النشاط الأنزيمي لكتاليز التربة. موسوعة البستاني

الصفحة الرئيسية

تنقية وتنقية المياه

الإنزيمات هي محفزات للتفاعلات الكيميائية ذات الطبيعة البروتينية ، وتختلف في خصوصية عملها بالنسبة لتحفيز تفاعلات كيميائية معينة. إنها نتاج التخليق الحيوي لجميع الكائنات الحية في التربة: النباتات الخشبية والعشبية ، الطحالب ، الأشنات ، الطحالب ، الكائنات الحية الدقيقة ، الكائنات الأولية ، الحشرات ، اللافقاريات والفقاريات ، ممثلة في البيئة الطبيعية بمجموعات معينة - التكاثر الحيوي.

يتم إجراء التخليق الحيوي للإنزيمات في الكائنات الحية بسبب العوامل الوراثية المسؤولة عن الانتقال الوراثي لنوع التمثيل الغذائي وتنوعه التكيفي. الإنزيمات هي جهاز العمل الذي يتم من خلاله تحقيق عمل الجينات. إنها تحفز آلاف التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية ، والتي تشكل في النهاية عملية التمثيل الغذائي الخلوي. بفضلهم ، تتم التفاعلات الكيميائية في الجسم بسرعة عالية.

يوجد حاليًا أكثر من 900 إنزيم معروف. وهي مقسمة إلى ست فئات رئيسية.

1. Oxireductases تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال.

2. تحويلات تحفز تفاعلات النقل بين الجزيئات لمختلف المجموعات الكيميائية والمخلفات.

3. هيدروليسات تحفز تفاعلات الانقسام المائي للروابط داخل الجزيئية.

4. Lyases التي تحفز إضافة مجموعات إلى الروابط المزدوجة وردود الفعل العكسية للتجريد من هذه المجموعات.

5. الأيزوميرات تحفز تفاعلات الأزمرة.

6. Ligases التي تحفز التفاعلات الكيميائية مع تكوين روابط بسبب ATP (حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك).

عندما تموت الكائنات الحية وتتعفن ، يتم تدمير بعض إنزيماتها ، والبعض الآخر يدخل إلى التربة ، ويحتفظ بنشاطه ويحفز العديد من التفاعلات الكيميائية للتربة ، ويشارك في عمليات تكوين التربة وفي تكوين علامة نوعية للتربة - خصوبة. في أنواع مختلفة من التربة في ظل تكوينات حيوية معينة ، تم تشكيل مجمعات إنزيمية خاصة بها ، تختلف في نشاط تفاعلات التحفيز الحيوي.

لاحظ VF Kuprevich و TA Shcherbakova (1966) أن السمة المهمة للمجمعات الأنزيمية للتربة هي تنظيم عمل مجموعات الإنزيمات الموجودة ، والذي يتجلى في حقيقة أن العمل المتزامن لعدد من الإنزيمات التي تمثل مجموعات مختلفة مضمون ؛ يتم استبعاد تكوين وتراكم المركبات الموجودة في التربة الزائدة ؛ المركبات البسيطة المتنقلة المتراكمة الزائدة (على سبيل المثال ، NH 3) مرتبطة مؤقتًا بطريقة أو بأخرى ويتم إرسالها إلى دورات تنتهي بتكوين مركبات أكثر أو أقل تعقيدًا. المجمعات الأنزيمية هي أنظمة متوازنة ذاتية التنظيم. تلعب الكائنات الحية الدقيقة والنباتات الدور الرئيسي في هذا ، وتجديد إنزيمات التربة باستمرار ، لأن العديد منها قصير العمر. يتم الحكم على عدد الإنزيمات بشكل غير مباشر من خلال نشاطها بمرور الوقت ، والذي يعتمد على الطبيعة الكيميائية للمواد المتفاعلة (الركيزة والإنزيم) وعلى ظروف التفاعل (تركيز المكونات ، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، وتكوين الوسط ، وعمل المنشطات ، مثبطات ، إلخ).

يناقش هذا الفصل المشاركة في بعض عمليات التربة الكيميائية للأنزيمات من فئة hydrolases - نشاط الانفرتيز ، اليورياز ، الفوسفاتاز ، البروتياز ومن فئة الأوكسيريدوكتازات - نشاط الكاتلاز ، البيروكسيديز ، والبوليفينول أوكسيديز ، والتي لها أهمية كبيرة في تحويل المواد العضوية المحتوية على النيتروجين والفوسفور ، والمواد ذات الطبيعة الكربوهيدراتية وفي عمليات تكوين الدبال. يعتبر نشاط هذه الإنزيمات مؤشرا هاما على خصوبة التربة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن نشاط هذه الإنزيمات في تربة الغابات والأراضي الصالحة للزراعة بدرجات مختلفة من الزراعة سوف يتميز بمثال من التربة الرمادية البودزولية والغابات الرمادية والتربة الرطبة الجيرية.

خصائص إنزيمات التربة

Invertase - يحفز تفاعلات الانقسام المائي للسكروز إلى كميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز ، كما يعمل على الكربوهيدرات الأخرى مع تكوين جزيئات الفركتوز - منتج للطاقة للنشاط الحيوي للكائنات الدقيقة ، يحفز تفاعلات ترانسفيراز الفركتوز. أظهرت الدراسات التي أجراها العديد من المؤلفين أن نشاط الإنفرتيز أفضل من الإنزيمات الأخرى يعكس مستوى خصوبة التربة والنشاط البيولوجي.

اليوريا - يحفز تفاعلات الانقسام المائي لليوريا إلى الأمونيا وثاني أكسيد الكربون. فيما يتعلق باستخدام اليوريا في الممارسة الزراعية ، يجب أن يوضع في الاعتبار أن نشاط اليوريا يكون أعلى في التربة الأكثر خصوبة. يرتفع في جميع أنواع التربة خلال فترات نشاطها البيولوجي الأكبر - في يوليو - أغسطس.

الفوسفاتيز (القلوي والحمض) - يحفز التحلل المائي لعدد من مركبات الفوسفور العضوي بتكوين أورثوفوسفات. يرتبط نشاط الفوسفاتيز عكسياً بتزويد النباتات بالفوسفور المتاح ، لذلك يمكن استخدامه كمؤشر إضافي عند تحديد الحاجة إلى استخدام الأسمدة الفوسفاتية في التربة. أعلى نشاط للفوسفاتيز هو في جذور النباتات.

البروتياز عبارة عن مجموعة من الإنزيمات ، يتم من خلالها تكسير البروتينات إلى عديد ببتيدات وأحماض أمينية ، ثم يتم تحللها إلى الأمونيا وثاني أكسيد الكربون والماء. في هذا الصدد ، تعتبر البروتياز ذات أهمية كبيرة في حياة التربة ، لأنها مرتبطة بالتغيرات في تكوين المكونات العضوية وديناميات أشكال النيتروجين التي تستوعبها النباتات.

الكاتلاز - نتيجة لتفعيله ، ينقسم بيروكسيد الهيدروجين ، وهو مادة سامة للكائنات الحية ، إلى ماء وأكسجين حر. الغطاء النباتي له تأثير كبير على نشاط الكاتلاز في التربة المعدنية. كقاعدة عامة ، تتميز التربة الموجودة تحت النباتات ذات نظام الجذر القوي المخترق بعمق بنشاط الكاتلاز العالي. تتمثل إحدى سمات نشاط الكاتلاز في أنه يتغير قليلاً في المظهر الجانبي ، وله علاقة عكسية برطوبة التربة وعلاقة مباشرة مع درجة الحرارة.

بوليفينول أوكسيديز وبيروكسيداز - يلعبان دورًا مهمًا في عمليات تكوين الدبال في التربة. يحفز Polyphenol oxidase أكسدة البوليفينول إلى الكينونات في وجود الأكسجين الجوي الحر. يحفز البيروكسيداز أكسدة البوليفينول في وجود بيروكسيد الهيدروجين أو بيروكسيدات عضوية. في الوقت نفسه ، يتمثل دورها في تنشيط البيروكسيدات ، نظرًا لتأثيرها المؤكسد الضعيف على الفينولات. يمكن أن يحدث تكثيف إضافي للكينونات مع الأحماض الأمينية والببتيدات مع تكوين جزيء أولي من حمض الدبالية ، والذي يمكن أن يصبح أكثر تعقيدًا بسبب التكثيف المتكرر (كونونوفا ، 1963).

لوحظ (Chunderova ، 1970) أن نسبة نشاط بوليفينول أوكسيديز (S) إلى نشاط البيروكسيداز (D) ، معبرًا عنها كنسبة مئوية () ، ترتبط بتراكم الدبال في التربة ، وبالتالي فإن هذه القيمة هي يسمى المعامل الشرطي لتراكم الدبال (K). في التربة الصالحة للزراعة غير المزروعة في أودمورتيا للفترة من مايو إلى سبتمبر ، كانت: في التربة الرديئة البودزوليك - 24 ٪ ، في تربة الغابة الرمادية - 26 ٪ وفي التربة الرديئة الجيرية - 29 ٪.

العمليات الإنزيمية في التربة

يتوافق نشاط التحفيز الحيوي للتربة بشكل كبير مع درجة إثرائها بالكائنات الدقيقة (الجدول 11) ، ويعتمد على نوع التربة ، ويختلف عبر الآفاق الجينية ، والذي يرتبط بالتغيرات في محتوى الدبال ، والتفاعل ، والثور الأحمر المحتملة ، وغيرها من المؤشرات على طول الملف الشخصي.

في تربة الغابات البكر ، يتم تحديد شدة التفاعلات الأنزيمية بشكل أساسي من خلال آفاق نفايات الغابات ، وفي التربة الصالحة للزراعة ، بواسطة الطبقات الصالحة للزراعة. في كل من بعض أنواع التربة وفي أنواع أخرى ، كل الآفاق الجينية الأقل نشاطًا بيولوجيًا الواقعة تحت الأفق A أو A p لها نشاط إنزيم منخفض ، والذي يتغير قليلاً في اتجاه إيجابي عند زراعة التربة. بعد تطوير تربة الغابات للأراضي الصالحة للزراعة ، تبين أن النشاط الإنزيمي للأفق الصالحة للزراعة المتكونة بالمقارنة مع نفايات الغابات قد انخفض بشكل حاد ، ولكن عندما تصبح مزروعة ، فإنها تزداد ، وفي الأنواع المزروعة بكثافة ، تقترب أو تتجاوز ذلك من فضلات الغابة.

11- مقارنة بين التولد البيولوجي والنشاط الأنزيمي للتربة في منطقة رابطة الدول المستقلة الوسطى والأورال (Pukhidskaya and Kovrigo ، 1974)

رقم القسم ، اسم التربة	الأفق ، عمق أخذ العينات ، سم	العدد الإجمالي للكائنات الحية الدقيقة ، ألف لكل 1 غرام من القيمة المطلقة. جاف التربة (المتوسط لعام 1962 ، 1964-1965)	مؤشرات نشاط الإنزيم (متوسط 1969-1971)
			Invertase ، ملجم جلوكوز لكل 1 جرام من التربة لليوم الأول	الفوسفاتيز ، ملجم فينول فثالين لكل 100 جم من التربة لمدة ساعة	Urease، مجم NH لكل 1 جرام من التربة لمدة يوم واحد	كاتالاز ، مل 0 2 لكل 1 جرام من التربة لمدة دقيقة واحدة	أوكسيديز بوليفينول	بيروكسيداز
			Invertase ، ملجم جلوكوز لكل 1 جرام من التربة لليوم الأول		Urease، مجم NH لكل 1 جرام من التربة لمدة يوم واحد	كاتالاز ، مل 0 2 لكل 1 جرام من التربة لمدة دقيقة واحدة	ملجم بوربوروغالين لكل 100 جرام من التربة
3 - وسط بودزوليك متوسط طمي (تحت غابة)


				لم يحدد
1. سودي متوسطة بودزوليك متوسطة الطميية سيئة المزروعة


10. الغابة الرمادية podzolized الطفيلية الثقيلة سيئة المزروعة


2. كربونات الاحمق ، رشح قليلا ، طينية خفيفة ، سيئة المزروعة

يتغير نشاط تفاعلات التحفيز الحيوي في التربة. يكون أدنى مستوى له في الربيع والخريف ، وعادة ما يكون الأعلى في شهري يوليو وأغسطس ، وهو ما يتوافق مع ديناميات المسار العام للعمليات البيولوجية في التربة. ومع ذلك ، اعتمادًا على نوع التربة وموقعها الجغرافي ، تختلف ديناميكيات العمليات الأنزيمية اختلافًا كبيرًا.

أسئلة التحكم والمهام

1. ما هي المركبات التي تسمى الإنزيمات؟ ما هو إنتاجها وأهميتها بالنسبة للكائنات الحية؟ 2. تسمية مصادر إنزيمات التربة. ما الدور الذي تلعبه الإنزيمات الفردية في كيمياء التربة؟ 3. أعط مفهوم المركب الأنزيمي للتربة وعمله. 4. إعطاء وصف عام لمسار العمليات الأنزيمية في التربة البكر والقابلة للزراعة.

تم إجراء دراسة النشاط الأنزيمي للتربة في النظم الزراعية في منطقة الفولغا العليا ، والتي تشكلت في تجارب ثابتة طويلة الأجل على تربة الغابات الرمادية البودزولية وتربة الغابات الرمادية ، من أجل تقييم حالتها البيئية. في تربة soddy-podzolic للنظم الإيكولوجية للغابات ، يبلغ متوسط مستوى نشاط إنفرتيز 21.1 مجم جلوكوز / 1 جرام من التربة ، وفي تربة النظم الزراعية يبلغ 8.6 مجم جلوكوز / 1 جرام من التربة. قلل الاستخدام الزراعي من نشاط الإنفرتيز بمعدل 2.5 مرة. يُلاحظ انخفاضًا قويًا بشكل خاص للإنفرتيز على خلفية صفرية ، حيث يتم اتخاذ تدابير زراعية سنويًا لزراعة المحاصيل ، دون إدخال مواد الأسمدة. كان متوسط نشاط اليورياز في تربة النظم الإيكولوجية الزراعية 0.10 مجم N-NH4 / 1 جم من التربة ، وكان أعلى قليلاً في تربة النظم البيئية للغابات - 0.13 مجم N-NH4 / 1g ، والذي يرجع في المقام الأول إلى الخصائص الوراثية للسودي. - تربة بودزوليك ومستوى خصوبتها. على تربة الغابة الرمادية ، لم يكن للمستوى المدروس للحمل الزراعي تأثير سلبي على نشاط إنزيمات التربة ، ولكن على العكس من ذلك ، هناك ميل لزيادة نشاطها على الأراضي الصالحة للزراعة ، والذي يصاحبه تعبئة النشاط الكلي للعمليات البيولوجية في التربة مقارنة بالبيئة البور. تجلت شدة التأثير على غطاء التربة بالطرق التكنولوجية المختلفة في انخفاض مؤشرات النشاط الأنزيمي فقط في التربة الرديئة البودزولية. من الناحية البيئية ، يمكن اعتبار هذه النتائج كعلامة على استجابة غطاء التربة للضغوط البشرية الخارجية.

