosti i enzimske aktivnosti tala pod antropogenim utjecajem, međutim, dobiveni podaci ne daju iscrpan odgovor o prirodi promjena zbog teškoće usporedbe rezultata zbog razlike u eksperimentalni uvjeti i metode istraživanja.

U tom smislu, potraga za optimalnim rješenjem problema poboljšanja humusnog stanja tla i njegove enzimske aktivnosti u specifičnim zemljišno-klimatskim uvjetima na temelju razvoja resursno-štednih metoda osnovne obrade tla i korištenja tla- zaštitni plodoredi koji pomažu u očuvanju strukture, sprječavaju prekomjernu konsolidaciju tla i poboljšavaju njihovu kvalitetu te vraćaju plodnost tla uz minimalne troškove, vrlo relevantni.

1.3 Metodološki pristupi određivanju enzimaaktivnost tla

1.3.1 Izolacija eksperimentalnothmjestoi mapiranje

Pokusno područje - dio područja istraživanja koji karakteriziraju slični uvjeti (reljef, homogenost strukture tla i vegetacijski pokrov, priroda gospodarskog korištenja).

Ispitno mjesto treba biti smješteno na tipičnoj lokaciji za područje istraživanja. Na površini od 100 m2. m, postavlja se jedno ispitno mjesto veličine 25 m. U slučaju heterogenosti reljefa, mjesta se odabiru prema elementima reljefa.

Oni ocrtavaju preliminarni plan za polaganje glavnih presjeka i polusječaka na takav način da karakteriziraju tla svih oblika reljefa koji se pojavljuju i razlike u pokrovu tla.

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

Uzimajući u obzir značajke reljefa i hidrografske mreže na jednom određenom području, trase istraživanja mogu se planirati kombinirano, tj. dio lokaliteta ispituje se metodom paralelnih prijelaza teritorija, a dio metodom petlji.

Duž trase planiraju se točke polaganja usjeka na način da se pokriju sve glavne razlike u reljefu i vegetaciji, tj. udaljenosti između sekcija nisu ograničene, stoga na nekim, u pravilu, teškim reljefnim mjestima, sekcije mogu biti gušće, dok na drugim, relativno homogenim područjima, položaj sekcija može biti rijedak.

Slijedi rad povezan s kartiranjem tla i detaljnim proučavanjem tla, počevši od rekognosciranja lokaliteta (četvrtine). Tijekom rekognosciranja upoznaju se s granicama lokaliteta i općenito s objektom istraživanja koji se obilazi po proplancima, znamenitostima i cestama. Na najkarakterističnijim mjestima polažu se rezovi, čije se mjesto primjenjuje na plan. Prema rezultatima rekognosciranja konačno se ispravljaju trase i mjesta za polaganje usjeka tla.

Nakon rekognosciranja pristupa se samom premjeru, pri čemu je potrebno imati nacrt polaganja tla i čistopis nacrta taksacijskog opisa. Opća ideja o sortama tla i početnim oznakama granica kontura tla dobivaju se na temelju proučavanja glavnih i kontrolnih odjeljaka. Pojašnjenje granica raspodjele konture tla provodi se kopanjem. Istovremeno se u terenskom dnevniku za svaki odsjek popunjava obrazac za opis zemljišnog odsjeka. Nakon polaganja i povezivanja presjeka provodi se terensko istraživanje distribucije tala kako bi se utvrdila klasifikacija danog tla. Prema rezultatima terenske procjene pokrovnosti tla i svih ostalih elemenata krajobraza, kao kontura tla izdvaja se zasebno, relativno homogeno ili monotono-različito područje.

Osnova za određivanje granica između kontura različitih tala je identifikacija uzoraka između tala, reljefa i vegetacije. Promjene faktora formiranja tla dovode do promjena u pokrovnosti tla. S jasnom promjenom reljefa, biljnih formacija i matičnih stijena, granice razlika tla podudaraju se s granicama na tlu. S druge strane, jednostavnost fiksiranja granica na karti i točnost identifikacije kontura tla ovise o točnosti topografske osnove. Međutim, u prirodi se najčešće susrećemo s nejasnim granicama, postupnim prijelazom. U ovom slučaju, za utvrđivanje granica kontura tla, potrebno je polaganje velikog broja jama, kao i bogato praktično iskustvo i dobre vještine promatranja. Prilikom izvođenja stvarnog snimanja na terenu, na temelju plana prepisanog iz taksacijskog plana, izrađuje se skica tala područja istraživanja.

Treba imati na umu da ne postoje stroge granice između razlika u tlu u prirodi, budući da se zamjena jedne razlike u tlu drugom događa postupno akumulacijom nekih značajki i gubitkom drugih. Dakle, mjerenje tla omogućuje samo prenošenje, u većoj ili manjoj mjeri, shematskih obrisa distribucije kontura tla, a točnost utvrđivanja njihovih granica ovisi o mjerilu istraživanja, vrsti tla i drugim uvjetima. Minimalne dimenzije kontura tla koje podliježu obveznom označavanju na karti tla određene su tehničkim normama.

1.3.2 Značajke odabira i pripreme uzoraka tla za analizu

Kako bi se ispravno odredio sadržaj pojedine tvari u tlu, sve agrokemijske analize moraju biti obavljene s besprijekornom točnošću i preciznošću. Međutim, čak i vrlo temeljita analiza dat će nepouzdane rezultate ako tlo nije pravilno uzorkovano.

Budući da se uzorak za analizu uzima vrlo mali, a rezultati određivanja trebaju dati objektivnu karakteristiku velikih količina materijala, pri uzorkovanju tla treba obratiti pozornost na otklanjanje heterogenosti. Usrednjavanje uzorka tla postiže se postupnim odabirom inicijalnih, laboratorijskih i analitičkih uzoraka.

Mješoviti početni uzorak mora biti sastavljen od pojedinačnih uzoraka (izvornih uzoraka) uzetih unutar iste razlike tla. Ako mjesto ima složeni pokrov tla, tada se ne može uzeti jedan prosječni uzorak. Trebalo bi ih biti onoliko koliko je razlika u tlu.

Ovisno o konfiguraciji mjesta, položaj točaka za uzimanje početnih uzoraka na njemu varira. Na uskom, izduženom dijelu, mogu se postaviti duž (u sredini) njega. Na širokom, gotovo kvadratnom području, bolji je stepenasti raspored mjesta uzorkovanja. Na velikim površinama uzima se uzorak tla po dužini parcele u njenoj sredini, u količini do 20 kom.

Uzeti inicijalni uzorak tla na ceradi dobro promiješati, dosljedno prosrediti i reducirati na željeni volumen, zatim uliti u čistu vrećicu ili kutiju. Ovo je laboratorijski uzorak, njegova masa je oko 400 g.

Na vrhu kutije s laboratorijskim uzorkom stavlja se olovkom napisana šperploča ili kartonska naljepnica s naznakom:

1. Imena predmeta.

2. Imena mjesta.

3. Brojevi parcela.

4. Dubine odabira.

5. Brojevi uzoraka.

6. Prezimena osobe koja je nadzirala rad ili uzela uzorak.

7. Datumi rada.

Istodobno se upisuje iu dnevnik.

Uzorak tla isporučen s mjesta u laboratoriju izlije se na debeli papir ili list čiste šperploče i rukama se gnječe sve sljepljene grumenje. Zatim se pincetom odaberu strane inkluzije, tlo se dobro izmiješa i malo zgnječi. Nakon takve pripreme laboratorijski uzorak se ponovno raspršuje kako bi se doveo do suhog stanja na zraku, zatim se usitnjava i propušta kroz sito s otvorima od 2 mm.

Prostorija za sušenje tla mora biti suha i zaštićena od pristupa amonijaka, kiselih para i drugih plinova.

Za određivanje enzimske aktivnosti obično se uzima tlo osušeno na otvorenom; Mokre uzorke potrebno je sušiti u laboratoriju na sobnoj temperaturi. Potrebno je paziti da uzorak ne sadrži nerazgrađene biljne ostatke. Grudvice zemlje usitnjavaju se i prosijavaju kroz sito veličine otvora 1 mm. Pri proučavanju enzimske aktivnosti svježeg (mokrog) uzorka potrebno je posvetiti još veću pozornost potpunom uklanjanju biljnih ostataka. Istovremeno s proučavanjem aktivnosti, određuje se i vlažnost tla, dobiveni rezultat se preračunava za 1 g apsolutno suhog tla.

1.4 Utjecaj različitih čimbenikana enzimatsku aktivnost tla

Važan čimbenik o kojem ovisi brzina enzimske reakcije (i katalitička aktivnost enzima) je temperatura čiji je učinak prikazan na slici 1. Sa slike je vidljivo da s porastom temperature na određenu vrijednost, brzina reakcije se povećava. To se može objasniti činjenicom da se s porastom temperature kretanje molekula ubrzava i molekule tvari koje reagiraju imaju više mogućnosti sudaranja jedna s drugom. To povećava vjerojatnost da će doći do reakcije među njima. Temperatura koja osigurava najveću brzinu reakcije naziva se optimalna temperatura.

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

Smanjenje brzine enzimske reakcije pri temperaturama iznad optimalne ovisi o denaturaciji enzima. Stoga je važan pokazatelj koji karakterizira omjer enzima i temperature njegova termolabilnost, tj. brzina inaktivacije samog enzima s povećanjem temperature.

Slika 1 - Učinak temperature na brzinu hidrolize škroba pomoću amilaze

Pri niskim temperaturama (0C i niže) katalitička aktivnost enzima pada gotovo na nulu, ali ne dolazi do denaturacije. S porastom temperature njihova se katalitička aktivnost ponovno obnavlja.

Također, na enzimatsku aktivnost tala utječu vlažnost, sadržaj mikroorganizama i ekološko stanje tla.

1.5 Mijenjanje zajednica mikroorganizama u tlu

Mikroorganizmi u tlu vrlo su brojni i raznoliki. Među njima su bakterije, aktinomicete, mikroskopske gljive i alge, protozoe i živa bića bliska ovim skupinama.

