Enzymatická aktivita pôdnej katalázy. Encyklopédia záhradníka

Domov

Čistenie a filtrácia vody

Enzýmy sú katalyzátory chemických reakcií proteínovej povahy, ktoré sa líšia špecifickosťou svojho pôsobenia vo vzťahu ku katalýze určitých chemických reakcií. Sú produktom biosyntézy všetkých živých pôdnych organizmov: drevín a bylín, machov, lišajníkov, rias, mikroorganizmov, prvokov, hmyzu, bezstavovcov a stavovcov, ktoré sú v prírodnom prostredí zastúpené určitými agregátmi - biocenózami.

Biosyntéza enzýmov v živých organizmoch sa uskutočňuje v dôsledku genetických faktorov zodpovedných za dedičný prenos typu metabolizmu a jeho adaptívnu variabilitu. Enzýmy sú pracovným aparátom, ktorým sa realizuje pôsobenie génov. Katalyzujú tisíce chemických reakcií v organizmoch, ktoré v konečnom dôsledku tvoria bunkový metabolizmus. Vďaka nim sa chemické reakcie v tele uskutočňujú vysokou rýchlosťou.

V súčasnosti je známych viac ako 900 enzýmov. Sú rozdelené do šiestich hlavných tried.

1. Oxireduktázy katalyzujúce redoxné reakcie.

2. Transferázy katalyzujúce reakcie medzimolekulového prenosu rôznych chemických skupín a zvyškov.

3. Hydrolázy katalyzujúce reakcie hydrolytického štiepenia vnútromolekulových väzieb.

4. Lyázy, ktoré katalyzujú adíciu skupín na dvojité väzby a reverzné reakcie abstrakcie takýchto skupín.

5. Izomerázy katalyzujúce izomerizačné reakcie.

6. Ligázy, ktoré katalyzujú chemické reakcie s tvorbou väzieb v dôsledku ATP (kyselina adenozíntrifosforečná).

Keď živé organizmy umierajú a hnijú, niektoré z ich enzýmov sú zničené a niektoré, ktoré sa dostanú do pôdy, si zachovávajú svoju aktivitu a katalyzujú mnohé chemické reakcie v pôde, zúčastňujú sa procesov tvorby pôdy a tvorby kvalitatívneho znaku pôdy - plodnosť. V rôznych typoch pôd pod určitými biocenózami vznikali vlastné enzymatické komplexy líšiace sa aktivitou biokatalytických reakcií.

VF Kuprevich a TA Shcherbakova (1966) poznamenávajú, že dôležitou vlastnosťou pôdnych enzymatických komplexov je usporiadanosť pôsobenia existujúcich skupín enzýmov, čo sa prejavuje v tom, že je zabezpečené súčasné pôsobenie viacerých enzýmov predstavujúcich rôzne skupiny. ; tvorba a akumulácia zlúčenín prítomných v pôde v nadbytku sú vylúčené; nadbytočné nahromadené mobilné jednoduché zlúčeniny (napríklad NH 3) sa dočasne tak či onak viažu a posielajú do cyklov, ktoré kulminujú tvorbou viac alebo menej zložitých zlúčenín. Enzymatické komplexy sú vyvážené samoregulačné systémy. Hlavnú úlohu v tom zohrávajú mikroorganizmy a rastliny, ktoré neustále dopĺňajú pôdne enzýmy, keďže mnohé z nich sú krátkodobé. Počet enzýmov sa nepriamo posudzuje podľa ich aktivity v čase, ktorá je závislá od chemickej povahy reaktantov (substrát, enzým) a od podmienok interakcie (koncentrácia zložiek, pH, teplota, zloženie média, pôsobenie aktivátorov, inhibítory atď.).

Táto kapitola rozoberá účasť na niektorých chemických pôdnych procesoch enzýmov z triedy hydroláz - aktivita invertázy, ureázy, fosfatázy, proteázy a z triedy oxidoreduktáz - aktivita katalázy, peroxidázy a polyfenoloxidázy, ktoré majú veľký význam. pri premene organických látok s obsahom dusíka a fosforu, látok sacharidovej povahy a pri procesoch tvorby humusu. Aktivita týchto enzýmov je významným ukazovateľom úrodnosti pôdy. Okrem toho bude aktivita týchto enzýmov v lesných a orných pôdach rôzneho stupňa obrábania charakterizovaná na príklade podzolových, sivých lesov a drnovo-vápenatých pôd.

CHARAKTERISTIKA PÔDNYCH ENZÝMOV

Invertáza – katalyzuje reakcie hydrolytického štiepenia sacharózy na ekvimolárne množstvá glukózy a fruktózy, pôsobí aj na iné sacharidy s tvorbou molekúl fruktózy – energetického produktu pre životne dôležitú činnosť mikroorganizmov, katalyzuje reakcie fruktózatransferázy. Štúdie mnohých autorov ukázali, že aktivita invertázy lepšie ako iné enzýmy odráža úroveň úrodnosti pôdy a biologickú aktivitu.

Ureáza – katalyzuje reakcie hydrolytického štiepenia močoviny na amoniak a oxid uhličitý. V súvislosti s využitím močoviny v agronomickej praxi treba mať na pamäti, že ureázová aktivita je vyššia v úrodnejších pôdach. Vychádza vo všetkých pôdach v obdobiach ich najväčšej biologickej aktivity - v júli - auguste.

Fosfatáza (alkalická a kyslá) - katalyzuje hydrolýzu množstva organofosforových zlúčenín za vzniku ortofosfátu. Fosfatázová aktivita je nepriamo úmerná zásobovaniu rastlín dostupným fosforom, takže sa môže použiť ako dodatočný indikátor pri určovaní potreby aplikácie fosfátových hnojív do pôdy. Najvyššia aktivita fosfatázy je v rizosfére rastlín.

Proteázy sú skupinou enzýmov, za účasti ktorých sa bielkoviny štiepia na polypeptidy a aminokyseliny, následne sa hydrolyzujú na amoniak, oxid uhličitý a vodu. V tomto ohľade majú proteázy veľký význam v živote pôdy, pretože sú spojené so zmenami v zložení organických zložiek a dynamikou foriem dusíka asimilovaných rastlinami.

Kataláza - v dôsledku svojho aktivačného pôsobenia sa peroxid vodíka, ktorý je toxický pre živé organizmy, štiepi na vodu a voľný kyslík. Vegetácia má veľký vplyv na katalázovú aktivitu minerálnych pôd. Pôdy pod rastlinami so silným hlboko prenikavým koreňovým systémom sa spravidla vyznačujú vysokou katalázovou aktivitou. Charakteristickým znakom katalázovej aktivity je, že sa mení len málo v profile, má inverzný vzťah s pôdnou vlhkosťou a priamy vzťah s teplotou.

Polyfenoloxidáza a peroxidáza – hrajú dôležitú úlohu v procesoch tvorby humusu v pôdach. Polyfenoloxidáza katalyzuje oxidáciu polyfenolov na chinóny v prítomnosti voľného vzdušného kyslíka. Peroxidáza katalyzuje oxidáciu polyfenolov v prítomnosti peroxidu vodíka alebo organických peroxidov. Jeho úlohou je zároveň aktivovať peroxidy, keďže majú slabý oxidačný účinok na fenoly. Ďalšia kondenzácia chinónov s aminokyselinami a peptidmi môže nastať za vzniku primárnej molekuly humínovej kyseliny, ktorá sa môže ďalej stať komplexnejšou v dôsledku opakovaných kondenzácií (Kononova, 1963).

Bolo poznamenané (Chunderova, 1970), že pomer aktivity polyfenoloxidázy (S) k aktivite peroxidázy (D), vyjadrený v percentách (), súvisí s akumuláciou humusu v pôdach, preto je táto hodnota nazývaný podmienený koeficient akumulácie humusu (K). Na orných, slabo obrábaných pôdach Udmurtia za obdobie od mája do septembra to bolo: v podzolovej pôde - 24 %, v sivej lesnej podzolizovanej pôde - 26 % a v pôde sódno-vápenatej - 29 %.

ENZYMATÍVNE PROCESY V PÔDE

Biokatalytická aktivita pôd je vo významnej zhode so stupňom ich obohatenia mikroorganizmami (tabuľka 11), závisí od typu pôdy a mení sa naprieč genetickými horizontmi, čo súvisí so zmenami v obsahu humusu, reakciou, Red-Ox. potenciál a ďalšie ukazovatele pozdĺž profilu.

V pralesných pôdach je intenzita enzymatických reakcií determinovaná najmä horizontom lesného opadu a v orných pôdach ornými vrstvami. V niektorých aj v iných pôdach majú všetky biologicky menej aktívne genetické horizonty nachádzajúce sa pod horizontom A alebo Ap nízku enzýmovú aktivitu, ktorá sa pri kultivácii pôdy mierne mení v pozitívnom smere. Po vybudovaní lesných pôd na ornú pôdu sa enzymatická aktivita vytvoreného orného horizontu v porovnaní s lesným opadom výrazne znižuje, ale pri obrábaní sa zvyšuje a u vysokokultivovaných druhov sa blíži alebo prekračuje. lesného odpadu.

11. Porovnanie biogenicity a enzymatickej aktivity pôd v strednom Cis-Uralu (Pukhidskaya a Kovrigo, 1974)

číslo sekcie, názov pôdy	Horizont, hĺbka odberu, cm	Celkový počet mikroorganizmov, tisíc na 1 g abs. suché pôda (priemer za rok 1962, 1964-1965)	Indikátory aktivity enzýmov (priemer za roky 1969 – 1971)
			Invertáza, mg glukózy na 1 g pôdy prvý deň	Fosfatáza, mg fenolftaleínu na 100 g pôdy počas 1 hodiny	Ureáza, mg NH, na 1 g pôdy počas 1 dňa	Kataláza, ml 0 2 na 1 g pôdy počas 1 min	Polyfenoloxidáza	peroxidáza
			Invertáza, mg glukózy na 1 g pôdy prvý deň	Fosfatáza, mg fenolftaleínu na 100 g pôdy počas 1 hodiny	Ureáza, mg NH, na 1 g pôdy počas 1 dňa	Kataláza, ml 0 2 na 1 g pôdy počas 1 min	mg purpurogalínu na 100 g pôdy
3. Sod-stredný podzolový stredne hlinitý (pod lesom)


				Neurčené
1. Sodné stredne podzolové stredne hlinité slabo obrábané


10. Sivý les podzolizovaný ťažký hlinitý slabo obrábaný


2. Sod-karbonát, mierne vylúhovaný, svetlo hlinitý, zle pestovaný

Aktivita biokatalytických reakcií v pôdach sa mení. Najnižšia je na jar a na jeseň a najvyššia býva v júli až auguste, čo zodpovedá dynamike celkového priebehu biologických procesov v pôdach. V závislosti od typu pôd a ich geografickej polohy je však dynamika enzymatických procesov veľmi rozdielna.

Kontrolné otázky a úlohy

1. Aké zlúčeniny sa nazývajú enzýmy? Aká je ich produkcia a význam pre živé organizmy? 2. Vymenujte zdroje pôdnych enzýmov. Akú úlohu zohrávajú jednotlivé enzýmy v chémii pôdy? 3. Uveďte pojem enzymatický komplex pôd a jeho fungovanie. 4. Uveďte všeobecný opis priebehu enzymatických procesov v panenských a orných pôdach.

Štúdium enzymatickej aktivity pôdy v agrosystémoch horného Povolžia, vytvorených v dlhodobých stacionárnych pokusoch na sodno-podzolických a sivých lesných pôdach, bolo realizované s cieľom posúdiť ich ekologický stav. V podzolových pôdach lesných ekosystémov je priemerná úroveň aktivity invertázy 21,1 mg glukózy/1 g pôdy a v pôde agrosystémov je to 8,6 mg glukózy/1 g pôdy. Poľnohospodárske využitie znížilo aktivitu invertázy v priemere 2,5-krát. Obzvlášť silná depresia invertázy sa pozoruje na nulovom pozadí, kde sa každoročne vykonávajú agrotechnické opatrenia na pestovanie plodín bez zavádzania hnojív. Priemerná aktivita ureázy v pôde agroekosystémov bola 0,10 mg N-NH4/1g pôdy, o niečo vyššia bola v pôde lesných ekosystémov - 0,13 mg N-NH4/1g, čo je spôsobené predovšetkým genetickými charakteristikami slatiny. -podzolové pôdy a úroveň ich úrodnosti. Na šedej lesnej pôde sa skúmaná miera agrogénneho zaťaženia neprejavila negatívne na aktivitu pôdnych enzýmov, ale naopak, existuje tendencia k zvýšeniu ich aktivity na ornej pôde, čo je sprevádzané mobilizáciou celková aktivita biologických procesov v pôde v porovnaní s úhorom. Intenzita vplyvu na pôdny kryt rôznymi technologickými metódami sa prejavila v poklese ukazovateľov enzymatickej aktivity len na sódno-podzolových pôdach. Z ekologického hľadiska možno tieto výsledky považovať za znak reakcie pôdneho krytu na vonkajšie antropogénne tlaky.

poľnohospodárske krajiny

invertáza

katatáza

sod-podzolický

sivé lesné pôdy

enzymatickú aktivitu

1. Witter A.F. Obrábanie pôdy ako faktor regulácie úrodnosti pôdy /A.F. Witter, V.I. Turusov, V.M. Garmashov, S.A. Gavrilov. - M.: Infra-M, 2014. - 174 s.

