【摘 要】
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消落带作为水库库区生态系统的重要组成部分,其在土壤有机质的源汇、非点源污染物的拦截以及改善水体质量等方面发挥重要作用。木质素降解酶,主要是木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)、漆酶(Lac),参与分解酚类、非酚类结构等物质而释放出CO2等温室气体,并产生大量有机酸等物质,直接或间接影响着土壤中一系列的生物化学反应,而木质素降解酶的存在可能导致源汇功能的转化,影响土壤、水体、环境。因此
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消落带作为水库库区生态系统的重要组成部分,其在土壤有机质的源汇、非点源污染物的拦截以及改善水体质量等方面发挥重要作用。木质素降解酶,主要是木质素过氧化物酶(LiP)、锰过氧化物酶(MnP)、漆酶(Lac),参与分解酚类、非酚类结构等物质而释放出CO2等温室气体,并产生大量有机酸等物质,直接或间接影响着土壤中一系列的生物化学反应,而木质素降解酶的存在可能导致源汇功能的转化,影响土壤、水体、环境。因此本研究选取丹江口水库的消落带土壤为研究对象,通过测定LiP、MnP、Lac的活性、动力学、热力学参数,以及土壤理化性质,探讨土壤酶的特征,厘清土壤酶特征值与土壤理化性质的关系,揭示消落带土壤酶的反应速率及其影响因素,为全球碳的地球化学循环提供重要依据。主要研究结论如下:(1)消落带土壤LiP、MnP、Lac活性高于非消落带土壤酶活性,且消落带3种酶活性表现为:LiP>MnP>Lac。亚铁(Fe(Ⅱ))是影响LiP活性的主要因素;亚锰(Mn(Ⅱ))是影响MnP活性的主要因素;碳氮比(C/N)、SWC共同作用影响Lac活性。(2)消落带土壤与非消落带土壤酶动力学特征有不同的变化,其变化特征反映了反应过程中酶含量、酶-底物络合物形成难度、酶促反应速度等特征。消落带3种酶最大反应速率(Vmax)表现为:LiP>MnP>Lac;米氏常数(Km)表现为:Lac>LiP>MnP;催化效率(Vmax/Km)表现为:MnP>LiP>Lac。3种酶的动力学参数与SWC、高铁(Fe(Ⅲ))等理化性质相关。3种酶活性在消落带土壤中随温度和底物浓度的升高而增大。消落带土壤LiP、MnP、Lac的动力学参数对温度的响应主要为:Vmax随培养温度升高而增加;Km随温度的变化上下波动;Vmax/Km总体表现为随温度升高而增加或保持不变。(3)消落带土壤LiP、MnP、Lac动力学参数的温度敏感性(Q10)对温度的响应主要表现为:土壤酶Vmax的Q10随温度升高而减小;Km的Q10随温度的升高而增加或减小;Vmax/Km的Q10随温度升高而增加。土壤3种酶动力学参数的Q10与Fe(Ⅲ)、酸碱度(pH)、C/N等理化性质相关。(4)消落带土壤LiP、MnP、Lac的热力学参数对温度的响应主要表现为:活化焓(ΔH)、活化熵(ΔS)随温度的升高而减小,活化自由能(ΔG)随温度的升高而增加但增幅不大。土壤3种酶的活化能(Ea)与C/N等理化性质相关。
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