土壤酶活检测|茁彩生物

土壤酶，作为土壤生态系统中不可或缺的重要组成成分，扮演着生物催化剂的角色，它们专一地催化土壤中的各种生化反应。这些酶主要来源于微生物、动植物活体分泌以及动植物残骸的分解过程，是土壤中一类具有强大催化能力的生物活性物质。

它们参与包括土壤生化过程在内的自然界物质循环，如腐殖质的分解与合成;动植物残体和微生物残体的分解，及其合成有机化合物的水解与转化;部分无机化合物的氧化还原反应，在土壤的发生发育及土壤肥力的形成过程中起到了重要作用。

目前，土壤酶活性已经被作为检测土壤质量、土壤健康状况的指标，被广泛应用于评价土壤营养物质的循环转化过程，以及评价各种农业措施和肥料施用的效果。

酶是生态系统中代谢的重要动力，它们参与土壤中各种生物化学过程，如腐殖质的分解与合成、动植物残体和微生物残体的分解及其合成有机化合物的水解与转化，以及部分无机化合物的氧化还原反应等。这些过程与土壤中各种营养元素的释放与储存、土壤中腐殖质的形成与发育以及土壤的结构和物理状况都密切相关。土壤酶的存在和活动，推动了土壤中的物质转化、元素循环和能量流动，是土壤生物化学反应进程的重要调控者和参与者。

土壤酶在土壤中的存在状态具有多样性。它们较少游离在土壤中，主要吸附在土壤有机质或胶体表面呈复合体存在。这些复合体主要包括酶-无机矿物胶体复合物、酶-腐殖质复合体和酶-有机无机复合体等。此外，还有部分土壤酶存在于土壤溶液中，这部分酶虽然活性大，但容易失活。

酶-无机矿物胶体复合物：土壤中的无机胶体，如黏土矿物，具有巨大的表面积和吸附能力。土壤酶可以通过物理吸附或化学吸附的方式与无机胶体结合在一起，形成酶-无机矿物胶体复合物。这种复合物在土壤中相对稳定，能够保护酶免受外界环境的干扰。

酶-腐殖质复合体：腐殖质是土壤中的有机胶体，具有复杂的结构和性质。土壤酶可以与腐殖质中的某些官能团结合，形成酶-腐殖质复合体。这种复合物不仅提高了酶的稳定性，还促进了酶与底物之间的接触和反应。

酶-有机无机复合体：在土壤中，有机胶体和无机胶体往往相互结合在一起，形成有机无机复合体。土壤酶也可以与这种复合体结合，形成酶-有机无机复合体。这种复合物在土壤中的分布和活性受到多种因素的影响，如土壤质地、有机质含量、微生物活动等。

土壤理化性质影响着土壤酶的活性及稳定性。除此之外，土壤微生物、农业植被、土壤养分以及部分人为因素如施肥、农药、重金属、耕作等同样影响着土壤酶活性。

土壤微生物是土壤生态系统的核心，直接或间接参与调节土壤养分循环、能量流动、有机质转换、肥力形成、污染物的降解及环境净化等。土壤微生物的种类和组成不同，对土壤酶活性在质和量上都引起差异，特别对土壤脲酶活性影响很大。土壤细菌、真菌、总微生物数量与过氧化氢酶、脲酶、纤维素酶和中性磷酸酶活性呈显著或极显著相关，这在很大程度上反映了微生物数量对土壤酶活性的重要影响和贡献。

植物根系通过分泌有机酸和酶类物质，影响土壤酶的活性和分布。同时，植物根系的生长和死亡也会为土壤酶提供新的来源和活性位点。

土壤的理化性质包括土壤的含水量、温湿度、质地、孔隙度、通气性等，它们对土壤酶活有着直接或间接的影响。不同质地的土壤中酶活也存在明显的差异，在研究土壤有机质、全氮、全磷等方面，发现与土壤磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶以及多酚氧化酶等类型的酶活活性密切相关。

