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土壤酶是土壤的重要組成部分，參與土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量代謝，能降解土壤外來有機(jī)物質(zhì)，在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的作用，是評(píng)價(jià)土壤肥力高低、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要生物指標(biāo)。土壤酶主要來源于土壤微生物和植物根系的分泌物及動(dòng)植物殘?bào)w分解釋放的酶，包括氧化還原酶類、水解酶類、裂合酶類和轉(zhuǎn)移酶類。土壤酶學(xué)的研究已經(jīng)超越了經(jīng)典土壤學(xué)的研究范疇，在幾乎所有的陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中，土壤酶活性的檢測(cè)似乎成了必不可少的測(cè)定指標(biāo)。

1 土壤酶的來源及分類

1.1 土壤酶的來源

土壤酶( Soil Enzyme)是指土壤中的聚積酶，包括游離酶、胞內(nèi)酶和胞外酶，主要來源于土壤微生物的活動(dòng)、植物根系分泌物和動(dòng)植物殘?bào)w腐解。

（1）植物根系分泌釋放土壤酶。一些研究表明，植物根系不僅能夠分泌釋放淀粉酶，還能分泌出核酸酶和磷酸酶。1993年，Siegel發(fā)現(xiàn)了小麥和西紅柿等植物可以向土壤中釋放出過氧化物酶。植物殘?bào)w的分解也能繼續(xù)釋放土壤酶，但要定量植物殘?bào)w分解過程中釋放的酶還是很困難。

（2）微生物釋放分泌土壤酶。微生物釋放酶的大體過程是：細(xì)胞死亡，胞壁崩潰，胞膜破裂，原生質(zhì)成分進(jìn)入土壤，酶類必然釋放進(jìn)入土壤。植物根際酶活性的優(yōu)勢(shì)問題，除了根系本身的作用外，與根際微生物是分不開的。植物根系是微生物的特殊生境，根際內(nèi)微生物的數(shù)量總比根際外高，當(dāng)微生物受到環(huán)境因素刺激時(shí)，便不斷向周圍介質(zhì)分泌酶，致使根際內(nèi)外酶活性存在很大差異。

（3）土壤動(dòng)物區(qū)系釋放土壤酶。土壤是為數(shù)極多的動(dòng)物居住的環(huán)境，土壤動(dòng)物區(qū)系提供的土壤酶數(shù)量較少。1957年，Kiss研究了蚯蚓對(duì)轉(zhuǎn)化酶的影響指出，在草地和耕地的土壤表層，蚯蚓的排泄物對(duì)土壤轉(zhuǎn)化酶活性的提高有最為明顯的作用。

（4）動(dòng)物、植物殘?bào)w釋放酶。半分解和分解的根茬、莖稈、落葉、腐朽的樹枝、藻類和死亡的土壤動(dòng)物都不斷向土壤釋放各種酶類。

1.2土壤酶的分類

土壤酶的種類很多，僅參與土壤氮素循環(huán)的土壤酶就有200種左右。已知的酶根據(jù)酶促反應(yīng)的類型可分為六大類：

（1）氧化還原酶類：酶促氧化還原反應(yīng)。主要包括脫氫酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶等。

（2）水解酶類：酶促各種化合物中分子鍵的水解和裂解反應(yīng)。主要包括蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶等。

（3）轉(zhuǎn)移酶類：酶促化學(xué)基團(tuán)的分子間或分子內(nèi)的轉(zhuǎn)移同時(shí)產(chǎn)生化學(xué)鍵的能量傳遞的反應(yīng)。主要包括轉(zhuǎn)氨酶、果聚糖蔗糖酶、轉(zhuǎn)糖苷酶等。

（4）裂合酶類：酶促有機(jī)化合物的各種化學(xué)基在雙鍵處的非水解裂解或加成反應(yīng)。包括天門冬氨酸脫羧酶、谷氨酸脫羧酶、色氨酸脫羧酶。

（5）合成酶類：酶促伴隨有ATP或其它類似三磷酸鹽中的焦磷酸鍵斷裂的兩分子的化合反應(yīng)。

（6）異構(gòu)酶類：酶促有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化成它的異構(gòu)體的反應(yīng)。

2 土壤酶的作用

土壤酶是土壤生物化學(xué)過程的積極參與者，主要作用體現(xiàn)在土壤質(zhì)量的生物活性指標(biāo)與土壤肥力的評(píng)價(jià)指標(biāo)2個(gè)方面。

2.1 土壤質(zhì)量的生物活性指標(biāo)

土壤酶能積極參與土壤中營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，在土壤養(yǎng)分的循環(huán)代謝過程中起著重要的作用，是各種生化反應(yīng)的催化劑。土壤酶活性與土壤生物數(shù)量、生物多樣性密切相關(guān)，是土壤生物學(xué)活性的表現(xiàn)，可以作為土壤質(zhì)量的整合生物活性指標(biāo)。土壤酶活性作為農(nóng)業(yè)土壤質(zhì)量的生物活性指標(biāo)已被大量研究。有研究表明，農(nóng)田的耕作方式會(huì)影響酶活性的高低，如土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性在單作方式下低于輪作方式。另外，不同土地利用類型的酶活性也會(huì)有不同的表現(xiàn)，如森林土壤磷酸單脂酶和β-葡萄糖甘酶活性高于農(nóng)田。宋漳等對(duì)杉木感染根線蟲病后林地土壤微生物及生化活性的研究發(fā)現(xiàn)，林地各土層的土壤水解酶活性（蔗糖酶、脲酶和磷酸酶）在線蟲侵染杉木后顯著下降。土壤改良過程中應(yīng)注意對(duì)各類凋落物的保護(hù)，凋落物在腐解過程中會(huì)向土壤中釋放酶，從而增強(qiáng)土壤酶活性，這對(duì)于促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)代謝和提高有效養(yǎng)分具有重要意義。

