CN103194238B

CN103194238B - 一种应用络合剂改善高羊茅草坪土壤酶活性的方法

Info

Publication number: CN103194238B
Application number: CN201310101533.4A
Authority: CN
Inventors: 赵树兰; 多立安; 张灿灿
Original assignee: Tianjin Normal University
Current assignee: Tianjin Normal University
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2015-09-09
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: CN103194238A

Abstract

本发明公开了络合剂在制备改善高羊茅草坪土壤酶活性中的应用；所述的络合剂为乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸；所述的络合剂浓度为3-5mmol·kg^-1。实验结果表明：EDTA、NTA、DTPA应用土壤重金属修复中影响了土壤的生物环境，从而影响土壤养分的转化进而影响植物生长。因此，在降低土壤中重金属含量的同时应对土壤的健康状况做好评估，鉴于上述分析，EDTA浓度小于10mmol·kg^-1时，可以作为EDTA应用的一个适宜参考浓度区间。NTA的参考区间同EDTA相同。对于DTPA，若综合经济成本与修复效果，可考虑其用量为5mmol·kg^-1。

Description

一种应用络合剂改善高羊茅草坪土壤酶活性的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市绿化特别是一种应用络合剂改善高羊茅草坪土壤酶活性的方法。

背景技术

草坪植物不仅对环境生态的改善有重要作用,各种公众活动场所、运动场地都离不开草坪建设。高尔夫场地建设则是草坪业更高水平的发展。草坪作为美化环境、净化空气、调节气温、消减噪音、提价休闲和运动场所,以及保持水土等多种功能的公共绿地,在维护生态平衡、美化生活环境、发展体育运动、交通运输等方面,具有不可替代的重要作用。在近几年的城市绿化中，提出的“以人为本、生态优先”的绿化理念和建设“林荫型、景观型、休闲型”的绿地***，它确切地反映了城市人群对绿化生态***的主导需求，也准确地反映了这一综合功能的外在特征和本质要求。

随着工业化的快速发展带来的土壤重金属污染已成为全球性的问题,这不仅对农作物的收成有影响，而且危害大气及水环境质量，甚至危及人类健康，因此该问题亟待解决。随之络合剂的研究越来越多，主要集中在络合剂与金属离子的作用上。络合剂的活化作用主要是通过络合剂与土壤溶液中的重金属离子结合，降低土壤液相中的金属离子浓度，为维持金属离子在液相和固相之间的平衡，重金属从土壤颗粒表面解吸，由不溶态转化为可溶态，为植物的吸收创造有利条件。鳌合剂不但能提高富集植物对重金属的积累，对一般作物也有同样的效果。络合剂能够有效活化土壤中的重金属，进而促进植物对重金属的富集，因此被广泛用于强化植物对土壤中重金属的提取修复。当络合剂投加到土壤中后，络合剂的作用可改变重金属在土壤中的赋存形态，提高重金属的生物有效性，进而可以强化植物对目标重金属的吸收。众所周知，EDTA是一种非常有效的增加重金属在土壤以及植物体内浓度的络合剂，因此其经常被用于植物修复重金属污染的土壤技术中。很多研究表明：植物根的体积，密度和分布能够显著影响重金属在土壤中的运动以及植物对重金属的富集效率，对EDTA和重金属毒害的高抗性，其在植物修复中具有很大的潜力和利用价值。

土壤和草坪是一个有机整体，二者相辅相承、互相影响。土壤***为草坪植物生长提供必需的营养物质，而植物生长产生的凋落物又可改善土壤的肥力状况。土壤酶作为土壤生态***的组分之一是生态***的生物催化剂在土壤物质循环和能量转化过程中起着重要作用，它们参与包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环，既是土壤有机物转化的执行者，又是植物营养元素的活性库。但是在目前，有关添加络合剂对土壤生态影响的研究相对较少，尤其是应用络合剂改善高羊茅草坪土壤酶活性方法，尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用络合剂改善高羊茅草坪土壤酶活性的方法。本发明在优化实验的基础上，在单一土壤为基质的草坪建制体系应用常见络合剂，实现对高羊茅草坪土壤酶活性的调控作用，将具有作用意义。