المناظر الطبيعية الزراعية

إنفرتيز

كاتاتاس

الاحمق podzolic

تربة الغابات الرمادية

النشاط الأنزيمي

1. ويتر أ. زراعة التربة كعامل في تنظيم خصوبة التربة / ألف. ويتر ، في. توروسوف ، في. جارماشوف ، S.A. جافريلوف. - م: Infra-M، 2014. - 174 ص.

2. Dzhanaev Z.G. الكيمياء الزراعية وبيولوجيا التربة في جنوب روسيا / Z.G. دجاناييف. - م: دار النشر بجامعة موسكو الحكومية ، 2008. - 528 ص.

3. Zvyagintsev D.G. بيولوجيا التربة / م. زفياغينتسيف ، ن. بابيفا. - م ، 2005. - 520 ص.

4 - زينتشينكو م. الإمكانات الأنزيمية للمناظر الطبيعية الزراعية لتربة الغابات الرمادية في Vladimir opol'e / M.K. زينتشينكو ، إس. Zinchenko // نجاحات العلوم الطبيعية الحديثة. - 2015. - رقم 1. - س 1319-1323.

5. زينتشينكو م. تفاعل النباتات الدقيقة في تربة الغابات الرمادية مع الاستخدام طويل الأمد لأنظمة الأسمدة بمستويات مختلفة من التكثيف / M.K. زينتشينكو ، إل جي. Stoyanova // إنجازات العلوم والتكنولوجيا للمجمع الصناعي الزراعي. - 2016. - رقم 2. - ت 30. - ص 21-24.

6. إمتسيف ف. علم الأحياء الدقيقة: كتاب مدرسي للجامعات / ف. يمتسيف. - م: بوستارد ، 2005. - 445 ص.

7. Enkina O.V. الجوانب الميكروبيولوجية للحفاظ على خصوبة Kuban chernozems / O.V. إنكينا ، ن. كوروبسكي. - كراسنودار ، 1999. - 140 ص.

8. طرق ميكروبيولوجيا التربة والكيمياء الحيوية. [محرر. ج. زفياجينتسيف]. - م: دار النشر بجامعة موسكو الحكومية 1991. - 292 ص.

9. Khaziev F.Kh. النشاط الأنزيمي للتربة من agrocenoses وآفاق دراستها / F.Kh. خازيف ، أ. جولكو // علوم التربة. - 1991. - رقم 8. - س 88-103.

10. Khaziev F.Kh. طرق إنزيمات التربة / F.Kh. خازيف. - م: نوكا ، 2005. - 254 ص.

يتم التعبير عن الوظائف الزراعية البيئية للتربة من خلال بعض الخصائص المعيارية الكمية والنوعية ، وأهمها المؤشرات البيولوجية. ترجع عمليات تحلل بقايا النباتات ، وتوليف وتمعدن الدبال ، وتحويل أشكال المغذيات التي يصعب الوصول إليها إلى أشكال قابلة للهضم للنباتات ، ومسار التحلل ، والنترة ، وتثبيت النيتروجين الحر في الهواء نشاط الكائنات الحية الدقيقة في التربة.

تحدث عمليات التمثيل الغذائي والطاقة أثناء تحلل المركبات العضوية وتوليفها ، وتحويل العناصر الغذائية التي يصعب هضمها إلى أشكال يسهل الوصول إليها للنباتات والكائنات الحية الدقيقة ، بمشاركة الإنزيمات. لذلك ، فإن النشاط الأنزيمي للتربة هو أهم مؤشر تشخيصي لتأثير الحمل البشري المنشأ على أنظمة التربة. هذا ينطبق بشكل خاص على النظم الايكولوجية الزراعية التي لها تأثير زراعي سنوي على التربة. يعد تحديد نشاط إنزيمات التربة أمرًا مهمًا للغاية لتحديد درجة تأثير التدابير الزراعية والعوامل الكيميائية الزراعية على نشاط العمليات البيولوجية ، من أجل الحكم على معدل تعبئة العناصر العضوية الرئيسية.

هدف البحثكان تقييم الحالة البيئية للتربة في النظم الزراعية في منطقة الفولغا العليا من حيث النشاط الأنزيمي. كانت أهداف الدراسة عبارة عن تربة رطبة بودزولية بدرجات متفاوتة من البودزول وتربة الغابات الرمادية على المناظر الطبيعية البكر والمزروعة المجاورة.

مواد وطرق البحث

نظرًا لأنه يمكن الحصول على بيانات موضوعية حول خصوبة التربة ونشاطها البيولوجي في تجارب ثابتة طويلة الأجل ، فقد تم أخذ عينات من التربة للدراسة في متغيرات من التجارب الثابتة طويلة الأجل القائمة على أساس معهد كوستروما لبحوث الزراعة ، التابع لشركة Ivanovo Agricultural. الأكاديمية ، ومعهد فلاديمير لبحوث الزراعة. نتيجة لذلك ، تم تحليل نشاط الإنزيم في تربة طينية خفيفة بودزوليك (التجربة 1 ، Kostroma) ، التربة الطينية الخفيفة podzolic المتوسطة (التجربة 2 ، إيفانوفو) ؛ تربة طينية متوسطة للغابات الكبريتية (تجربة 3 ، سوزدال).

من أجل التمكن من تحديد درجة تأثير أنواع مختلفة من الحمل البشري المنشأ على تربة النظم الإيكولوجية الزراعية ، قمنا بدراسة عينات التربة المرجعية للنظم البيئية غير المضطربة المجاورة للأراضي التجريبية. كانت المتغيرات البكر للتربة الرطبة البودزولية مناطق تحت غابة الصنوبر مع خليط من الأخشاب الصلبة. تتشكل تربة الغابات الرمادية للأرض المراحة طويلة الأجل تحت غابات عريضة الأوراق مع وجود غابات وفيرة في الغطاء الأرضي.

تتميز تربة الغابات الرمادية في فلاديمير أوبولي بتراكم متوسط للمواد العضوية. محتوى الدبال في الأفق A1 (A p) هو 1.9 - 4٪ ؛ أفق الدبال رقيق (17-37 سم). قيمة الحموضة ، المميزة لهذه التربة ، أقل من التربة الرديئة البودزولية ، حيث تسود التربة الحمضية الضعيفة (рН = 5.2-6.0). لذلك ، تتميز تربة الغابات الرمادية في منطقة فلاديمير بمؤشرات كيميائية زراعية أكثر ملاءمة مقارنة بالتربة الرديئة البودزولية. تم إجراء تجربة ميدانية ثابتة على تربة الغابات الرمادية في عام 1997 لدراسة فعالية أنظمة الزراعة المتكيفة للمناظر الطبيعية (ALAS). في المتغيرات المدروسة ، من أجل دوران 6 حقول ، يتم تقديم ما يلي: على خلفية صفرية - السماد 40 طن / هكتار (في المرة الواحدة) ؛ في المتوسط - N 240 R 150 K 150 ؛ معدن عالي الكثافة - N 510 R 480 K 480 ؛ عضوية معدنية عالية الكثافة - سماد 80 طن / هكتار (في المرة الواحدة) + N 495 R 300 K 300.

محتوى الدبال في تربة قطعة الأرض التجريبية لأكاديمية إيفانوفو الزراعية هو 1.92 ٪ ؛ الرقم الهيدروجيني xl - 4.6-6.4 ؛ P 2 O 5 - 170-180 مجم / كجم من التربة ، K 2 O - 110-170 مجم / كجم من التربة. سمك الطبقة الصالحة للزراعة 21-23 سم وبدأت التجربة عام 1987. تم أخذ عينات التربة في دورة محصولية رباعية الحقول على خلفية طبيعية (N 30 P 60 K 60) وفقًا لطريقتين للحراثة - الحرث على عمق 20-22 سم (S) والقطع المسطح بدون لوحة حتى 20 - 22 سم (PO).

تميزت خصوبة التربة الرديئة البودزولية للتجربة الثابتة طويلة المدى لمعهد كوستروما لبحوث الزراعة خلال فترة أخذ العينات بالمؤشرات المتوسطة التالية: محتوى الدبال 1.39-1.54٪؛ الرقم الهيدروجيني xl - 4.6-6.4 ؛ P 2 O 5 - 105-126 مجم / كجم ؛ K 2 O - 104-156 مجم / كجم. تم إجراء تجربة حقلية ثابتة طويلة المدى لدراسة تأثير الجير على خواص التربة وإنتاج المحاصيل عام 1978. أجريت الدراسات في تناوب المحاصيل السبعة الحقول. لهذا العمل ، تم اختيار عينات التربة في المتغيرات N 45 P 45 K 45 - صفر الخلفية ؛ - عادي و Ca 2.5 (N 135 R 135 K 135) - شديد. كان المحسن في التجربة هو دقيق الدولوميت ، الذي تم إدخاله مرة واحدة عند وضع التجربة بجرعة 25 طن / هكتار في الوزن المادي لمتغير Ca 2.5 (NPK) 3. في المتغير Ca 0.5 + Ca 0.5 (NPK) 1 ، تم استخدام المحسن جزئيًا ، لأول مرة - في بداية التجربة بجرعة 5 طن / هكتار ، 0.5 حموضة هيدروليكية ؛ مرة أخرى - في نهاية الدورة الرابعة في عام 2007 في الخريف ، تحت الحرث ، بجرعة 3.2 طن / هكتار ، 0.5 من متطلبات الحموضة المائية.

في عينات التربة ، تم تحديد ما يلي: نشاط الكاتلاز بطريقة قياس الغاز وفقًا لـ Galstyan ، نشاط الانفرتيز بطريقة I.N. روميكو ، إس. نشاط Malinovskaya و urease بطريقة T.A. شيرباكوفا. يرتبط نشاط إنزيمات التربة هذه ارتباطًا مباشرًا بتحويل الكربون والنيتروجين وعمليات الأكسدة والاختزال ، وبالتالي يميز الحالة الوظيفية للكائنات الدقيقة في التربة. يتيح التحديد الشامل لهذه المعلمات إمكانية تحديد اتجاه التغييرات بدقة أكبر في نشاط المجموعة الأنزيمية لأنواع التربة.

أجريت الدراسات البيوكيميائية لنشاط الإنزيم في الفترة من 2011-2013. في طبقة التربة من 0-20 سم ، حيث أن النشاط البيولوجي الرئيسي وأعلى إنتاج حيوي متأصلان في الطبقات العليا من ملف التربة ، المخصب إلى أقصى حد في المواد العضوية ، مع النظام الحراري المائي والهواء الأكثر ملاءمة للنباتات الدقيقة.

نتائج البحث والمناقشة

أهم رابط في دورة الكربون في الطبيعة هو مرحلة التحويل الأنزيمي للكربوهيدرات في بيئة التربة. يضمن حركة المواد العضوية التي تدخل التربة بكميات كبيرة والطاقة المتراكمة فيها وكذلك تراكمها في التربة على شكل دبال ، حيث تتشكل مكونات ما قبل الدبال في هذه الحالة.

المخلفات النباتية التي تدخل التربة تتكون من 60٪ كربوهيدرات. تم العثور على السكريات الأحادية والثنائية والسكريات (السليلوز ، الهيميسليلوز ، النشا ، إلخ) في التربة. من الواضح أن التأثيرات الزراعية البيئية ، التي تؤدي إلى تغييرات في الحالة الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية للتربة ، تؤثر على نشاط إنزيمات استقلاب الكربوهيدرات. يتم عرض البيانات المتعلقة بنشاط إنفرتيز التربة في الجدول 1.

الجدول 1

نشاط إنفرتيز في تربة النظم الايكولوجية الزراعية

	موقع أخذ العينات	النظم الايكولوجية الزراعية	نشاط إنفرتيز ، ملجم جلوكوز / 1 جم من التربة خلال 40 ساعة
الاحمق بودزوليك تربة طينية خفيفة	كوستروما	غابة (مراقبة)
		خلفية صفرية N 45 R 45 K 45
		طبيعي Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 R 45 K 45)
		كثيف كاليفورنيا 2.5 (شمال 135 ص 135 ك 135)
بودزوليك الاحمق المتوسطة طمي خفيف		غابة (مراقبة)
		عادي N 30 R 60 K 60
		عادي N 30 R 60 K 60
		إيداع (تحكم)
		* خلفية صفرية
		شمال 30-60 ص 30-60 ك 30-60
		كثافة عالية المعدنية شمال 120 ر 120 ك 120
		N 120 R 120 K 120 ؛ سماد 80 طن / هكتار + N 90

ملحوظة: في الجدول ، تم إعطاء جرعات الأسمدة على تربة الغابات الرمادية خلال فترة الدراسة.

تم الكشف عن أن متوسط مستوى نشاط الانفرتيز في التربة الرخوة للنظم الإيكولوجية للغابات هو 21.1 مجم جلوكوز / 1 جم من التربة ، وفي تربة النظم الزراعية - 8.6 مجم جلوكوز / 1 جم من التربة. أي أن الاستخدام الزراعي للأراضي الصالحة للزراعة كان له تأثير كبير على نشاط الإنفرتيز ، حيث قلل منه بمعدل 2.5 مرة.

يُلاحظ انخفاضًا قويًا بشكل خاص للإنفرتيز على خلفية صفرية ، حيث يتم اتخاذ تدابير زراعية سنويًا لزراعة المحاصيل ، دون إدخال مواد الأسمدة. قد يكون هذا بسبب تدفق طفيف من المونة في شكل بقايا المحاصيل الجذرية ، وكذلك التغيير في الخصائص الفيزيائية والكيميائية نتيجة الحرث.

لا يقلل الاستخدام الزراعي لتربة الغابات الرمادية بشكل كبير من نشاط التمثيل الغذائي للكربوهيدرات مقارنة بالتربة البور. في مناطق الإراحة طويلة الأجل ، يبلغ متوسط نشاط الانفرتيز 50.0 مجم من الجلوكوز لكل 1 جرام من التربة لمدة 40 ساعة ، وهو أعلى بنسبة 9 ٪ من المتوسط في الأراضي الصالحة للزراعة. كان التباين في قيم الإنزيم في تربة الغابات الرمادية للنظم الزراعية على مدار عامين من البحث (2012-2013) V = 7.6 ٪ ، بمتوسط XS = 45.8 مجم جلوكوز / 1 جرام من التربة لمدة 40 ساعة. يظهر تأثير أنظمة الأسمدة على نشاط الإنفرتيز بشكل أكثر وضوحًا مقابل الخلفية المتوسطة. في هذا المتغير ، كانت مؤشرات نشاط الإنزيم أعلى بكثير (НСР 05 = 2.9) مقارنة بخلفيات التكثيف الأخرى. لذلك ، عند استخدام جرعات متوسطة من الأسمدة ، يتم تهيئة الظروف المواتية لتحويل المركبات العضوية للسلسلة العطرية إلى مكونات الدبال. يتم تأكيد ذلك من خلال البيانات المتعلقة بمحتوى الكربون العضوي ، حيث تم تجميع الحد الأقصى من احتياطيات الدبال على خلفية متوسطة تبلغ 3.62٪.