2. Džanajev Z.G. Agrochémia a biológia pôd na juhu Ruska / Z.G. Džanajev. - M.: Vydavateľstvo Moskovskej štátnej univerzity, 2008. - 528 s.

3. Zvjagincev D.G. Biológia pôdy / D.G. Zvjagincev, N.A. Babieva. - M., 2005. - 520 s.

4. Zinčenko M.K. Enzymatický potenciál agrokrajiny šedej lesnej pôdy Vladimírského opolea / M.K. Zinčenko, S.I. Zinchenko // Úspechy moderných prírodných vied. - 2015. - č. 1. - S. 1319-1323.

5. Zinčenko M.K. Reakcia pôdnej mikroflóry sivej lesnej pôdy na dlhodobé používanie hnojív rôznych stupňov intenzifikácie / M.K. Zinčenko, L.G. Stoyanova // Úspechy vedy a techniky agropriemyselného komplexu. - 2016. - č. 2. - T. 30. - S. 21.-24.

6. Emtsev V.T. Mikrobiológia: učebnica pre vysoké školy / V.T. Jemcev. – M.: Drop, 2005. – 445 s.

7. Enkina O.V. Mikrobiologické aspekty zachovania plodnosti kubánskych černozemí / O.V. Enkina, N.F. Korobského. - Krasnodar, 1999. - 140 s.

8. Metódy pôdnej mikrobiológie a biochémie; [ed. D.G. Zvjagincev]. - M.: Vydavateľstvo Moskovskej štátnej univerzity, 1991. - 292 s.

9. Khaziev F.Kh. Enzymatická aktivita pôd agrocenóz a perspektívy jej štúdia / F.Kh. Khaziev, A.E. Gulko // Náuka o pôde. - 1991. - č. 8. - S. 88-103.

10. Khaziev F.Kh. Metódy pôdnej enzymológie / F.Kh. Khaziev. – M.: Nauka, 2005. – 254 s.

Agroekologické funkcie pôd sú vyjadrené určitými kvantitatívnymi a kvalitatívnymi parametrickými charakteristikami, z ktorých najdôležitejšie sú biologické ukazovatele. Procesy rozkladu rastlinných zvyškov, syntéza a mineralizácia humusu, premena ťažko dostupných foriem živín na formy stráviteľné pre rastliny, priebeh amonifikácie, nitrifikácie a fixácie voľného dusíka v ovzduší sú spôsobené tzv. činnosť pôdnych mikroorganizmov.

Za účasti enzýmov prebiehajú procesy látkovej premeny a energie pri rozklade a syntéze organických zlúčenín, prechode ťažko stráviteľných živín do foriem, ktoré sú ľahko dostupné pre rastliny a mikroorganizmy. Preto je enzymatická aktivita pôdy najdôležitejším diagnostickým ukazovateľom vplyvu antropogénnej záťaže na pôdne systémy. Platí to najmä pre agroekosystémy s každoročným agrotechnickým vplyvom na pôdu. Stanovenie aktivity pôdnych enzýmov je veľmi dôležité pre stanovenie miery vplyvu agrotechnických opatrení a agrochemických činidiel na aktivitu biologických procesov, aby bolo možné posúdiť mieru mobilizácie hlavných organogénnych prvkov.

Výskumný cieľ bolo posúdiť ekologický stav pôd v agrosystémoch hornovolžskej oblasti z hľadiska enzymatickej aktivity. Predmetom skúmania boli sodno-podzolové pôdy rôzneho stupňa podzolizácie a sivé lesné pôdy na priľahlej panenskej a kultúrnej krajine.

Materiály a metódy výskumu

Keďže objektívne údaje o úrodnosti pôdy a jej biologickej aktivite je možné získať v dlhodobých stacionárnych pokusoch, vzorky pôdy boli na štúdium odobraté vo variantoch dlhodobých stacionárnych pokusov lokalizovaných na základe Výskumného ústavu poľnohospodárskeho v Kostrome, Poľnohospodárskeho ústavu Ivanovo. akadémie a Vladimíra Výskumného ústavu poľnohospodárstva. Výsledkom bolo, že aktivita enzýmu bola analyzovaná v hlinito-ľahkej podzolovej hlinitej pôde (experiment 1, Kostroma), vlhkej stredne podzolovej ľahkej hlinitej pôde (experiment 2, Ivanovo); sírový les stredne hlinitá pôda (Pokus 3, Suzdal).

Aby sme mohli identifikovať mieru vplyvu rôznych druhov antropogénneho zaťaženia na pôdy agroekosystémov, študovali sme referenčné pôdne vzorky nenarušených ekosystémov susediacich s experimentálnymi plochami. Panenskými variantmi hlinito-podzolových pôd boli plochy pod borovicovým lesom s prímesou listnatých drevín. Sivé lesné pôdy dlhodobého úhoru sa tvoria pod listnatými lesmi s hojnými forbínami v pôdnom pokryve.

Sivé lesné pôdy Vladimirského opolu sa vyznačujú priemernou akumuláciou organických látok. Obsah humusu v horizonte A1 (A p) je 1,9 - 4 %; humusový horizont je tenký (17-37 cm). Hodnota kyslosti, charakteristická pre tieto pôdy, je nižšia ako pre sódno-podzolové pôdy, prevládajú slabo kyslé pôdy (рН=5,2-6,0). Preto sa sivé lesné pôdy v regióne Vladimir vyznačujú priaznivejšími agrochemickými ukazovateľmi v porovnaní so sodno-podzolickými pôdami. Stacionárny poľný experiment na sivej lesnej pôde bol založený v roku 1997 na štúdium účinnosti adaptívnych systémov hospodárenia v krajine (ALAS). Na študovaných variantoch sa pre striedanie 6-poľného striedania plodín zavádza: na nulovom pozadí - maštaľný hnoj 40t/ha (naraz); v priemere - N 240 R 150 K 150; minerál vysokej intenzity - N 510 R 480 K 480; vysokointenzívny organominerálny - hnoj 80t / ha (naraz) + N 495 R 300 K 300.

Obsah humusu v pôde pokusného pozemku Poľnohospodárskej akadémie Ivanovo je 1,92 %; pH xl - 4,6-6,4; P 2 O 5 - 170-180 mg / kg pôdy, K 2 O - 110-170 mg / kg pôdy. Hrúbka ornej vrstvy je 21-23 cm Pokus bol začatý v roku 1987. Vzorky pôdy boli odobraté v štvorpoľnom striedaní plodín proti bežnému pozadiu (N 30 P 60 K 60) podľa dvoch spôsobov obrábania pôdy - orba odhrňovačom do hĺbky 20-22 cm (S) a plošné kosenie bez plôšky do 20. -22 cm (PO).

Úrodnosť sodno-podzolovej pôdy dlhodobého stacionárneho pokusu Výskumného ústavu poľnohospodárskeho v Kostrome v období odberu vzoriek charakterizovali tieto priemerné ukazovatele: obsah humusu 1,39-1,54 %; pH xl - 4,6-6,4; P205 - 105-126 mg/kg; K20 - 104-156 mg/kg. V roku 1978 bol založený dlhodobý stacionárny poľný experiment na štúdium vplyvu vápna na vlastnosti pôdy a výnosy plodín. Štúdie sa uskutočňovali pri striedaní plodín na siedmich poliach. Pre túto prácu boli vybrané vzorky pôdy vo variantoch N 45 P 45 K 45 - nulové pozadie; - normálne a Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135) - intenzívne. Pomocným prostriedkom v pokuse bola dolomitová múka, zavedená jednorázovo pri pokládke pokusu v dávke 25 t/ha fyzickej hmotnosti pre variant Ca 2,5 (NPK) 3 . Vo variante Ca 0,5 + Ca 0,5 (NPK) 1 bol meliorant prvýkrát použitý frakčne - na začiatku pokusu v dávke 5 t/ha, 0,5 hydrolytickej acidity; opäť - na konci štvrtej rotácie v roku 2007 na jeseň, pod orbou, v dávke 3,2 t/ha, 0,5 požiadavky na hydrolytickú kyslosť.

V pôdnych vzorkách bola stanovená: aktivita katalázy gazometrickou metódou podľa Galstyana, aktivita invertázy metódou I.N. Romeiko, S.M. Malinovskaja a ureázová aktivita metódou T.A. Ščerbaková. Aktivita týchto pôdnych enzýmov priamo súvisí s premenou uhlíka, dusíka a redoxných procesov, a preto charakterizuje funkčný stav pôdnych mikroorganizmov. Komplexné stanovenie týchto parametrov umožňuje presnejšie určiť smer zmien aktivity enzymatického fondu pôdnych odrôd.

V období rokov 2011-2013 sa uskutočnili biochemické štúdie aktivity enzýmov. v pôdnej vrstve 0-20 cm, keďže hlavná biologická aktivita a najvyššia biogenita sú vlastné horným vrstvách pôdneho profilu, maximálne obohatenému o organickú hmotu, s najpriaznivejším hydrotermálnym a vzdušným režimom pre mikroflóru.

Výsledky výskumu a diskusia

Najdôležitejším článkom kolobehu uhlíka v prírode je štádium enzymatickej premeny sacharidov v pôdnom prostredí. Zabezpečuje pohyb organického materiálu vstupujúceho do pôdy vo veľkých množstvách a v nej nahromadenej energie, ako aj jej akumuláciu v pôde vo forme humusu, keďže v tomto prípade vznikajú predhumusové zložky.

Rastlinné zvyšky vstupujúce do pôdy sú 60% sacharidov. V pôde sa našli mono-, di- a polysacharidy (celulózy, hemicelulózy, škrob atď.). Je zrejmé, že agroekologické vplyvy vedúce k zmenám fyzikálno-chemického a biologického stavu pôd ovplyvňujú aktivitu enzýmov metabolizmu sacharidov. Údaje o aktivite pôdnej invertázy sú uvedené v tabuľke 1.

stôl 1

Invertázová aktivita v pôdach agroekosystémov

	Miesto odberu vzoriek	Agroekosystémy	Aktivita invertázy, mg glukózy/1 g pôdy za 40 hodín
Sod-podzolic ľahká hlinitá pôda	Kostroma	Les (kontrola)
		Nulové pozadie N 45 R 45 K 45
		Normálne Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzívne Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-stredný podzolový svetlo hlinitý		Les (kontrola)
		Normálny N 30 R 60 K 60
		Normálny N 30 R 60 K 60
		Vklad (kontrola)
		*Nulové pozadie
		N 30-60 R 30-60 K 30-60
		vysoká intenzita minerálne N 120 R 120 K 120
		N 120 R 120 K 120; Hnojivo 80t/ha + N 90

Poznámka: V tabuľke sú uvedené dávky hnojív na šedej lesnej pôde počas sledovaného obdobia.

Zistilo sa, že v sodno-podzolovej pôde lesných ekosystémov je priemerná úroveň aktivity invertázy 21,1 mg glukózy/1 g pôdy a v pôde agrosystémov - 8,6 mg glukózy/1 g pôdy. To znamená, že poľnohospodárske využitie ornej pôdy malo významný vplyv na aktivitu invertázy, ktorá ju znížila v priemere 2,5-krát.

Obzvlášť silná depresia invertázy sa pozoruje na nulovom pozadí, kde sa každoročne vykonávajú agrotechnické opatrenia na pestovanie plodín bez zavádzania hnojív. Môže to byť spôsobené miernym prílevom morskej hmoty vo forme zvyškov okopanín, ako aj zmenou fyzikálno-chemických vlastností v dôsledku obrábania pôdy.

Agrotechnické využitie sivej lesnej pôdy výrazne neznižuje aktivitu metabolizmu sacharidov v porovnaní s pôdou ležiacou úhorom. V oblastiach s dlhodobým úhorom je priemerná aktivita invertázy 50,0 mg glukózy na 1 g pôdy počas 40 hodín, čo je o 9 % viac ako je priemer na ornej pôde. Kolísanie hodnôt enzýmov v sivej lesnej pôde agrosystémov počas 2 rokov výskumu (2012-2013) bolo V = 7,6 %, s priemernou hodnotou XS = 45,8 mg glukózy/1 g pôdy za 40 hodín. Vplyv hnojívových systémov na aktivitu invertázy je najvýraznejší oproti priemernému pozadiu. V tomto variante boli ukazovatele aktivity enzýmov výrazne vyššie (НСР 05 = 2,9) ako v iných intenzifikačných pozadiach. Preto sa pri použití stredných dávok hnojív vytvárajú priaznivé podmienky na premenu organických zlúčenín aromatického radu na humusové zložky. Potvrdzujú to údaje o obsahu organického uhlíka, keďže maximálne zásoby humusu sa nahromadili na priemernom pozadí 3,62 %.