Biološki ciklus u tlu odvija se uz sudjelovanje različitih skupina mikroorganizama. Ovisno o vrsti tla, sadržaj mikroorganizama varira. U vrtnim, vrtnim, obradivim tlima nalazi se od milijun do nekoliko milijardi mikroorganizama na 1 g tla. Tlo svake vrtne parcele sadrži vlastite mikroorganizme. Svojom biomasom sudjeluju u akumulaciji organske tvari tla. Oni igraju veliku ulogu u formiranju dostupnih oblika mineralne ishrane za biljke. Izuzetno je velika važnost mikroorganizama u akumulaciji biološki aktivnih tvari u tlu, kao što su auksini, giberelini, vitamini, aminokiseline, koji potiču rast i razvoj biljaka. Mikroorganizmi koji tvore sluz polisaharidne prirode, kao i veliki broj filamenata gljiva, aktivno sudjeluju u formiranju strukture tla, lijepeći prašnjave čestice tla u agregate, čime se poboljšava vodno-zračni režim tla.

Biološka aktivnost tla, brojnost i aktivnost mikroorganizama u tlu usko su povezani sa sadržajem i sastavom organske tvari. Istodobno, najvažniji procesi formiranja plodnosti tla, kao što su mineralizacija biljnih ostataka, humifikacija, dinamika elemenata mineralne ishrane, reakcija otopine tla, transformacija različitih zagađivača u tlu, stupanj akumulacije pesticida u biljkama, nakupljanje otrovnih tvari u tlu i pojava zamora tla. Sanitarno-higijenska uloga mikroorganizama također je velika u pretvorbi i neutralizaciji spojeva teških metala.

Obećavajući smjer za obnovu i održavanje plodnosti i biološku intenzifikaciju poljoprivrede je korištenje proizvoda prerade organskog otpada uz sudjelovanje vermikomposta glista koji su u simbiozi s mikroorganizmima. U prirodnim tlima razgradnju stelje vrše gliste, koprofagi i drugi organizmi. Ali u ovaj proces sudjeluju i mikroorganizmi. U crijevima crva stvaraju se povoljniji uvjeti za obavljanje bilo koje funkcije nego u tlu. Gliste, u savezu s mikroorganizmima, pretvaraju različite organske otpatke u visoko učinkovita biološka gnojiva dobre strukture, obogaćena makro- i mikroelementima, enzimima, aktivnom mikroflorom, pružajući dugotrajan (dugotrajan, postupan) učinak na biljke.

Dakle, osiguravanjem razvoja mikroorganizama u tlu, povećava se prinos i poboljšava njegova kvaliteta. Uostalom, razvijaju se mikroorganizmi, t.j. dijele svakih 20-30 minuta i, uz dovoljno hranjivih tvari, stvaraju veliku biomasu. Ako bik težine 500 kg dnevno formira 0,5 kg - 1 kg, tada je 500 kg mikroorganizama dnevno biomasa, a 500 kg biljaka stvara 5 tona biomase. Zašto se to ne opaža u tlu? I zato što za to mikroorganizmima treba hrana, a s druge strane različiti čimbenici ograničavaju, posebice pesticidi. Na površini od 1 ha, kao rezultat vitalne aktivnosti mikroba u tlu, godišnje se oslobodi 7500 m3 ugljičnog dioksida. A ugljikov dioksid je neophodan i kao izvor ugljične prehrane za biljke i za otapanje teško dostupnih soli fosforne kiseline i pretvaranje fosfora u oblik dostupan za ishranu biljaka. Oni. gdje mikroorganizmi dobro funkcioniraju, nema potrebe za primjenom fosfornih gnojiva. Ali sami mikroorganizmi trebaju organsku tvar.

U ravnoteži organske tvari tla velika je uloga kulturnih biljaka. Akumulaciju humusa u tlima olakšavaju višegodišnje trave, osobito leguminoze. Nakon njihove žetve u tlu ostaje fitomasa koja se obogaćuje dušikom zbog njegove fiksacije kvržičnim bakterijama iz zraka. Redovite i povrtne kulture (krumpir, kupus i dr.) smanjuju sadržaj humusa u tlu, jer ostavljaju malu količinu biljnih ostataka u tlu, a primijenjenim sustavom duboke obrade osigurava se intenzivna opskrba obradivog sloja kisikom i posljedično snažna mineralizacija organske tvari, tj. njegov gubitak.

Pri analizi tala često se uzima u obzir brojnost pojedinih fizioloških skupina mikroorganizama. To se radi tzv. titarskom metodom, u kojoj se tekuće selektivne (elektivne) hranjive podloge za pojedine skupine mikroorganizama kontaminiraju različitim razrjeđenjima suspenzije tla. Utvrđivanjem stupnja razrjeđenja nakon držanja u termostatu, koji je pokazao prisutnost željene skupine mikroorganizama, moguće je jednostavnim preračunavanjem odrediti broj njezinih predstavnika u tlu. Na taj način saznaju koliko je tlo bogato nitrifikatorima, denitrifikatorima, razlagačima celuloze i drugim mikroorganizmima.

Za karakterizaciju vrste tla i njegovog stanja važni su ne samo pokazatelji brojnosti različitih skupina mikroorganizama, već i analiza stanja u tlu njihovih pojedinih vrsta. Uz rijetke iznimke, čak su i fiziološke skupine mikroorganizama vrlo široke. Vanjski okoliš može drastično promijeniti sastav vrsta mikroorganizama u tlu, ali ima malo ili nimalo utjecaja na brojnost njihovih fizioloških skupina. Stoga je pri analizi tla važno nastojati utvrditi stanje pojedinih vrsta mikroorganizama.

Među mikroorganizmima tla postoje predstavnici različitih sustavnih jedinica koji mogu asimilirati ne samo lako probavljive organske spojeve, već i složenije tvari aromatične prirode, koje uključuju takve spojeve karakteristične za tlo kao humusne tvari.

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

Utemeljitelj znanstvene znanosti o tlu, V. V. Dokuchaev, tlo je smatrao posebnim tijelom prirode, osebujnim poput biljke, životinje ili minerala. Istaknuo je da različita tla nastaju u različitim uvjetima i da se s vremenom mijenjaju. Prema V. V. Dokuchaevu, tlo treba nazvati "dnevnim", odnosno površinskim horizontima stijena, prirodno promijenjenim utjecajem niza čimbenika. Tip tla je sastavljen ovisno o: a) matičnoj stijeni, b) klimi, c) vegetaciji, d) reljefu zemlje i e) starosti procesa formiranja tla.

Razvijajući znanstvene temelje znanosti o tlu, V. V. Dokuchaev je primijetio ogromnu ulogu živih organizama, a posebno mikroorganizama, u formiranju tla.

Razdoblje stvaralaštva V. V. Dokuchaeva poklopilo se s vremenom velikih otkrića L. Pasteura, koji su pokazali veliku važnost mikroorganizama u transformaciji različitih tvari iu infektivnom procesu. Krajem prošlog i početkom ovog stoljeća došlo je do niza važnih otkrića u području mikrobiologije od temeljnog značaja za znanost o tlu i poljoprivredu. Konkretno, utvrđeno je da tlo sadrži ogroman broj različitih mikroorganizama. To je dalo povoda razmišljanju o bitnoj ulozi mikrobiološkog čimbenika u formiranju i životu tla.

Istovremeno s V. V. Dokuchaevom radio je još jedan izvanredan tloznanstvenik P. A. Kostychev 24, str. 72. U monografiji “Tla černozemske regije Rusije, njihovo podrijetlo, sastav i svojstva” (1886.), napisao je da je geologija od sekundarne važnosti u pitanju černozema, jer se akumulacija organske tvari događa u gornjim slojevima. zemlje, geološki raznolik, i černozem je pitanje geografije viših biljaka i pitanje fiziologije nižih biljaka koje razgrađuju organsku tvar. PA Kostychev proveo je niz pokusa kako bi razjasnio ulogu pojedinih skupina mikroorganizama u stvaranju humusa tla.

Akademik V. I. Vernadsky, učenik V. V. Dokuchaeva, dao je veliki doprinos konceptu uloge biološkog čimbenika u preobrazbi Zemlje iu procesu formiranja tla. Smatrao je da su glavni čimbenik migracije kemijskih elemenata u gornjem dijelu zemljine kore organizmi. Njihova aktivnost utječe ne samo na organske, već i na mineralne tvari tla i podzemnih slojeva.

Već od početnih faza pretvorbe stijena u tlo vrlo se jasno očituje uloga mikroorganizama u procesima trošenja minerala. Izvanredni znanstvenici V. I. Vernadsky i B. B. Polynov smatrali su trošenje stijena rezultatom aktivnosti biljaka, uglavnom nižih organizama. Do danas je ovo gledište potvrđeno velikom količinom eksperimentalnog materijala.

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

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

Među ostalim biljnim organizmima koji se naseljavaju na matičnim stijenama treba istaknuti mikroskopske alge, posebno modrozelene i dijatomeje. Oni ubrzavaju trošenje aluminosilikata i obično žive zajedno s bakterijama koje ne stvaraju spore.

Alge očito imaju značajnu ulogu kao autotrofni akumulatori organskih tvari, bez kojih se ne može odvijati snažna aktivnost saprofitnih mikroorganizama. Potonji proizvode razne spojeve koji uzrokuju trošenje minerala. Mnoge modrozelene alge fiksiraju dušik i obogaćuju razorive stijene ovim elementom.

Glavnu ulogu u procesu trošenja vjerojatno imaju ugljikov dioksid, mineralne i organske kiseline koje proizvode različiti mikroorganizmi. Postoje indicije da određene keto kiseline imaju snažan učinak otapanja. Nije isključena mogućnost sudjelovanja u trošenju humusnih spojeva.

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

...