أحد المؤشرات المفيدة للنشاط الأنزيمي للتربة هو نشاط اليورياز. يعتبر العديد من الباحثين نشاط اليورياز كمؤشر على قدرة التنظيف الذاتي للتربة الملوثة بمواد غريبة عضوية. يرتبط عمل اليورياز بالانقسام المائي للرابطة بين النيتروجين والكربون (CO-NH) في جزيئات المركبات العضوية المحتوية على النيتروجين. في النظم الإيكولوجية الزراعية ، تشير الزيادة السريعة في نشاط اليورياز أيضًا إلى القدرة على تراكم نيتروجين الأمونيا في التربة. لذلك ، لاحظ العديد من الباحثين وجود علاقة إيجابية بين نشاط اليورياز ومحتوى النيتروجين والدبال في التربة.

يتضح حقيقة أن تربة البودزوليك الموصوفة سيئة الإمداد بالركيزة العضوية الأولية من خلال النشاط المنخفض لهذا الإنزيم (الجدول 2). في دراساتنا ، كان متوسط نشاط اليورياز في تربة النظم الإيكولوجية الزراعية 0.10 مجم N-NH 4 / 1g من التربة ، وهو أعلى قليلاً في تربة النظم الإيكولوجية للغابات - 0.13 مجم N-NH 4 / 1g ، وهو ما يرجع في المقام الأول إلى الخصائص الوراثية للتربة الرديئة البودزولية ومستوى خصوبتها.

الجدول 2

زيادة النشاط في تربة النظم الزراعية

	موقع أخذ العينات	النظم الايكولوجية الزراعية	نشاط اليوريا ، مجم N-NH 4/1 جم من التربة في 4 ساعات
الاحمق بودزوليك تربة طينية خفيفة	كوستروما	غابة (مراقبة)
		خلفية صفرية N 45 R 45 K 45
		طبيعي Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 R 45 K 45)
		كثيف كاليفورنيا 2.5 (شمال 135 ص 135 ك 135)
بودزوليك الاحمق المتوسطة طمي خفيف		غابة (مراقبة)

		عادي N 30 R 60 K 60
غابة رمادية التربة الطفيلية المتوسطة		إيداع (تحكم)
		خلفية صفرية
		شمال 30-60 ص 30-60 ك 30-60
		كثافة عالية المعدنية شمال 120 ر 120 ك 120
		عضوية معدنية عالية الكثافة N 120 R 120 K 120 ؛ سماد 80 طن / هكتار + N 90

على مستوى الأحياء الطبيعية ، تم الحفاظ على نشاط اليورياز في التجربة 1 ، حيث شملت التدابير الزراعية ، بالإضافة إلى استخدام الأسمدة المعدنية ، تجيير التربة. على خلفية انخفاض محتوى أيونات الهيدروجين والألومنيوم في التربة - معقد امتصاص ، لوحظ استقرار نشاط الإنزيم.

تؤدي زراعة تربة البودزوليك دون الاستخدام المنتظم لمواد الجير ، حتى مع استخدام جرعات متوسطة من الأسمدة المعدنية ، عن طريق الحرث باستخدام لوحة التشكيل والتخفيف المسطح (التجربة 2) إلى انخفاض نشاط اليورياز مقارنة بنظيراتها الطبيعية.

تظهر الدراسات التي أجريت على تربة الغابات الرمادية أن مستوى نشاط اليورياز في هذه التربة ، في المتوسط ، أعلى بمقدار 2.5 مرة من تربة التربة الرمادية ، وهو ما يرجع إلى نشأة تكوين التربة ومستوى خصوبتها. يتضح هذا من خلال بيانات كل من البيئات الحيوية الطبيعية للترسبات وتربة النظم الإيكولوجية الزراعية. وجد العديد من الباحثين أن نشاط اليورياز يتناسب طرديا مع كمية الكربون العضوي في التربة.

على مستوى البيئات الحيوية الطبيعية ، لوحظ مؤشر نشاط اليورياز مقابل خلفية عضوية معدنية شديدة الكثافة - 0.34 مجم N-NH 4 / 1g تربة (التجربة 3). على خلفية عضوية معدنية شديدة الكثافة ، تم زيادة مستوى نشاط اليورياز بالنسبة للنظم الإيكولوجية الزراعية الأخرى والمراحيض. هذا يرجع أولاً وقبل كل شيء إلى حقيقة أنه تم استخدام 80 طن / هكتار من السماد خلال فترة الدراسة في هذا المتغير ، مما أدى إلى إثراء التربة بالمواد العضوية الطازجة واليوريا وحفز تطوير مجمع البكتريا البولية. كما هو الحال في تربة البور طويل الأمد ، مع الاستخدام طويل الأمد للأسمدة العضوية المعدنية ، تتشكل المادة العضوية بأكبر نسبة من الكربون إلى النيتروجين (C: N). يتوافق هذا النوع من المواد العضوية مع أعلى نشاط لليورياز. يشير الاتجاه الملحوظ إلى قدرة تربة هذه النظم البيئية على التراكم المكثف لنيتروجين الأمونيا. نشاط إنزيم منخفض بشكل ملحوظ (عند HSR 05 = 0.04) في تربة النظم الإيكولوجية الزراعية الأخرى. لوحظ أدنى مؤشر (0.21 مجم N-NH 4 / 1g) مقابل خلفية معدنية عالية الكثافة ، حيث تم استخدام جرعات عالية فقط من الأسمدة المعدنية لمدة 18 عامًا. يمكن الافتراض أنه عند استخدام الأسمدة المعدنية فقط ، بسبب عدم وجود ركيزة طاقة معينة ، تتناقص المجموعة البيئية والغذائية من البكتيريا التي تنتج اليورياز في تجمع الميكروبات في التربة.

بالنظر إلى النشاط الأنزيمي للتربة ، يجب الانتباه إلى أكسدة منتجات التحلل المائي للمركبات العضوية مع تكوين مواد ما قبل الدبالية. تحدث هذه التفاعلات بمشاركة الأكسدة أوكتازات ، والممثل المهم لها هو الكاتلاز. يميز نشاط الكاتلاز عمليات التولد الحيوي للمواد الدبالية. توضح قيم مؤشرات نشاط الكاتلاز في تربة البودزوليك التقلبات المكانية والزمانية ، ولكنها بشكل عام تظهر تقلبات في نطاق 0.9-2.8 مل من O 2/1 جم من التربة في الدقيقة. (الجدول 3). في النظم الإيكولوجية الزراعية للتربة البودزولية المتكونة في منطقتي إيفانوفو وكوستروما ، تكون مؤشرات نشاط الكاتلاز على مستوى نظيراتها الطبيعية (تربة الغابات). أي أن درجة الحمل البشري لم يكن لها تأثير كبير على عمليات التكوُّن الحيوي للمواد الدبالية. تتقدم بنفس الشدة في كل من تربة هذه النظم الزراعية وتربة البيئات الطبيعية. هذا اتجاه إيجابي ، لأن تكوين النظم الإيكولوجية الزراعية في تربة سودي-بودزوليك مع تركيبة حبيبية خفيفة ، دون استخدام الأسمدة العضوية ، يمكن أن يسبب زيادة في نشاط الكاتلاز. إن الزيادة في نشاط الإنزيم يميز التحول المكثف للمواد الدبالية في التربة نحو تمعدنها ، من أجل تزويد المحاصيل المزروعة بالمغذيات. يمكن أن يؤدي تنشيط هذه العمليات إلى انخفاض محتوى الدبال في التربة وانخفاض الخصوبة المحتملة للتربة.

الجدول 3

نشاط الكاتلاز في تربة النظم الزراعية

	موقع أخذ العينات	النظم الايكولوجية الزراعية	نشاط الكاتلاز ، مل O 2/1 جم من التربة في الدقيقة
الاحمق بودزوليك تربة طينية خفيفة	كوستروما	غابة (مراقبة)
		خلفية صفرية N 45 R 45 K 45
		طبيعي Ca 0.5 + Ca 0.5 (N 45 R 45 K 45)
		كثيف كاليفورنيا 2.5 (شمال 135 ص 135 ك 135)
بودزوليك الاحمق المتوسطة طمي خفيف		غابة (مراقبة)
		عادي N 30 R 60 K 60 (OV)
		طبيعي N 30 R 60 K 60
غابة رمادية التربة الطفيلية المتوسطة		إيداع (تحكم)
		خلفية صفرية
		شمال 30-60 ص 30-60 ك 30-60
		كثافة عالية المعدنية شمال 120 ر 120 ك 120
		عضوية معدنية عالية الكثافة N 120 R 120 K 120 ؛ سماد 80 طن / هكتار + N 90

معامل التباين في قيم نشاط الكاتلاز في تربة الغابات الرمادية للنظم الإيكولوجية الزراعية هو V = 18.6٪. بشكل عام ، توجد تقلبات في حدود 1.8-2.9 مل من O 2/1 جم من التربة. في المستوى الحالي للحمل البشري المنشأ على الأراضي الصالحة للزراعة ، هناك ميل لتنشيط عمليات الأكسدة والاختزال مقارنة بالتربة البور. لوحظ أعلى نشاط لهذه العمليات باستخدام جرعات متوسطة من الأسمدة ، والتي تتميز بزيادة كبيرة في نشاط الكاتلاز (عند HSR 05 = 0.4) مقابل خلفية متوسطة للتكثيف. ويرجع ذلك إلى الإثراء الكافي للتربة بالمواد العضوية وتحسين نظام تحويلها بسبب زيادة عدد وتعبئة البركة الميكروبية للأراضي الصالحة للزراعة.

لتقييم درجة التأثير الزراعي على نشاط الإنزيمات المختلفة ولتحديد النشاط الإنزيمي الكلي لكل نظام بيئي زراعي في وحدات قابلة للمقارنة ، استخدمنا طريقة O.V. إنكينا. من الممكن الحكم بشكل أكثر دقة على مستوى النشاط الأنزيمي للخلفيات الزراعية الفردية من خلال تفسير المواد التجريبية الواسعة إذا قارنا نشاطها مع عنصر التحكم (في حالتنا ، مع تربة النظم البيئية الطبيعية) ، مع أخذ مؤشرات نشاطها الأنزيمي على أنها 100٪. وهذا يعني أن درجة تأثير الحمل البشري على مجموعات مختلفة من الإنزيمات تنعكس من خلال نسبة مؤشرات نشاطها في النظم الزراعية إلى نظائرها الطبيعية (الجدول 4).

نتيجة للبحث ، وجد أنه في معظم تربة البودزوليك في المنطقة ، يكون مستوى النشاط الأنزيمي للمناظر الطبيعية الزراعية أقل من نظيراتها الطبيعية. انخفضت القدرة الإنزيمية للتربة soddy-podzolic في التجربة 1 (Kostroma) بنسبة 31 ٪ مقارنةً بالمجموعة الضابطة ، وفي التجربة 3 (Ivanovo) - بنسبة 24 ٪. على الخلفيات المدروسة في هذه التجارب ، تم استخدام جرعات متوسطة وعالية من الأسمدة المعدنية. غالبًا ما يؤدي الاستخدام طويل الأمد للأسمدة المعدنية ، وخاصة الأسمدة النيتروجينية ، إلى تعطيل الخلفية البيئية لتكاثر الكائنات الحية الدقيقة المفيدة في التربة ذات الخصوبة المنخفضة المحتملة. يحدث هذا ، كقاعدة عامة ، بسبب تحمض محلول التربة ، ووجود أيونات الألومنيوم والحديد في مجمع امتصاص التربة ، وإفرازات جذر النباتات ، مما يؤدي إلى التكاثر النشط للفطريات المجهرية ، مما يساهم في زيادة في البكتيريا البيولوجية. سمية التربة. في هذه الحالة ، لا تكون التغييرات السلبية مصحوبة بإعادة هيكلة بنية التكاثر الميكروبي فحسب ، بل أيضًا بانخفاض النشاط الأنزيمي للتربة ، وفقدان الخصوبة المحتملة والفعالة.

الجدول 4

مستوى النشاط الأنزيمي لتربة النظم الزراعية (٪ من تربة النظم البيئية الطبيعية)

موقع أخذ العينات	النظم الايكولوجية الزراعية	كاتالاز	إنفرتيز	متوسط نشاط الانزيم
كوستروما	غابة (مراقبة)
	خلفية صفرية
	طبيعي
	كثيف
	متوسط حسب الخبرة ،٪
	غابة (مراقبة)
	طبيعي
	طبيعي
	متوسط حسب الخبرة ،٪



	معادن عالية الكثافة
	عضوية معدنية عالية الكثافة
	متوسط حسب الخبرة ،٪

وبالتالي ، فإن المؤشرات الرئيسية للنشاط الأنزيمي للتربة البودزولية ، المرتبطة بخصوبتها الفعالة ، أعلى في النظم البيئية الطبيعية منها في التربة الصالحة للزراعة.

مع زيادة مستوى خصوبة التربة ، يتم تخفيف تأثير العوامل الزراعية على الإمكانات الأنزيمية للتربة إلى حد ما. هذا ما نلاحظه في النظم الزراعية لتربة الغابات الرمادية. وجد أنه خلال 3 سنوات من البحث ، تم تشكيل أعلى قدرة إنزيمية على خلفية متوسطة تبلغ 108 ٪. أدى متوسط جرعات الأسمدة العضوية والمعدنية (40 طن / هكتار من السماد الطبيعي مرة كل 6 سنوات) إلى زيادة نشاط الكاتلاز والإنفرتيز في التربة ، وهو ما يميز تنشيط تخليق المواد الدبالية.

استنتاج

وجد أن المستوى المدروس للحمل الزراعي على تربة الغابات الرمادية لم يكن له تأثير سلبي على نشاط إنزيمات التربة ، ولكن على العكس من ذلك ، هناك ميل لزيادة نشاطها على الأراضي الصالحة للزراعة ، والذي يصاحبه تكثيف النشاط الكلي للعمليات البيولوجية في التربة مقارنة بالباحة. تجلت شدة التأثير على غطاء التربة بالطرق التكنولوجية المختلفة في انخفاض في مؤشرات النشاط الأنزيمي للتربة الصخرية. من الناحية البيئية ، يمكن اعتبار هذه النتائج كعلامة على استجابة غطاء التربة للضغوط البشرية الخارجية.

من أجل الاستخدام الرشيد لخصوبة التربة وحمايتها ، يجب استخدام مؤشرات النشاط الأنزيمي في المراقبة الحيوية والتشخيص الحيوي للتربة. هذا مهم بشكل خاص عند تنفيذ مهام الإنتاج في الزراعة.