2.2 土壤肥力的評(píng)價(jià)指標(biāo)

土壤酶活性是維持土壤肥力的一個(gè)潛在指標(biāo)，它的高低反映了土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的強(qiáng)弱。土壤酶學(xué)的研究與土壤肥力的研究聯(lián)系非常緊密。有關(guān)研究表明，土壤過氧化氫酶、蔗糖酶活性可以用來評(píng)價(jià)土壤肥力的狀況，土壤酶活性可以作為衡量土壤生物學(xué)活性及其生產(chǎn)力的指標(biāo)。許多專家指出，土壤酶活性作為土壤肥力的評(píng)價(jià)指標(biāo)是完全可能和可行的。陳恩鳳等在土壤肥力實(shí)質(zhì)研究中認(rèn)為，土壤酶活性可以作為土壤肥力的輔助指標(biāo)。土壤酶活性與土壤肥力有很大的關(guān)系。過氧化氫酶作為土壤中的氧化還原酶類，其活性可以表征土壤腐殖質(zhì)化強(qiáng)度大小和有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化速度。過氧化物酶在有機(jī)質(zhì)氧化和腐殖質(zhì)形成過程中起著重要作用。土壤蔗糖酶可以增加土壤中的易溶性營養(yǎng)物質(zhì)，其活性與有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和呼吸強(qiáng)度有密切關(guān)系。土壤脲酶活性能夠在一定程度上反映土壤的供氮能力。土壤磷酸酶是活性高低直接影響著土壤中有機(jī)磷的分解轉(zhuǎn)化及其生物有效性。纖維素酶可以表征土壤碳素循環(huán)速度的重要指標(biāo)。

3 土壤酶研究動(dòng)態(tài)與展望

土壤酶作為土壤質(zhì)量的生物活性指標(biāo)和土壤肥力的評(píng)價(jià)指標(biāo)，在土壤生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，應(yīng)以活化土壤養(yǎng)分、改善土壤肥力和提高養(yǎng)分利用效率為目的，充分利用土壤酶生物化學(xué)特性，發(fā)揮土壤酶生物活性優(yōu)勢(shì)。隨著科學(xué)的發(fā)展和新技術(shù)的引進(jìn)，土壤酶的研究已取得巨大的進(jìn)步。但在未來一段時(shí)間內(nèi)，將土壤酶與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐和土壤環(huán)境生態(tài)保護(hù)、污染治理相結(jié)合，用土壤酶學(xué)知識(shí)處理農(nóng)林業(yè)生態(tài)環(huán)境的實(shí)際問題，仍是土壤酶學(xué)的發(fā)展前景和趨勢(shì)。

3.1與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合的研究

影響土壤酶活性的因素復(fù)雜多樣，關(guān)于土壤微生物酶活性影響因子的研究對(duì)土壤培肥改良具有重要意義。今后，在土壤酶活性影響因素的研究中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：第一，重點(diǎn)關(guān)注不同土壤類型上，不同種類土壤酶活性大小與上述相應(yīng)影響因子的相關(guān)程度及影響權(quán)重，篩選與不同土壤肥力因素相關(guān)性強(qiáng)的特征酶。第二，深入研究土壤酶與一些污染物（如農(nóng)藥、重金屬等）的作用機(jī)理，為土壤保護(hù)與改良提供技術(shù)理論支撐。第三，研究土壤酶在有機(jī)培肥中的作用，對(duì)土壤有機(jī)培肥的機(jī)理研究有重要意義。另外，今后應(yīng)該關(guān)注土壤無機(jī)納米粒子與土壤微生物酶活性關(guān)系的研究。

3.2 與生態(tài)環(huán)境問題相結(jié)合的研究

由于土壤酶活性對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的污染，如化肥、除草劑、殺蟲劑等的敏感性，因而將土壤酶系統(tǒng)分異作為污染土壤修復(fù)的生物活性指標(biāo)對(duì)于保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。由于酶活性的高低可作為微生物降解污染物的指標(biāo)，因而應(yīng)用土壤酶活性與植物、土壤微生物的關(guān)系及其在降解農(nóng)業(yè)有機(jī)污染物方面的作用，可以為污染土壤修復(fù)提供切實(shí)可行的技術(shù)策略。

另外，全球氣候變化，尤其是大氣CO₂升高對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)
問題，各國科學(xué)家競(jìng)相參與到這個(gè)極具挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域。土壤生態(tài)系統(tǒng)是大氣CO₂、CH₄、NO_x等溫室氣體的“轉(zhuǎn)換器”，而這些溫室氣體的轉(zhuǎn)換過程與土壤酶系統(tǒng)的生物化學(xué)過程(如凋落物的分解、纖維素半纖維素的降解、土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化、土壤N的氧化還原反應(yīng)等生態(tài)過程)密切相關(guān)。因此，從植被、土壤微生物、土壤酶系統(tǒng)和C、N、P循環(huán)等的互動(dòng)機(jī)理過程探討土壤酶對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)及其互動(dòng)機(jī)制可能是21世紀(jì)土壤酶學(xué)面臨的新的挑戰(zhàn)。