土壤养分和能源状况直接影响生成酶的土壤微生物和植物根系的活动。例如，脲酶、蛋白酶、硫酸酯酶的活性常分别与土壤有机碳、有机氮和有机硫的含量成正相关;磷酸酶的活性与有机磷的含量成正相关，而与有效性磷的含量成负相关。

施用有机肥料既能增多土壤微生物的营养源和能源，促进微生物的繁殖，又能通过带入的酶使土壤酶的数量有新的增加，从而提高土壤酶活性。施用氮、磷、钾肥料对脲酶活性一般无影响。施用不含磷的矿质肥料常提高磷酸酶的活性;在有机质含量高的土壤上，长期施用磷肥将降低磷酸酶的活性，但在有机质含量低的土壤上则相反。

微量元素肥料的影响因其本身的种类、施用量和酶的种类而异。同一微量元素对某些酶来说是激活剂，而对另一些酶来说则为抑制剂;同一微量元素的施用量不同，可以起激活作用，也可以起抑制作用。

对土壤使用农药后，残留的农药及其分解产物会留在土壤环境中，直接或间接对土壤酶活性造成改变。重金属移动性差、难降解，由于人类活动将重金属带入土壤中会对土壤酶造成严重影响，甚至造成生态破坏和环境质量恶化。

目前在土壤中已经发现了50-60种酶，根据这些酶在土壤中发挥功能的差异，将其主要分成六大类，即水解酶、氧化还原酶、裂合酶、转移酶、异构酶和合成酶。其中，其中，研究最多的是以下四类。

功能：土壤水解酶是由土壤微生物或植物分泌的胞外酶，主要参与有机质的矿化过程，负责将土壤中不容易被植物和微生物利用的多糖和蛋白质等大分子物质水解成容易被吸收利用的小分子物质。

重要性：在土壤生态系统中，水解酶对于有机物质的分解和营养元素的释放具有重要作用。它们能够水解多糖、蛋白质等大分子物质，形成易被植物吸收的小分子物质，对土壤碳、氮循环有重要影响。

代表酶类：包括脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、蛋白酶、纤维素酶等。

功能：土壤氧化还原酶主要催化氢的转移和电子传递的氧化还原反应，与土壤中有机质的转化和腐殖质的形成密切相关，为植物与土壤微生物提供碳和其它营养物质，对维持生态系统和养分的循环过程起到了重要作用。

重要性：在土壤物质和能量转化、土壤肥力积累中占据重要地位。它们参与土壤腐殖质的合成与分解，以及土壤中某些无机化合物的氧化还原反应。

代表酶类：包括过氧化氢酶、过氧化物酶、脱氢酶、多酚氧化酶、硝酸还原酶等。

功能：土壤转移酶催化某种化合物中基团的转移，即一种分子上的某基团转移到另一分子上去的反应，不仅参与蛋白质、核酸和脂肪的代谢，还参与激素和抗菌素的合成和转化，其中主要的土壤酶有转氨酶、果聚糖蔗糖酶和转糖苷酶。

重要性：在土壤生物化学过程中，转移酶参与多种物质的转化和合成，对维持土壤生态平衡具有重要意义。

代表酶类：包括转氨酶、果聚糖蔗糖酶、转糖苷酶等。

功能：土壤裂合酶是酶促有机化合物的各种化学基在双键处的非水解裂解或加成反应。

重要性：在土壤有机质的分解和转化过程中发挥一定作用，尽管其研究相对较少，但仍是土壤酶系中不可或缺的一部分。

代表酶类：包括谷氨酸脱羧酶、天门冬氨酸脱羧酶等。

土壤酶活性的常规检测主要包括土壤过氧化氢酶活性检测、土壤多酚氧化酶活性检测、土壤脲酶活性检测、土壤磷酸酶活性检测、土壤蔗糖酶活性检测以及土壤纤维素酶活性检测等。