Влияние удобрений на ферментативную активность почв
Под влиянием удобрений меняется не только микрофлора, но и ферментативная активность почвы, т. е. активность ферментов, образующихся в результате жизнедеятельности микроорганизмов.
По мнению некоторых исследователей, ферментативная активность точно и верно отражает биологические свойства почвы и их изменения под влиянием антропогенных факторов.
Как показывают результаты исследований, внесение в почву удобрений сопровождается снижением каталазной активности, т. е. уменьшается количество ферментов, катализирующих разложение перекиси водорода.
Фосфатаза катализирует процессы минерализации органических фосфорных соединений в почве, при внесении удобрений ее активность возрастает. Повышается количество уреазы — специфического фермента, катализирующего разложение уреатов в почве.
В карбонатных черноземах максимальная активность уреазы наблюдается при внесении высоких доз карбамида на фоне фосфора. Исследования изменения количества этого фермента в почве показали, что оно велико в первый месяц, сокращается во второй и достигает следовых концентраций в третий месяц после внесения карбамида, т. е. динамика активности уреазы аналогична динамике аммонификации карбамида. В выщелоченном черноземе также существует четкая корреляция между количеством уреазы и интенсивностью аммонификации. Высокое количество уреазы в черноземах свидетельствует о том, что в этих почвах интенсивно протекает аммонификация карбамида.
В серых лесных почвах количество уреазы значительно ниже, чем в черноземах. В первые два месяца после внесения карбамида количество фермента находится примерно на одном уровне и на третий — снижается.
Очевидно, минерализация карбамида в почвах этого типа протекает более длительное время, чем в черноземах.
В коричневых лесных почвах количество уреазы выше, чем в серых лесных почвах, однако ниже, чем в черноземах, особенно при удобрении их высокими дозами карбамида. Наибольшее количество этого фермента содержится в почве после внесения удобрений и через месяц незначительно снижается. Это свидетельствует о продолжительной и довольно интенсивной аммонификации. Типичные и выщелоченные коричневые лесные почвы по содержанию уреазы существенно не различаются.
В псевдоподзолистых коричневых лесных почвах количество уреазы возрастает при увеличении доз карбамида и внесении его на фоне фосфора и остается примерно на одном уровне все три месяца после внесения удобрений. Вывод, еще раз подтверждающий, что аммонификация карбамида в этих почвах является длительным процессом. В результате применения удобрений и запашки пожнивных остатков в почве повышается активность ферментов: на первых этапах минерализации активность протеазы и инвертазы, а в последующей фазе — уреазы, инвертазы и целлюлазы.
Данные об активности ферментов в почве коррелируют с результатами микробиологических исследований. Таким образом, при внесении удобрений меняется не только численность микрофлоры, но в большинстве случаев активизируется и ферментативная активность почвы. В связи с этим можно отметить, что удобрения влияют на направленность и интенсивность биохимических процессов в почве.
Влияние pH на ферментативную активность
При культивировании микроорганизмов существенное влияние на обмен веществ оказывает величина pH среды.
Объясняется это прежде всего тем, что оптимум каталитической активности ферментов расположен при различном значении pH, характерном для каждого фермента. В зависимости от pH по-разному могут происходить превращения одних и тех же компонентов среды. Так, например, при кислом значении pH среды аминокислоты наиболее интенсивно подвергаются декарбоксилированию с образованием аминов, в щелочной среде происходит дезаминирование с образованием кетокислот. Особенно важно обеспечить исходную величину pH среды, так как если на ранних этапах развития микроорганизма не обеспечено необходимое pH, то среди метаболитов могут не оказаться полупродукты, обеспечивающие биосинтез антибиотика или другого нужного вещества. Можно представить, что исходный продукт А, присутствующий в среде, подвергается трансформации в зависимости от pH по трем различным путям, с образованием продуктов Б, В, Г. Из них продукт В является полупродуктом-метаболитом, обеспечивающим дальнейший биосинтез антибиотика. Превращение из А в Б происходит в пределах pH 4,0—7,0; из А в В — при pH 6,0—8,0; из А в Г — при pH 7,0—9,0. Очевидно, наибольшее количество продукта В образуется при оптимальном значении pH (pH 7,0). Продукты Б и Г образуются лишь в незначительных количествах, так как при pH 7,0 активность ферментов, их образующих, будет наименьшей. Естественно, что созданием pH среды равным 7,0 можно обеспечить оптимальные условия для биосинтеза антибиотика.
Слайды, презентации
Контрольные вопросы:
1. Влияние удобрений на микрофлору различных почв
2. Влияние видов азотных удобрений на микрофлору почвы
3. Влияние видов фосфорных удобрений на микрофлору почвы
4. Влияние видов калийных удобрений на микрофлору почвы
5. Влияние органических удобрений на микрофлору почвы
6. Влияние удобрений на активность ферментов
Литература:
1. Звягинцев Д.Г., Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв: Учебник. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Изд-во МГУ, 2005.
2. Звягинцев Д.Г. Микроорганизмы и почва. М.: МГУ, 1987.
3. Бабьева И.П., Зенова Г.М. Биология почв. М.: МГУ, 1989. с.336.
4. Мирчинк Т.Г.Почвенная микология .-М.: Изд. МГУ,1986.
5. Под ред. Черникова В.А., Черекеса А.И. Агроэкология. М., 2000 г.
6. Минеев В.Г., Ремпле Е.Х. Агрохимия, биология и экология почвы. М., 1990 г.
7. Экологические проблемы применения удобрений и воспроизводство почвенного плодородия (сборник научных трудов). Алматы, 1994 г.
Лекция 19-20