施肥对稻田土壤脲酶动力学和热力学参数的影响研究

【摘要】：脲酶是土壤氮素转化的关键性酶,脲酶动力学和热力学参数能从一定角度上反映脲酶活性和酶促反应过程。本文主要探讨施肥对稻田土壤脲酶动力学和热力学参数的影响特征,研究结论如下： 1)土壤的动力学和热力学参数指标表明在稻田、菜地和竹林这三种土壤中,稻田土壤的脲酶含量最少,酶促反应最不容易发生。稻田土壤的Km值在三者中最大,在27℃、37℃和47℃下,分别为29.1 mmol·L-1,22.5 mmol·L-1和17.8 mmol·L-1。Vmax和K值反之,在27℃、37℃和47℃下,Vmax值分别为1.1 ug·g-1·h-1,3.6 ug·g-1·h-1和4.5 ug·g-1·h-1；K值分别为2.25 x 10-6 h-1,4.84×10-6h-1和8.85 x 10-6h-1。稻田土壤的Ea值、△H值,AG值和△S值均为最大,稻田、菜地和竹林三种土壤的的Ea值分别为77.79 kJ·mol-1,59.64 kJ·mol-1和62.07 kJ·mol-1;在27℃、37℃和47℃下,稻田土壤AH值分别为77.07 kJ·mol-1, 76.99 kJ-mol-1和76.91 kJ·mol-1;△G值分别为124.99 kJ·mol-1, 125.83 kJ·mol-1和128.48 kJ·mol-1;△S值-159.72J·mol-1,-157.53 J·mol-1和-167.17 J·mol-1. 2)施用有机肥的稻田土壤其动力学和热力学参数均显示出施用有机肥比施用尿素更有利于土壤酶促反应的发生。三次施肥后,施用有机肥土壤的Vmax值和K值比施用尿素土壤大,而Ea值、△H值、△G值和△S值反之。三次施肥对土壤脲酶造成的影响不同,尤其第一次施肥后,47℃下,有机肥土壤的Vmax值、K值、Ea值、△H值和△S值分别为31.2 ug·g-1·h-1、5.16×10-5h-1、33.91 kJ·mol-1、33.66 kJ·mol-1和-176.9 J·mol-1;尿素土壤分别为7.2 ug·g-1·h-1、2.99×10-5h-1、51.45 kJ·mol-1、51.21 kJ·mol-1和-123.9 J·mol-1,出现24 ug·g-1·h-1和2.17·10-5h-1、17.5kJ·mol-1、7.5 kJ·mol-1和54 J·mol-1的两者最大差值。而两者的Km值可比性不高。 3)添加生物质能够提高稻田土壤的脲酶含量,降低酶促反应发生所需要的能量,促进酶促反应的发生。其中添加BCB600℃的效果最好,它能使得Km值降值达54.9%,Vmax增值达169%,K值增值达474%,Ea值和AH值降值达80%,AG值降值达4.7%,△S值降值达37%。LB最差,RSB居中。600℃生物质炭优越于500℃生物质。600℃生物质炭比500℃生物质炭能够更大程度地增大Vmax和K值达0.8 ug·g-1·h-1和3.0×10-6h-1,降低Km、△H和△G值达1.4 mmol·L-1,2.0kJ·mol-1,0.6kJ·mol-1。结果显示培养60天的土壤其各个指标参数均显示出比培养7天的土壤优越,其土壤酶促反应更容易发生。 4)施肥可对土壤脲酶酶促反应表观常数K值产生一定的影响。稻田土壤氮素转化最为薄弱,分解时间最长。从310K到330K,分解时间从998 h减少到253h,降幅达294%。有机肥土样的K值比尿素土样大0.41×10-3 h-1-2.78×10-3 h-1不等,降解时间T少19 h-237 h不等。尤其第三次施肥后,在47℃下,有机肥土样的K值为6.620×10-3 h-1,尿素土样为3.835×10-3 h-1,出现了2.78×10-3 h-1的两者最大差值。添加生物质炭可增大K值,降低氮素分解时间,其中添加BCB600℃之后,K值的增加最大,增幅达230%。600℃生物质炭功效优越于500度生物质炭。培养60天比7天能够更好的促进促进稻田土壤氮素的分解,两者之间K值的最大差异达1.7×10-3 h-1,T值最大差异达118 h。