Slični dokumenti

Proučavanje ekoloških uvjeta, zonalnih i intrazonalnih čimbenika formiranja tla. Karakterizacija strukture tala, granulometrijski sastav, fizikalno-kemijska i vodno-fizikalna svojstva tala, formiranje agroekoloških tipova tala.

seminarski rad, dodan 14.09.2011

Karakterizacija morfoloških elemenata i obilježja tla. Tipovi građe profila tla. Sustav simbola za označavanje genetskih horizonata tla. Utjecaj kemijskog sastava na boju tla. Klasifikacija neoplazmi i inkluzija tla.

sažetak, dodan 22.12.2013

Prirodni uvjeti i čimbenici nastanka tla. Sustavni popis glavnih tipova tala i njihovih morfoloških karakteristika. Vodno-fizička svojstva tala, njihov granulometrijski, agregatni i kemijski sastav, zapreminska gustoća. Metode zaštite tla.

seminarski rad, dodan 07.02.2010

Fiziološko stanje fiksatora dušika u tipovima tala, procjena njihove adaptacijske sposobnosti. Analiza uzoraka tla uzetih u regijama regije Nižnji Novgorod. Identifikacija sojeva roda Azotobacter prema kulturološkim i fiziološkim karakteristikama.

diplomski rad, dodan 15.02.2014

Čimbenici i procesi formiranja tla, struktura pokrova tla predmeta proučavanja, glavne vrste tla. Detaljne karakteristike kontura tla, njihov odnos u području istraživanja. Procjena plodnosti tla i njegov šumskouzgojni značaj.

seminarski rad, dodan 12.11.2010

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

sažetak, dodan 03.07.2011

Prirodni uvjeti nastanka tla: klima, topografija, matične stijene, vegetacija, hidrologija i hidrografija. Mjere za poboljšanje plodnosti tla, preporuke za njihovu primjenu. Poljoprivredno grupiranje i klasiranje tala.

seminarski rad, dodan 22.06.2013

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

seminarski rad, dodan 25.05.2012

Svojstva slanih tala, njihov nastanak. Uvjeti akumulacije soli u tlima. Intenzitet vegetacije. Izvori lako topljivih soli. Rasprostranjenost slanih tala. Izražavanje slanih tala u sistematici, dijagnostički horizonti.

sažetak, dodan 30.03.2014

Proučavanje utjecaja poljoprivrednih kultura na sastav i dinamiku otopina tla. Rasprostranjenost sivih šumskih tala, značajke geneze, dijagnostika, svojstva, klasifikacija, uporaba. Sadržaj i sastav organske tvari u tlu.

Uvod...3

1. Pregled literature...5

1.1 Pojam enzimske aktivnosti tla ... 5

1.2 Utjecaj teških metala na enzimsku aktivnost

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

2. Eksperimentalni dio...32

2.1 Objekti, metode i uvjeti provođenja istraživanja ... 32

2.2. Utjecaj agrokemijskih podloga na enzimsku aktivnost buseno-podzolatog tla onečišćenog olovom...34

2.2.1. Agrokemijske karakteristike tla onečišćenog olovom i njegov sadržaj u tlu pokusa ... 34

2.2.2. Utjecaj agrokemijskih podloga na prinos jarih žitarica u fazi klasanja na tlu onečišćenom olovom...41

2.2.3. Utjecaj agrokemijskih podloga na enzimsku aktivnost tla onečišćenog olovom...43

2.3. Utjecaj agrokemijskih podloga na enzimsku aktivnost buseno-podzolatog tla onečišćenog kadmijem...54

2.3.1. Agrokemijske karakteristike tla onečišćenog kadmijem i njegov sadržaj u tlu pokusa ... 54

2.3.2. Utjecaj agrokemijskih podloga na prinos jarih žitarica u fazi klasanja na tlu onečišćenom kadmijem...60

2.3.3. Utjecaj agrokemijske podloge na enzimsku aktivnost tla onečišćenog kadmijem...62

2.4. Utjecaj agrokemijskih podloga na enzimsku aktivnost buseno-podzolatog tla onečišćenog cinkom...69

2.4.1. Agrokemijske karakteristike tla onečišćenog cinkom i njegov sadržaj u tlu pokusa ... 69

2.4.2. Utjecaj agrokemijskih podloga na prinos jarih žitarica u fazi klasanja na tlu onečišćenom cinkom...75

2.4.3. Utjecaj agrokemijske podloge na enzimsku aktivnost

tlo onečišćeno cinkom...76

2.5. Utjecaj agrokemijskih podloga na enzimsku aktivnost buseno-podzolatog tla onečišćenog bakrom...82

2.5.1. Agrokemijske karakteristike tla onečišćenog bakrom i njegov sadržaj u tlu pokusa ... 83

2.5.2. Utjecaj agrokemijskih podloga na prinos jarih žitarica u fazi klasanja na tlu onečišćenom bakrom...89

2.5.3. Utjecaj agrokemijske podloge na enzimsku aktivnost

tlo onečišćeno bakrom...90

Zaključak...96

Zaključci...99

Literatura...101

Primjena

Uvod

Uvod.

Primjena agrokemijskih sredstava u agroekosustavu najvažniji je uvjet za razvoj moderne poljoprivrede. To je diktirano potrebom održavanja i poboljšanja razine plodnosti tla, a kao rezultat toga, dobivanja visokih i stabilnih prinosa.

Agrokemijska sredstva u agrocenozi obavljaju niz ekoloških funkcija (Mineev, 2000). Jedna od najvažnijih funkcija agrokemije je smanjenje negativnih posljedica lokalnog i globalnog tehnogenog onečišćenja agroekosustava teškim metalima (HM) i drugim toksičnim elementima.

Agrokemijska sredstva smanjuju negativan učinak HM-a na nekoliko načina, uključujući njihovu inaktivaciju u tlu i jačanje fizioloških barijernih funkcija biljaka koje sprječavaju ulazak HM-a u njih. Ako u literaturi postoji mnogo informacija o pitanju inaktivacije HM u tlu (Ilyin, 1982., itd., Obukhov, 1992., Alekseev, 1987., itd.), onda postoje izolirane studije o poboljšanju barijere. funkcije biljaka. Zbog poboljšanja funkcija fiziološke barijere pod djelovanjem agrokemijskih sredstava, znatno manje HM ulazi u biljke u istom sadržaju na različitim agrokemijskim podlogama (Solovjeva, 2002.). Jačanje barijernih funkcija popraćeno je optimizacijom ishrane biljaka, a time i poboljšanjem biološke situacije u tlu.

Ova ekološka funkcija, odnosno poboljšanje biološke aktivnosti i strukture mikrobne cenoze tla kontaminiranog HM pod djelovanjem agrokemijskih sredstava, još nema dostatnu eksperimentalnu potkrijepljenost.

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

druge karakteristike tla, na primjer, agrokemijske (Zvyagintsev, 1989, Lebedeva, 1984). Enzimska aktivnost tla jedan je od takvih pokazatelja. Brojna istraživanja su utvrdila negativan učinak teških metala na aktivnost enzima. Istodobno, poznato je da agrokemijska sredstva imaju zaštitni učinak na enzimsku aktivnost tla. Pokušali smo sagledati ovaj problem u cjelini i utvrditi očituju li se ekološka zaštitna svojstva agrokemijskih sredstava u odnosu na enzimatsku aktivnost tla kada je onečišćeno biogenim i abiogenim metalima. Ova strana agrokemijskih sredstava može se otkriti samo ako je ista količina HM prisutna u različitim varijantama pokusa, a to je moguće samo uz iste pokazatelje kiselosti tla. U literaturi nismo uspjeli pronaći takve eksperimentalne podatke.

1. PREGLED LITERATURE

1.1. Pojam enzimatske aktivnosti tla.

Svi biološki procesi povezani s pretvorbom tvari i energije u tlu odvijaju se uz pomoć enzima koji imaju važnu ulogu u mobilizaciji biljnih hranjiva, kao i određivanju intenziteta i smjera najvažnijih biokemijskih procesa povezanih s sinteza i razgradnja humusa, hidroliza organskih spojeva i redoks režim tla (, 1976; 1979 i dr.).

Formiranje i funkcioniranje enzimske aktivnosti tla složen je i višefaktorski proces. Prema sistemsko-ekološkom konceptu, to je jedinstvo ekološki uvjetovanih procesa ulaska, stabilizacije i ispoljavanja aktivnosti enzima u tlu (Khaziev, 1991). Ove tri veze definirane su kao blokovi proizvodnje, imobilizacije i djelovanja enzima (Khaziev, 1962).

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

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

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

Enzimska aktivnost tala prema (1979.)

napravljen je od:

a) izvanstanični imobilizirani enzimi;

b) izvanstanični slobodni enzimi;

c) unutarstanični enzimi mrtvih stanica;

d) intracelularni i izvanstanični enzimi nastali u umjetnim uvjetima pokusa i nisu karakteristični za ovo tlo.

Utvrđeno je da svaki enzim djeluje samo na točno određenu tvar ili sličnu skupinu tvari i točno definiranu vrstu kemijske veze. To je zbog njihove stroge specifičnosti.

Po svojoj biokemijskoj prirodi, svi enzimi su visokomolekularne proteinske tvari. Polipeptidni lanac proteina – enzima smješten je u prostoru na izuzetno složen način, jedinstven za svaki enzim. Uz određeni prostorni raspored funkcionalnih skupina aminokiselina u molekulama6).

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

smještaj reagirajućih molekula na enzim osigurava visoku učinkovitost enzimskih reakcija koje smanjuju aktivacijsku energiju (Khaziev, 1962).

Za katalitičku aktivnost enzima nije odgovoran samo aktivni centar enzima, već i cjelokupna struktura molekule u cjelini. Brzina enzimske reakcije regulirana je mnogim čimbenicima: temperaturom, pH, koncentracijom enzima i supstrata te prisutnošću aktivatora i inhibitora. Kao aktivatori mogu djelovati organski spojevi, ali češće različiti mikroelementi (Kuprevich, Shcherbakova, 1966).