为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

络合剂在制备改善高羊茅草坪土壤酶活性中的应用；所述的络合剂为乙二胺四乙酸二钠、氨基三乙酸或二乙基三胺四乙酸；所述的络合剂浓度为3-5mmol·kg^-1，其中所述的高羊茅草坪土壤酶活性改善的方法是：将过2 mm筛的土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2g；实验期间每天定量给水，当高羊茅生长到第25-30天，分别加入浓度3-5mmol·kg^-1 络合剂；培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-55%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天。

本发明所述的应用，其中所述的土壤酶活性指的是：脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶。

本发明进一步公开了络合剂在制备促进植物生长中的应用；其中所述的络合剂为5 mmol·kg^-1EDTA或NTA。

本发明更加详细的制备方法如下：

1 研制材料与方法

1.1 实验材料

供试土壤样品取自天津师范大学院内。土壤深度为0-20 cm，采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用。草坪植物选用高羊茅（Festuca arundinacea L.），络合剂选用乙二胺四乙酸二钠（简称EDTA-Na₂）、氨基三乙酸（简称NTA）、二乙基三胺四乙酸（简称DTPA）。

EDTA、NTA、DTPA浓度均采用0、5、10、15 mmol·kg^-1 4个处理水平，以0 mmol·kg^-1为对照，试验为3次重复。植物培养在实验室内进行，培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-57%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60d。

表1 供试土壤理化性质

1.2 草坪植物培养

试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部。将160 g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g。实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需。植物生长第25 d加入EDTA，EDTA浓度采用0、5、10、15 mmol·kg^-14个处理水平，以0 mmol·kg^-1EDTA为对照，试验为3次重复。植物培养在实验室内进行，培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-57%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 d。

1.3 测定方法

实验结束取PVC管中土壤，风干后过65目筛。脲酶活性测定采用苯酚钠比色法；蛋白酶活性采用茚三酮显色比色法；碱性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法；蔗糖酶活性采用硫代硫酸钠滴定法；过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法；过氧化物酶、多酚氧化酶采用邻苯三酚比色法。

1.4 数据统计与分析

数据采用MICROSOFT EXCEL 2007和SPSS17.0软件进行显著性检验及相关分析。

2 研制结果与分析

EDTA对土壤酶活性的影响见表2。5 mmol·kg^-1、10 mmol·kg^-1 EDTA处理刺激了土壤脲酶和多酚氧化酶活性，两处理脲酶活性与对照相比分别提高了12.9%和15.3%，多酚氧化酶活性分别提高2.7%和14.9%；15 mmol·kg^-1处理对两酶活性有明显的抑制作用，脲酶和多酚氧化酶活性分别比对照降低9.7%和13.5%。NTA不同浓度处理对脲酶和多酚氧化酶活性的影响趋势与EDTA一致。5 mmol·kg^-1、10 mmol·kg^-1 NTA对土壤脲酶的刺激，分别比对照增加3.7%和7.8%。对多酚氧化酶活性的刺激作用是10 mmol·kg^-1处理最为显著，比对照增高9.5%。而15 mmol·kg^-1处理对两种酶活性的抑制作用分别比对照降低15.0%和31.1%。5 mmol·kg^-1、10 mmol·kg^-1DTPA对土壤脲酶也有明显的促进作用，但是高浓度的抑制作用却比另外两种络合剂的处理效果更为明显，比对照降低35.3%。对多酚氧化酶的抑制作用是15 mmol·kg^-1最为显著，5 mmol·kg^-1处理影响次之。分别比对照降低8.1%和43.2%。

蔗糖酶又称为转化酶，其活性与土壤有机质、氮、磷含量，微生物数目以及土壤呼吸作用强度密切相关，其酶促反应的产物能够直接影响植物生长。实验发现，土壤蔗糖酶和过氧化物酶活性对三种络合剂有不同响应，其中10 mmol·kg^-1DTPA处理对土壤蔗糖酶活性刺激最强，是对照的126.4%，而10 mmol·kg^-1NTA对过氧化物酶活性的影响最为显著，比对照增加85.7%。