Jedným z informatívnych ukazovateľov enzymatickej aktivity pôdy je aktivita ureázy. Mnohí výskumníci považujú aktivitu ureázy za indikátor samočistiacej schopnosti pôdy kontaminovanej organickými xenobiotikami. Pôsobenie ureázy je spojené s hydrolytickým štiepením väzby medzi dusíkom a uhlíkom (CO-NH) v molekulách organických zlúčenín obsahujúcich dusík. V agroekosystémoch rýchly nárast aktivity ureázy naznačuje aj schopnosť akumulovať amoniakálny dusík v pôde. Preto mnohí výskumníci zaznamenávajú pozitívnu koreláciu medzi aktivitou ureázy a obsahom dusíka a humusu v pôde.

O tom, že popisované sodné podzolové pôdy sú slabo zásobené východiskovým organickým substrátom svedčí nízka aktivita tohto enzýmu (tab. 2). V našich štúdiách bola priemerná aktivita ureázy v pôde agroekosystémov 0,10 mg N-NH 4 /1g pôdy, mierne vyššia je v pôde lesných ekosystémov - 0,13 mg N-NH 4 /1g, čo je spôsobené predovšetkým na genetické vlastnosti sodno-podzolových pôd a ich úroveň úrodnosti.

tabuľka 2

Ureázová aktivita v pôdach agrosystémov

	Miesto odberu vzoriek	Agroekosystémy	Ureázová aktivita, mg N-NH 4 /1g pôdy za 4 hodiny
Sod-podzolic ľahká hlinitá pôda	Kostroma	Les (kontrola)
		Nulové pozadie N 45 R 45 K 45
		Normálne Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzívne Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-stredný podzolový svetlo hlinitý		Les (kontrola)

		Normálny N 30 R 60 K 60
Sivá lesná stredne hlinitá pôda		Vklad (kontrola)
		Nulové pozadie
		N 30-60 R 30-60 K 30-60
		vysoká intenzita minerálne N 120 R 120 K 120
		Organominerálne látky s vysokou intenzitou N 120 R 120 K 120; Hnojivo 80t/ha + N 90

Na úrovni prírodných biotopov je aktivita ureázy zachovaná v pokuse 1, kde agrotechnické opatrenia okrem použitia minerálnych hnojív zahŕňali vápnenie pôdy. Na pozadí poklesu obsahu vodíkových a hliníkových iónov v pôdo-absorbujúcom komplexe sa pozoruje stabilizácia enzýmovej aktivity.

Kultivácia sodno-podzolových pôd bez systematickej aplikácie vápenných hmôt, aj pri použití stredných dávok minerálnych hnojív, orbou a plošným kyprením (Pokus 2) vedie k zníženiu aktivity ureázy v porovnaní s ich prirodzenými náprotivkami.

Štúdie na šedých lesných pôdach ukazujú, že v priemere je úroveň ureázovej aktivity v týchto pôdach 2,5-krát vyššia ako v sodno-podzolových pôdach, čo je spôsobené genézou tvorby pôd a ich úrodnosťou. Svedčia o tom údaje o prirodzených biotopoch ložiska a pôdach agroekosystémov. Mnohí vedci zistili, že aktivita ureázy je priamo úmerná množstvu organického uhlíka v pôde.

Na úrovni prírodných biotopov bol zaznamenaný indikátor aktivity ureázy na vysokointenzívnom organominerálnom pozadí - 0,34 mgN-NH 4 /1g pôdy (Pokus 3). Na základe vysoko intenzívneho organominerálneho pozadia bola úroveň aktivity ureázy zvýšená v porovnaní s inými agroekosystémami a úhormi. Je to dané predovšetkým tým, že v období výskumu tohto variantu bolo nasadených 80 t/ha maštaľného hnoja, ktorý obohatil pôdu o čerstvú organickú hmotu, močovinu a podnietil rozvoj komplexu urobaktérií. Podobne ako v pôde dlhodobo ležiacej úhorom aj pri dlhodobom používaní organominerálnych hnojív vzniká organická hmota s najširším pomerom uhlíka k dusíku (C:N). Tento typ organickej hmoty zodpovedá najvyššej aktivite ureázy. Pozorovaný trend naznačuje schopnosť pôdy týchto ekosystémov intenzívne akumulovať amoniakálny dusík. Výrazne nižšia (pri HSR 05 = 0,04) enzýmová aktivita v pôde iných agroekosystémov. Najnižší ukazovateľ (0,21 mgN-NH 4 /1g) bol zaznamenaný na vysokointenzívnom minerálnom pozadí, kde sa 18 rokov aplikovali len vysoké dávky minerálnych hnojív. Dá sa predpokladať, že pri použití iba minerálnych hnojív v dôsledku nedostatku špecifického energetického substrátu v pôdnom mikrobiálnom bazéne klesá ekologická a trofická skupina baktérií produkujúcich ureázu.

Vzhľadom na enzymatickú aktivitu pôd je potrebné venovať pozornosť oxidácii produktov hydrolýzy organických zlúčenín za vzniku prehumusových látok. Tieto reakcie prebiehajú za účasti oxidoreduktáz, ktorých významným predstaviteľom je kataláza. Aktivita katalázy charakterizuje procesy biogenézy humínových látok. Hodnoty ukazovateľov aktivity kataláz v sodno-podzolových pôdach vykazujú priestorovú a časovú variabilitu, ale vo všeobecnosti vykazujú kolísanie v rozmedzí 0,9-2,8 ml O 2 /1 g pôdy za minútu. (Tabuľka 3). V agroekosystémoch sodno-podzolových pôd vytvorených v regiónoch Ivanovo a Kostroma sú ukazovatele aktivity katalázy na úrovni ich prirodzených náprotivkov (lesných pôd). To znamená, že miera antropogénneho zaťaženia nemala významný vplyv na procesy biogenézy humínových látok. S rovnakou intenzitou postupujú tak v pôdach týchto agrosystémov, ako aj v pôde prírodných biotopov. Ide o pozitívny trend, keďže tvorba agroekosystémov na kyselino-podzolových pôdach s ľahkým granulometrickým zložením, bez použitia organických hnojív, môže spôsobiť zvýšenie katalázovej aktivity. Nárast aktivity enzýmov charakterizuje intenzívnu premenu humínových látok v pôde smerom k ich mineralizácii, s cieľom poskytnúť pestovaným plodinám živiny. Aktivácia týchto procesov môže viesť k zníženiu obsahu humusu v pôde a zníženiu potenciálnej úrodnosti pôdy.

Tabuľka 3

Aktivita katalázy v pôdach poľnohospodárskych systémov

	Miesto odberu vzoriek	Agroekosystémy	Aktivita katalázy, ml O 2 / 1 g pôdy za minútu
Sod-podzolic ľahká hlinitá pôda	Kostroma	Les (kontrola)
		Nulové pozadie N 45 R 45 K 45
		Normálne Ca 0,5 + Ca 0,5 (N 45 R 45 K 45)
		Intenzívne Ca 2,5 (N 135 R 135 K 135)
Sod-stredný podzolový svetlo hlinitý		Les (kontrola)
		Normálne N 30 R 60 K 60 (OV)
		Normálne N 30 R 60 K 60
Sivá lesná stredne hlinitá pôda		Vklad (kontrola)
		Nulové pozadie
		N 30-60 R 30-60 K 30-60
		vysoká intenzita minerálne N 120 R 120 K 120
		Organominerálne látky s vysokou intenzitou N 120 R 120 K 120; Hnojivo 80t/ha + N 90

Variačný koeficient hodnôt katalázovej aktivity v sivej lesnej pôde agroekosystémov je V = 18,6 %. Vo všeobecnosti sa výkyvy nachádzajú v rozmedzí 1,8-2,9 ml O 2 /1 g pôdy. Pri súčasnej úrovni antropogénneho zaťaženia ornej pôdy je v porovnaní s úhorom tendencia aktivovať redoxné procesy. Najvyššia aktivita týchto procesov sa pozoruje pri použití stredných dávok hnojív, ktoré sa vyznačujú výrazným zvýšením aktivity katalázy (pri HSR 05 = 0,4) na priemernom pozadí intenzifikácie. Je to spôsobené dostatočným obohatením pôdy organickou hmotou a zlepšením jej transformačného režimu v dôsledku zvýšenia počtu a mobilizačnej aktivity mikrobiálneho fondu ornej pôdy.

Na posúdenie miery agrogénneho vplyvu na aktivitu rôznych enzýmov a na stanovenie celkovej enzymatickej aktivity každého agroekosystému v porovnateľných jednotkách sme použili metódu O.V. Enkina. Úroveň enzymatickej aktivity jednotlivých poľnohospodárskych prostredí je možné presnejšie posúdiť interpretáciou rozsiahleho experimentálneho materiálu, ak ich aktivitu porovnáme s kontrolou (v našom prípade s pôdou prirodzených ekosystémov), pričom ukazovatele ich enzymatickej aktivity berieme ako 100 %. To znamená, že stupeň vplyvu antropogénneho zaťaženia na rôzne skupiny enzýmov sa odráža v pomere ukazovateľov ich aktivity v agrosystémoch k prírodným analógom (tabuľka 4).

Výsledkom výskumu bolo zistenie, že vo väčšine podzolových pôd v regióne je úroveň enzymatickej aktivity agrokrajín nižšia ako v ich prirodzených náprotivkoch. Enzymatický potenciál sodno-podzolovej pôdy v experimente 1 (Kostroma) klesol o 31 % v porovnaní s kontrolou a v experimente 3 (Ivanovo) - o 24 %. Na študované podklady v týchto experimentoch boli aplikované stredné a vysoké dávky minerálnych hnojív. Dlhodobé používanie minerálnych hnojív, najmä dusíkatých, často narúša ekologické zázemie pre rozmnožovanie prospešných mikroorganizmov na pôdach s nízkou potenciálnou úrodnosťou. Spravidla k tomu dochádza v dôsledku okyslenia pôdneho roztoku, prítomnosti iónov hliníka a železa v komplexe absorbujúcom pôdu, koreňových sekrétov rastlín, čo spôsobuje aktívnu reprodukciu mikroskopických húb, čo prispieva k zvýšeniu biologického toxicita pôdy. Negatívne zmeny sú zároveň sprevádzané nielen reštrukturalizáciou štruktúry mikrobiocenózy, ale aj poklesom enzymatickej aktivity pôdy a stratou potenciálu a efektívnej úrodnosti.

Tabuľka 4

Úroveň enzymatickej aktivity pôd agrosystémov (v % pôdy prirodzených ekosystémov)

Miesto odberu vzoriek	Agroekosystémy	kataláza	Invertáza	Priemerná aktivita enzýmu
Kostroma	Les (kontrola)
	Nulové pozadie
	Normálne
	Intenzívne
	Priemer podľa skúseností, %
	Les (kontrola)
	Normálne
	Normálne
	Priemer podľa skúseností, %



	Vysoko intenzívny minerál
	Organominerálne látky s vysokou intenzitou
	Priemer podľa skúseností, %

Hlavné ukazovatele enzymatickej aktivity sodno-podzolových pôd, súvisiace s ich efektívnou úrodnosťou, sú teda v prirodzených ekosystémoch vyššie ako v orných pôdach.

So zvýšenou úrovňou úrodnosti pôdy sa vplyv agrogénnych faktorov na enzymatický potenciál pôdy do istej miery vyrovnáva. Práve to pozorujeme v agrosystémoch šedej lesnej pôdy. Zistilo sa, že počas 3 rokov výskumu sa vytvoril najvyšší enzymatický potenciál na priemernom pozadí 108%. Priemerné dávky minerálnych a organických hnojív (40 t/ha hnoja raz za 6 rokov) viedli k zvýšeniu katalázovej a invertázovej aktivity pôdy, ktorá charakterizuje aktiváciu syntézy humínových látok.

Záver

Zistilo sa, že študovaná úroveň agrogénneho zaťaženia šedej lesnej pôdy nemala negatívny vplyv na aktivitu pôdnych enzýmov, ale naopak, existuje tendencia k zvýšeniu ich aktivity na ornej pôde, čo je sprevádzané tzv. zintenzívnenie celkovej aktivity biologických procesov v pôde v porovnaní s úhorom. Intenzita vplyvu na pôdny kryt rôznymi technologickými metódami sa prejavila v poklese ukazovateľov enzymatickej aktivity sódno-podzolových pôd. Z ekologického hľadiska možno tieto výsledky považovať za znak reakcie pôdneho krytu na vonkajšie antropogénne tlaky.

Pre racionálne využívanie a ochranu pôdnej úrodnosti by sa v biomonitoringu a biodiagnostike pôd mali využívať indikátory enzymatickej aktivity. To je dôležité najmä pri plnení výrobných úloh v poľnohospodárstve.