Tlo je sposobno regulirati enzimske procese koji se u njemu odvijaju u vezi s promjenama unutarnjih i vanjskih čimbenika kroz faktorsku ili alosteričku regulaciju (Galstyan 1974, 1975). Pod utjecajem kemijskih spojeva unesenih u tlo, uključujući gnojiva, dolazi do alosterične regulacije. Regulacija faktora uvjetovana je kiselošću okoliša (pH), kemijskim i fizičkim sastavom, temperaturom, vlagom, vodno-zračnim režimom itd. Utjecaj specifičnosti tla, sadržaja humusa i biomase te drugih čimbenika na aktivnost enzima koji se koriste za opis biološke aktivnosti tla je dvosmislen (Galstyan 1974; Kiss 1971; Dalai 1975; McBride 1989; Tiler 1978).

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

Glavni putovi ulaska enzima u tlo su izvanstanični enzimi mikroorganizama i korijena biljaka koji se izlučuju tijekom njihova života te unutarstanični enzimi koji ulaze u tlo nakon smrti organizama u tlu i biljaka.

Oslobađanje enzima u tlo od strane mikroorganizama i korijena biljaka obično ima adaptivni karakter u obliku odgovora na prisutnost ili odsutnost supstrata za djelovanje enzima ili produkta reakcije, što je posebno izraženo kod fosfataza. Uz nedostatak mobilnog fosfora u mediju, mikroorganizmi i biljke naglo povećavaju oslobađanje enzima. Na tom se odnosu temelji korištenje aktivnosti fosfataze u tlu kao dijagnostičkog pokazatelja opskrbljenosti biljaka raspoloživim fosforom (Naumova, 1954., Kotelev, 1964.).

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

Brojni pokusi provedeni u uvjetima inhibicije sinteze enzima u mikrobnim stanicama pomoću toluena (Drobnik, 1961.; Beck i Poshenrieder, 1963.), antibiotika (Kuprevich, 1961.; Kiss, 1971.) ili zračenja (McLaren i sur., 1957.) ukazuju na da tlo sadrži veliku količinu "akumuliranih enzima", dostatnih da se neko vrijeme izvrši transformacija supstrata. Među tim enzimima mogu se navesti invertaza, ureaza, fosfataza, amilaza itd. Ostali enzimi su puno aktivniji u odsutnosti antiseptika, što znači da se malo nakupljaju u tlu (a- i P-galaktozidaza, dekstranaza, levanaza, malaesteraza, itd.). Treća skupina enzima ne nakuplja se u tlu, njihova se aktivnost očituje samo tijekom izbijanja mikrobne aktivnosti i inducira je supstrat. Primljeno do danas

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

Najbolje proučeni enzimi tla su hidrolaze, koje predstavljaju opsežnu klasu enzima koji provode reakcije hidrolize različitih složenih organskih spojeva, djelujući na različite veze: esterske, glukozidne, amidne, peptidne itd. Hidrolaze su široko rasprostranjene u tlima i igraju važnu ulogu u njihovom obogaćivanju.mobilna i dostatna hranjiva za biljke i mikroorganizme razarajući visokomolekularne organske spojeve. U ovu klasu spadaju enzimi ureaza (amidaza), invertaza (karbohidraza), fosfataza (fosfohidrolaza) itd., čija je aktivnost najvažniji pokazatelj biološke aktivnosti tla (Zvyagintsev, 1980).

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

Od enzima metabolizma dušika ureaza je proučena bolje od ostalih. Nalazi se u svim tlima. Njegova aktivnost korelira s aktivnošću svih glavnih enzima metabolizma dušika (Galstyan, 1980).

U tlu se ureaza nalazi u dva glavna oblika: unutarstaničnom i izvanstaničnom. Prisutnost slobodne ureaze u tlu omogućila je Briggsu i Segalu (Briggs et al., 1963.) da izoliraju enzim u kristalnom obliku.

Dio izvanstanične ureaze adsorbiraju koloidi tla koji imaju veliki afinitet za ureazu. Komunikacija s koloidima tla štiti enzim od razgradnje mikroorganizmima i potiče njegovo nakupljanje u tlu. Svako tlo ima svoju stabilnu razinu aktivnosti ureaze, određenu sposobnošću koloida tla,

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

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

Zbog raširene upotrebe uree kao dušičnog gnojiva, problemi vezani uz njezine transformacije pod djelovanjem ureaze su praktički značajni. Visoka aktivnost ureaze većine tala onemogućuje upotrebu ureje kao univerzalnog izvora ishrane dušikom, budući da visoka stopa hidrolize uree ureazom tla dovodi do lokalnog nakupljanja amonijevih iona, povećanja reakcije medija na alkalne vrijednosti, i, kao rezultat, gubitak dušika iz tla u obliku amonijaka (Tarafdar J. C, 1997). Razgradnjom uree, ureaza sprječava njezinu izomerizaciju u fototoksični amonijev cijanat. Iako sama urea djelomično koristi biljke, međutim, kao rezultat aktivnog djelovanja ureaze, ne može se dugo skladištiti u tlu. U studijama niza znanstvenika uočeno je isparavanje dušika iz uree u obliku amonijaka iz tla pri visokoj aktivnosti ureaze, a kada su u tlo uneseni različiti inhibitori ureaze, hidroliza uree se usporava i gubici se smanjuju. manje (Tool P. O., Morgan M. A., 1994.). Na brzinu hidrolize uree u tlu utječe temperatura (Ivanov i Baranova, 1972; Galstyan, 1974; Cortez et al., 1972, itd.), kiselost tla (Galstyan, 1974; Moiseeva, 1974, itd.). Zasićenost tla karbonatima ima negativan učinak (Galstyan, 1974.), prisutnost arsena, cinka, žive, sulfatnih iona, spojeva bakra i bora u značajnim količinama, od organskih spojeva alifatski amini, dehidrofenoli i kinoni značajno inhibiraju ureazu (Paulson, 1970.). , Briggsatel., 1951).

Aktivnost invertaze jedan je od najstabilnijih pokazatelja koji pokazuje najjasnije korelacije s čimbenicima utjecaja. Studije (1966., 1974.) utvrdile su korelaciju između invertaze i aktivnosti drugih karbohidraza u tlu.

Aktivnost invertaze proučavana je na mnogim tlima i raspravljana u nekoliko preglednih radova (Aleksandrova i Shmurova, 1975; Kuprevich i Shcherbakova, 1971; Kiss i sur., 1971, itd.). Aktivnost invertaze u tlu opada duž profila i korelira sa sadržajem humusa (Pukhitskaya i Kovrigo, 1974; Galstyan, 1974; Kalatozova, 1975; Kulakovskaya i Stefankina, 1975; Simonyan, 1976; Toth, 1987, itd.). Korelacija s humusom može izostati sa značajnim sadržajem aluminija, željeza i natrija u tlu. Bliski odnos aktivnosti invertaze s brojem mikroorganizama u tlu i njihovom metaboličkom aktivnošću (Mashtakov et al., 1954; Katsnelson i Ershov, 1958; Kozlov, 1964; Chunderova, 1970; Kiss, 1958; Hofinann, 1955, itd.) ukazuje na prednost u invertazama tla mikrobnog porijekla. Međutim, ova ovisnost nije uvijek potvrđena (Nizova, 1970.), aktivnost invertaze je mnogo stabilniji pokazatelj i ne mora biti izravno povezana s fluktuacijama u broju mikroorganizama (Ross, 1976.).

Prema izvješću (1974.), tla s teškim granulometrijskim sastavom imaju veću enzimatsku aktivnost. Međutim, postoje izvješća da je invertaza izrazito inaktivirana nakon adsorpcije mineralima gline (Hofmann et al., 1961; Skujins, 1976; Rawald, 1970) i tla s visokim sadržajem montmorilonita imaju nisku aktivnost invertaze. Ovisnost aktivnosti invertaze o vlažnosti i temperaturi tla nije dovoljno proučena, iako mnogi autori sezonske promjene aktivnosti pripisuju hidrotermalnim uvjetima.

Utjecaj temperature na potencijalnu aktivnost invertaze detaljno je proučavan (1975.), pri čemu je utvrđen optimum na temperaturi od oko 60°C, prag inaktivacije enzima nakon zagrijavanja tla na 70°C, a potpuna inaktivacija nakon tri sata zagrijavanje na 180°C.

Mnogi su autori razmatrali aktivnost invertaze tla ovisno o rastućim biljkama (Samtsevich i Borisova, 1972; Galstyan, 1974; Ross 1976; Cortez i sur., 1972, itd.). Razvoj livadnog procesa, stvaranje gustog busena ispod travnatog pokrivača doprinosi povećanju aktivnosti invertaze (Galstyan, 1959). Međutim, postoje radovi u kojima nije utvrđen učinak biljaka na aktivnost invertaze (Konovalova, 1975).

U tlu postoji velika količina fosfora u obliku organskih spojeva, koji dolazi s umirućim ostacima biljaka, životinja i mikroorganizama. Fosfornu kiselinu iz ovih spojeva oslobađa relativno uska skupina mikroorganizama koji imaju specifične enzime fosfataze (Chimitdorzhieva i sur., 2001.).

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

Fosfatazna aktivnost tla određena je njegovim genetskim karakteristikama, fizikalno-kemijskim svojstvima i stupnjem poljoprivredne kulture. Od fizikalnih i kemijskih svojstava tla, kiselost je posebno važna za aktivnost fosfataze. Sodno-podzolna i siva šumska tla, koja imaju kiselu reakciju, uglavnom sadrže kisele fosfataze; u tlima s blago alkalnom reakcijom prevladavaju alkalne fosfataze. Treba napomenuti da je optimalna aktivnost kiselih

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

Uočena karakteristična raspodjela fosfataza u tlima ovisno o njihovoj kiselosti posljedica je sastava mikroflore. U tlu funkcioniraju mikrobne zajednice prilagođene određenim uvjetima okoliša koje luče enzime koji su aktivni u tim uvjetima.