رابط ببليوغرافي

Zinchenko M.K.، Zinchenko S.I.، Borin A.A.، Kamneva O.P. النشاط الإنزيمي للتربة الزراعية في منطقة فولغا العليا // المشكلات الحديثة في العلوم والتعليم. - 2017. - رقم 3 .؛
URL: http://science-education.ru/ru/article/view؟id=26458 (تاريخ الوصول: 02/01/2020). نلفت انتباهكم إلى المجلات التي تصدرها دار النشر "أكاديمية التاريخ الطبيعي".

إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

نشر على http://www.allbest.ru/

مقدمة

1. مراجعة الأدبيات

1.1 فهم إنزيمات التربة

1.2 النشاط الأنزيمي للتربة

1.3 مناهج منهجية لتحديد النشاط الأنزيمي للتربة

1.3.1 تخصيص المنطقة التجريبية

1.3.2 ميزات اختيار وإعداد عينات التربة للتحليل

1.4 تأثير العوامل المختلفة (درجة الحرارة ، نظام الماء ، موسم أخذ العينات) على النشاط الأنزيمي للتربة

1.5 تغيير مجتمعات الكائنات الحية الدقيقة في التربة

1.6 طرق دراسة نشاط إنزيمات التربة

استنتاج

قائمة المصادر المستخدمة

مقدمة

في ظل ظروف زيادة الحمل البشري المنشأ على المحيط الحيوي للكوكب ، فإن التربة ، كونها عنصرًا في النظام الطبيعي وتوازنًا ديناميكيًا مع جميع المكونات الأخرى ، تخضع لعمليات التدهور. يتم تضمين تدفقات المواد ، التي تدخل إلى التربة نتيجة للنشاط البشري ، في الدورات الطبيعية ، مما يؤدي إلى تعطيل الأداء الطبيعي لحيوية التربة ، ونتيجة لذلك ، نظام التربة بأكمله. من بين المعايير البيولوجية المختلفة لتقييم التأثير البشري على التربة ، فإن المؤشرات الكيميائية الحيوية التي توفر معلومات عن ديناميكيات أهم العمليات الأنزيمية في التربة: تركيب المادة العضوية وتحللها ، والنترجة ، والعمليات الأخرى هي الأكثر سرعة والواعدة. .

المعلومات المتاحة عن النشاط الأنزيمي لأنواع مختلفة من التربة غير كافية حاليًا وتتطلب مزيدًا من الدراسة. وهذا يجعل دراسة القضايا التي أثيرت في هذا العمل مهمة للغاية من الناحية النظرية والعملية.

موضوع الدراسة:نشاط انزيم التربة.

الغرض من الدورة:دراسة إنزيمات التربة والنشاط الإنزيمي للتربة.

وفقًا لغرض الدراسة ، يتم ما يلي مهام:

1. أعط فكرة عامة عن إنزيمات التربة والنشاط الأنزيمي للتربة.

2. النظر في الأساليب المنهجية لتحديد النشاط الأنزيمي للتربة.

3. تحديد تأثير العوامل الطبيعية المختلفة على النشاط الأنزيمي للتربة

4. دراسة موضوع وجود وتغير مجتمعات الكائنات الحية الدقيقة في التربة

5. ضع قائمة ووصف طرق دراسة نشاط إنزيمات التربة.

1 . مراجعة الأدبيات

1.1 فهم إنزيمات التربة

من الصعب تخيل أن الإنزيمات ، جزيئات البروتين عالية التنظيم ، يمكن أن تتشكل في التربة خارج كائن حي. من المعروف أن التربة لها نشاط إنزيمي معروف.

الإنزيمات هي محفزات للتفاعلات الكيميائية ذات الطبيعة البروتينية ، وتختلف في خصوصية عملها بالنسبة لتحفيز تفاعلات كيميائية معينة.

الإنزيمات هي نتاج تخليق حيوي لكائنات التربة الحية: النباتات الخشبية والعشبية ، الطحالب ، الأشنات ، الطحالب ، الفطريات ، الكائنات الحية الدقيقة ، البروتوزوا ، الحشرات ، اللافقاريات والفقاريات ، والتي يتم تمثيلها في الطبيعة بواسطة مجاميع معينة - التكاثر الحيوي.

يتم إجراء التخليق الحيوي للإنزيمات في الكائنات الحية بسبب العوامل الوراثية المسؤولة عن الانتقال الوراثي لنوع التمثيل الغذائي وتنوعه التكيفي. الإنزيمات هي جهاز العمل الذي يتم من خلاله تحقيق عمل الجينات. إنها تحفز آلاف التفاعلات الكيميائية في الكائنات الحية ، والتي ، نتيجة لذلك ، يتكون التمثيل الغذائي الخلوي. بفضل الإنزيمات ، تتم التفاعلات الكيميائية في الجسم بسرعة عالية.

حتى الآن ، تم الحصول على أكثر من 150 من ألفي إنزيم معروف في شكل بلوري. تنقسم الإنزيمات إلى ست فئات:

1. Oxireductases - تحفز تفاعلات الأكسدة والاختزال.

2. تحويلات - تحفز تفاعلات النقل بين الجزيئات للمجموعات الكيميائية المختلفة والمخلفات.

3. هيدروليسات - تحفز تفاعلات الانقسام المائي للروابط داخل الجزيئية.

4. Lyases - تحفيز تفاعلات إضافة مجموعات إلى الروابط المزدوجة وردود الفعل العكسية لفصل هذه المجموعات.

5. isomerases - تحفيز تفاعلات المشابهات.

6. Ligases - تحفز التفاعلات الكيميائية مع تكوين روابط بسبب ATP (حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك).

في أنواع مختلفة من التربة في ظل تكوينات حيوية معينة ، تم تشكيل مجمعات إنزيمية خاصة بها ، تختلف في نشاط تفاعلات التحفيز الحيوي.

من السمات المهمة للمجمعات الأنزيمية للتربة انتظام عمل مجموعات الإنزيمات الموجودة. يتجلى ذلك في حقيقة أنه يتم ضمان العمل المتزامن لعدد من الإنزيمات التي تمثل مجموعات مختلفة. تستبعد الإنزيمات تراكم الفائض من أي مركبات في التربة. المركبات البسيطة المتنقلة المتراكمة الزائدة (على سبيل المثال ، NH 3) بطريقة أو بأخرى ترتبط بشكل مؤقت وترسل إلى دورات ، وتبلغ ذروتها في تكوين مركبات أكثر تعقيدًا. يمكن تمثيل المجمعات الأنزيمية كنوع من أنظمة التنظيم الذاتي. تلعب الكائنات الحية الدقيقة والنباتات الدور الرئيسي في هذا ، وتجديد إنزيمات التربة باستمرار ، لأن العديد منها قصير العمر.

يتم الحكم على عدد الإنزيمات بشكل غير مباشر من خلال نشاطها بمرور الوقت ، والذي يعتمد على الطبيعة الكيميائية للمواد المتفاعلة (الركيزة ، الإنزيم) وعلى ظروف التفاعل (تركيز المكونات ، ودرجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، وتركيب الوسط ، وعمل المنشطات والمثبطات وما إلى ذلك).

تشترك الإنزيمات التي تنتمي إلى فئات hydrolase و oxidoreductases في العمليات الرئيسية لترطيب التربة ، لذا فإن نشاطها يعد مؤشرًا مهمًا لخصوبة التربة. لذلك ، دعونا نتحدث بإيجاز عن خصائص الإنزيمات التي تنتمي إلى هذه الفئات.

تشمل Hydrolase الإنفرتيز ، اليورياز ، الفوسفاتيز ، البروتياز ، إلخ.

إنفرتيز - يحفز تفاعلات الانقسام المائي للسكروز إلى كميات متساوية من الجلوكوز والفركتوز ، كما يعمل على الكربوهيدرات الأخرى (الجالاكتوز والجلوكوز ورامنوز) مع تكوين جزيئات الفركتوز - منتج طاقة لحياة الكائنات الحية الدقيقة ، ويحفز تفاعلات ترانسفيراز الفركتوز . أظهرت الدراسات التي أجراها العديد من المؤلفين أن نشاط الإنفرتيز أفضل من الإنزيمات الأخرى يعكس مستوى الخصوبة والنشاط البيولوجي للتربة 3 ، ص. 27.

الفوسفاتيز (القلوي والحمض) - يحفز التحلل المائي لعدد من مركبات الفوسفور العضوي بتكوين أورثوفوسفات. يكون نشاط الفوسفاتيز أعلى ، وتكون أشكال الفوسفور أقل حركة في التربة ؛ لذلك ، يمكن استخدامه كمؤشر إضافي عند تحديد الحاجة إلى استخدام الأسمدة الفوسفاتية في التربة. أعلى نشاط للفوسفاتيز هو في جذور النباتات.

البروتياز عبارة عن مجموعة من الإنزيمات التي تكسر البروتينات إلى عديد ببتيدات وأحماض أمينية ، والتي يتم تحللها لاحقًا إلى الأمونيا وثاني أكسيد الكربون والماء. في هذا الصدد ، تعتبر البروتياز ذات أهمية كبيرة في حياة التربة ، لأنها مرتبطة بتغيير في تكوين المكونات العضوية وديناميكيات أشكال النيتروجين ، والتي يسهل استيعابها بواسطة النباتات.

تشمل فئة الأكسدة أوكسيديز إنزيم الكاتلاز ، البيروكسيديز والبوليفينول أوكسيديز ، إلخ.

الكاتلاز - نتيجة لعمله ، يحدث انهيار بيروكسيد الهيدروجين ، وهو سام للكائنات الحية:

H2O2> H2O + O2

الغطاء النباتي له تأثير كبير على نشاط الكاتلاز في التربة المعدنية. تتميز التربة الموجودة تحت النباتات ذات نظام جذر قوي عميق الاختراق بنشاط كبير من الكاتلاز. تتمثل إحدى سمات نشاط الكاتلاز في أنه يتغير قليلاً في المظهر الجانبي ، وله علاقة عكسية برطوبة التربة وعلاقة مباشرة مع درجة الحرارة.

يلعب بوليفينول أوكسيديز وبيروكسيداز في التربة الدور الرئيسي في عمليات تكوين الدبال.

يحفز Polyphenol oxidase أكسدة البوليفينول إلى الكينونات في وجود الأكسجين الجوي الحر. يحفز البيروكسيداز أكسدة البوليفينول في وجود بيروكسيد الهيدروجين أو بيروكسيدات عضوية. في الوقت نفسه ، يتمثل دورها في تنشيط البيروكسيدات ، نظرًا لتأثيرها المؤكسد الضعيف على الفينولات. يمكن أن يحدث المزيد من تكثيف الكينونات مع الأحماض الأمينية والببتيدات مع تكوين جزيء حمض الهيوميك الأساسي ، والذي يمكن أن يصبح أكثر تعقيدًا بسبب التكثيف المتكرر.

نسبة نشاط بوليفينول أوكسيديز (S) إلى نشاط البيروكسيداز (D) ، معبرًا عنها كنسبة مئوية ، ترتبط بتراكم الدبال في التربة ، لذلك تسمى هذه القيمة المعامل الشرطي لتراكم الدبال (K):

ضع في اعتبارك أنواع إنزيمات التربة.

تتضمن فئة الأكسدة الأوآسيدية تحفيز تفاعلات الأكسدة والاختزال.

في الغالبية العظمى من عمليات الأكسدة البيولوجية ، لا يتعلق الأمر بإضافة الأكسجين إلى الجزيء المؤكسد ، ولكن إزالة الهيدروجين من الركائز المؤكسدة. هذه العملية تسمى نزع الهيدروجين ويتم تحفيزها بواسطة إنزيمات ديهيدروجينيز.

هناك نازعات الهيدروجين الهوائية ، أو الأكسيدازات ، ونزعات الهيدروجين اللاهوائية ، أو الاختزال. أوكسيديز ينقل ذرات الهيدروجين أو الإلكترونات من المادة المؤكسدة إلى الأكسجين الجوي. تتبرع نازعات الهيدروجين اللاهوائية بذرات الهيدروجين والإلكترونات لمستقبلات أو إنزيمات أو ناقلات الهيدروجين الأخرى ، دون نقلها إلى ذرات الأكسجين. العديد من المركبات العضوية التي تدخل التربة بالنباتات والحيوانات تخضع للأكسدة: البروتينات ، والدهون ، والكربوهيدرات ، والألياف ، والأحماض العضوية ، والأحماض الأمينية ، والبيورينات ، والفينولات ، والكينون ، والمواد العضوية المحددة مثل أحماض الهيوميك والفولفيك ، إلخ.

كقاعدة عامة ، تشارك نازعات الهيدروجين اللاهوائية في عمليات الأكسدة والاختزال في خلايا الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة ، والتي تنقل انقسام الهيدروجين من الركيزة إلى ناقلات وسيطة. في بيئة التربة ، تشارك نازعات الهيدروجين الهوائية بشكل أساسي في عمليات الأكسدة والاختزال ، والتي يتم من خلالها نقل هيدروجين الركيزة مباشرة إلى الأكسجين الجوي ، أي متقبل الهيدروجين هو الأكسجين. يتكون أبسط نظام الأكسدة والاختزال في التربة من ركيزة مؤكسدة وأكسيداز وأكسجين.

تتمثل إحدى سمات الأكسدة والأوكسيات في أنه على الرغم من المجموعة المحدودة من المجموعات النشطة (الإنزيمات المساعدة) ، فإنها قادرة على تسريع مجموعة متنوعة من تفاعلات الأكسدة والاختزال. يتم تحقيق ذلك بسبب قدرة أنزيم واحد على الاندماج مع العديد من الإنزيمات وفي كل مرة يشكل أوكسيدوروكتاز خاصًا بركيزة أو أخرى.

ميزة أخرى مهمة لأكسدة الأنزيم هو أنها تسرع التفاعلات الكيميائية المرتبطة بإطلاق الطاقة ، وهو أمر ضروري للعمليات الاصطناعية. يتم تحفيز عمليات الأكسدة والاختزال في التربة بواسطة كل من نازعات الهيدروجين الهوائية واللاهوائية. بطبيعتها الكيميائية ، هذه إنزيمات مكونة من عنصرين ، تتكون من بروتين ومجموعة نشطة ، أو أنزيم.

يمكن أن تكون المجموعة النشطة:

NAD + (نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) ،

NADP + (فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) ؛

FMN (فلافين أحادي النوكليوتيد) ؛

FAD (فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد) ، السيتوكرومات.

تم العثور على حوالي خمسمائة أكسدة اختزال مختلفة. ومع ذلك ، فإن أكثر أنواع الأكسدة والأكسدة شيوعًا هي تلك التي تحتوي على NAD + كمجموعة نشطة.