Bibliografický odkaz

Zinchenko M.K., Zinchenko S.I., Borin A.A., Kamneva O.P. ENZYMATÍVNA ČINNOSŤ AGRARICKÝCH PÔD HORNOVOLGSKÉHO REGIONU // Moderné problémy vedy a vzdelávania. - 2017. - č. 3.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=26458 (dátum prístupu: 01.02.2020). Dávame do pozornosti časopisy vydávané vydavateľstvom "Academy of Natural History"

Odoslanie dobrej práce do databázy znalostí je jednoduché. Použite nižšie uvedený formulár

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Uverejnené dňa http://www.allbest.ru/

Úvod

1. Prehľad literatúry

1.1 Pochopenie pôdnych enzýmov

1.2 Enzymatická aktivita pôd

1.3 Metodické prístupy k stanoveniu enzymatickej aktivity pôd

1.3.1 Pridelenie experimentálnej plochy

1.3.2 Vlastnosti výberu a prípravy vzoriek pôdy na analýzu

1.4 Vplyv rôznych faktorov (teplota, vodný režim, vzorkovacie obdobie) na enzymatickú aktivitu pôd

1.5 Meniace sa spoločenstvá mikroorganizmov v pôdach

1.6 Metódy štúdia aktivity pôdnych enzýmov

Záver

Zoznam použitých zdrojov

Úvod

V podmienkach zvýšeného antropogénneho zaťaženia biosféry planéty pôda, ktorá je prvkom prírodného systému a je v dynamickej rovnováhe so všetkými ostatnými zložkami, podlieha degradačným procesom. Toky látok, ktoré sa dostávajú do pôdy v dôsledku antropogénnej činnosti, sú zahrnuté do prirodzených cyklov, čím narúšajú normálne fungovanie pôdnej bioty a v dôsledku toho aj celého pôdneho systému. Spomedzi rôznych biologických kritérií na hodnotenie antropogénneho vplyvu na pôdy sú najpohotovejšie a najsľubnejšie biochemické ukazovatele, ktoré poskytujú informácie o dynamike najdôležitejších enzymatických procesov v pôde: syntéza a rozklad organickej hmoty, nitrifikácia a iné procesy. .

Dostupné informácie o enzymatickej aktivite rôznych typov pôd sú v súčasnosti nedostatočné a vyžadujú si ďalšie štúdium. Preto je z teoretického a praktického hľadiska veľmi dôležité študovať problémy nastolené v tejto práci.

Predmet štúdia: aktivita pôdnych enzýmov.

Účel práce v kurze:Štúdium pôdnych enzýmov a enzymatickej aktivity pôd.

V súlade s účelom štúdie, nasledujúce úlohy:

1. Uveďte všeobecnú predstavu o pôdnych enzýmoch a enzymatickej aktivite pôd.

2. Zvážte metodologické prístupy k určovaniu enzymatickej aktivity pôd.

3. Určte vplyv rôznych prírodných faktorov na enzymatickú aktivitu pôd

4. Preštudovať si problematiku prítomnosti a zmeny spoločenstiev mikroorganizmov v pôdach

5. Vymenujte a popíšte metódy štúdia aktivity pôdnych enzýmov.

1 . Prehľad literatúry

1.1 Pochopenie pôdnych enzýmov

Je ťažké si predstaviť, že by sa v pôde mimo živého organizmu mohli tvoriť enzýmy, vysoko organizované molekuly bielkovín. Je známe, že pôda má známu enzymatickú aktivitu.

Enzýmy sú katalyzátory chemických reakcií proteínovej povahy, ktoré sa líšia špecifickosťou svojho pôsobenia vo vzťahu ku katalýze určitých chemických reakcií.

Enzýmy sú produkty biosyntézy živých pôdnych organizmov: drevín a bylinných rastlín, machov, lišajníkov, rias, húb, mikroorganizmov, prvokov, hmyzu, bezstavovcov a stavovcov, ktoré sú v prírode zastúpené určitými agregátmi - biocenózami.

Biosyntéza enzýmov v živých organizmoch sa uskutočňuje v dôsledku genetických faktorov zodpovedných za dedičný prenos typu metabolizmu a jeho adaptívnu variabilitu. Enzýmy sú pracovným aparátom, ktorým sa realizuje pôsobenie génov. Katalyzujú tisíce chemických reakcií v organizmoch, z ktorých sa v dôsledku toho skladá bunkový metabolizmus. Vďaka enzýmom prebiehajú chemické reakcie v tele vysokou rýchlosťou.

Doposiaľ sa z dvoch tisícok známych enzýmov získalo viac ako 150 v kryštalickej forme. Enzýmy sú rozdelené do šiestich tried:

1. Oxireduktázy – katalyzujú redoxné reakcie.

2. Transferázy - katalyzujú reakcie medzimolekulového prenosu rôznych chemických skupín a zvyškov.

3. Hydrolázy – katalyzujú reakcie hydrolytického štiepenia vnútromolekulových väzieb.

4. Lyázy - katalyzujúce reakcie adície skupín na dvojité väzby a reverzné reakcie oddeľovania takýchto skupín.

5. Izomerázy – katalyzujú izomerizačné reakcie.

6. Ligázy – katalyzujú chemické reakcie s tvorbou väzieb vďaka ATP (kyselina adenozíntrifosforečná).

V rôznych typoch pôd pod určitými biocenózami vznikali vlastné enzymatické komplexy líšiace sa aktivitou biokatalytických reakcií.

Dôležitým znakom enzymatických komplexov pôd je usporiadanosť pôsobenia existujúcich skupín enzýmov. Prejavuje sa tým, že je zabezpečené súčasné pôsobenie množstva enzýmov zastupujúcich rôzne skupiny. Enzýmy vylučujú akumuláciu nadbytku akýchkoľvek zlúčenín v pôde. Prebytočné nahromadené mobilné jednoduché zlúčeniny (napríklad NH 3 ) tak či onak dočasne viažu a posielajú do cyklov, čo vyvrcholí tvorbou zložitejších zlúčenín. Enzymatické komplexy môžu byť reprezentované ako nejaký druh samoregulačných systémov. Hlavnú úlohu v tom zohrávajú mikroorganizmy a rastliny, ktoré neustále dopĺňajú pôdne enzýmy, keďže mnohé z nich sú krátkodobé.

Počet enzýmov sa nepriamo posudzuje podľa ich aktivity v čase, ktorá závisí od chemickej povahy reagujúcich látok (substrát, enzým) a od podmienok interakcie (koncentrácia zložiek, pH, teplota, zloženie média, pôsobenie aktivátory, inhibítory atď.).

Enzýmy patriace do tried hydroláz a oxidoreduktáz sa podieľajú na hlavných procesoch humifikácie pôdy, preto je ich aktivita významným ukazovateľom úrodnosti pôdy. Zastavme sa preto krátko pri charakteristikách enzýmov patriacich do týchto tried.

Hydrolázy zahŕňajú invertázu, ureázu, fosfatázu, proteázu atď.

Invertáza - katalyzuje reakcie hydrolytického štiepenia sacharózy na ekvimolárne množstvá glukózy a fruktózy, pôsobí aj na iné sacharidy (galaktóza, glukóza, ramnóza) za vzniku molekúl fruktózy - energetický produkt pre život mikroorganizmov, katalyzuje reakcie fruktóza transferázy . Štúdie mnohých autorov ukázali, že aktivita invertázy lepšie ako iných enzýmov odráža úroveň úrodnosti a biologickej aktivity pôd 3, s. 27.

Ureáza – katalyzuje reakcie hydrolytického štiepenia močoviny na amoniak a oxid uhličitý. V súvislosti s využitím močoviny v agronomickej praxi treba mať na pamäti, že ureázová aktivita je vyššia v úrodnejších pôdach. Vychádza vo všetkých pôdach v období ich najväčšej biologickej aktivity - v júli až auguste.

Fosfatáza (alkalická a kyslá) - katalyzuje hydrolýzu množstva organofosforových zlúčenín za vzniku ortofosfátu. Aktivita fosfatázy je tým vyššia, čím menej pohyblivých foriem fosforu je v pôde, a preto sa môže použiť ako doplnkový indikátor pri určovaní potreby aplikácie fosfátových hnojív do pôdy. Najvyššia aktivita fosfatázy je v rizosfére rastlín.

Proteázy sú skupinou enzýmov, ktoré štiepia bielkoviny na polypeptidy a aminokyseliny, ktoré sa následne hydrolyzujú na amoniak, oxid uhličitý a vodu. V tomto ohľade majú proteázy veľký význam v živote pôdy, pretože sú spojené so zmenou zloženia organických zložiek a dynamikou foriem dusíka, ktoré rastliny ľahko absorbujú.

Trieda oxidoreduktáz zahŕňa katalázu, peroxidázu a polyfenoloxidázu atď.

Kataláza - v dôsledku jej pôsobenia dochádza k rozkladu peroxidu vodíka, ktorý je toxický pre živé organizmy:

H2O2 > H2O + O2

Vegetácia má veľký vplyv na katalázovú aktivitu minerálnych pôd. Pôdy pod rastlinami so silným hlboko prenikavým koreňovým systémom sa vyznačujú vysokou katalázovou aktivitou. Charakteristickým znakom katalázovej aktivity je, že sa mení len málo v profile, má inverzný vzťah s pôdnou vlhkosťou a priamy vzťah s teplotou.

Polyfenoloxidáza a peroxidáza v pôdach zohrávajú hlavnú úlohu v procesoch tvorby humusu.

Polyfenoloxidáza katalyzuje oxidáciu polyfenolov na chinóny v prítomnosti voľného vzdušného kyslíka. Peroxidáza katalyzuje oxidáciu polyfenolov v prítomnosti peroxidu vodíka alebo organických peroxidov. Jeho úlohou je zároveň aktivovať peroxidy, keďže majú slabý oxidačný účinok na fenoly. Ďalšia kondenzácia chinónov s aminokyselinami a peptidmi môže nastať s tvorbou primárnej molekuly humínovej kyseliny, ktorá sa môže ďalej stať komplexnejšou v dôsledku opakovaných kondenzácií.

Pomer aktivity polyfenoloxidázy (S) k aktivite peroxidázy (D), vyjadrený v percentách, súvisí s akumuláciou humusu v pôdach, preto sa táto hodnota nazýva podmienený koeficient akumulácie humusu (K):

Zvážte odrody pôdnych enzýmov.

Trieda oxidoreduktáz zahŕňa katalyzujúce redoxné reakcie.

V prevažnej väčšine biologických oxidácií sa k oxidujúcej molekule nepridáva kyslík, ale z oxidovaných substrátov sa odoberá vodík. Tento proces sa nazýva dehydrogenácia a je katalyzovaný enzýmami dehydrogenázy.

Existujú aeróbne dehydrogenázy alebo oxidázy a anaeróbne dehydrogenázy alebo reduktázy. Oxidázy prenášajú atómy vodíka alebo elektróny z oxidovanej látky na vzdušný kyslík. Anaeróbne dehydrogenázy darujú atómy vodíka a elektróny iným akceptorom vodíka, enzýmom alebo nosičom bez toho, aby ich preniesli na atómy kyslíka. Početné organické zlúčeniny, ktoré sa dostávajú do pôdy s rastlinami a živočíchmi, podliehajú oxidácii: bielkoviny, tuky, sacharidy, vláknina, organické kyseliny, aminokyseliny, puríny, fenoly, chinóny, špecifické organické látky ako humínové a fulvové kyseliny atď.

Na redoxných procesoch v bunkách živočíchov, rastlín a mikroorganizmov sa spravidla podieľajú anaeróbne dehydrogenázy, ktoré prenášajú odštiepený vodík zo substrátu na medzinosiče. V pôdnom prostredí sa na redoxných procesoch podieľajú najmä aeróbne dehydrogenázy, pomocou ktorých sa substrátový vodík odovzdáva priamo vzdušnému kyslíku, t.j. akceptorom vodíka je kyslík. Najjednoduchší redoxný systém v pôde pozostáva z oxidovateľného substrátu, oxidáz a kyslíka.

Charakteristickým znakom oxidoreduktáz je, že napriek obmedzenému súboru aktívnych skupín (koenzýmov) sú schopné urýchliť širokú škálu redoxných reakcií. To je dosiahnuté vďaka schopnosti jedného koenzýmu spojiť sa s mnohými apoenzýmami a zakaždým vytvoriť oxidoreduktázu špecifickú pre jeden alebo iný substrát.

Ďalšou dôležitou vlastnosťou oxidoreduktáz je, že urýchľujú chemické reakcie spojené s uvoľňovaním energie, ktorá je nevyhnutná pre syntetické procesy. Redoxné procesy v pôde sú katalyzované aeróbnymi aj anaeróbnymi dehydrogenázami. Chemickou povahou ide o dvojzložkové enzýmy, pozostávajúce z proteínu a aktívnej skupiny, čiže koenzýmu.

Aktívna skupina môže byť:

NAD + (nikotínamid adenín dinukleotid),

NADP+ (nikotínamid adenín dinukleotid fosfát);

FMN (flavín mononukleotid);

FAD (flavín adenín dinukleotid), cytochrómy.

Našlo sa asi päťsto rôznych oxidoreduktáz. Najbežnejšie oxidoreduktázy sú však tie, ktoré obsahujú NAD+ ako aktívnu skupinu.

Kombináciou s proteínom a vytvorením dvojzložkového enzýmu (pyridínový proteín) zvyšuje NAD+ svoju schopnosť regenerácie. Výsledkom je, že pyridínové proteíny sú schopné odoberať zo substrátov, ktorými môžu byť sacharidy, dikarboxylové a ketokyseliny, aminokyseliny, amíny, alkoholy, aldehydy, špecifické pôdne organické zlúčeniny (humínové a fulvové kyseliny) atď., atómy vodíka v forma protónov (H+) . Výsledkom je zníženie aktívnej skupiny enzýmu (NAD +) a substrát prechádza do oxidovaného stavu.