Ukupna aktivnost fosfataze u tlu ovisi o sadržaju humusa i organskog fosfora koji je supstrat za enzim.

Černozeme karakterizira najveća aktivnost fosfataze. U buseno-podzolnim i sivim šumskim tlima aktivnost fosfataze je niska. Niska aktivnost ovih kiselih tala posljedica je jače adsorpcije fosfataza mineralima u tlu. Zbog niskog sadržaja organske tvari u takvim je tlima adsorpcijska površina minerala izloženija nego u visokohumusnim černozemima, gdje su glineni minerali prekriveni humificiranom organskom tvari.

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

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

mikroorganizmi nisu utvrđeni (Ramirez-Martinez, 1989). Utjecaj humusa očituje se u prirodi promjene aktivnosti enzima duž profila, pri usporedbi tla različitih stupnjeva sadržaja humusa i provođenju mjera za kultiviranje tla (Aleksandrova i Shmurova, 1975; Arutyunyan, 1977) . Studije mnogih autora ukazuju na izravnu ovisnost aktivnosti fosfataze tla o sadržaju organskog fosfora u tlu (Gavrilova i sur., 1973; Arutyunyan, Galstyan, 1975; Arutyunyan, 1977; i drugi).

Razmotrimo detaljnije opće zakonitosti formiranja fosfataznog bazena tla.

Značajan dio ukupnog fosfora u tlu čine organofosforni spojevi: nukleinske kiseline, nukleotidi, fitin, lecitin i dr. Većinu organofosfata koji se nalaze u tlu biljke ne apsorbiraju izravno. Njihovoj apsorpciji prethodi enzimska hidroliza fosfohidrolazama. Supstrati fosfataza tla su specifične humusne tvari, uključujući fosfor huminskih kiselina, kao i nespecifični pojedinačni spojevi predstavljeni nukleinskim kiselinama, fosfolipidima i fosfoproteinima, kao i metabolički fosfati. Prvi se akumuliraju u tlu kao rezultat biogeneze humusnih tvari, drugi, u pravilu, ulaze u tlo s biljnim ostacima i akumuliraju se u njemu kao produkti intermedijarnih metaboličkih reakcija.

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

i redoks enzime; fosfataze, invertaze, proteaze, ureaze, katalaze na tankom tresetnom tlu. Aktivnost fosfataze bila je približno jednaka pod svim usjevima: ječmom, krumpirom i crnim ugarom, a tek nešto više pod višegodišnjim travama, dok je aktivnost ostalih enzima značajno varirala ovisno o vrsti korištenja tla.

, (1972.) primijetili su povećanje aktivnosti fosfataze u rizosferi pšenice i mahunarki, što se može povezati s povećanjem broja mikroorganizama u rizosferi i izvanstaničnom aktivnošću fosfataze korijena. S agrokemijskog gledišta važan je konačni rezultat - rast enzimatskog bazena tla uz povećanje snage korijenskog sustava biljaka.

Iscrpljivanje agrocenoza u biljkama dovodi do smanjenja učinka rizosfere i, kao rezultat toga, do smanjenja aktivnosti fosfataze tla. Uočeno je značajno smanjenje aktivnosti fosfataze tla tijekom uzgoja monokulture. Uključivanjem tla u plodored stvaraju se uvjeti za poboljšanje hidrolitičkih procesa, što dovodi do povećanja metabolizma fosfornih spojeva. (Evdokimova, 1992.)

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

ispod 20 cm u tlu pod šumom smreke (šumska vegetacija). Pod livadskom vegetacijom raspodjela je nešto drugačija: maksimalna aktivnost u busenom horizontu je 1,5-2 puta niža u humusno-akumulativnom horizontu, a daljnje značajno smanjenje opaža se tek nakon 40-60 cm. Na temelju gore navedenog, Možemo zaključiti da maksimalan doprinos formiranju Pula fosfataze pod prirodnom vegetacijom daju mikroorganizmi i biljni ostaci kao supstrat, dok korijenski izlučevine i postmortalni intracelularni enzimi imaju nešto manju ulogu.

Intenzitet biokemijskih procesa u tlu i razina njegove plodnosti ovise kako o uvjetima postojanja živih organizama koji opskrbljuju tlo enzimima, tako i o čimbenicima koji pridonose fiksaciji enzima u tlu i reguliraju njihovu stvarnu aktivnost.

1.2. Utjecaj teških metala i elemenata u tragovima na enzimatsku aktivnost tala.

Jedan od obećavajućih smjerova korištenja enzimske aktivnosti za dijagnosticiranje bioloških svojstava tla je utvrđivanje razine onečišćenja tla HM-ovima.

Teški metali, ulazeći u tlo u obliku različitih kemijskih spojeva, mogu se u njemu akumulirati u visokim količinama, što predstavlja značajnu opasnost za normalno funkcioniranje biote tla. U literaturi je prikupljena velika količina podataka koji ukazuju na negativan utjecaj onečišćenja tla HM na biotu tla. Kada se kemijska ravnoteža u tlu poremeti, dolazi do stresne situacije. Postoje dokazi da biološki indikatori reagiraju ranije od agrokemijskih na promjene uvjeta koji utječu na različita svojstva tla (Lebedeva,

Bibliografija

Prema vrsti kataliziranih reakcija svi poznati enzimi podijeljeni su u šest klasa:

1. Oksidoreduktaze koje kataliziraju redoks reakcije.

2. Hidrolaze koje kataliziraju reakcije hidrolitičkog cijepanja intramolekulskih veza u različitim spojevima.

3. Transferaze koje kataliziraju reakcije međumolekularnog ili unutarmolekulskog prijenosa kemijske skupine i ostataka uz istovremeni prijenos energije sadržane u kemijskim vezama.

4. Ligaze (sintetaze) koje kataliziraju reakcije spajanja dviju molekula, zajedno s cijepanjem firofosfatnih veza ATP-a ili drugog sličnog trifosfata.

5. Liaze koje kataliziraju reakcije nehidrolitičkog cijepanja ili adicije različitih kemijskih skupina organskih spojeva na dvostruke veze.

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

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

katalaza

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

Katalaza katalizira razgradnju vodikovog peroksida uz stvaranje vode i molekularnog kisika:

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

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

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

Metode određivanja aktivnosti katalaze u tlu temelje se na mjerenju brzine razgradnje vodikovog peroksida tijekom njegove interakcije s tlom prema volumenu oslobođenog kisika (gazometrijske metode) ili prema količini nerazgrađenog peroksida, koja se određuje permanganometrijskom titracijom ili kolorimetrijskom metodom s stvaranje obojenih kompleksa.

E.V. Dadenko i K.Sh. Kazeev, utvrđeno je da se aktivnost katalaze svih enzima u najvećoj mjeri smanjuje tijekom skladištenja uzoraka, pa se njezino određivanje mora provesti u prvom tjednu nakon uzorkovanja.

Metoda A.Sh. Galstyan

Napredak analize. Za određivanje aktivnosti katalaze koristi se uređaj od dvije birete spojene gumenim crijevom, koje se pune vodom i uravnotežuju njezinu razinu. Održavanje određene razine vode u biretama ukazuje na postizanje temperaturne ravnoteže u uređaju. Uzorak (1 g) zemlje unosi se u jedan od odjeljaka dvostruke tikvice. U drugi odjeljak tikvice ulije se 5 ml 3% otopine vodikovog peroksida. Tikvica se dobro zatvori gumenim čepom sa staklenom cjevčicom, koji je gumenim crijevom spojen na mjernu biretu.

Eksperiment se provodi na temperaturi od 20 ° C, jer će na drugoj temperaturi brzina reakcije biti drugačija, što će iskriviti rezultate. U principu nije bitna temperatura zraka, već temperatura peroksida, ona bi trebala biti 20 0 C. Ako je temperatura zraka znatno viša od 20 0 C (ljeti), preporuča se nositi izvedite analizu u podrum ili drugu hladnu prostoriju. Preporučena u takvim slučajevima, upotreba vodene kupelji s temperaturom od 20 ° C teško je učinkovita.

Početak pokusa bilježi se štopericom ili pješčanim satom u trenutku kada se peroksid pomiješa sa zemljom, a sadržaj posude protrese. Smjesa se mućka tijekom cijelog pokusa, nastojeći ne dodirivati tikvicu rukama, držeći je za čep. Oslobođeni kisik istiskuje vodu iz birete, čija se razina bilježi nakon 1 i 2 minute. Preporuka određivanja količine kisika svake minute tijekom 3 minute zbog jednostavnosti reakcije razgradnje peroksida samo povećava vrijeme provedeno na analizi.

Ova tehnika omogućuje jednom istraživaču da analizira aktivnost katalaze više od 100 uzoraka dnevno. Pogodno je provesti analizu zajedno, koristeći 5-6 posuda. Istovremeno, jedna osoba je izravno uključena u analizu i prati razinu birete, a druga prati vrijeme, bilježi podatke i pere posude.

Tlo sterilizirano suhom toplinom (180°C) poslužilo je kao kontrola. Neka tla, spojevi i minerali imaju visoku aktivnost katalize razgradnje anorganskog peroksida čak i nakon sterilizacije – do 30-50% ukupne aktivnosti.

Aktivnost katalaze izražava se u mililitrima O 2 oslobođenog u 1 min iz 1 g tla.

Reagensi: 3% otopina H 2 O 2. Koncentraciju perhidrola potrebno je povremeno kontrolirati, radna otopina se priprema neposredno prije analize. Za određivanje koncentracije perhidrola na analitičkoj vagi odvagne se 1 g H 2 O 2 u odmjernu tikvicu obujma 100 ml, dovede volumen do oznake i protrese. Stavite 20 ml dobivene otopine u konusne tikvice od 250 ml (3 ponavljanja), dodajte 50 ml destilirane vode i 2 ml 20% H 2 SO 4 . Zatim se titrira s 0,1 N. Otopina KMnO 4. 1 ml otopine KMnO 4 odgovara 0,0017008 g H 2 O 2 . Nakon utvrđivanja koncentracije perhidrola priprema se 3% otopina razrjeđivanjem destiliranom vodom. Otopina za titraciju KMnO 4 priprema se od fiksanala i drži nekoliko dana da se utvrdi titar.