من خلال الدمج مع البروتين وتشكيل إنزيم مكون من عنصرين (بروتين بيريدين) ، يعزز NAD + قدرته على التعافي. نتيجة لذلك ، تصبح بروتينات البيريدين قادرة على التخلص من الركائز ، والتي يمكن أن تكون كربوهيدرات ، وأحماض كربوكسيليك وكيتو ، وأحماض أمينية ، وأمينات ، وكحولات ، وألدهيدات ، ومركبات عضوية معينة في التربة (أحماض الهيوميك والفولفيك) ، وما إلى ذلك ، وذرات الهيدروجين في شكل البروتونات (H +). نتيجة لذلك ، يتم تقليل المجموعة النشطة من الإنزيم (NAD +) ، وتمر الركيزة إلى حالة مؤكسدة.

آلية ربط ذرتين هيدروجين ، أي بروتونان وإلكترونان ، على النحو التالي. المجموعة النشطة من نازعات الهيدروجين ، التي تقبل البروتونات والإلكترونات ، هي حلقة بيريدين. عندما يتم تقليل NAD + ، يتم توصيل بروتون واحد وإلكترون واحد بإحدى ذرات الكربون في حلقة بيريدين ، أي ذرة هيدروجين واحدة. يتم توصيل الإلكترون الثاني بذرة النيتروجين موجبة الشحنة ، ويمر البروتون المتبقي في البيئة.

جميع بروتينات البيريدين هي نازعات هيدروجين اللاهوائية. فهي لا تنقل ذرات الهيدروجين التي تمت إزالتها من الركيزة إلى الأكسجين ، ولكنها ترسلها إلى إنزيم آخر.

بالإضافة إلى NAD + ، قد تحتوي إنزيمات البيريدين على نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد فوسفات (NADP +) كنزيم مساعد. هذا الإنزيم هو أحد مشتقات NAD + ، حيث يتم استبدال هيدروجين مجموعة OH لذرة الكربون الثانية لريبوز الأدينوزين ببقايا حمض الفوسفوريك. تشبه آلية أكسدة الركيزة بمشاركة NADP * كنزيم مساعد NAD +.

بعد إضافة الهيدروجين ، يكون لـ NADH و NADPH إمكانية تقليل كبيرة. يمكنهم نقل الهيدروجين إلى مركبات أخرى وتقليلها ، بينما هم أنفسهم يتحولون إلى شكل مؤكسد. ومع ذلك ، لا يمكن نقل الهيدروجين المرتبط بنزع الهيدروجين اللاهوائي إلى أكسجين الهواء ، ولكن فقط إلى ناقلات الهيدروجين. هذه الحاملات الوسيطة هي إنزيمات الفلافين (بروتينات الفلافوبروتينات). وهي عبارة عن إنزيمات مكونة من عنصرين ، والتي قد تحتوي على فيتامين ب 2 الفسفوري (الريبوفلافين) كمجموعة نشطة. يحتوي كل جزيء من هذا الإنزيم على جزيء فوسفات الريبوفلافين (أو جزيء أحادي نيوكليوتيد الفلافين ، FMN). وبالتالي ، فإن FMN عبارة عن مركب من القاعدة النيتروجينية لثنائي ميثيل أيزو ألوكسازين مع بقايا كحول ريبيتول المكون من خمسة كربون وحمض الفوسفوريك. FMN قادرة على قبول والتبرع بذرتين من الهيدروجين (H) في ذرات النيتروجين (N) في حلقة isoalloxazine.

تسمى الترانسفير إنزيمات النقل. إنها تحفز نقل الجذور الفردية وأجزاء من الجزيئات والجزيئات الكاملة من مركب إلى آخر. عادة ما تستمر تفاعلات النقل على مرحلتين. في المرحلة الأولى ، يفصل الإنزيم المجموعة الذرية عن المادة المشاركة في التفاعل ويشكل مركبًا معقدًا معها. في المرحلة الثانية ، يحفز الإنزيم إضافة مجموعة إلى مادة أخرى تشارك في التفاعل ، ويتم إطلاقه بنفسه في حالة غير متغيرة. تشتمل فئة الترانسالات على حوالي 500 إنزيم فردي. اعتمادًا على المجموعات أو الجذور التي يتم نقلها عن طريق الترانسفيرازات ، هناك ناقلات فسفوتونية ، ناقلات أمين ، ترانسفيرازات جليكوزيل ، أسيل ترانسفيراز ، ميثيل ترانسفيراز ، إلخ.

إنزيمات فسفوتانسفيراز (كينازات) هي إنزيمات تحفز نقل بقايا حمض الفوسفوريك (H2P03). المتبرع لبقايا الفوسفات ، كقاعدة عامة ، هو ATP. يتم نقل مجموعات الفوسفات إلى الكحول والكربوكسيل والنيتروجين والفوسفور ومجموعات أخرى من المركبات العضوية. تشمل مركبات فسفوتانسفيراز هيكسوكيناز في كل مكان ، وهو إنزيم يسرع نقل بقايا حمض الفوسفوريك من جزيء ATP إلى الجلوكوز. يبدأ هذا التفاعل في تحويل الجلوكوز إلى مركبات أخرى.

يسرع Glycosyltransferases نقل بقايا الجليكوزيل إلى جزيئات السكريات الأحادية أو السكريات أو المواد الأخرى. هذه هي الإنزيمات التي توفر تفاعلات لتخليق جزيئات الكربوهيدرات الجديدة ؛ الإنزيمات المساعدة للجليكوزيل ترانسفيراز هي سكر ثنائي فوسفات النيوكليوزيد (سكر NDP). منهم ، في عملية تخليق قليل السكاريد ، يتم نقل بقايا الجليكوزيل إلى السكاريد الأحادي. حاليًا ، يُعرف حوالي خمسين نوعًا من السكريات NDP. يتم توزيعها على نطاق واسع في الطبيعة ، ويتم تصنيعها من استرات الفوسفات للسكريات الأحادية و nucleoside triphosphates المقابل.

تنقل Acyltransferases بقايا حمض الأسيتيك CH3CO - بالإضافة إلى بقايا الأحماض الدهنية الأخرى إلى الأحماض الأمينية والأمينات والكحول والمركبات الأخرى. هذه هي الإنزيمات المكونة من عنصرين ، والتي تشمل الإنزيم المساعد أ. مصدر مجموعات الأسيل هو أنزيم أسيل A ، والذي يمكن اعتباره مجموعة نشطة من ناقلات الأسيل. عندما يتم نقل بقايا حمض الأسيتيك ، يشارك أسيتيل أنزيم أ في التفاعل.

تشتمل فئة hydrolases على الإنزيمات التي تحفز التحلل المائي وأحيانًا تخليق المركبات العضوية المعقدة بمشاركة الماء.

تشتمل فئة فرعية من الإسترات على الإنزيمات التي تسرع تفاعلات التحلل المائي للإسترات والكحولات مع الأحماض العضوية وغير العضوية.

أهم الفئات الفرعية من الإستراتز هي هيدروليسات إسترات الأحماض الكربوكسيلية والفوسفاتازات. يتم تسريع تفاعلات التحلل المائي للدهون (الدهون الثلاثية) ، نتيجة إطلاق الجلسرين والأحماض الدهنية الأعلى ، بواسطة الجلسرين إستر هيدرولاز ليباز. يتم التمييز بين الليباز البسيط ، الذي يحفز إطلاق الأحماض الدهنية العالية من الدهون الثلاثية الحرة ، وليباز البروتين الدهني ، الذي يحلل الدهون المرتبطة بالبروتين. الليباز عبارة عن بروتينات أحادية المكون بوزن جزيئي يتراوح بين 48000 إلى 60.000. تمت دراسة خميرة الليباز جيدًا. تتكون سلسلة البولي ببتيد الخاصة به من 430 بقايا من الأحماض الأمينية ويتم طيها في كرة ، في وسطها الموقع النشط للإنزيم. يتم لعب الدور الرائد في المركز النشط للليباز بواسطة جذور الهيستيدين ، والسيرين ، والأحماض ثنائية الكربوكسيل والأيزولوسين.

يتم تنظيم نشاط الليباز من خلال الفسفرة ونزع الفسفرة. يتم فسفرة الليباز النشط ، بينما يتم نزع الفسفرة عن تلك غير النشطة.

تحفز الفوسفاتاز التحلل المائي لاسترات الفوسفات. يتم توزيع الفوسفاتيز الذي يعمل على استرات حمض الفوسفوريك والكربوهيدرات على نطاق واسع. تشمل هذه المركبات ، على سبيل المثال ، الجلوكوز 6 فوسفات ، الجلوكوز 1 فوسفاتاز ، الفركتوز -1،6 ثنائي الفوسفات ، إلخ. تسمى الإنزيمات المقابلة جلوكوز 6 فوسفاتاز ، جلوكوز 1 فوسفاتيز ، إلخ. التخلص من بقايا حمض الفوسفوريك من استرات الفوسفور:

فسفاتازات الفوسفوديستر - نوكلياز ديوكسي ريبونوكلياز وريبونوكلياز تحفز انقسام الحمض النووي والحمض النووي الريبي لتحرير النيوكليوتيدات.

تشتمل فئة فرعية من hydrolases على glycosidases التي تسرع التحلل المائي للجليكوزيدات. بالإضافة إلى الجليكوسيدات التي تحتوي على بقايا كحول أحادي الهيدرات مثل aglycones ، فإن oligo- و polysaccharides هي ركائز تعمل عليها glycosidases. يعتبر المالتوز والسكروز من أهم الجليكوزيدات التي تعمل على السكريات القليلة. يحللون المالتوز والسكروز بالماء.

من الجليكوزيدات التي تعمل على السكريات ، الأميليز هي الأهم. السمة المميزة للأميلاز هي عدم وجود خصوصية مطلقة للعمل. جميع الأميليز عبارة عن بروتينات معدنية تحتوي على Zn 2+ و Ca 2+. تتشكل المواقع النشطة للأميلاز من حمض الهيستيدين والأسبارتيك والجلوتاميك وجذور التيروزين. هذا الأخير يؤدي وظيفة ربط الركيزة ، والحفاز الأول. تعمل الأميليز على تسريع تفاعلات التحلل المائي لروابط الجليكوزيل في جزيء النشا بتكوين الجلوكوز أو المالتوز أو السكريات القليلة.

ليس من الأهمية بمكان السليلاز ، الذي يحفز تكسير السليلوز ، الإينولاز ، الذي يكسر أنولين عديد السكاريد ، والأغلوكوزيداز ، الذي يحول المالتوز ثنائي السكاريد إلى جزيئين من الجلوكوز. يمكن لبعض glycosidases أن تحفز نقل بقايا الجليكوزيل ، وفي هذه الحالة يطلق عليها transglycosidases.

تحفز البروتياز (هيدرولازات الببتيد) الانقسام المائي لسندات الببتيد CO-NH في البروتينات أو الببتيدات لتشكيل ببتيدات ذات وزن جزيئي أصغر أو أحماض أمينية حرة. من بين هيدرولازات الببتيد ، هناك endopeptidases (بروتينات) ، والتي تحفز التحلل المائي للروابط الداخلية في جزيء البروتين ، و exopeptidases (peptidases) ، التي توفر انقسام الأحماض الأمينية الحرة من سلسلة الببتيد.

تنقسم البروتينات إلى أربع فئات فرعية.

1. بروتينات السيرين ، المركز النشط لهذه الإنزيمات يشتمل على بقايا سيرين. تسلسل بقايا الأحماض الأمينية في موقع سلسلة البولي ببتيد في بروتينات السيرين هو نفسه: حمض الأسبارتيك - سلسلة - جلايسين. تتميز مجموعة الهيدروكسيل من السيرين بعمليات عالية. المجموعة الوظيفية النشطة الثانية هي إيميدازول من بقايا الهيستيدين ، الذي ينشط هيدروكسيل السيرين نتيجة تكوين رابطة هيدروجينية.

2. تحتوي بروتينات ثيول (السيستين) على بقايا سيستين في المركز النشط ، ومجموعات السلفهيدريل ومجموعة الكربوكسيل المتأين لها نشاط إنزيمي.

3. البروتينات الحمضية (الكربوكسيلية) ، درجة الحموضة المثلى<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.

4. البروتينات المعدنية ، عملها التحفيزي يرجع إلى وجود Mg 2+ ، Mn 2+ ، Co 2+ ، Zn 2+ ، Fe 2+ في المركز النشط. يمكن أن تكون قوة الرابطة بين المعدن وجزء البروتين من الإنزيم مختلفة. تشارك أيونات المعادن الموجودة في المركز النشط في تكوين مجمعات الركيزة الإنزيمية وتسهل تنشيط الركائز.

من السمات المهمة للبروتينات الطبيعة الانتقائية لعملها على روابط الببتيد في جزيء البروتين. نتيجة لذلك ، يتم دائمًا تقسيم البروتين الفردي تحت تأثير بروتين معين إلى عدد محدود للغاية من الببتيدات.

5. هيدرولازات الببتيد التي تشطر الأحماض الأمينية من الببتيد ، بدءًا من حمض أميني مع مجموعة NH2 حرة ، تسمى aminopeptidases ، وتسمى تلك التي تحتوي على مجموعة COOH مجانية carboxypeptidases. أكمل التحلل المائي لبروتين dipeptidase ، وتقسيم الببتيدات إلى أحماض أمينية.

6. تحفز الأميدازات الانقسام المائي للرابطة بين الكربون والنيتروجين: نزع أمين الأمينات. تشمل هذه المجموعة من الإنزيمات اليورياز ، الذي ينفذ الانقسام المائي لليوريا. انزيم مؤكسد

7. Urease - إنزيم مكون واحد (M = 480 ألف). الجزيء عبارة عن كرة ويتكون من ثماني وحدات فرعية متساوية. لها خصوصية الركيزة المطلقة ، فهي تعمل فقط على اليوريا.

تجدر الإشارة إلى أنه من أجل اكتشاف الإنزيمات الحرة في التربة ، من الضروري أولاً وقبل كل شيء تحريرها من الكائنات الحية ، أي إجراء التعقيم الكامل أو الجزئي. العامل المثالي الذي يعقم التربة لاحتياجات الأنزيمات يجب أن يقتل الخلايا الحية دون الإخلال بتركيبها الخلوي ، وفي نفس الوقت ، لا يؤثر على الإنزيمات نفسها. من الصعب تحديد ما إذا كانت جميع طرق التعقيم المستخدمة حاليًا تلبي هذه المتطلبات. في أغلب الأحيان ، يتم تعقيم التربة اللازمة لاحتياجات الإنزيمات عن طريق إضافة التولوين كمطهر ، أو عن طريق معالجة التربة بأكسيد الإيثيلين ، أو عن طريق قتل الكائنات الحية الدقيقة بمختلف أنواعها بالإشعاع المؤين. لا تختلف التقنية الإضافية لتحديد الخصائص التحفيزية للتربة عن طرق تحديد نشاط الإنزيمات من أصل نباتي أو حيواني. يتم إضافة تركيز معين من الركيزة للإنزيم إلى التربة ، وبعد الحضانة ، يتم دراسة نواتج التفاعل. أظهرت تحليلات العديد من أنواع التربة التي أجريت بهذه الطريقة أنها تحتوي على إنزيمات حرة ذات نشاط تحفيزي.