Mechanizmus väzby dvoch atómov vodíka, t.j. dva protóny a dva elektróny, je nasledujúci. Aktívnou skupinou dehydrogenáz, ktorá prijíma protóny a elektróny, je pyridínový kruh. Pri redukcii NAD + sa na jeden z atómov uhlíka pyridínového kruhu naviaže jeden protón a jeden elektrón, t.j. jeden atóm vodíka. Druhý elektrón je pripojený ku kladne nabitému atómu dusíka a zvyšný protón prechádza do prostredia.

Všetky pyridínové proteíny sú anaeróbne dehydrogenázy. Neprenášajú atómy vodíka odstránené zo substrátu na kyslík, ale posielajú ich inému enzýmu.

Okrem NAD + môžu pyridínové enzýmy obsahovať ako koenzým nikotínamid adenín dinukleotid fosfát (NADP +). Tento koenzým je derivát NAD+, v ktorom je vodík OH-skupiny druhého uhlíkového atómu adenozínribózy nahradený zvyškom kyseliny fosforečnej. Mechanizmus oxidácie substrátu za účasti NADP* ako koenzýmu je podobný ako u NAD+.

Po pridaní vodíka majú NADH a NADPH významný redukčný potenciál. Dokážu prenášať svoj vodík na iné zlúčeniny a redukovať ich, pričom samy prechádzajú do oxidovanej formy. Vodík naviazaný na anaeróbnu dehydrogenázu však nemožno preniesť na vzdušný kyslík, ale len na nosiče vodíka. Takýmito medzinosičmi sú flavínové enzýmy (flavoproteíny). Sú to dvojzložkové enzýmy, ktoré môžu ako aktívnu skupinu obsahovať fosforylovaný vitamín B 2 (riboflavín). Každá molekula takéhoto enzýmu má molekulu riboflavínfosfátu (alebo flavínmononukleotidu, FMN). FMN je teda zlúčenina dusíkatej bázy dimetylizoaloxazínu so zvyškami päťuhlíkového alkoholu ribitolu a kyseliny fosforečnej. FMN je schopná prijať a odovzdať dva atómy vodíka (H) na atómy dusíka (N) izoaloxazínového kruhu.

Transferázy sa nazývajú transferové enzýmy. Katalyzujú prenos jednotlivých radikálov, častí molekúl a celých molekúl z jednej zlúčeniny do druhej. Transferové reakcie zvyčajne prebiehajú v dvoch fázach. V prvej fáze enzým odštiepi atómovú skupinu z látky zapojenej do reakcie a vytvorí s ňou komplexnú zlúčeninu. V druhej fáze enzým katalyzuje pridanie skupiny k inej látke zúčastňujúcej sa reakcie a sám sa uvoľňuje v nezmenenom stave. Trieda transferáz zahŕňa asi 500 jednotlivých enzýmov. Podľa toho, ktoré skupiny alebo radikály transferázy prenášajú, sa rozlišujú fosfotransferázy, aminotransferázy, glykozyltransferázy, acyltransferázy, metyltransferázy atď.

Fosfotransferázy (kinázy) sú enzýmy, ktoré katalyzujú prenos zvyškov kyseliny fosforečnej (H2P03). Donorom fosfátových zvyškov je spravidla ATP. Fosfátové skupiny sa prenášajú na alkoholové, karboxylové, dusík obsahujúce, fosforové a iné skupiny organických zlúčenín. Fosfotransferázy zahŕňajú všadeprítomnú hexokinázu, enzým, ktorý urýchľuje prenos zvyšku kyseliny fosforečnej z molekuly ATP na glukózu. Táto reakcia začína premenu glukózy na iné zlúčeniny.

Glykozyltransferázy urýchľujú prenos glykozylových zvyškov na molekuly monosacharidov, polysacharidov alebo iných látok. Sú to enzýmy, ktoré zabezpečujú reakcie na syntézu nových molekúl uhľohydrátov, koenzýmy glykozyltransferáz sú nukleoziddifosfátový cukor (NDP cukor). Z nich sa v procese syntézy oligosacharidov prenesie glykozylový zvyšok na monosacharid. V súčasnosti je známych asi päťdesiat cukrov NDP. V prírode sú široko rozšírené, syntetizujú sa z fosfátových esterov monosacharidov a zodpovedajúcich nukleozidtrifosfátov.

Acyltransferázy prenášajú zvyšky kyseliny octovej CH3CO - ako aj iné zvyšky mastných kyselín na aminokyseliny, amíny, alkoholy a iné zlúčeniny. Ide o dvojzložkové enzýmy, medzi ktoré patrí koenzým A. Zdrojom acylových skupín je acylkoenzým A, ktorý možno považovať za aktívnu skupinu acyltransferáz. Keď sa prenesú zvyšky kyseliny octovej, acetylkoenzým A sa zúčastňuje reakcie.

Trieda hydroláz zahŕňa enzýmy, ktoré katalyzujú hydrolýzu a niekedy syntézu komplexných organických zlúčenín za účasti vody.

Podtrieda esteráz zahŕňa enzýmy, ktoré urýchľujú reakcie hydrolýzy esterov, alkoholov s organickými a anorganickými kyselinami.

Najdôležitejšie podtriedy esteráz sú hydrolázy esterov karboxylových kyselín a fosfatázy. Hydrolyzačné reakcie tukov (triglyceridov), v dôsledku ktorých sa uvoľňuje glycerol a vyššie mastné kyseliny, urýchľuje glycerolesterhydrolázová lipáza. Existujú jednoduché lipázy, ktoré katalyzujú uvoľňovanie vyšších mastných kyselín z voľných triglyceridov, a lipoproteínové lipázy, ktoré hydrolyzujú lipidy viazané na proteíny. Lipázy sú jednozložkové proteíny s molekulovou hmotnosťou 48 000 až 60 000. Kvasinková lipáza bola dobre študovaná. Jeho polypeptidový reťazec pozostáva zo 430 aminokyselinových zvyškov a je poskladaný do globule, v strede ktorej je aktívne miesto enzýmu. Vedúcu úlohu v aktívnom centre lipázy zohrávajú radikály histidínu, serínu, dikarboxylových kyselín a izoleucínu.

Aktivita lipáz je regulovaná ich fosforyláciou-defosforyláciou. Aktívne lipázy sú fosforylované, neaktívne sú defosforylované.

Fosfatázy katalyzujú hydrolýzu fosfátových esterov. Fosfatázy pôsobiace na estery kyseliny fosforečnej a sacharidy sú široko rozšírené. Medzi takéto zlúčeniny patrí napríklad glukóza-6-fosfát, glukóza-1-fosfatáza, fruktóza-1,6-difosfát atď. Zodpovedajúce enzýmy sa nazývajú glukóza-6-fosfatáza, glukóza-1-fosfatáza atď. odstránenie zvyšku kyseliny fosforečnej z esterov fosforu:

Fosfodiesterfosfatázy - deoxyribonukleáza a ribonukleáza katalyzujú štiepenie DNA a RNA na voľné nukleotidy.

Podtrieda hydroláz zahŕňa glykozidázy urýchľujúce hydrolýzu glykozidov. Okrem glykozidov obsahujúcich zvyšky jednosýtnych alkoholov ako aglykóny sú substrátmi, na ktoré glykozidázy pôsobia, oligo- a polysacharidy. Z glykozidáz pôsobiacich na oligosacharidy sú najdôležitejšie maltóza a sacharóza. Hydrolyzujú maltózu a sacharózu.

Z glykozidáz pôsobiacich na polysacharidy sú najdôležitejšie amylázy. Charakteristickým znakom amyláz je absencia absolútnej špecifickosti účinku. Všetky amylázy sú metaloproteíny obsahujúce Zn2+ a Ca2+. Aktívne miesta amyláz sú tvorené histidínom, kyselinou asparágovou a glutámovou a tyrozínovými radikálmi. Ten plní funkciu viazania substrátu a prvý trikatalytický. Amylázy urýchľujú reakcie hydrolýzy glykozylových väzieb v molekule škrobu za vzniku glukózy, maltózy alebo oligosacharidov.

Nemalý význam má celuláza, ktorá katalyzuje rozklad celulózy, inuláza, ktorá rozkladá polysacharid inulín, a aglukozidáza, ktorá premieňa disacharid maltózu na dve molekuly glukózy. Niektoré glykozidázy môžu katalyzovať prenos glykozylových zvyškov, v tomto prípade sa nazývajú transglykozidázy.

Proteázy (peptidové hydrolázy) katalyzujú hydrolytické štiepenie peptidových CO-NH väzieb v proteínoch alebo peptidoch za vzniku peptidov s menšou molekulovou hmotnosťou alebo voľných aminokyselín. Medzi peptidové hydrolázy patria endopeptidázy (proteinázy), ktoré katalyzujú hydrolýzu vnútorných väzieb v molekule proteínu, a exopeptidázy (peptidázy), ktoré zabezpečujú odštiepenie voľných aminokyselín z peptidového reťazca.

Proteinázy sú rozdelené do štyroch podtried.

1. Serínové proteinázy, aktívne centrum týchto enzýmov zahŕňa serínový zvyšok. Sekvencia aminokyselinových zvyškov na mieste polypeptidového reťazca v serínových proteinázach je rovnaká: kyselina asparágová-séria-glycín. Hydroxylová skupina serínu sa vyznačuje vysokými procesmi. Druhou aktívnou funkčnou skupinou je imidazol histidínového zvyšku, ktorý aktivuje hydroxyl serínu ako výsledok tvorby vodíkovej väzby.

2. Tiolové (cysteínové) proteinázy majú cysteínový zvyšok v aktívnom centre, sulfhydrylové skupiny a ionizovaná karboxylová skupina majú enzymatickú aktivitu.

3. Kyslé (karboxylové) proteinázy, optimálne pH<5, содержат радикалы дикарбоновых кислот в активном центре.

4. Metaloproteinázy, ich katalytické pôsobenie je spôsobené prítomnosťou Mg 2+, Mn 2+, Co 2+, Zn 2+, Fe 2+ v aktívnom centre. Sila väzby medzi kovom a proteínovou časťou enzýmu môže byť rôzna. Kovové ióny obsiahnuté v aktívnom centre sa podieľajú na tvorbe komplexov enzým-substrát a uľahčujú aktiváciu substrátov.

Dôležitou vlastnosťou proteináz je selektívny charakter ich pôsobenia na peptidové väzby v molekule proteínu. Výsledkom je, že jednotlivý proteín sa vždy pod vplyvom určitej proteinázy štiepi na prísne obmedzený počet peptidov.

5. Peptidové hydrolázy, ktoré odštiepujú aminokyseliny z peptidu, pričom sa vychádza z aminokyseliny s voľnou skupinou NH2, sa nazývajú aminopeptidázy, tie s voľnou skupinou COOH sa nazývajú karboxypeptidázy. Dokončite hydrolýzu proteínovej dipeptidázy a rozdeľte dipeptidy na aminokyseliny.

6. Amidázy katalyzujú hydrolytické štiepenie väzby medzi uhlíkom a dusíkom: deaminácia amínov. Do tejto skupiny enzýmov patrí ureáza, ktorá vykonáva hydrolytické štiepenie močoviny. oxidačný enzým

7. Ureáza – jednozložkový enzým (M = 480 tisíc). Molekula je globula a pozostáva z ôsmich rovnakých podjednotiek. Má absolútnu substrátovú špecifickosť, pôsobí iba na močovinu.

Treba poznamenať, že na detekciu voľných enzýmov v pôde je potrebné ju najskôr zbaviť živých organizmov, to znamená vykonať úplnú alebo čiastočnú sterilizáciu. Ideálny faktor, ktorý sterilizuje pôdu pre potreby enzymológie, by mal zabíjať živé bunky bez narušenia ich bunkovej štruktúry a zároveň neovplyvňovať samotné enzýmy. Ťažko povedať, či všetky v súčasnosti používané spôsoby sterilizácie spĺňajú tieto požiadavky. Najčastejšie sa pôda pre potreby enzymológie sterilizuje pridávaním toluénu ako antiseptika, ošetrením pôdy etylénoxidom alebo, čo sa v súčasnosti čoraz viac praktizuje, zabíjaním mikroorganizmov rôzneho druhu ionizujúcim žiarením. Ďalšia technika stanovenia katalytických vlastností pôdy sa nelíši od metód stanovenia aktivity enzýmov rastlinného alebo živočíšneho pôvodu. Do pôdy sa pridá určitá koncentrácia substrátu pre enzým a po inkubácii sa študujú reakčné produkty. Analýzy mnohých pôd uskutočnené touto metódou ukázali, že obsahujú voľné enzýmy s katalytickou aktivitou.

1.2 Enzymatická aktivita pôd

Enzymatická aktivita pôd [z lat. Fermentum - kvas] - schopnosť pôdy katalyticky pôsobiť na procesy transformácie exogénnych a vlastných organických a minerálnych zlúčenín v dôsledku enzýmov v nej prítomných. Charakterizujúce enzymatickú aktivitu pôd, znamenajú celkový ukazovateľ aktivity. Enzymatická aktivita rôznych pôd nie je rovnaká a súvisí s ich genetickými vlastnosťami a komplexom vzájomne sa ovplyvňujúcich faktorov prostredia. Úroveň enzymatickej aktivity pôdy je určená aktivitou rôznych enzýmov (invertázy, proteázy, ureázy, dehydrogenázy, katalázy, fosfatázy), vyjadrená množstvom rozloženého substrátu za jednotku času na 1 g pôdy.