Dehidrogenaze

(supstrat: NAD(P)-oksidoreduktaza).

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

AN 2 + V A + VN 2

U tlu supstrat za dehidrogenaciju mogu biti nespecifični organski spojevi (ugljikohidrati, aminokiseline, alkoholi, masti, fenoli i dr.) i specifični (humusne tvari). Dehidrogenaze u redoks reakcijama djeluju kao prijenosnici vodika i dijele se u dvije skupine: 1) aerobne, prenose mobilizirani vodik na kisik iz zraka; 2) anaerobne, koje prenose vodik na druge akceptore, enzime.

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

Za određivanje aktivnosti dehidrogenaza tla kao vodik koriste se bezbojne tetrazolijeve soli (2,3,5-trifeniltetrazolijev klorid - TTX) koje se reduciraju u spojeve crvenog formazana (trifenilformazan - TFF).

Napredak analize. Dio (1 g) pripremljene zemlje pažljivo se stavi kroz lijevak na dno epruvete od 12-20 ml i dobro promiješa. Dodajte 1 ml 0,1 M otopine supstrata za dehidrogenaciju (glukoza) i 1 ml svježe pripremljene 1% otopine TTX. Epruvete se stavljaju u anaerostat ili vakuumski eksikator. Određivanje se provodi u anaerobnim uvjetima, za koje se zrak ispušta pri razrjeđivanju od 10-12 mm Hg. Umjetnost. 2-3 minute i staviti u termostat 24 sata na 30 °C. Pri inkubaciji tla sa supstratima, toluen se ne dodaje kao antiseptik, jer; snažno inhibira djelovanje dehidrogenaza. Kao kontrola služilo je sterilizirano tlo (na 180°C 3 h) i supstrati bez zemlje. Nakon inkubacije, u tikvice se doda 10 ml etilnog alkohola ili acetona i mućka se 5 minuta. Dobivena obojena TPP otopina se filtrira i kolorimetrira. S vrlo intenzivnim bojanjem, otopina se razrijedi alkoholom (acetonom) 2-3 puta. Koristite kivete od 10 mm i svjetlosni filtar valne duljine 500-600 nm. Količina formazana u mg izračunava se iz standardne krivulje (0,1 mg u 1 ml). Aktivnost dehidrogenaza izražava se u mg TTP na 10 g tla tijekom 24 sata Pogreška određivanja je do 8%.

Reagensi:

1) 1% otopina 2,3,5-trifeniltetrazolij klorida;

2) 0,1 M otopina glukoze (18 g glukoze se otopi u 1000 ml destilirane vode);

3) etilni alkohol ili aceton;

4) trifenilformazan za standardnu vagu. Za izradu kalibracijske krivulje pripremite niz otopina u etilnom alkoholu, acetonu ili toluenu s koncentracijom formazana (od 0,01 do 0,1 mg formazana u 1 ml) i fotokolorimetrijski kako je gore opisano.

U nedostatku formazana, dobiva se redukcijom TTX natrijevim hidrosulfitom (amonijev sulfit, cink u prahu uz prisustvo glukoze). Početna koncentracija otopine TTX je 1 mg/ml. Kristalni natrijev hidrosulfit dodaje se u 2 ml početne otopine TTX na vrhu lancete. Istaloženi formazan se preuzme u 10 ml toluena. Ovaj volumen toluena sadrži 2 mg formazana (0,2 mg/ml). Daljnjim razrjeđivanjem pripremaju se radne otopine za kamenac.

Invertaza

(β-fruktofuranozidaza, saharaza)

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

invertaza

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

saharoza glukoza fruktoza

Invertaza je široko rasprostranjena u prirodi i pojavljuje se u gotovo svim tipovima tala. Vrlo visoka aktivnost invertaze utvrđena je u tlima planinskih livada. Aktivnost invertaze jasno korelira s sadržajem humusa i plodnošću tla. Preporuča se pri proučavanju učinka gnojiva procijeniti njihovu učinkovitost. Metode za određivanje aktivnosti invertaze tla temelje se na kvantitativnom obračunu redukcijskih šećera prema Bertrandu i na promjenama optičkih svojstava otopine saharoze prije i nakon izlaganja enzimu. Prva metoda može se koristiti za proučavanje enzima s vrlo širokom amplitudom aktivnosti i koncentracije supstrata. Polarimetrijske i fotokolorimetrijske metode su zahtjevnije za koncentraciju šećera i neprihvatljive su za tla s visokim sadržajem organske tvari, gdje se dobivaju obojene otopine; stoga su ove metode ograničene upotrebe u proučavanju tla.

Provedeno je istraživanje enzimatske aktivnosti tla u agrosustavima regije Gornje Volge, formiranih u dugotrajnim stacionarnim pokusima na sodno-podzolnim i sivim šumskim tlima, kako bi se procijenilo njihovo ekološko stanje. U buseno-podzolatom tlu šumskih ekosustava prosječna razina aktivnosti invertaze iznosi 21,1 mg glukoze/1 g tla, au tlu agrosustava 8,6 mg glukoze/1 g tla. Primjena u poljoprivredi smanjila je aktivnost invertaze u prosjeku 2,5 puta. Posebno jaka depresija invertaze vidljiva je na nultim podlogama, gdje se svake godine poduzimaju agrotehničke mjere za uzgoj usjeva, bez uvođenja gnojiva. Prosječna aktivnost ureaze u tlu agroekosustava iznosila je 0,10 mg N-NH4/1g tla, nešto veća u tlu šumskih ekosustava - 0,13 mg N-NH4/1g, što je prvenstveno posljedica genetskih karakteristika busena. -podzolična tla i njihov stupanj plodnosti. Na sivom šumskom tlu proučavana razina agrogenog opterećenja nije negativno utjecala na aktivnost enzima tla, već naprotiv, postoji tendencija povećanja njihove aktivnosti na obradivim površinama, što je praćeno mobilizacijom ukupna aktivnost bioloških procesa u tlu u usporedbi s ugarom. Intenzitet utjecaja na pokrov tla različitim tehnološkim metodama očitovao se u smanjenju pokazatelja enzimske aktivnosti samo u buseno-podzolnim tlima. U ekološkom smislu, ovi se rezultati mogu smatrati znakom odgovora pokrova tla na vanjske antropogene pritiske.

poljoprivredni krajolici

invertaza

katataza

buseno-podzoličasti

siva šumska tla

enzimska aktivnost

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

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

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

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

5. Zinchenko M.K. Reakcija mikroflore tla sivog šumskog tla na dugotrajnu primjenu sustava gnojidbe različitih stupnjeva intenzifikacije / M.K. Zinchenko, L.G. Stoyanova // Dostignuća znanosti i tehnologije agroindustrijskog kompleksa. - 2016. - Broj 2. - T. 30. - S. 21-24.

6. Emtsev V.T. Mikrobiologija: udžbenik za sveučilišta / V.T. Jemcev. – M.: Bustard, 2005. – 445 str.

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

8. Metode mikrobiologije i biokemije tla; [ur. D.G. Zvjagincev]. - M.: Izdavačka kuća Moskovskog državnog sveučilišta, 1991. - 292 str.

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

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

Agroekološke funkcije tala izražavaju se određenim kvantitativnim i kvalitativnim parametarskim značajkama od kojih su najvažniji biološki pokazatelji. Procesi razgradnje biljnih ostataka, sinteza i mineralizacija humusa, pretvaranje teško dostupnih oblika hranjivih tvari u oblike probavljive za biljke, tijek amonifikacije, nitrifikacije i fiksacije slobodnog dušika u zraku nastaju zahvaljujući aktivnost mikroorganizama u tlu.

Procesi metabolizma i energije tijekom razgradnje i sinteze organskih spojeva, prijelaz teško probavljivih hranjivih tvari u oblike koji su lako dostupni biljkama i mikroorganizmima, odvijaju se uz sudjelovanje enzima. Stoga je enzimska aktivnost tla najvažniji dijagnostički pokazatelj utjecaja antropogenog opterećenja na sustave tla. To se posebno odnosi na agroekosustave s godišnjim agrotehničkim utjecajem na tlo. Određivanje aktivnosti zemljišnih enzima vrlo je važno za određivanje stupnja utjecaja agrotehničkih mjera i agrokemijskih sredstava na aktivnost bioloških procesa, kako bi se procijenila brzina mobilizacije glavnih organogenih elemenata.

Cilj istraživanja bio je procijeniti ekološko stanje tala u agrosustavima regije Gornje Volge u smislu enzimske aktivnosti. Predmet istraživanja bila su buseno-podzolna tla različitog stupnja podzolizacije i siva šumska tla na susjednim djevičanskim i kultiviranim krajolicima.

Materijali i metode istraživanja

Budući da se objektivni podaci o plodnosti tla i njegovoj biološkoj aktivnosti mogu dobiti u dugotrajnim stacionarnim pokusima, uzorci tla uzeti su za istraživanje u varijantama dugotrajnih stacionarnih pokusa koji se nalaze na temelju Kostromskog istraživačkog instituta za poljoprivredu, Ivanovo Poljoprivredni Akademija i Vladimirski istraživački institut za poljoprivredu. Kao rezultat toga, aktivnost enzima je analizirana u travnato podzoličnom laganom ilovastom tlu (Pokus 1, Kostroma), sodno podzoličnom laganom ilovastom tlu (Pokus 2, Ivanovo); sumporno šumsko srednje ilovasto tlo (Pokus 3, Suzdal).