1.2 النشاط الأنزيمي للتربة

النشاط الأنزيمي للتربة [من خطوط الطول. خميرة - خميرة - قدرة التربة على إحداث تأثير محفز على عمليات التحول للمركبات الخارجية والعضوية والمعدنية الخاصة بها بسبب الإنزيمات الموجودة فيها. توصيف النشاط الأنزيمي للتربة ، فهي تعني المؤشر الكلي للنشاط. النشاط الأنزيمي للتربة المختلفة ليس هو نفسه ويرتبط بخصائصها الوراثية ومجموعة من العوامل البيئية المتفاعلة. يتم تحديد مستوى النشاط الأنزيمي للتربة من خلال نشاط الإنزيمات المختلفة (الإنفرتيز ، البروتياز ، اليورياز ، نازعات الهيدروجين ، الكاتلاز ، الفوسفاتاز) ، معبراً عنها بمقدار الركيزة المتحللة لكل وحدة زمنية لكل 1 جرام من التربة.

يعتمد نشاط التحفيز الحيوي للتربة على درجة تخصيبها بالكائنات الدقيقة وعلى نوع التربة. يختلف نشاط الإنزيم عبر الآفاق الجينية ، والتي تختلف في محتوى الدبال وأنواع التفاعلات وإمكانات الأكسدة والاختزال وغيرها من المعلمات على طول الملف الشخصي.

في تربة الغابات البكر ، يتم تحديد شدة التفاعلات الأنزيمية بشكل أساسي من خلال آفاق نفايات الغابات ، وفي التربة الصالحة للزراعة ، بواسطة الطبقات الصالحة للزراعة. جميع الآفاق الجينية الأقل نشاطًا بيولوجيًا تحت الأفق A أو A لها نشاط إنزيم منخفض. يزيد نشاطهم قليلاً مع زراعة التربة. بعد تطوير تربة الغابات للأراضي الصالحة للزراعة ، يتناقص النشاط الأنزيمي للأفق الصالحة للزراعة المتكون بشكل حاد مقارنة بقمامة الغابات ، ولكن مع زراعته ، فإنه يزداد ، وفي التربة المزروعة بكثافة ، يقترب أو يتجاوز نشاط نفايات الغابات .

يعكس النشاط الأنزيمي حالة خصوبة التربة والتغيرات الداخلية التي تحدث أثناء الاستخدام الزراعي وزيادة مستوى الثقافة الزراعية. تم العثور على هذه التغييرات عند زراعة التربة البكر والغابات ، وعندما يتم استخدامها بطرق مختلفة.

في جميع أنحاء بيلاروسيا ، يُفقد ما يصل إلى 0.9 طن / هكتار من الدبال سنويًا في التربة الصالحة للزراعة. نتيجة للتآكل ، يتم نقل 0.57 طن / هكتار من الدبال بشكل نهائي بعيدًا عن الحقول كل عام. أسباب إزالة الرطوبة من التربة هي زيادة تمعدن المواد العضوية في التربة ، والتخلف عن عمليات تكوين الدبال الجديد من التمعدن بسبب عدم كفاية تناول الأسمدة العضوية في التربة وانخفاض النشاط الأنزيمي للتربة.

تحدث التحولات الكيميائية الحيوية للمواد العضوية في التربة نتيجة النشاط الميكروبيولوجي تحت تأثير الإنزيمات. النشاط الأنزيمي الكائنات الحية الدقيقة في التربة

تلعب الإنزيمات دورًا خاصًا في حياة الحيوانات والنباتات والكائنات الحية الدقيقة. تشارك إنزيمات التربة في تكسير المخلفات النباتية والحيوانية والميكروبية ، وكذلك في تخليق الدبال. نتيجة لذلك ، يتم تحويل العناصر الغذائية من المركبات التي يصعب هضمها إلى أشكال يسهل الوصول إليها للنباتات والكائنات الحية الدقيقة. تتميز الإنزيمات بالنشاط العالي والخصوصية الصارمة للعمل والاعتماد الكبير على الظروف البيئية المختلفة. بفضل وظيفتها التحفيزية ، تسمح لعدد كبير من التفاعلات الكيميائية بالتقدم بسرعة في الجسم أو خارجه.

إلى جانب المعايير الأخرى ، يمكن أن يكون النشاط الأنزيمي للتربة بمثابة مؤشر تشخيصي موثوق لتحديد درجة زراعة التربة. نتيجة البحث 4 ، ص. 91 العلاقة بين نشاط العمليات الميكروبيولوجية والإنزيمية وتنفيذ التدابير التي تزيد من خصوبة التربة. زراعة التربة والتخصيب يغيران بشكل كبير البيئة البيئية لتنمية الكائنات الحية الدقيقة.

حاليًا ، تم العثور على عدة آلاف من الإنزيمات الفردية في الكائنات البيولوجية ، وتم عزل عدة مئات منها ودراستها. من المعروف أن الخلية الحية يمكن أن تحتوي على ما يصل إلى 1000 إنزيم مختلف ، كل منها يسرع تفاعل كيميائي واحد أو آخر.

الاهتمام باستخدام الإنزيمات ناتج أيضًا عن حقيقة أن متطلبات زيادة سلامة العمليات التكنولوجية تتزايد باستمرار. كونها موجودة في جميع الأنظمة البيولوجية ، كونها منتجات وأدوات لهذه الأنظمة ، يتم تصنيع الإنزيمات وتعمل في ظل ظروف فسيولوجية (درجة الحموضة ، ودرجة الحرارة ، والضغط ، ووجود أيونات غير عضوية) ، وبعد ذلك يتم إفرازها بسهولة ، وتخضع لتدمير الأحماض الأمينية . كل من المنتجات والنفايات في معظم العمليات التي تشتمل على الإنزيمات غير سامة وقابلة للتحلل بسهولة. بالإضافة إلى ذلك ، في كثير من الحالات ، يتم الحصول على الإنزيمات المستخدمة في الصناعة بطريقة صديقة للبيئة. تختلف الإنزيمات عن المحفزات غير البيولوجية ليس فقط في السلامة وزيادة التحلل البيولوجي ، ولكن أيضًا في خصوصية العمل وظروف التفاعل المعتدلة والكفاءة العالية. تجعل كفاءة وخصوصية عمل الإنزيمات من الممكن الحصول على المنتجات المستهدفة ذات العائد المرتفع ، مما يجعل استخدام الإنزيمات في الصناعة مجديًا اقتصاديًا. يساهم استخدام الإنزيمات في تقليل استهلاك المياه والطاقة في العمليات التكنولوجية ، ويقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، ويقلل من مخاطر تلوث البيئة من المنتجات الثانوية للدورات التكنولوجية.

باستخدام التكنولوجيا الزراعية المتقدمة ، من الممكن تغيير العمليات الميكروبيولوجية في اتجاه مواتٍ ليس فقط في الأراضي الصالحة للزراعة ، ولكن أيضًا في طبقات التربة شبه الصالحة للزراعة.

بالمشاركة المباشرة للإنزيمات خارج الخلية ، يحدث تحلل المركبات العضوية في التربة. لذلك ، تقوم الإنزيمات المحللة للبروتين بتفكيك البروتينات إلى أحماض أمينية.

يكسر اليوريا اليوريا إلى CO2 و NH3. تعمل أملاح الأمونيا والأمونيوم الناتجة كمصدر لتغذية النيتروجين للنباتات والكائنات الحية الدقيقة.

يشارك إنفرتيز وأميلاز في تكسير الكربوهيدرات. تقوم إنزيمات مجموعة الفوسفات بتحليل مركبات الفوسفور العضوي في التربة وتلعب دورًا مهمًا في نظام الفوسفات الأخير.

لتوصيف النشاط الإنزيمي العام للتربة ، عادةً ما يتم استخدام الإنزيمات الأكثر شيوعًا التي تميز الغالبية العظمى من النباتات الدقيقة في التربة - الإنفرتيز ، الكاتلاز ، البروتياز وغيرها.

في ظروف جمهوريتنا ، تم إجراء العديد من الدراسات 16 ، ص. 115 في دراسة التغيرات في مستوى الخصوبة والنشاط الأنزيمي للتربة تحت تأثير الإنسان ، ومع ذلك ، فإن البيانات التي تم الحصول عليها لا تقدم إجابة شاملة لطبيعة التغييرات بسبب صعوبة مقارنة النتائج بسبب الاختلاف في الظروف التجريبية وطرق البحث.

في هذا الصدد ، فإن البحث عن حل أمثل لمشكلة تحسين حالة الدبال للتربة ونشاطها الأنزيمي في تربة معينة وظروف مناخية بناءً على تطوير طرق توفير الموارد لزراعة التربة الأساسية واستخدام التربة- الدورات المحصولية الوقائية التي تساعد في الحفاظ على الهيكل ، ومنع التوحيد المفرط للتربة وتحسين حالة جودتها واستعادة خصوبة التربة بأقل تكلفة ، وهي وثيقة الصلة بالموضوع.

1.3 الأساليب المنهجية لتحديد الأنزيميةنشاط التربة

1.3.1 العزلة تجريبياالعاشرموقعورسم الخرائط

موقع التجربة - جزء من منطقة الدراسة ، يتميز بظروف متشابهة (تضاريس ، توحيد بنية التربة والغطاء النباتي ، طبيعة الاستخدام الاقتصادي).

يجب أن يكون موقع الاختبار في موقع نموذجي لمنطقة الدراسة. على مساحة 100 متر مربع. م ، يتم وضع موقع اختبار واحد بحجم 25 م.في حالة عدم تجانس التضاريس ، يتم اختيار المواقع وفقًا لعناصر التضاريس.

وهي تحدد الخطوط العريضة لخطة أولية لوضع الأقسام الرئيسية ونصف المقاطع بطريقة تميز التربة في جميع أشكال التضاريس التي تحدث والاختلافات في غطاء التربة.

تُستخدم طريقة الحلقة في المناطق ذات التضاريس المعقدة والشبكة الجغرافية الكثيفة. بهذه الطريقة ، يتم تقسيم المنطقة قيد الدراسة إلى قطاعات أولية منفصلة ، مع مراعاة سمات التغييرات في شبكة الإغاثة أو الشبكة الهيدروغرافية. يتم مسح القطاع من مركز واحد من خلال تنفيذ مسارات تشبه الحلقة في الاتجاه الشعاعي.

مع الأخذ في الاعتبار ميزات الإغاثة والشبكة الهيدروغرافية في منطقة معينة ، يمكن تخطيط طرق المسح بطريقة مشتركة ، أي يتم فحص جزء من الموقع بطريقة المعابر المتوازية للإقليم ، وجزء آخر بطريقة الحلقات.

على طول الطرق ، يتم تخطيط نقاط وضع التخفيضات بطريقة تغطي جميع الاختلافات الرئيسية في التضاريس والغطاء النباتي ، أي المسافات بين الأقسام غير محدودة ، لذلك ، في بعض الأماكن ، والتي عادة ما تكون صعبة من حيث التضاريس ، قد تكون المقاطع أكثر كثافة ، بينما في مناطق أخرى متجانسة نسبيًا ، قد يكون موقع الأقسام نادرًا.

بعد ذلك يأتي العمل المرتبط برسم خرائط التربة ودراسة تفصيلية للتربة ، بدءاً بمسح استطلاعي للموقع (الربع). خلال مسح الاستطلاع ، يتعرفون على حدود الموقع ، وبشكل عام ، على موضوع البحث ، والذي يتم تجاوزه على طول الخلوص والمعالم والطرق. في أكثر الأماكن المميزة ، يتم وضع التخفيضات ، ويتم تطبيق موقعها على الخطة. وفقًا لنتائج الاستطلاعات الاستطلاعية ، تم تصحيح طرق وأماكن قطع التربة بشكل نهائي.

بعد المسح الاستطلاعي ، يبدأون المسح نفسه ، والذي من الضروري خلاله وضع خطة لوضع أقسام التربة ونسخة نظيفة من الخطوط العريضة لوصف الضرائب. يتم الحصول على فكرة عامة عن أصناف التربة والعلامات الأولية لحدود ملامح التربة على أساس دراسة الأقسام الرئيسية والمراقبة. يتم توضيح حدود توزيع محيط التربة باستخدام الحفر. في نفس الوقت ، في اليوميات الميدانية لكل قسم ، يتم ملء نموذج لوصف قسم التربة. يتم إجراء دراسة ميدانية لتوزيع التربة بعد وضع الأقسام وربطها لتحديد تصنيف التربة المعينة. وفقًا لنتائج التقييم الميداني لغطاء التربة وجميع العناصر الأخرى للمناظر الطبيعية ، يتم تمييز منطقة منفصلة ومتجانسة نسبيًا أو رتيبة على أنها محيط التربة.

أساس تحديد الحدود بين ملامح التربة المختلفة هو تحديد الأنماط بين التربة والتضاريس والغطاء النباتي. التغيرات في عوامل تكوين التربة تؤدي إلى تغيرات في غطاء التربة. مع التغيير الواضح في التضاريس والتكوينات النباتية والصخور الأم ، تتوافق حدود اختلافات التربة مع الحدود على الأرض. بدورها ، تعتمد سهولة تحديد الحدود على الخريطة ودقة تحديد معالم التربة على دقة القاعدة الطبوغرافية. ومع ذلك ، في الطبيعة ، غالبًا ما يتعين على المرء أن يتعامل مع حدود غير واضحة ، وهو انتقال تدريجي. في هذه الحالة ، يتطلب تحديد حدود ملامح التربة وضع عدد كبير من الحفر ، بالإضافة إلى خبرة عملية غنية ومهارات مراقبة جيدة. عند إجراء المسح الفعلي في الميدان ، على أساس الخطة المنسوخة من الخطة الضريبية ، يتم رسم مخطط تربة منطقة الدراسة.

يجب أن نتذكر أنه لا توجد حدود صارمة بين اختلافات التربة في الطبيعة ، حيث أن استبدال أحد الفروق في التربة بآخر يحدث تدريجيًا من خلال تراكم بعض الميزات وفقدان البعض الآخر. لذلك ، لا يسمح مسح التربة إلا بدرجة أكبر أو أقل بنقل الخطوط العريضة التخطيطية لتوزيع ملامح التربة ، وتعتمد دقة تحديد حدودها على مقياس المسح ونوع التربة والظروف الأخرى. يتم تحديد الحد الأدنى من أبعاد ملامح التربة التي تخضع للتعريف الإلزامي على خريطة التربة من خلال المعايير الفنية.