此外，EDTA和DTPA各个处理抑制土壤碱性磷酸酶活性和过氧化氢酶活性，并且随着处理浓度的升高抑制作用越显著，在15 mmol·kg^-1DTPA处理抑制作用达到最大，比对照降低41.0%。NTA对碱性磷酸酶的作用，除5 mmol·kg^-1处理与对照无显著性差异外，其他两个处理均表现为激活作用，分别比对照升高18.5%和8.1%。NTA对过氧化氢酶活性的作用于其他两种络合剂相同，随着浓度升高对酶活性的抑制作用不断增强，15 mmol·kg^-1处理时酶活性仅为对照的61.7%。土壤蛋白酶是氮素转化的重要酶类，能水解各种蛋白质和肽类等化合物为氨基酸，因此，土壤蛋白酶的活性与土壤氮素营养的转化状况存在极重要的关系，实验中各处理对土壤蛋白酶活性无显著性影响(P>0.05)。

表2 络合剂对土壤酶活性的影响(mg·kg^-1)

3 研制结论

EDTA、NTA、DTPA应用土壤重金属修复中影响了土壤的生物环境，从而影响土壤养分的转化进而影响植物生长。5 mmol·kg^-1EDTA、NTA，10 mmol·kg^-1 NTA对植物生长有明显促进作用，同时对土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化物酶和多酚氧化酶活性也表现为明显的激活作用。而10 mmol·kg^-1和15 mmol·kg^-1EDTA15、15 mmol·kg^-1 NTA、和三个处理的DTPA则对上述指标表现抑制作用，尤其是三种络合剂的高浓度15 mmol·kg^-1处理抑制作用更为明显。因此，在降低土壤中重金属含量的同时应对土壤的健康状况做好评估，鉴于上述分析，EDTA浓度小于10 mmol·kg^-1时，可以作为EDTA应用的一个适宜参考浓度区间。NTA的参考区间同EDTA相同。对于 DTPA，若综合经济成本与修复效果，可考虑其用量为 5 mmol·kg^-1。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

实施例1

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用二乙基三胺四乙酸备用；

（2）试验采用高25 cm、直径3 cm的PVC管，将纱布清洗烘干后剪成大小合适的圆形固定在PVC管底部，将160g土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2 g；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第25天，加入浓度5 mmol·kg^-1DTPA；

（4）培养期间温度为16℃，相对湿度为36%%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对高羊茅草坪土壤酶活性的指标进行测定。

实施例2

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用氨基三乙酸备用；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第30天，加入浓度3 mmol·kg^-1NTA；

（4）培养期间温度为25℃，相对湿度为50%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对高羊茅草坪土壤酶活性的指标进行测定。

实施例3

一种应用络合剂调控高羊茅脯氨酸、丙二醛含量、电导率的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将采集的土壤样品过2 mm筛混匀备用；草坪植物选用高羊茅，络合剂选用乙二胺四乙酸二钠备用；

（3）实验期间每天定量给水，以满足植物生长所需，当高羊茅生长到第28天，加入浓度5mmol·kg^-1EDTA；

（4）培养期间温度为25℃，相对湿度为40%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天，然后剪取高羊茅叶片对高羊茅草坪土壤酶活性的指标进行测定。

Claims

1.一种应用络合剂改善高羊茅草坪土壤酶活性的方法；所述的络合剂为氨基三乙酸；所述的络合剂浓度为3-5mmol·kg^-1，其中所述的高羊茅草坪土壤酶活性改善的方法是：将过2 mm筛的土壤装于PVC管中，每个容器播种高羊茅种子0.2g；实验期间每天定量给水，当高羊茅生长到第25-30天，分别加入浓度3-5mmol·kg^-1 络合剂；培养期间温度为16-25℃，相对湿度为36%-55%，光照条件为自然入射光，整个试验历时60 天。

2.权利要求1所述的方法，其中所述的土壤酶活性指的是：脲酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶、蛋白酶。