Kako bismo mogli identificirati stupanj utjecaja različitih vrsta antropogenog opterećenja na tla agroekosustava, proučavali smo referentne uzorke tla nenarušenih ekosustava uz pokusne plohe. Djevičanske varijante buseno-podzolatih tala bile su površine pod borovom šumom s primjesom tvrdog drveća. Siva šumska tla dugogodišnjeg ugara formiraju se pod šumama širokog lišća s obilnim raslinjem u pokrovu tla.

Siva šumska tla Vladimirskog opolja karakterizira prosječna akumulacija organske tvari. Sadržaj humusa u horizontu A1 (A p) je 1,9 - 4%; humusni horizont je tanak (17-37 cm). Vrijednost kiselosti karakteristična za ova tla je manja od one za buseno-podzolata tla, prevladavaju slabo kisela tla (rN=5,2-6,0). Stoga se siva šumska tla Vladimirske regije odlikuju povoljnijim agrokemijskim pokazateljima u usporedbi s travnato-podzoličnim tlima. Stacionarni terenski pokus na sivom šumskom tlu uspostavljen je 1997. godine kako bi se proučavala učinkovitost sustava adaptivne krajobrazne poljoprivrede (ALAS). Na proučavanim varijantama, za rotaciju 6-poljnog plodoreda, uvodi se: na nultoj pozadini - stajnjak 40t/ha (jednokratno); u prosjeku - N 240 R 150 K 150; mineral visokog intenziteta - N 510 R 480 K 480; visokointenzivni organomineralni - stajnjak 80t/ha (jednokratno) + N 495 R 300 K 300.

Sadržaj humusa u tlu pokusne parcele Ivanovske poljoprivredne akademije iznosi 1,92%; pH xl - 4,6-6,4; P 2 O 5 - 170-180 mg / kg tla, K 2 O - 110-170 mg / kg tla. Debljina obradivog sloja je 21-23 cm Pokus je započeo 1987. godine. Uzorci tla uzimani su u četveropoljnom plodoredu na normalnoj pozadini (N 30 P 60 K 60) prema dva načina obrade tla - oranjem na dubinu od 20-22 cm (S) i bezplovnim rezom na 20 -22 cm (PO).

Plodnost travnato-podzoličnog tla dugotrajnog stacionarnog eksperimenta Kostromskog istraživačkog instituta za poljoprivredu tijekom razdoblja uzorkovanja karakterizirana je sljedećim prosječnim pokazateljima: sadržaj humusa 1,39-1,54%; pH xl - 4,6-6,4; P205 - 105-126 mg/kg; K2O - 104-156 mg/kg. Dugotrajni stacionarni poljski pokus za proučavanje utjecaja vapna na svojstva tla i prinose usjeva uspostavljen je 1978. godine. Istraživanja su provedena u plodoredu sa sedam polja. Za ovaj rad odabrani su uzorci tla u varijantama N 45 P 45 K 45 - nulta podloga; - normalan i Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135) - intenzivan. Meliorant u pokusu je dolomitno brašno, uneseno jednokratno na polaganju pokusa u dozi od 25 t/ha fizikalne mase za Ca 2,5 (NPK) 3 varijantu. U varijanti Ca 0,5 + Ca 0,5 (NPK) 1 meliorant je korišten frakcijski, prvi put - na početku pokusa u dozi od 5 t/ha, hidrolitička kiselost 0,5; ponovno - na kraju četvrtog ophodnje 2007. u jesen, pod oranjem, u dozi 3,2 t/ha, 0,5 od zahtjeva hidrolitičke kiselosti.

U uzorcima tla određena je aktivnost katalaze gasometrijskom metodom po Galstyanu, aktivnost invertaze metodom I.N. Romeiko, S.M. Malinovskaya i aktivnost ureaze metodom T.A. Shcherbakova. Aktivnost ovih enzima tla izravno je povezana s pretvorbom ugljika, dušika i redoks procesima, te stoga karakterizira funkcionalno stanje mikroorganizama tla. Sveobuhvatno određivanje ovih parametara omogućuje točnije određivanje smjera promjena u aktivnosti enzimatskog fonda sorti tla.

Biokemijska istraživanja aktivnosti enzima provedena su u razdoblju od 2011.-2013. u sloju tla od 0-20 cm, budući da je glavna biološka aktivnost i najveća biogenost svojstvena gornjim slojevima profila tla, maksimalno obogaćenim organskom tvari, s najpovoljnijim hidrotermalnim i zračnim režimom za mikrofloru.

Rezultati istraživanja i rasprava

Najvažnija karika u kruženju ugljika u prirodi je faza enzimske pretvorbe ugljikohidrata u okolišu tla. Osigurava kretanje organskog materijala koji u velikim količinama ulazi u tlo i energije akumulirane u njemu, kao i njegovo nakupljanje u tlu u obliku humusa, budući da se u ovom slučaju formiraju prehumusne komponente.

Biljni ostaci koji ulaze u tlo sastoje se od 60% ugljikohidrata. U tlu su pronađeni mono-, di- i polisaharidi (celuloze, hemiceluloze, škrob i dr.). Očito je da agroekološki utjecaji, koji dovode do promjena fizikalno-kemijskog i biološkog stanja tla, utječu na aktivnost enzima metabolizma ugljikohidrata. Podaci o aktivnosti invertaze tla prikazani su u tablici 1.

stol 1

Aktivnost invertaze u tlima agroekosustava

	Mjesto uzorkovanja	Agroekosustavi	Aktivnost invertaze, mg glukoze/1g tla u 40 sati
Sod-podzolic lagano ilovasto tlo	Kostroma	šuma (kontrola)
		Nulta pozadina N 45 R 45 K 45
		Normalan Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzivno Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-srednje podzolic svijetla ilovasta		šuma (kontrola)
		Normalno N 30 R 60 K 60
		Normalno N 30 R 60 K 60
		Depozit (kontrola)
		*Nulta pozadina
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		visok intenzitet mineral N 120 R 120 K 120
		N 120 R 120 K 120; Stajnjak 80t/ha + N 90

Napomena: U tablici su dane doze gnojiva na sivom šumskom tlu tijekom promatranog razdoblja.

Utvrđeno je da je u buseno-podzolnom tlu šumskih ekosustava prosječna razina aktivnosti invertaze 21,1 mg glukoze/1 g tla, au tlu agrosustava 8,6 mg glukoze/1 g tla. Naime, poljoprivredna upotreba obradivog zemljišta imala je značajan utjecaj na aktivnost invertaze, smanjivši je u prosjeku 2,5 puta.

Posebno jaka depresija invertaze vidljiva je na nultim podlogama, gdje se svake godine poduzimaju agrotehničke mjere za uzgoj usjeva, bez uvođenja gnojiva. To može biti posljedica blagog priljeva mortmase u obliku ostataka korijenskih usjeva, kao i promjena fizikalno-kemijskih svojstava kao rezultat obrade tla.

Agrotehničko korištenje sivog šumskog tla ne smanjuje značajno aktivnost metabolizma ugljikohidrata u odnosu na ugar. U područjima dugotrajnih ugara prosječna aktivnost invertaze iznosi 50,0 mg glukoze po 1 g tla tijekom 40 sati, što je 9% više od prosjeka na obradivim površinama. Varijacija vrijednosti enzima u sivom šumskom tlu agrosustava tijekom 2 godine istraživanja (2012.-2013.) bila je V = 7,6%, s prosječnim XS = 45,8 mg glukoze / 1 g tla za 40 sati. Utjecaj sustava gnojidbe na aktivnost invertaze najizraženiji je u odnosu na prosječnu pozadinu. U ovoj varijanti, pokazatelji aktivnosti enzima bili su značajno viši (NSR 05 = 2,9) nego u drugim pozadinama intenziviranja. Stoga se pri korištenju srednjih doza gnojiva stvaraju povoljni uvjeti za transformaciju organskih spojeva aromatske serije u komponente humusa. To potvrđuju podaci o sadržaju organskog ugljika, jer su akumulirane maksimalne rezerve humusa na prosječnoj pozadini od 3,62%.

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

Da su opisana buseno podzolata tla slabo opskrbljena početnim organskim supstratom svjedoči niska aktivnost ovog enzima (tablica 2). U našim istraživanjima prosječna aktivnost ureaze u tlu agroekosustava bila je 0,10 mg N-NH 4 /1g tla, nešto je viša u tlu šumskih ekosustava - 0,13 mg N-NH4 /1g, što je prvenstveno posljedica genetskim značajkama travnato-podzoličastih tala i stupnju njihove plodnosti.

tablica 2

Aktivnost ureaze u tlima agrosustava

	Mjesto uzorkovanja	Agroekosustavi	Aktivnost ureaze, mg N-NH 4 /1g tla u 4 sata
Sod-podzolic lagano ilovasto tlo	Kostroma	šuma (kontrola)
		Nulta pozadina N 45 R 45 K 45
		Normalan Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzivno Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-srednje podzolic svijetla ilovasta		šuma (kontrola)

		Normalno N 30 R 60 K 60
Sivo šumsko srednje ilovasto tlo		Depozit (kontrola)
		Nulta pozadina
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		visok intenzitet mineral N 120 R 120 K 120
		Organomineral visokog intenziteta N 120 R 120 K 120; Stajnjak 80t/ha + N 90

Na razini prirodnih biotopa aktivnost ureaze je očuvana u pokusu 1, gdje su agrotehničke mjere, uz primjenu mineralnih gnojiva, uključivale i vapnenje tla. U pozadini smanjenja sadržaja iona vodika i aluminija u apsorpcijskom kompleksu tla, opaža se stabilizacija aktivnosti enzima.

Uzgoj travnato-podzoličnih tala bez sustavnog unošenja vapnenačkih materijala, čak i uz upotrebu srednjih doza mineralnih gnojiva, oranjem i rahljenjem ravnim rezom (Pokus 2) dovodi do smanjenja aktivnosti ureaze u usporedbi s njihovim prirodnim kolegama.