1.3.2 ميزات اختيار وإعداد عينات التربة للتحليل

من أجل تحديد محتوى مادة معينة في التربة بشكل صحيح ، يجب إجراء جميع التحليلات الكيميائية الزراعية بدقة ودقة لا تشوبهما شائبة. ومع ذلك ، حتى التحليل الشامل للغاية سيعطي نتائج غير موثوقة إذا لم يتم أخذ عينات التربة بشكل صحيح.

نظرًا لأن العينة المراد تحليلها صغيرة جدًا ، ويجب أن تعطي نتائج التحديد خاصية موضوعية لكميات كبيرة من المواد ، يتم الانتباه إلى القضاء على عدم التجانس عند أخذ عينات التربة. يتم تحقيق متوسط عينة التربة عن طريق الاختيار التدريجي للعينات الأولية والمختبرية والتحليلية.

يجب أن تتكون العينة الأولية المختلطة من عينات فردية (عينات أصلية) مأخوذة من نفس فرق التربة. إذا كان الموقع يحتوي على غطاء تربة معقد ، فلا يمكن أخذ عينة متوسطة واحدة. يجب أن يكون هناك العديد منهم بقدر وجود اختلافات في التربة.

اعتمادًا على تكوين الموقع ، يختلف موقع النقاط لأخذ العينات الأولية عليها. في قسم ضيق ممدود ، يمكن وضعها (في المنتصف) منه. على مساحة واسعة قريبة من مربع ، يكون الترتيب المتدرج لمواقع أخذ العينات أفضل. في المساحات الكبيرة ، يتم استخدام عينات التربة على طول قطعة الأرض في وسطها ، بكمية تصل إلى 20 قطعة.

قم بخلط عينة التربة الأولية المأخوذة جيدًا على قطعة من القماش المشمع ، ومتوسطها باستمرار وخفضها إلى الحجم المطلوب ، ثم اسكبها في كيس أو صندوق نظيف. هذه عينة معملية ، كتلتها حوالي 400 جرام.

يتم وضع ملصق من الخشب الرقائقي أو الورق المقوى ، مكتوب بالقلم الرصاص ، أعلى الصندوق مع عينة مخبرية ، تشير إلى:

1. أسماء الكائن.

2. أسماء المواقع.

3. أرقام قطعة الأرض.

4. أعماق الاختيار.

5. أرقام العينات.

6. ألقاب من أشرف على العمل أو أخذ العينة.

7. مواعيد العمل.

يتم إجراء نفس الإدخال في نفس الوقت في المجلة.

تُسكب عينة التربة التي يتم تسليمها من الموقع في المختبر على ورق سميك أو ورقة من الخشب الرقائقي النظيف وتعجن كل الكتل المتكتلة بيديك. ثم يتم اختيار شوائب أجنبية بملاقط ، وتكون التربة مختلطة جيدًا ، ويتم سحقها قليلاً. بعد هذا التحضير لعينة معملية ، يتم نثرها مرة أخرى لإحضارها إلى حالة تجفيف الهواء ، ثم يتم سحقها وتمريرها من خلال غربال بفتحات 2 مم.

يجب أن تكون غرفة تجفيف التربة جافة ومحمية من وصول الأمونيا والأبخرة الحمضية والغازات الأخرى.

لتحديد النشاط الأنزيمي ، عادة ما تؤخذ التربة المجففة في الهواء الطلق ؛ يجب تجفيف العينات الرطبة في المختبر في درجة حرارة الغرفة. يجب توخي الحذر للتأكد من أن العينة لا تحتوي على بقايا نباتية غير متحللة. يتم سحق كتل التربة وغربلتها من خلال غربال بحجم شبكة 1 مم. عند دراسة النشاط الأنزيمي لعينة جديدة (رطبة) ، يجب إيلاء المزيد من الاهتمام للإزالة الكاملة لبقايا النبات. بالتزامن مع دراسة النشاط ، يتم أيضًا تحديد رطوبة التربة ، ويتم إعادة حساب النتيجة التي تم الحصول عليها لـ 1 غرام من التربة الجافة تمامًا.

1.4 تأثير العوامل المختلفةعلى النشاط الأنزيمي للتربة

من العوامل المهمة التي تحدد معدل التفاعل الإنزيمي (والنشاط التحفيزي للإنزيم) درجة الحرارة ، والتي يظهر تأثيرها في الشكل 1. ويمكن أن نرى من الشكل أنه مع زيادة درجة الحرارة إلى درجة معينة القيمة ، يزيد معدل التفاعل. يمكن تفسير ذلك من خلال حقيقة أنه مع ارتفاع درجة الحرارة ، تتسارع حركة الجزيئات وتتاح لجزيئات المواد المتفاعلة فرصًا أكبر للتصادم مع بعضها البعض. هذا يزيد من احتمالية حدوث تفاعل بينهما. تسمى درجة الحرارة التي توفر أعلى معدل للتفاعل درجة الحرارة المثلى.

كل إنزيم له درجة الحرارة المثلى الخاصة به. بشكل عام ، بالنسبة للإنزيمات من أصل حيواني ، تقع بين 37 و 40 درجة مئوية ، والنبات - بين 40 و 50 درجة مئوية. ومع ذلك ، هناك استثناءات: أميليز من الحبوب النابتة لديه درجة حرارة مثالية عند 60 درجة مئوية ، والكاتلاز - في حدود 0-10 درجة مئوية. مع ارتفاع درجة الحرارة فوق المستوى الأمثل ، ينخفض معدل التفاعل الإنزيمي ، على الرغم من زيادة وتيرة الاصطدامات الجزيئية. يحدث هذا بسبب التمسخ ، أي فقدان الحالة الأصلية للإنزيم. عند درجات حرارة أعلى من 80 درجة مئوية ، تفقد معظم الإنزيمات نشاطها التحفيزي تمامًا.

يعتمد الانخفاض في معدل التفاعل الأنزيمي عند درجات حرارة أعلى من المستوى الأمثل على تغيير طبيعة الإنزيم. لذلك ، فإن أحد المؤشرات المهمة التي تميز نسبة الإنزيم إلى درجة الحرارة هو قابليته للحرارة ، أي معدل تعطيل الإنزيم نفسه مع زيادة درجة الحرارة.

الشكل 1 - تأثير درجة الحرارة على معدل التحلل المائي للنشا بواسطة الأميليز

في درجات الحرارة المنخفضة (0 درجة مئوية وأقل) ، ينخفض النشاط التحفيزي للإنزيمات إلى ما يقرب من الصفر ، ولكن لا يحدث تمسخ. مع زيادة درجة الحرارة ، يتم استعادة نشاطهم الحفاز مرة أخرى.

كما يتأثر النشاط الأنزيمي للتربة بالرطوبة ومحتوى الكائنات الحية الدقيقة والحالة البيئية للتربة.

1.5 تغيير مجتمعات الكائنات الحية الدقيقة في التربة

الكائنات الحية الدقيقة في التربة عديدة ومتنوعة للغاية. من بينها البكتيريا والفطريات الشعاعية والفطريات والطحالب المجهرية والأوليات والكائنات الحية القريبة من هذه المجموعات.

تتم الدورة البيولوجية في التربة بمشاركة مجموعات مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة. اعتمادًا على نوع التربة ، يختلف محتوى الكائنات الحية الدقيقة. في الحدائق ، الحدائق ، التربة الصالحة للزراعة ، هناك من مليون إلى عدة مليارات من الكائنات الحية الدقيقة لكل 1 غرام من التربة. تحتوي تربة كل قطعة أرض في الحديقة على الكائنات الحية الدقيقة الخاصة بها. يشاركون مع كتلتهم الحيوية في تراكم المواد العضوية في التربة. يلعبون دورًا كبيرًا في تكوين الأشكال المتاحة من التغذية المعدنية للنباتات. أهمية الكائنات الحية الدقيقة في تراكم المواد النشطة بيولوجيا في التربة ، مثل الأكسينات ، والجبريلين ، والفيتامينات ، والأحماض الأمينية ، التي تحفز نمو وتطور النباتات ، كبيرة بشكل استثنائي. الكائنات الحية الدقيقة التي تشكل مخاطًا لطبيعة عديد السكاريد ، بالإضافة إلى عدد كبير من الخيوط الفطرية ، تلعب دورًا نشطًا في تكوين بنية التربة ، وتلصق جزيئات التربة المتربة في الركام ، مما يحسن نظام الماء والهواء في التربة.

يرتبط النشاط البيولوجي للتربة وعدد ونشاط الكائنات الحية الدقيقة في التربة ارتباطًا وثيقًا بمحتوى وتكوين المادة العضوية. في الوقت نفسه ، فإن أهم عمليات تكوين خصوبة التربة ، مثل تمعدن مخلفات النباتات ، والترطيب ، وديناميات عناصر التغذية المعدنية ، وتفاعل محلول التربة ، وتحول الملوثات المختلفة في التربة ، ودرجة تراكم المبيدات الحشرية في النباتات وتراكم المواد السامة في التربة وظاهرة إجهاد التربة. كما أن الدور الصحي والصحي للكائنات الدقيقة كبير أيضًا في تحويل وتحييد مركبات المعادن الثقيلة.

يتمثل الاتجاه الواعد لاستعادة الخصوبة والتكثيف البيولوجي للزراعة والحفاظ عليهما في استخدام منتجات معالجة النفايات العضوية بمشاركة سماد دودة الأرض التي تتعايش مع الكائنات الحية الدقيقة. في التربة الطبيعية ، يتم تحلل القمامة عن طريق ديدان الأرض ، والفجوات وغيرها من الكائنات الحية. لكن الكائنات الحية الدقيقة تشارك أيضًا في هذه العملية. في أمعاء الديدان ، يتم خلق ظروف أكثر ملاءمة لهم لأداء أي وظائف من التربة. تقوم ديدان الأرض ، بالتحالف مع الكائنات الحية الدقيقة ، بتحويل النفايات العضوية المختلفة إلى أسمدة بيولوجية عالية الفعالية ذات بنية جيدة ، غنية بالعناصر الدقيقة والكبيرة ، والإنزيمات ، والنباتات الدقيقة النشطة ، مما يوفر تأثيرًا طويل الأمد (تدريجيًا طويل المدى) على النباتات.

لذلك ، من خلال ضمان تطوير الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، يزداد الغلة وتحسن جودتها. بعد كل شيء ، تتطور الكائنات الحية الدقيقة ، أي تقسم كل 20-30 دقيقة ، وفي وجود تغذية كافية ، تشكل كتلة حيوية كبيرة. إذا كان الثور الذي يزن 500 كجم في اليوم يشكل 0.5 كجم - 1 كجم ، فإن 500 كجم من الكائنات الحية الدقيقة يوميًا هي الكتلة الحيوية ، و 500 كجم من النباتات تخلق 5 أطنان من الكتلة الحيوية. لماذا لا يتم ملاحظة ذلك في التربة؟ ولهذا السبب ، تحتاج الكائنات الحية الدقيقة إلى الغذاء ، ومن ناحية أخرى ، هناك عوامل مختلفة تحد من ذلك ، ولا سيما المبيدات الحشرية. على مساحة هكتار واحد ، نتيجة للنشاط الحيوي لميكروبات التربة ، يتم إطلاق 7500 م 3 من ثاني أكسيد الكربون خلال العام. وثاني أكسيد الكربون ضروري على حد سواء كمصدر لتغذية الكربون للنباتات ولإذابة أملاح حمض الفوسفوريك التي يصعب الوصول إليها وتحويل الفوسفور إلى شكل متاح لتغذية النبات. أولئك. حيث تعمل الكائنات الحية الدقيقة بشكل جيد ، ليست هناك حاجة لاستخدام الأسمدة الفوسفورية. لكن الكائنات الحية الدقيقة نفسها تحتاج إلى مادة عضوية.

في توازن المادة العضوية في التربة ، يكون دور النباتات المزروعة عظيمًا. يتم تسهيل تراكم الدبال في التربة من خلال الأعشاب المعمرة ، وخاصة البقوليات. بعد حصادها ، تبقى الكتلة النباتية في التربة المخصبة بالنيتروجين بسبب تثبيتها بواسطة بكتيريا العقيدات من الهواء. تقلل محاصيل الصفوف والخضروات (البطاطس ، والملفوف ، وما إلى ذلك) محتوى الدبال في التربة ، وذلك بسبب ترك كمية صغيرة من بقايا النباتات في التربة ، ويوفر نظام الحراثة العميقة إمدادًا مكثفًا من الأكسجين للطبقة الصالحة للزراعة ، ونتيجة لذلك ، يوفر تمعدنًا قويًا للمواد العضوية ، أي خسارته.

عند تحليل التربة ، غالبًا ما يؤخذ في الاعتبار عدد المجموعات الفسيولوجية الفردية للكائنات الحية الدقيقة. يتم ذلك عن طريق ما يسمى بطريقة العيار ، حيث يتم تلوث الوسائط الغذائية الانتقائية السائلة (الاختيارية) لمجموعات معينة من الكائنات الحية الدقيقة بتخفيفات مختلفة من معلق التربة. من خلال تحديد درجة التخفيف بعد التثبيت في منظم الحرارة ، والذي أظهر وجود المجموعة المرغوبة من الكائنات الحية الدقيقة ، يمكن للمرء بعد ذلك تحديد عدد ممثليها في التربة عن طريق إعادة الحساب البسيط. وبهذه الطريقة ، يكتشفون مدى ثراء التربة في النترات ، ومزيلات النتروجين ، ومتحلل السليلوز والكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

لتوصيف نوع التربة وحالتها ، ليس فقط مؤشرات عدد المجموعات المختلفة من الكائنات الحية الدقيقة مهمة ، ولكن أيضًا تحليل الحالة في تربة الأنواع الفردية. مع استثناءات نادرة ، حتى المجموعات الفسيولوجية للكائنات الحية الدقيقة واسعة جدًا. يمكن للبيئة الخارجية أن تغير بشكل جذري تكوين الأنواع من الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، ولكن لها تأثير ضئيل أو معدوم على عدد مجموعاتها الفسيولوجية. لذلك ، عند تحليل التربة ، من المهم السعي لتحديد حالة الأنواع الفردية من الكائنات الحية الدقيقة.

من بين الكائنات الحية الدقيقة في التربة ، يوجد ممثلون عن وحدات نظامية مختلفة يمكنها استيعاب ليس فقط المركبات العضوية سهلة الهضم ، ولكن أيضًا المواد الأكثر تعقيدًا ذات الطبيعة العطرية ، والتي تشمل مركبات مميزة للتربة مثل مواد الدبال.

تشكلت جميع أنواع التربة على الأرض من صخور متنوعة جدًا ظهرت على السطح ، والتي تسمى عادةً الصخور الأم. تعمل الصخور الرسوبية السائبة بشكل أساسي كصخور مكونة للتربة ، حيث نادرًا ما تظهر الصخور النارية والمتحولة على السطح.