Biokatalytická aktivita pôd závisí od stupňa ich obohatenia mikroorganizmami a od typu pôdy. Enzýmová aktivita sa líši v rámci genetických horizontov, ktoré sa líšia obsahom humusu, typmi reakcií, redoxným potenciálom a ďalšími parametrami pozdĺž profilu.

V pralesných pôdach je intenzita enzymatických reakcií determinovaná najmä horizontom lesného opadu a v orných pôdach ornými vrstvami. Všetky biologicky menej aktívne genetické horizonty pod horizontom A alebo An majú nízku enzýmovú aktivitu. Ich aktivita mierne stúpa s obrábaním pôdy. Po vybudovaní lesných pôd na ornú pôdu sa enzymatická aktivita vytvoreného orného horizontu v porovnaní s lesným opadom prudko znižuje, ale pri jeho obrábaní sa zvyšuje a vo vysoko obrábaných pôdach sa približuje alebo prevyšuje lesný opad. .

Enzymatická aktivita odráža stav úrodnosti pôdy a vnútorné zmeny, ku ktorým dochádza pri poľnohospodárskom využívaní a zvyšovaní úrovne poľnohospodárskej kultúry. Tieto zmeny sa vyskytujú tak pri obrábaní panenských a lesných pôd, ako aj pri ich využívaní rôznymi spôsobmi.

V celom Bielorusku sa na ornej pôde ročne stratí až 0,9 t/ha humusu. V dôsledku erózie je každoročne z polí nenávratne odnesených 0,57 t/ha humusu. Dôvodom dehumizácie pôdy je zvýšená mineralizácia pôdnej organickej hmoty, zaostávanie za procesmi tvorby nového humusu z mineralizácie v dôsledku nedostatočného príjmu organických hnojív do pôdy a poklesu enzymatickej aktivity pôdy.

Biochemické premeny pôdnej organickej hmoty sa vyskytujú v dôsledku mikrobiologickej aktivity pod vplyvom enzýmov. enzymatická aktivita pôdny mikroorganizmus

Enzýmy zohrávajú osobitnú úlohu v živote zvierat, rastlín a mikroorganizmov. Pôdne enzýmy sa podieľajú na rozklade rastlinných, živočíšnych a mikrobiálnych zvyškov, ako aj na syntéze humusu. V dôsledku toho sa živiny zo zlúčenín, ktoré sú ťažko stráviteľné, premieňajú na ľahko dostupné formy pre rastliny a mikroorganizmy. Enzýmy sa vyznačujú vysokou aktivitou, prísnou špecifickosťou účinku a veľkou závislosťou od rôznych podmienok prostredia. Vďaka svojej katalytickej funkcii umožňujú rýchly priebeh obrovského množstva chemických reakcií v tele alebo mimo neho.

Spolu s ďalšími kritériami môže enzymatická aktivita pôd slúžiť ako spoľahlivý diagnostický indikátor na určenie stupňa kultivácie pôdy. Výsledkom výskumu 4, s. 91 stanovil vzťah medzi aktivitou mikrobiologických a enzymatických procesov a realizáciou opatrení, ktoré zvyšujú úrodnosť pôdy. Obrábanie pôdy, hnojenie výrazne mení ekologické prostredie pre rozvoj mikroorganizmov.

V súčasnosti sa v biologických objektoch našlo niekoľko tisíc jednotlivých enzýmov a niekoľko stoviek z nich bolo izolovaných a študovaných. Je známe, že živá bunka môže obsahovať až 1000 rôznych enzýmov, z ktorých každý urýchľuje jednu alebo druhú chemickú reakciu.

Záujem o používanie enzýmov je spôsobený aj tým, že neustále sa zvyšujú požiadavky na zvyšovanie bezpečnosti technologických procesov. Enzýmy, ktoré sú prítomné vo všetkých biologických systémoch, sú produktmi aj nástrojmi týchto systémov, sú syntetizované a fungujú za fyziologických podmienok (pH, teplota, tlak, prítomnosť anorganických iónov), po ktorých sa ľahko vylučujú a podliehajú deštrukcii na aminokyseliny. . Produkty aj odpadové produkty väčšiny procesov zahŕňajúcich enzýmy sú netoxické a ľahko rozložiteľné. Okrem toho sa v mnohých prípadoch enzýmy používané v priemysle získavajú spôsobom šetrným k životnému prostrediu. Enzýmy sa od nebiologických katalyzátorov líšia nielen bezpečnosťou a zvýšenou biologickou odbúrateľnosťou, ale aj špecifickosťou účinku, miernymi reakčnými podmienkami a vysokou účinnosťou. Účinnosť a špecifickosť pôsobenia enzýmov umožňuje získať cieľové produkty vo vysokom výťažku, čím je použitie enzýmov v priemysle ekonomicky výhodné. Používanie enzýmov prispieva k znižovaniu spotreby vody a energie v technologických procesoch, znižuje emisie CO2 do ovzdušia, znižuje riziko znečistenia životného prostredia vedľajšími produktmi technologických cyklov.

S využitím vyspelej agrotechniky je možné priaznivým smerom meniť mikrobiologické procesy nielen v ornej pôde, ale aj v podorných vrstvách pôdy.

Za priamej účasti extracelulárnych enzýmov dochádza k rozkladu pôdnych organických zlúčenín. Takže proteolytické enzýmy rozkladajú proteíny na aminokyseliny.

Ureáza rozkladá močovinu na CO2 a NH3. Vzniknutý amoniak a amónne soli slúžia ako zdroj dusíkatej výživy pre rastliny a mikroorganizmy.

Invertáza a amyláza sa podieľajú na rozklade sacharidov. Enzýmy fosfátovej skupiny rozkladajú organofosforové zlúčeniny v pôde a zohrávajú dôležitú úlohu vo fosfátovom režime pôd.

Na charakterizáciu všeobecnej enzymatickej aktivity pôdy sa zvyčajne používajú najbežnejšie enzýmy charakteristické pre veľkú väčšinu pôdnej mikroflóry – invertáza, kataláza, proteáza a iné.

V podmienkach našej republiky sa uskutočnilo mnoho štúdií 16, s. 115 o štúdiu zmien úrovne úrodnosti a enzymatickej aktivity pôd pod antropogénnym vplyvom, získané údaje však nedávajú vyčerpávajúcu odpoveď na charakter zmien pre obtiažnosť porovnávania výsledkov v dôsledku rozdielu v experimentálne podmienky a metódy výskumu.

V tomto smere je potrebné hľadať optimálne riešenie problému zlepšovania humusového stavu pôdy a jeho enzymatickej aktivity v špecifických pôdnych a klimatických podmienkach na základe rozvoja zdrojov šetriacich metód základného obrábania pôdy a využívania pôd- ochranné striedania plodín, ktoré pomáhajú zachovať štruktúru, zabraňujú nadmernej konsolidácii pôdy a zlepšujú jej stav kvality a obnovujú úrodnosť pôdy s minimálnymi nákladmi, veľmi dôležité.

1.3 Metodické prístupy k stanoveniu enzymatickýchčinnosť pôdy

1.3.1 Experimentálne izoláciathstránkya mapovanie

Skúšobná lokalita - časť skúmaného územia, vyznačujúca sa podobnými podmienkami (reliéf, homogenita pôdnej štruktúry a vegetačného krytu, charakter hospodárskeho využitia).

Miesto testu by malo byť umiestnené na typickom mieste pre oblasť štúdie. Na ploche 100 m2. m sa zakladá jedno testovacie miesto o veľkosti 25 m. V prípade heterogenity reliéfu sa miesta vyberajú podľa prvkov reliéfu.

Načrtávajú predbežný plán kladenia hlavných rezov a polovičných rezov tak, aby charakterizovali pôdy všetkých vyskytujúcich sa foriem krajiny a rozdiely v pôdnom kryte.

Metóda slučky sa používa v oblastiach so zložitým terénom a hustou geografickou sieťou. Touto metódou je študované územie rozdelené na samostatné elementárne sektory, berúc do úvahy vlastnosti zmien v reliéfnej alebo hydrografickej sieti. Sektor je skúmaný z jedného centra vykonaním slučkových trás v radiálnom smere.

S prihliadnutím na vlastnosti reliéfu a hydrografickej siete v jednom konkrétnom území možno prieskumné trasy plánovať kombinovaným spôsobom, t.j. časť lokality je preskúmaná metódou súbežných prechodov územím a časť metódou slučiek.

Pozdĺž trás sú body kladenia zárezov naplánované tak, aby boli pokryté všetky hlavné rozdiely v reliéfe a vegetácii, t.j. vzdialenosti medzi úsekmi nie sú obmedzené, preto v niektorých, spravidla ťažkých reliéfnych miestach, môžu byť úseky hustejšie, zatiaľ čo v iných, relatívne homogénnych oblastiach môže byť umiestnenie úsekov zriedkavé.

Nasledujú práce spojené s mapovaním pôdy a podrobným štúdiom pôd, počnúc rekognoskačným prieskumom lokality (štvrťroku). Počas rekognoskačného prieskumu sa oboznamujú s hranicami lokality a celkovo s objektom výskumu, ktorý sa obchádza po čistinách, pamiatkach, cestách. Na najcharakteristickejších miestach sú položené rezy, ktorých umiestnenie sa aplikuje na plán. Podľa výsledkov rekognoskačných prieskumov sú konečne opravené trasy a miesta kladenia pôdnych zárezov.

Po rekognoskačnom prieskume začínajú so samotným prieskumom, pri ktorom je potrebné mať plán kladenia pôdnych rezov a čistopis osnovy popisu zdanenia. Všeobecná predstava o pôdnych odrodách a počiatočné označenia hraníc pôdnych obrysov sa získajú na základe štúdie hlavných a kontrolných častí. Objasnenie hraníc rozloženia pôdneho obrysu sa vykonáva pomocou kopania. Zároveň sa v terénnom denníku pre každý úsek vypĺňa formulár na popis pôdneho úseku. Po položení a prepojení rezov sa vykoná terénna štúdia rozloženia pôd, aby sa stanovila klasifikácia danej pôdy. Podľa výsledkov terénneho hodnotenia pôdneho pokryvu a všetkých ostatných prvkov krajiny sa ako pôdny obrys rozlišuje samostatné, relatívne homogénne alebo monotónne pestré územie.

Základom identifikácie hraníc medzi obrysmi rôznych pôd je identifikácia vzorov medzi pôdami, reliéfom a vegetáciou. Zmeny pôdotvorných faktorov vedú k zmenám pôdneho krytu. Pri jasnej zmene reliéfu, rastlinných formácií a materských hornín sa hranice pôdnych rozdielov zhodujú s hranicami na zemi. Na druhej strane, jednoduchosť stanovenia hraníc na mape a presnosť identifikácie obrysov pôdy závisí od presnosti topografickej základne. V prírode sa však najčastejšie človek musí vysporiadať s nejasnými hranicami, postupným prechodom. V tomto prípade je na stanovenie hraníc pôdnych obrysov potrebné položenie veľkého počtu jám, ako aj bohaté praktické skúsenosti a dobré pozorovacie schopnosti. Pri realizácii vlastného prieskumu v teréne sa na základe zámeru skopírovaného z daňového plánu vypracuje zákres pôd skúmaného územia.

Malo by sa pamätať na to, že medzi pôdnymi rozdielmi v prírode neexistujú žiadne prísne hranice, pretože nahradenie jedného pôdneho rozdielu iným nastáva postupne akumuláciou niektorých prvkov a stratou iných. Pôdny prieskum teda umožňuje len vo väčšej či menšej miere sprostredkovať schematické obrysy rozloženia pôdnych obrysov a presnosť identifikácie ich hraníc závisí od mierky prieskumu, typu pôdy a ďalších podmienok. Minimálne rozmery pôdnych obrysov, ktoré podliehajú povinnej identifikácii na pôdnej mape, určujú technické normy.

1.3.2 Vlastnosti výberu a prípravy vzoriek pôdy na analýzu

Aby bolo možné správne určiť obsah konkrétnej látky v pôde, všetky agrochemické analýzy musia byť vykonané s dokonalou presnosťou a presnosťou. Avšak aj veľmi dôkladná analýza poskytne nespoľahlivé výsledky, ak sa vzorky pôdy neodoberú správne.

Keďže vzorka na analýzu sa odoberá veľmi malá a výsledky stanovenia by mali poskytnúť objektívnu charakteristiku veľkého množstva materiálu, pri odbere vzoriek pôdy sa venuje pozornosť odstráneniu heterogenity. Priemerovanie vzoriek pôdy sa dosahuje postupným výberom počiatočných, laboratórnych a analytických vzoriek.

Zmiešaná počiatočná vzorka musí pozostávať z jednotlivých vzoriek (pôvodných vzoriek) odobratých v rámci rovnakého rozdielu pôdy. Ak má lokalita komplexný pôdny kryt, nemožno odobrať jednu priemernú vzorku. Malo by ich byť toľko, koľko je pôdnych rozdielov.