Istraživanja na sivim šumskim tlima pokazuju da je u prosjeku razina aktivnosti ureaze u tim tlima 2,5 puta veća nego u buseno-podzolastim tlima, što je posljedica geneze nastanka tla i razine njihove plodnosti. O tome svjedoče podaci i prirodnih biotopa ležišta i tala agroekosustava. Mnogi su istraživači otkrili da je aktivnost ureaze izravno proporcionalna količini organskog ugljika u tlu.

Na razini prirodnih biotopa pokazatelj aktivnosti ureaze zabilježen je na visoko intenzivnoj organomineralnoj pozadini - 0,34 mg N-NH 4 /1g tla (Pokus 3). U odnosu na vrlo intenzivnu organomineralnu pozadinu, razina aktivnosti ureaze bila je povećana u odnosu na druge agroekosustave i ugare. Razlog tome je, prije svega, činjenica da je u razdoblju istraživanja ove opcije uneseno 80 t/ha stajskog gnoja, koji je obogatio tlo svježom organskom tvari, ureom i potaknuo razvoj kompleksa urobakterija. Kao iu tlu dugotrajnog ugara, dugotrajnom primjenom organomineralnih gnojiva nastaje organska tvar s najširim omjerom ugljika i dušika (C:N). Ova vrsta organske tvari odgovara najvećoj aktivnosti ureaze. Uočeni trend ukazuje na sposobnost tla ovih ekosustava za intenzivnu akumulaciju amonijačnog dušika. Značajno niža (pri HSR 05 = 0,04) aktivnost enzima u tlu drugih agroekosustava. Najniži pokazatelj (0,21 mgN-NH 4 /1g) zabilježen je na pozadini visokog intenziteta minerala, gdje su primijenjene samo visoke doze mineralnih gnojiva tijekom 18 godina. Može se pretpostaviti da pri korištenju samo mineralnih gnojiva, zbog nedostatka specifičnog energetskog supstrata, dolazi do smanjenja ekološke i trofičke skupine bakterija koje proizvode ureazu u mikrobnom bazenu tla.

S obzirom na enzimatsku aktivnost tala, treba obratiti pozornost na oksidaciju produkata hidrolize organskih spojeva uz stvaranje prehumusnih tvari. Ove se reakcije odvijaju uz sudjelovanje oksidoreduktaza, čiji je važan predstavnik katalaza. Aktivnost katalaze karakterizira procese biogeneze humusnih tvari. Vrijednosti pokazatelja aktivnosti katalaze u buseno-podzolastim tlima pokazuju prostornu i vremensku varijabilnost, ali općenito pokazuju fluktuacije u rasponu od 0,9-2,8 ml O 2 /1 g tla u minuti. (Tablica 3). U agroekosustavima sodno-podzolnih tala formiranih u Ivanovskoj i Kostromskoj regiji, pokazatelji aktivnosti katalaze su na razini njihovih prirodnih kolega (šumska tla). Naime, stupanj antropogenog opterećenja nije značajno utjecao na procese biogeneze humusnih tvari. Istim se intenzitetom odvijaju kako u tlima ovih agrosustava tako iu tlu prirodnih biotopa. Ovo je pozitivan trend, jer formiranje agroekosustava na sodno-podzolnim tlima s laganim granulometrijskim sastavom, bez upotrebe organskih gnojiva, može uzrokovati povećanje aktivnosti katalaze. Povećanje aktivnosti enzima karakterizira intenzivnu transformaciju humusnih tvari u tlu prema njihovoj mineralizaciji, kako bi se uzgojene kulture opskrbile hranjivim tvarima. Aktivacija ovih procesa može dovesti do smanjenja sadržaja humusa u tlu i smanjenja potencijalne plodnosti tla.

Tablica 3

Aktivnost katalaze u tlima poljoprivrednih sustava

	Mjesto uzorkovanja	Agroekosustavi	Aktivnost katalaze, ml O 2 / 1 g tla u minuti
Sod-podzolic lagano ilovasto tlo	Kostroma	šuma (kontrola)
		Nulta pozadina N 45 R 45 K 45
		Normalan Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzivno Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-srednje podzolic svijetla ilovasta		šuma (kontrola)
		Normalno N 30 R 60 K 60 (OV)
		Normalan N 30 R 60 K 60
Sivo šumsko srednje ilovasto tlo		Depozit (kontrola)
		Nulta pozadina
		N 30-60 R 30 - 60 K 30-60
		visok intenzitet mineral N 120 R 120 K 120
		Organomineral visokog intenziteta N 120 R 120 K 120; Stajnjak 80t/ha + N 90

Koeficijent varijacije vrijednosti aktivnosti katalaze u sivom šumskom tlu agroekosustava iznosi V=18,6%. Općenito, fluktuacije se nalaze u rasponu od 1,8-2,9 ml O 2 /1 g tla. Pri sadašnjoj razini antropogenog opterećenja obradivih površina postoji tendencija aktiviranja redoks procesa u usporedbi s ugarom. Najveća aktivnost ovih procesa uočena je pri upotrebi srednjih doza gnojiva, što je karakterizirano značajnim povećanjem aktivnosti katalaze (pri HSR 05 = 0,4) u odnosu na prosječnu pozadinu intenziviranja. To je zbog dovoljnog obogaćivanja tla organskom tvari i poboljšanja režima njegove transformacije zbog povećanja broja i mobilizacijske aktivnosti mikrobnog bazena obradivog zemljišta.

Za procjenu stupnja agrogenog utjecaja na aktivnost različitih enzima i za određivanje ukupne enzimske aktivnosti svakog agroekosustava u usporedivim jedinicama koristili smo metodu O.V. Enkina. O razini enzimske aktivnosti pojedinih poljoprivrednih podloga moguće je preciznije prosuditi interpretacijom opsežnog eksperimentalnog materijala ako njihovu aktivnost usporedimo s kontrolom (u našem slučaju s tlom prirodnih ekosustava), uzimajući njihove pokazatelje enzimske aktivnosti za 100 %. . Odnosno, stupanj utjecaja antropogenog opterećenja na različite skupine enzima odražava se omjerom njihovih pokazatelja aktivnosti u agrosustavima u odnosu na prirodne analoge (tablica 4).

Kao rezultat istraživanja, utvrđeno je da je u većini buseno-podzoličnih tala u regiji razina enzimske aktivnosti agropejzaža niža nego u njihovim prirodnim pandanima. Enzimski potencijal travnato-podzoličnog tla u pokusu 1 (Kostroma) smanjio se za 31% u usporedbi s kontrolom, au pokusu 3 (Ivanovo) - za 24%. Na ispitivanim podlogama u ovim pokusima primijenjene su srednje i visoke doze mineralnih gnojiva. Dugotrajna uporaba mineralnih gnojiva, posebice dušičnih, često narušava ekološku podlogu za razmnožavanje korisnih mikroorganizama na tlima niske potencijalne plodnosti. To se u pravilu događa zbog zakiseljavanja otopine tla, prisutnosti iona aluminija i željeza u kompleksu koji apsorbira tlo, korijenskih izlučevina biljaka, uzrokujući aktivnu reprodukciju mikroskopskih gljiva, pridonoseći povećanju biološke toksičnost tla. U ovom slučaju, negativne promjene popraćene su ne samo restrukturiranjem strukture mikrobiocenoze, već i smanjenjem enzimske aktivnosti tla i gubitkom potencijalne i efektivne plodnosti.

Tablica 4

Razina enzimske aktivnosti tala agrosustava (u % tla prirodnih ekosustava)

Mjesto uzorkovanja	Agroekosustavi	katalaza	Invertaza	Prosječna aktivnost enzima
Kostroma	šuma (kontrola)
	Nulta pozadina
	Normalan
	Intenzivno
	Prosjek po iskustvu,%
	šuma (kontrola)
	Normalan
	Normalan
	Prosjek po iskustvu,%



	Mineral visokog intenziteta
	Organomineral visokog intenziteta
	Prosjek po iskustvu,%

Stoga su glavni pokazatelji enzimske aktivnosti buseno-podzolastih tala, vezani uz njihovu efektivnu plodnost, viši u prirodnim ekosustavima nego u obradivim tlima.

Uz povećanu razinu plodnosti tla, utjecaj agrogenih čimbenika na enzimski potencijal tla je donekle izglađen. To je ono što opažamo u agrosustavima sivog šumskog tla. Utvrđeno je da je tijekom 3 godine istraživanja najveći enzimski potencijal formiran u odnosu na prosječnu pozadinu od 108%. Prosječne doze mineralnih i organskih gnojiva (40 t/ha gnoja jednom u 6 godina) dovele su do povećanja aktivnosti katalaze i invertaze u tlu, što karakterizira aktivaciju sinteze humusnih tvari.

Zaključak

Utvrđeno je da proučavana razina agrogenog opterećenja sivog šumskog tla nije imala negativan utjecaj na aktivnost enzima tla, već naprotiv, postoji tendencija povećanja njihove aktivnosti na obradivim površinama, što je popraćeno intenziviranje ukupne aktivnosti bioloških procesa u tlu u odnosu na ugar. Intenzitet utjecaja na pokrovnost tla različitim tehnološkim metodama očitovao se u smanjenju pokazatelja enzimske aktivnosti buseno-podzolastih tala. U ekološkom smislu, ovi se rezultati mogu smatrati znakom odgovora pokrova tla na vanjske antropogene pritiske.

U svrhu racionalnog korištenja i zaštite plodnosti tla u biomonitoringu i biodijagnostici tala potrebno je koristiti pokazatelje enzimske aktivnosti. To je osobito važno pri obavljanju proizvodnih zadataka u poljoprivredi.

Bibliografska poveznica

Zinchenko M.K., Zinchenko S.I., Borin A.A., Kamneva O.P. ENZIMSKA AKTIVNOST AGRARNIH TLA GORNJE VOLGE REGIJE // Suvremeni problemi znanosti i obrazovanja. - 2017. - br. 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (datum pristupa: 01.02.2020.). Predstavljamo vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Academy of Natural History"