اعتبر مؤسس علم التربة العلمي ، في. ف. دوكوتشايف ، التربة كجسم خاص من الطبيعة ، ومميز كنبات أو حيوان أو معدن. وأشار إلى أن أنواع التربة المختلفة تتشكل في ظل ظروف مختلفة وأنها تتغير بمرور الوقت. وفقا لتعريف V. يتكون نوع التربة من: أ) الصخرة الأم ، ب) المناخ ، ج) الغطاء النباتي ، د) تضاريس البلد ، هـ) عمر عملية تكوين التربة.

في تطوير الأسس العلمية لعلوم التربة ، أشار V.V. Dokuchaev إلى الدور الهائل للكائنات الحية ، ولا سيما الكائنات الحية الدقيقة ، في تكوين التربة.

تزامنت فترة إبداع V. V. Dokuchaev مع وقت الاكتشافات العظيمة لـ L. Pasteur ، والتي أظهرت الأهمية الكبيرة للكائنات الدقيقة في تحويل المواد المختلفة وفي العملية المعدية. في نهاية القرن الماضي وبداية هذا القرن ، تم إجراء عدد من الاكتشافات المهمة في مجال علم الأحياء الدقيقة ، والتي كانت ذات أهمية أساسية لعلوم التربة والزراعة. وجد ، على وجه الخصوص ، أن التربة تحتوي على عدد كبير من الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. أعطى هذا سببًا للتفكير في الدور الأساسي للعامل الميكروبيولوجي في تكوين وحياة التربة.

بالتزامن مع V. V Dokuchaev ، عمل عالم التربة البارز الآخر P. A. Kostychev 24 ، ص. 72. في دراسة بعنوان "تربة منطقة تشيرنوزم في روسيا ، أصلها وتكوينها وخصائصها" (1886) ، كتب أن الجيولوجيا لها أهمية ثانوية في مسألة تشيرنوزم ، لأن تراكم المواد العضوية يحدث في الطبقات العليا. من الأرض ، متنوع جيولوجيًا ، و chernozem هي مسألة جغرافية النباتات العليا ومسألة فسيولوجيا النباتات السفلية التي تتحلل المادة العضوية. أجرى PA Kostychev سلسلة من التجارب لتوضيح دور المجموعات الفردية من الكائنات الحية الدقيقة في تكوين الدبال في التربة.

قدم الأكاديمي V. I. Vernadsky ، طالب V.V. Dokuchaev ، مساهمة كبيرة في مفهوم دور العامل البيولوجي في تحول الأرض وفي عملية تكوين التربة. كان يعتقد أن العامل الرئيسي في هجرة العناصر الكيميائية في الجزء العلوي من قشرة الأرض هي الكائنات الحية. لا يؤثر نشاطها على المواد العضوية فحسب ، بل يؤثر أيضًا على المواد المعدنية للتربة وطبقاتها التحتية.

منذ المراحل الأولى من تحول الصخور إلى تربة ، يظهر دور الكائنات الحية الدقيقة في عمليات تجوية المعادن بوضوح شديد. اعتبر العالمان البارزون V. I. Vernadsky و B. B. B. Polynov تجوية الصخور نتيجة لنشاط النبات ، وخاصة الكائنات الحية المنخفضة. حتى الآن ، تم تأكيد وجهة النظر هذه من خلال كمية كبيرة من المواد التجريبية.

عادةً ما يكون المستوطنون الأوائل للصخور عبارة عن أشنات صغيرة الحجم ، والتي تشكل ألواحًا تشبه الأوراق ، والتي تتراكم تحتها كمية صغيرة من التربة الدقيقة. الأشنات ، كقاعدة عامة ، تتعايش مع بكتيريا رمية غير بوغية.

فيما يتعلق بعدد من العناصر ، تعمل الأشنات كمراكم لها. في التربة الناعمة تحت الغطاء النباتي الصخري ، تزداد كمية المواد العضوية والفوسفور وأكسيد الحديد والكالسيوم والمغنيسيوم بشكل حاد.

من بين الكائنات الحية النباتية الأخرى التي تستقر على الصخور الأم ، يجب ملاحظة الطحالب المجهرية ، ولا سيما اللون الأزرق والأخضر والدياتومات. تعمل على تسريع عملية تجوية الألوميني سيليكات وعادة ما تعيش أيضًا مع البكتيريا غير المكونة للجراثيم.

من الواضح أن الطحالب تلعب دورًا مهمًا كمراكمات ذاتية التغذية للمواد العضوية ، والتي بدونها لا يمكن أن يستمر النشاط القوي للكائنات الدقيقة الرخية. هذا الأخير ينتج مركبات مختلفة تسبب التجوية للمعادن. العديد من الطحالب الخضراء المزرقة تعمل على تثبيت النيتروجين وتثري الصخور القابلة للتدمير بهذا العنصر.

ربما يلعب الدور الرئيسي في عملية التجوية ثاني أكسيد الكربون والأحماض المعدنية والعضوية التي تنتجها الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. هناك مؤشرات على أن بعض أحماض الكيتو لها تأثير تذويب قوي. لا يتم استبعاد إمكانية المشاركة في تجوية مركبات الدبال.

وتجدر الإشارة إلى أن العديد من البكتيريا تشكل مخاطًا ، مما يسهل الاتصال الوثيق بين الكائنات الحية الدقيقة والصخور. يحدث تدمير الأخير تحت تأثير منتجات النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة ، ونتيجة لتكوين مركبات معقدة بين مادة المخاط والعناصر الكيميائية التي تشكل الشبكات البلورية للمعادن. يجب اعتبار تجوية الصخور في الطبيعة كوحدة لعمليتين متعاكستين - تحلل المعادن الأولية وظهور المعادن الثانوية. يمكن أن تنشأ معادن جديدة عندما تتفاعل المستقلبات الميكروبية مع بعضها البعض.

...

وثائق مماثلة

دراسة الظروف البيئية والعوامل النطاقية والداخلية لتكوين التربة. توصيف بنية قطاعات التربة ، التركيب الحبيبي ، الخصائص الفيزيائية والكيميائية والمائية للتربة ، تكوين أنواع التربة الزراعية البيئية.

ورقة المصطلح ، تمت إضافة 09/14/2011

توصيف العناصر المورفولوجية وخصائص التربة. أنواع هيكل التربة. نظام من الرموز لتحديد الآفاق الجينية للتربة. تأثير التركيب الكيميائي على لون التربة. تصنيف أورام التربة والادراج.

الملخص ، تمت الإضافة في 12/22/2013

الظروف الطبيعية وعوامل تكوين التربة. قائمة منهجية لأنواع التربة الرئيسية وخصائصها المورفولوجية. الخواص الفيزيائية المائية للتربة ، قياسها الحبيبي ، التجميعي والكيميائي ، الكثافة الظاهرية. طرق حماية التربة.

ورقة مصطلح تمت إضافتها في 02/07/2010

الحالة الفسيولوجية لمثبتات النيتروجين في أنواع التربة ، وتقييم قدرتها على التكيف. تحليل عينات التربة المأخوذة من مناطق منطقة نيجني نوفغورود. التعرف على سلالات جنس Azotobacter بالخصائص الثقافية والفسيولوجية.

أطروحة ، تمت إضافة 02/15/2014

عوامل وعمليات تكوين التربة ، وهيكل غطاء التربة موضوع الدراسة ، والأنواع الرئيسية للتربة. الخصائص التفصيلية لخطوط التربة ونسبتها في منطقة الدراسة. تقييم خصوبة التربة وأهميتها في زراعة الغابات.

ورقة مصطلح تمت إضافتها في 11/12/2010

عشيرة Ophiobolus hyphae بواسطة eubacteria و actinomycetes والفطريات في التربة الطبيعية. نشاط المضادات الحيوية لبعض الفطريات المنتجة بشكل خاص فيما يتعلق بالفطريات الأخرى. عدوى الحشرات التي تعيش في التربة ، وتكوين البكتيريا في التربة.

الملخص ، تمت الإضافة في 07/03/2011

الظروف الطبيعية لتكوين التربة: المناخ والتضاريس والصخور الأم والغطاء النباتي والهيدرولوجيا والهيدروغرافيا. تدابير لتحسين خصوبة التربة ، توصيات لاستخدامها. التجميع الزراعي وتصنيف التربة.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة 06/22/2013

تأثير الصخور والمناخ والتضاريس والغطاء النباتي على تكوين التربة. التركيب الحبيبي ، الخواص الفيزيائية ، النظام المائي للتربة الصالحة للزراعة. تحديد مؤشر التربة البيئي. التدابير الرئيسية لتحسين خصوبة التربة في المجموعات الزراعية.

ورقة مصطلح ، تمت الإضافة في 05/25/2012

خصائص التربة المالحة وتكوينها. ظروف تراكم الملح في التربة. كثافة الغطاء النباتي. مصادر الأملاح سهلة الذوبان. توزيع التربة المالحة. التعبير عن التربة المالحة في علم النظم وآفاق التشخيص.

الملخص ، تمت إضافة 2014/3/30

دراسة تأثير المحاصيل الزراعية على تكوين وديناميكية محاليل التربة. توزيع تربة الغابات الرمادية ، خصائص التكوين ، التشخيص ، الخصائص ، التصنيف ، الاستخدام. محتوى وتركيب المادة العضوية في التربة.

من بين المؤشرات العديدة للنشاط البيولوجي للتربة ، تعتبر إنزيمات التربة ذات أهمية كبيرة. إن تنوعها وثرائها يجعل من الممكن إجراء تحولات كيميائية حيوية متتالية للمخلفات العضوية التي تدخل التربة.

يأتي اسم "الإنزيم" من الكلمة اللاتينية "fermentum" - تخمير ، عجين مخمر. لم يتم بعد فهم ظاهرة الحفز بشكل كامل. يتمثل جوهر المحفز في تقليل طاقة التنشيط المطلوبة لتفاعل كيميائي ، وتوجيهه بطريقة ملتوية من خلال تفاعلات وسيطة تتطلب طاقة أقل ، بدون محفز. هذا يزيد أيضًا من معدل التفاعل الرئيسي. تحت تأثير الإنزيم ، تضعف الروابط الجزيئية في الركيزة بسبب بعض التشوه في جزيءها ، والذي يحدث أثناء تكوين مركب الركيزة الإنزيمية.

وبالتالي ، فإن دور الإنزيمات هو أنها تسرع بشكل كبير التفاعلات الكيميائية الحيوية وتجعلها ممكنة في درجات الحرارة العادية العادية.

الإنزيمات ، على عكس المحفزات غير العضوية ، لها تأثير انتقائي. يتم التعبير عن خصوصية عمل الإنزيمات في حقيقة أن كل إنزيم يعمل فقط على مادة معينة ، أو على نوع معين من الروابط الكيميائية في الجزيء. بحكم طبيعتها البيوكيميائية ، جميع الإنزيمات عبارة عن مواد بروتينية جزيئية عالية. تتأثر خصوصية البروتينات الأنزيمية بتسلسل الأحماض الأمينية فيها. تحتوي بعض الإنزيمات على مركبات أبسط بالإضافة إلى البروتين. على سبيل المثال ، تحتوي العديد من الإنزيمات المؤكسدة على مركبات الحديد العضوية. وتشمل الأنواع الأخرى النحاس والزنك والمنغنيز والفاناديوم والكروم والفيتامينات والمركبات العضوية الأخرى.

يعتمد التصنيف الموحد للإنزيمات على خصوصية نوع التفاعل ، وتنقسم الإنزيمات حاليًا إلى 6 فئات. في التربة ، تعتبر الإنزيمات المؤكسدة (تحفز عمليات الأكسدة البيولوجية) والهيدروليسات (تحفيز الانقسام مع إضافة الماء) هي الأكثر دراسة. من بين الأكسيدوروكتازات الموجودة في التربة ، فإن الكاتلاز ، ونزعة الهيدروجين ، وأكسيداز الفينول ، وما إلى ذلك هي الأكثر شيوعًا.

يشاركون في عمليات الأكسدة والاختزال في تركيب المكونات الدبالية. من الهيدرولازات ، يتم توزيع الانفرتيز واليورياز والبروتياز والفوسفاتيز على نطاق واسع في التربة. تشارك هذه الإنزيمات في تفاعلات التحلل المائي للمركبات العضوية كبيرة الجزيئات ، وبالتالي تلعب دورًا مهمًا في إثراء التربة بالمغذيات المتحركة والمتاحة للنباتات والكائنات الحية الدقيقة.

قام عدد كبير من الباحثين بدراسة النشاط الأنزيمي للتربة. نتيجة البحث ، ثبت أن النشاط الأنزيمي هو خاصية أساسية للتربة. يتكون النشاط الأنزيمي للتربة نتيجة لمجمل عمليات دخول وتثبيت وعمل الإنزيمات في التربة. إن مصادر إنزيمات التربة كلها مواد حية للتربة: نباتات ، كائنات دقيقة ، حيوانات ، فطريات ، طحالب ، إلخ. المتراكمة في التربة ، تصبح الإنزيمات مكونًا تفاعليًا لا يتجزأ من النظام البيئي. التربة هي أغنى نظام من حيث تنوع الإنزيمات والبركة الأنزيمية. يسمح تنوع وثراء الإنزيمات في التربة بالتحولات الكيميائية الحيوية المتتالية لمختلف المخلفات العضوية الواردة.

تلعب إنزيمات التربة دورًا مهمًا في عمليات تكوين الدبال. يعتبر تحويل المخلفات النباتية والحيوانية إلى مواد دبالية عملية كيميائية حيوية معقدة تتضمن مجموعات مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة ، بالإضافة إلى إنزيمات خارج الخلية تثبتها التربة. تم الكشف عن علاقة مباشرة بين شدة الترطيب والنشاط الأنزيمي.

وتجدر الإشارة بشكل خاص إلى أهمية الإنزيمات في تلك الحالات التي تتطور فيها الظروف القاسية للنشاط الحيوي للكائنات الدقيقة في التربة ، على وجه الخصوص ، مع التلوث الكيميائي. في هذه الحالات ، يظل التمثيل الغذائي في التربة دون تغيير إلى حد ما بسبب عمل الإنزيمات المعطلة بالتربة ، وبالتالي المستقرة. لوحظ أقصى نشاط تحفيزي للأنزيمات الفردية في نطاق درجة حموضة صغيرة نسبيًا ، وهو الأمثل بالنسبة لها. نظرًا لوجود تربة في الطبيعة مع مجموعة واسعة من التفاعلات البيئية (درجة الحموضة 3.5-11.0) ، فإن مستوى نشاطها مختلف تمامًا.

أثبتت الدراسات التي أجراها مؤلفون مختلفون أن نشاط إنزيمات التربة يمكن أن يكون بمثابة مؤشر تشخيصي إضافي لخصوبة التربة وتغيراتها نتيجة للتأثيرات البشرية. يتم تسهيل استخدام النشاط الأنزيمي كمؤشر تشخيصي من خلال الخطأ المنخفض للتجارب والاستقرار العالي للإنزيمات أثناء تخزين العينات.

الأقسام