V závislosti od konfigurácie lokality sa umiestnenie bodov na odber počiatočných vzoriek na nej líši. Na úzkej, predĺženej časti môžu byť umiestnené pozdĺž (v strede). Na širokej, takmer štvorcovej ploche je lepšie stupňovité usporiadanie odberových miest. Na veľkých plochách sa používa odber pôdy po dĺžke pozemku v jeho strede v množstve do 20 ks.

Odobranú počiatočnú vzorku pôdy dôkladne premiešajte na kuse plachty, dôsledne spriemerujte a zredukujte na požadovaný objem, potom ju prelejte do čistého vrecka alebo krabice. Ide o laboratórnu vzorku, jej hmotnosť je asi 400 g.

Na vrch škatule s laboratórnou vzorkou je umiestnený štítok z preglejky alebo lepenky napísaný ceruzkou, ktorý uvádza:

1. Názvy objektu.

2. Názvy stránok.

3. Čísla pozemku.

4. Hĺbka výberu.

5. Čísla vzoriek.

6. Priezvisko osoby, ktorá dohliadala na prácu alebo odoberala vzorku.

7. Termíny práce.

Rovnaký záznam sa súčasne vykoná v denníku.

Vzorka pôdy doručená z miesta v laboratóriu sa naleje na hrubý papier alebo list čistej preglejky a rukami premiesi všetky pripečené hrudky. Potom sa pomocou pinzety vyberú cudzie inklúzie, pôda sa dobre premieša a mierne sa rozdrví. Po takejto príprave laboratórnej vzorky sa opäť rozsype, aby sa vysušila na vzduchu, potom sa rozdrví a preoseje cez sito s 2 mm otvormi.

Miestnosť na sušenie pôdy musí byť suchá a chránená pred prístupom čpavku, kyslých výparov a iných plynov.

Na stanovenie enzymatickej aktivity sa zvyčajne odoberá pôda vysušená na vzduchu; Vlhké vzorky by sa mali sušiť v laboratóriu pri izbovej teplote. Treba dbať na to, aby vzorka neobsahovala nerozložené zvyšky rastlín. Hrudky pôdy sa rozdrvia a preosejú cez sito s veľkosťou ôk 1 mm. Pri štúdiu enzymatickej aktivity čerstvej (mokrej) vzorky by sa mala venovať ešte väčšia pozornosť úplnému odstráneniu rastlinných zvyškov. Súčasne so štúdiom aktivity sa zisťuje aj vlhkosť pôdy, získaný výsledok sa prepočítava na 1 g absolútne suchej pôdy.

1.4 Vplyv rôznych faktorovna enzymatickú aktivitu pôd

Dôležitým faktorom, ktorý určuje rýchlosť enzymatickej reakcie (rovnako aj katalytickú aktivitu enzýmu), je teplota, ktorej vplyv je znázornený na obrázku 1. Z obrázku je vidieť, že pri zvýšení teploty na určitú hodnota, rýchlosť reakcie sa zvyšuje. Dá sa to vysvetliť tak, že so stúpajúcou teplotou sa pohyb molekúl zrýchľuje a molekuly reagujúcich látok majú viac príležitostí na vzájomnú zrážku. To zvyšuje pravdepodobnosť, že medzi nimi dôjde k reakcii. Teplota, ktorá poskytuje najvyššiu rýchlosť reakcie, sa nazýva optimálna teplota.

Každý enzým má svoju optimálnu teplotu. Vo všeobecnosti pre enzýmy živočíšneho pôvodu leží medzi 37 a 40 °C a pre rastlinné - medzi 40 a 50 °C. Existujú však výnimky: b-amyláza z naklíčeného zrna má optimálnu teplotu 60 ° C a kataláza - v rozmedzí 0-10 ° C. Keď teplota stúpa nad optimum, rýchlosť enzymatickej reakcie sa znižuje, aj keď frekvencia molekulárnych zrážok stúpa. Deje sa tak v dôsledku denaturácie, t.j. strata prirodzeného stavu enzýmu. Pri teplotách nad 80 °C väčšina enzýmov úplne stráca svoju katalytickú aktivitu.

Pokles rýchlosti enzymatickej reakcie pri teplotách nad optimálnou hodnotou závisí od denaturácie enzýmu. Preto dôležitým ukazovateľom charakterizujúcim pomer enzýmu k teplote je jeho termolabilita, t.j. rýchlosť inaktivácie samotného enzýmu so zvyšujúcou sa teplotou.

Obrázok 1 - Vplyv teploty na rýchlosť hydrolýzy škrobu amylázou

Pri nízkych teplotách (0C a menej) klesá katalytická aktivita enzýmov takmer na nulu, no k denaturácii nedochádza. So zvýšením teploty sa ich katalytická aktivita opäť obnoví.

Na enzymatickú aktivitu pôd má vplyv aj vlhkosť, obsah mikroorganizmov a ekologický stav pôd.

1.5 Meniace sa spoločenstvá mikroorganizmov v pôdach

Pôdne mikroorganizmy sú veľmi početné a rôznorodé. Sú medzi nimi baktérie, aktinomycéty, mikroskopické huby a riasy, prvoky a živé bytosti blízke týmto skupinám.

Biologický cyklus v pôde sa uskutočňuje za účasti rôznych skupín mikroorganizmov. V závislosti od typu pôdy sa obsah mikroorganizmov mení. V záhradných, záhradných, orných pôdach sa na 1 g pôdy nachádza od jedného milióna až po niekoľko miliárd mikroorganizmov. Pôda každého záhradného pozemku obsahuje svoje vlastné mikroorganizmy. Svojou biomasou sa podieľajú na akumulácii pôdnej organickej hmoty. Zohrávajú obrovskú úlohu pri tvorbe dostupných foriem minerálnej výživy pre rastliny. Mimoriadne veľký je význam mikroorganizmov pri akumulácii biologicky aktívnych látok v pôde, ako sú auxíny, giberelíny, vitamíny, aminokyseliny, ktoré stimulujú rast a vývoj rastlín. Na tvorbe pôdnej štruktúry sa aktívne podieľajú mikroorganizmy tvoriace sliz polysacharidového charakteru, ako aj veľké množstvo hubových filamentov, ktoré zlepujú prachové častice pôdy do agregátov, čím sa zlepšuje vodno-vzdušný režim pôdy.

Biologická aktivita pôdy, počet a aktivita pôdnych mikroorganizmov úzko súvisí s obsahom a zložením organickej hmoty. Zároveň sú najdôležitejšie procesy tvorby pôdnej úrodnosti ako mineralizácia rastlinných zvyškov, humifikácia, dynamika prvkov minerálnej výživy, reakcia pôdneho roztoku, premena rôznych škodlivín v pôde, stupeň akumulácie pesticídov v rastlinách, hromadenie toxických látok v pôde a fenomén únavy pôdy. Sanitárna a hygienická úloha mikroorganizmov je tiež skvelá pri transformácii a neutralizácii zlúčenín ťažkých kovov.

Perspektívnym smerom obnovy a udržania úrodnosti a biologickej intenzifikácie poľnohospodárstva je využívanie produktov spracovania organických odpadov za účasti dážďovkových vermikompostov, ktoré sú v symbióze s mikroorganizmami. V prírodných pôdach rozklad podstielky vykonávajú dážďovky, koprofágy a iné organizmy. Ale na tomto procese sa podieľajú aj mikroorganizmy. V črevách červov sú pre nich vytvorené priaznivejšie podmienky na vykonávanie akýchkoľvek funkcií ako v pôde. Dážďovky v spojení s mikroorganizmami premieňajú rôzne organické odpady na vysoko účinné biologické hnojivá s dobrou štruktúrou, obohatené o makro- a mikroprvky, enzýmy, aktívnu mikroflóru, poskytujúce predĺžený (dlhodobý, postupný) účinok na rastliny.

Zabezpečením rozvoja mikroorganizmov v pôde sa teda zvyšuje úroda a zlepšuje sa jej kvalita. Vyvíjajú sa predsa mikroorganizmy, t.j. deliť každých 20-30 minút a pri dostatočnej výžive vytvárať veľkú biomasu. Ak býk s hmotnosťou 500 kg za deň tvorí 0,5 kg - 1 kg, tak 500 kg mikroorganizmov za deň je biomasa a 500 kg rastlín vytvorí 5 ton biomasy. Prečo to nie je pozorované v pôde? A pretože na to mikroorganizmy potrebujú potravu, na druhej strane ju obmedzujú rôzne faktory, najmä pesticídy. Na ploche 1 ha sa v dôsledku životnej aktivity pôdnych mikróbov počas roka uvoľní 7500 m3 oxidu uhličitého. A oxid uhličitý je potrebný ako zdroj uhlíkovej výživy pre rastliny, tak aj na rozpúšťanie ťažko dostupných solí kyseliny fosforečnej a premenu fosforu na formu dostupnú pre výživu rastlín. Tie. tam, kde mikroorganizmy dobre fungujú, nie je potrebné aplikovať fosforečné hnojivá. Ale samotné mikroorganizmy potrebujú organickú hmotu.

V rovnováhe organickej hmoty v pôde je úloha pestovaných rastlín veľká. Akumuláciu humusu v pôdach uľahčujú trváce trávy, najmä strukoviny. Po ich zbere zostáva v pôde fytomasa, ktorá je obohatená o dusík vďaka jej fixácii nodulovými baktériami zo vzduchu. Riadkové a zeleninové plodiny (zemiaky, kapusta a pod.) znižujú obsah humusu v pôde, pretože zanechávať v pôde malé množstvo rastlinných zvyškov a aplikovaný systém hĺbkového spracovania pôdy zabezpečuje intenzívny prísun kyslíka do ornej vrstvy a v dôsledku toho silnú mineralizáciu organickej hmoty, t.j. jeho stratu.

Pri rozboroch pôd sa často berie do úvahy počet jednotlivých fyziologických skupín mikroorganizmov. Robí sa to takzvanou titračnou metódou, pri ktorej sú kvapalné selektívne (elektívne) živné pôdy pre určité skupiny mikroorganizmov kontaminované rôznymi riedeniami pôdnej suspenzie. Stanovením stupňa zriedenia po držaní v termostate, ktorý ukázal prítomnosť požadovanej skupiny mikroorganizmov, je potom možné jednoduchým prepočtom určiť počet jej zástupcov v pôde. Takto zistia, aká bohatá je pôda na nitrifikátory, denitrifikátory, celulózu rozkladajúce a iné mikroorganizmy.

Pre charakterizáciu typu pôdy a jej stavu sú dôležité nielen ukazovatele počtu rôznych skupín mikroorganizmov, ale aj rozbor stavu v pôde jednotlivých druhov. Až na zriedkavé výnimky sú dokonca aj fyziologické skupiny mikroorganizmov veľmi široké. Vonkajšie prostredie môže drasticky zmeniť druhové zloženie pôdnych mikroorganizmov, ale má malý alebo žiadny vplyv na počet ich fyziologických skupín. Preto je pri rozboroch pôdy dôležité usilovať sa o zistenie stavu jednotlivých druhov mikroorganizmov.

Medzi pôdnymi mikroorganizmami sú zástupcovia rôznych systematických jednotiek, ktoré dokážu asimilovať nielen ľahko stráviteľné organické zlúčeniny, ale aj zložitejšie látky aromatickej povahy, medzi ktoré patria zlúčeniny charakteristické pre pôdu ako humusové látky.

Všetky pôdy na Zemi boli vytvorené z veľmi rôznorodých hornín, ktoré vychádzajú na povrch, ktoré sa zvyčajne nazývajú materské horniny. Voľné sedimentárne horniny pôsobia hlavne ako pôdotvorné horniny, keďže vyvreté a metamorfované horniny sa dostávajú na povrch pomerne zriedkavo.

Zakladateľ vedeckej vedy o pôde V. V. Dokučajev považoval pôdu za zvláštne teleso prírody, také výrazné ako rastlina, živočích alebo minerál. Poukázal na to, že rôzne pôdy vznikajú za rôznych podmienok a že sa časom menia. Podľa definície V. V. Dokuchaeva by sa pôda mala nazývať „denná“ alebo povrchové horizonty hornín, prirodzene zmenené vplyvom množstva faktorov. Druh pôdy sa skladá v závislosti od: a) materskej horniny, b) klímy, c) vegetácie, d) reliéfu krajiny a e) veku pôdotvorného procesu.

Pri rozvíjaní vedeckých základov vedy o pôde V. V. Dokuchaev zaznamenal obrovskú úlohu živých organizmov, a najmä mikroorganizmov, pri tvorbe pôdy.

Obdobie tvorivosti V. V. Dokučajeva sa zhodovalo s dobou veľkých objavov L. Pasteura, ktoré ukázali veľký význam mikroorganizmov pri premene rôznych látok a v infekčnom procese. Koncom minulého a začiatkom tohto storočia došlo v oblasti mikrobiológie k niekoľkým významným objavom, ktoré mali zásadný význam pre pôdoznalectvo a poľnohospodárstvo. Zistilo sa najmä, že pôda obsahuje obrovské množstvo rôznych mikroorganizmov. To dalo dôvod zamyslieť sa nad podstatnou úlohou mikrobiologického faktora pri tvorbe a živote pôdy.

Súčasne s V. V. Dokučajevom pracoval ďalší vynikajúci pôdoznalec P. A. Kostychev 24, s. 72. V monografii „Pôdy černozemskej oblasti Ruska, ich pôvod, zloženie a vlastnosti“ (1886) napísal, že geológia má v otázke černozeme druhoradý význam, pretože akumulácia organickej hmoty sa vyskytuje vo vyšších vrstvách. zeme, geologicky rozmanité a černozeme je otázka geografie vyšších rastlín a otázka fyziológie nižších rastlín, ktoré rozkladajú organickú hmotu. PA Kostychev uskutočnil sériu experimentov na objasnenie úlohy jednotlivých skupín mikroorganizmov pri tvorbe pôdneho humusu.

Akademik V. I. Vernadsky, študent V. V. Dokuchaeva, výrazne prispel k myšlienke úlohy biologického faktora v transformácii Zeme a v procese tvorby pôdy. Veril, že hlavným faktorom migrácie chemických prvkov v hornej časti zemskej kôry sú organizmy. Ich činnosť ovplyvňuje nielen organické, ale aj minerálne látky pôdnych a podložných vrstiev.

Už od počiatočných štádií premeny hornín na pôdu veľmi zreteľne vystupuje úloha mikroorganizmov v procesoch zvetrávania nerastov. Vynikajúci vedci V. I. Vernadsky a B. B. Polynov považovali zvetrávanie hornín za výsledok činnosti rastlín, najmä nižších organizmov. Tento názor je dodnes potvrdený veľkým množstvom experimentálneho materiálu.

Zvyčajne sú prvými osadníkmi hornín šupinaté lišajníky, ktoré tvoria listovité platne, pod ktorými sa hromadí malé množstvo jemnej zeminy. Lišajníky sú spravidla v symbióze so saprofytickými baktériami, ktoré netvoria spóry.

Vo vzťahu k množstvu prvkov pôsobia lišajníky ako ich akumulátory. V jemnozemí pod litofilnou vegetáciou prudko narastá množstvo organickej hmoty, fosforu, oxidu železa, vápnika a horčíka.

Z iných rastlinných organizmov, ktoré sa usadzujú na materských horninách, treba spomenúť mikroskopické riasy, najmä modrozelené a rozsievky. Urýchľujú zvetrávanie hlinitokremičitanov a tiež zvyčajne žijú v spojení s baktériami, ktoré netvoria spóry.

Riasy zjavne zohrávajú významnú úlohu ako autotrofné akumulátory organických látok, bez ktorých nemôže prebiehať energická činnosť saprofytických mikroorganizmov. Posledne menované produkujú rôzne zlúčeniny, ktoré spôsobujú zvetrávanie minerálov. Mnohé modrozelené riasy sú fixátory dusíka a obohacujú zničiteľnú horninu o tento prvok.

Hlavnú úlohu v procese zvetrávania hrá pravdepodobne oxid uhličitý, minerálne a organické kyseliny produkované rôznymi mikroorganizmami. Existujú náznaky, že určité ketokyseliny majú silný rozpúšťací účinok. Nie je vylúčená možnosť účasti na zvetrávaní humusových zlúčenín.

Treba poznamenať, že mnohé baktérie tvoria hlien, ktorý uľahčuje úzky kontakt mikroorganizmov s horninou. K jeho zničeniu dochádza tak pod vplyvom produktov životne dôležitej činnosti mikroorganizmov, ako aj v dôsledku tvorby komplexných zlúčenín medzi látkou hlienu a chemickými prvkami, ktoré tvoria kryštálové mriežky minerálov. Zvetrávanie hornín v prírode treba považovať za jednotu dvoch protikladných procesov – rozpadu primárnych minerálov a vzniku sekundárnych minerálov. Pri vzájomnej interakcii mikrobiálnych metabolitov môžu vzniknúť nové minerály.

...

Podobné dokumenty

Štúdium ekologických podmienok, zonálnych a intrazonálnych faktorov tvorby pôdy. Charakterizácia štruktúry pôdnych profilov, granulometrické zloženie, fyzikálno-chemické a vodno-fyzikálne vlastnosti pôd, tvorba agroekologických pôdnych typov.

semestrálna práca, pridaná 14.09.2011

Charakterizácia morfologických prvkov a vlastností pôdy. Typy štruktúry pôdneho profilu. Systém symbolov na označenie genetických pôdnych horizontov. Vplyv chemického zloženia na farbu pôdy. Klasifikácia pôdnych novotvarov a inklúzií.

abstrakt, pridaný 22.12.2013

Prírodné podmienky a faktory tvorby pôdy. Systematický zoznam hlavných pôdnych typov a ich morfologických charakteristík. Vodofyzikálne vlastnosti pôd, ich granulometrické, agregátové a chemické zloženie, objemová hmotnosť. Metódy ochrany pôdy.

ročníková práca, pridaná 2.7.2010

Fyziologický stav fixátorov dusíka v pôdnych typoch, hodnotenie ich adaptačných schopností. Analýza vzoriek pôdy odobratých v regiónoch regiónu Nižný Novgorod. Identifikácia kmeňov rodu Azotobacter podľa kultúrnych a fyziologických charakteristík.

práca, pridané 15.02.2014

Faktory a procesy tvorby pôdy, štruktúra pôdneho krytu predmetu štúdia, hlavné typy pôd. Podrobná charakteristika pôdnych obrysov, ich pomer v skúmanom území. Hodnotenie úrodnosti pôdy a jej pestovateľského významu.

ročníková práca, pridaná 12.11.2010

Populácia Ophiobolus hyphae eubaktériami, aktinomycétami a hubami v prírodných pôdach. Antibiotická aktivita niektorých zvlášť produktívnych húb vo vzťahu k iným hubám. Infekcia pôdneho hmyzu, zloženie baktérií v pôdach.

abstrakt, pridaný 07.03.2011

Prírodné podmienky tvorby pôdy: klíma, topografia, materské horniny, vegetácia, hydrológia a hydrografia. Opatrenia na zlepšenie úrodnosti pôdy, odporúčania na ich použitie. Poľnohospodárske zoskupovanie a triedenie pôd.

semestrálna práca, pridaná 22.06.2013

Vplyv hornín, klímy, reliéfu, vegetácie na tvorbu pôdy. Granulometrické zloženie, fyzikálne vlastnosti, vodný režim orných pôd. Stanovenie pôdno-ekologického indexu. Hlavné opatrenia na zlepšenie úrodnosti pôdy v agroskupinách.

semestrálna práca, pridaná 25.05.2012

Vlastnosti slaných pôd, ich tvorba. Podmienky akumulácie solí v pôdach. Intenzita vegetácie. Zdroje ľahko rozpustných solí. Distribúcia slaných pôd. Expresia slaných pôd v systematike, diagnostické horizonty.

abstrakt, pridaný 30.03.2014

Štúdium vplyvu poľnohospodárskych plodín na zloženie a dynamiku pôdnych roztokov. Rozdelenie sivých lesných pôd, znaky genézy, diagnostika, vlastnosti, klasifikácia, využitie. Obsah a zloženie organickej hmoty v pôde.

Biochemické premeny pôdnej organickej hmoty sa vyskytujú v dôsledku mikrobiologickej aktivity pod vplyvom enzýmov. enzymatická aktivita pôdny mikroorganizmus

S využitím vyspelej agrotechniky je možné priaznivým smerom meniť mikrobiologické procesy nielen v ornej pôde, ale aj v podorných vrstvách pôdy.

Za priamej účasti extracelulárnych enzýmov dochádza k rozkladu pôdnych organických zlúčenín. Takže proteolytické enzýmy rozkladajú proteíny na aminokyseliny.

Ureáza rozkladá močovinu na CO2 a NH3. Vzniknutý amoniak a amónne soli slúžia ako zdroj dusíkatej výživy pre rastliny a mikroorganizmy.

Invertáza a amyláza sa podieľajú na rozklade sacharidov. Enzýmy fosfátovej skupiny rozkladajú organofosforové zlúčeniny v pôde a zohrávajú dôležitú úlohu vo fosfátovom režime pôd.

Z početných ukazovateľov biologickej aktivity pôdy majú veľký význam pôdne enzýmy. Ich rozmanitosť a bohatosť umožňujú vykonávať postupné biochemické premeny organických zvyškov vstupujúcich do pôdy.

Názov „enzým“ pochádza z latinského „fermentum“ – kvas, zákvas. Fenomén katalýzy ešte nie je úplne pochopený. Podstatou katalyzátora je znížiť aktivačnú energiu potrebnú na chemickú reakciu, nasmerovať ju okružným spôsobom cez medzireakcie, ktoré vyžadujú menej energie, bez katalyzátora. To tiež zvyšuje rýchlosť hlavnej reakcie. Pôsobením enzýmu sú intramolekulárne väzby v substráte oslabené v dôsledku určitej deformácie jeho molekuly, ku ktorej dochádza pri tvorbe intermediárneho komplexu enzým-substrát.

Úlohou enzýmov teda je, že výrazne urýchľujú biochemické reakcie a umožňujú ich pri bežných normálnych teplotách.

Enzýmy, na rozdiel od anorganických katalyzátorov, majú selektívny účinok. Špecifickosť pôsobenia enzýmov je vyjadrená v tom, že každý enzým pôsobí len na určitú látku, prípadne na určitý typ chemickej väzby v molekule. Všetky enzýmy sú svojou biochemickou povahou vysokomolekulárne bielkovinové látky. Špecifickosť enzymatických proteínov je ovplyvnená sekvenciou aminokyselín v nich. Niektoré enzýmy obsahujú okrem bielkovín aj jednoduchšie zlúčeniny. Napríklad rôzne oxidačné enzýmy obsahujú organické zlúčeniny železa. Medzi ďalšie patria meď, zinok, mangán, vanád, chróm, vitamíny a iné organické zlúčeniny.

Jednotná klasifikácia enzýmov je založená na špecifickosti k typu reakcie av súčasnosti sa enzýmy delia do 6 tried. V pôdach sú najviac skúmané oxidoreduktázy (katalyzujú procesy biologickej oxidácie) a hydrolázy (katalyzujú štiepenie pridaním vody). Z oxidoreduktáz v pôde sa najčastejšie vyskytujú katalázy, dehydrogenázy, fenoloxidázy atď.

Podieľajú sa na redoxných procesoch pri syntéze humínových zložiek. Z hydroláz sú v pôde najrozšírenejšie invertáza, ureáza, proteáza a fosfatázy. Tieto enzýmy sa podieľajú na reakciách hydrolytického rozkladu makromolekulárnych organických zlúčenín a zohrávajú tak dôležitú úlohu pri obohacovaní pôdy živinami, ktoré sú mobilné a dostupné pre rastliny a mikroorganizmy.

Veľký počet výskumníkov študoval enzymatickú aktivitu pôd. Ako výsledok výskumu bolo dokázané, že enzymatická aktivita je elementárnou charakteristikou pôdy. Enzymatická aktivita pôdy sa vytvára ako výsledok súhrnu procesov vstupu, imobilizácie a pôsobenia enzýmov v pôde. Zdrojom pôdnych enzýmov je všetka živá hmota pôdy: rastliny, mikroorganizmy, živočíchy, huby, riasy atď. Enzýmy sa hromadia v pôde a stávajú sa integrálnou reaktívnou zložkou ekosystému. Pôda je najbohatším systémom z hľadiska enzýmovej diverzity a enzymatického fondu. Rozmanitosť a bohatstvo enzýmov v pôde umožňuje postupné biochemické premeny rôznych prichádzajúcich organických zvyškov.

Pôdne enzýmy zohrávajú významnú úlohu v procesoch tvorby humusu. Transformácia rastlinných a živočíšnych zvyškov na humínové látky je zložitý biochemický proces, na ktorom sa podieľajú rôzne skupiny mikroorganizmov, ako aj extracelulárne enzýmy imobilizované pôdou. Bol odhalený priamy vzťah medzi intenzitou humifikácie a enzymatickou aktivitou.

Zvlášť pozoruhodný je význam enzýmov v prípadoch, keď sa v pôde vyvinú extrémne podmienky pre životne dôležitú činnosť mikroorganizmov, najmä pri chemickom znečistení. V týchto prípadoch zostáva metabolizmus v pôde do určitej miery nezmenený pôsobením pôdnych imobilizovaných, a teda stabilných enzýmov. Maximálna katalytická aktivita jednotlivých enzýmov sa pozoruje v relatívne malom rozsahu pH, ktoré je pre ne optimálne. Keďže v prírode existujú pôdy so širokým rozsahom environmentálnych reakcií (pH 3,5-11,0), úroveň ich aktivity je veľmi odlišná.

Štúdie rôznych autorov preukázali, že aktivita pôdnych enzýmov môže slúžiť ako dodatočný diagnostický indikátor úrodnosti pôdy a jej zmien v dôsledku antropogénneho vplyvu. Použitie enzymatickej aktivity ako diagnostického indikátora je uľahčené nízkou chybovosťou experimentov a vysokou stabilitou enzýmov počas skladovania vzoriek.

Sekcie