Enzimler, belirli kimyasal reaksiyonların katalizine bağlı olarak spesifik etki ile karakterize edilen, protein niteliğindeki kimyasal reaksiyonlar için katalizörlerdir. Bunlar, tüm canlı toprak organizmalarının biyosentezinin ürünleridir: odunsu ve otsu bitkiler, yosunlar, likenler, algler, mikroorganizmalar, tek hücreliler, böcekler, omurgasızlar ve omurgalılar, doğal ortamda belirli agregatlar - biyosinozlarla temsil edilir.

Canlı organizmalarda enzimlerin biyosentezi, metabolizma tipinin kalıtsal aktarımından ve adaptif değişkenliğinden sorumlu olan genetik faktörler nedeniyle gerçekleştirilir. Enzimler, genlerin eyleminin gerçekleştiği çalışma aygıtıdır. Organizmalarda sonuçta hücresel metabolizmayı oluşturan binlerce kimyasal reaksiyonu katalize ederler. Onlar sayesinde vücuttaki kimyasal reaksiyonlar yüksek hızda gerçekleşir.

Şu anda 900'den fazla enzim bilinmektedir. Altı ana sınıfa ayrılırlar.

1. Redoks reaksiyonlarını katalize eden oksiredüktazlar.

2. Çeşitli kimyasal grupların ve kalıntıların moleküller arası transfer reaksiyonlarını katalize eden transferazlar.

3. Molekül içi bağların hidrolitik bölünmesi reaksiyonlarını katalize eden hidrolazlar.

4. Çift bağlarda grupların eklenmesi reaksiyonlarını ve bu tür grupların çıkarılmasının ters reaksiyonlarını katalize eden liyazlar.

5. İzomerizasyon reaksiyonlarını katalize eden izomerazlar.

6. ATP'ye (adenozin trifosforik asit) bağlı bağ oluşumuyla kimyasal reaksiyonları katalize eden ligazlar.

Canlı organizmalar öldüğünde ve çürüdüğünde, bazı enzimleri yok edilir ve bazıları toprağa girerek aktivitelerini korur ve birçok toprak kimyasal reaksiyonunu katalize eder, toprak oluşum süreçlerine ve toprağın niteliksel bir özelliğinin oluşumuna - doğurganlığa katılır. . Belirli biyosenozlar altındaki farklı toprak türlerinde, biyokatalitik reaksiyonların aktivitesinde farklılık gösteren kendi enzimatik kompleksleri oluşmuştur.

V.F. Kuprevich ve T.A. Shcherbakova (1966), toprak enzimatik komplekslerinin önemli bir özelliğinin, farklı grupları temsil eden bir dizi enzimin eşzamanlı etkisinin sağlanmasıyla ortaya çıkan mevcut enzim gruplarının eyleminin düzenliliği olduğunu belirtmektedir. ; toprakta fazla miktarda bulunan bileşiklerin oluşumu ve birikmesi hariç tutulur; fazla birikmiş mobil basit bağlantılar(örneğin NH3) bir şekilde geçici olarak bağlanır ve az çok karmaşık bileşiklerin oluşumuyla sonuçlanan döngülere gönderilir. Enzimatik kompleksler dengeli, kendi kendini düzenleyen sistemlerdir. Bunda ana rol, çoğu kısa ömürlü olduğundan toprak enzimlerini sürekli yenileyen mikroorganizmalar ve bitkiler tarafından oynanır. Enzimlerin sayısı, reaksiyona giren maddelerin (substrat, enzim) kimyasal yapısına ve etkileşim koşullarına (bileşenlerin konsantrasyonu, pH, sıcaklık, ortamın bileşimi, maddenin etkisi) bağlı olarak zaman içindeki aktiviteleriyle dolaylı olarak değerlendirilir. aktivatörler, inhibitörler vb.).

Bu bölümde, hidrolaz sınıfından (invertaz, üreaz, fosfataz, proteaz aktivitesi ve oksiredüktaz sınıfından) enzimlerin bazı kimyasal toprak süreçlerine katılımı - büyük önem taşıyan katalaz, peroksidaz ve polifenoloksidaz aktivitesi tartışılmaktadır. azot ve fosfor içeren organik maddelerin, karbonhidrat maddelerinin dönüşümünde ve humus oluşumu süreçlerinde. Bu enzimlerin aktivitesi toprağın verimliliğinin önemli bir göstergesidir. Ek olarak, bu enzimlerin orman ve farklı ekim derecelerindeki ekilebilir topraklardaki aktivitesi, sod-podzolik, gri orman ve sod-karbonat toprakları örneği kullanılarak karakterize edilecektir.

TOPRAK ENZİMLERİNİN ÖZELLİKLERİ

İnvertaz - sükrozun hidrolitik parçalanmasının eşmolar miktarlarda glikoz ve fruktoza reaksiyonlarını katalize eder, ayrıca mikroorganizmaların yaşamı için bir enerji ürünü olan fruktoz moleküllerinin oluşumuyla diğer karbonhidratları da etkiler, fruktoz transferaz reaksiyonlarını katalize eder. Birçok yazar tarafından yapılan çalışmalar, invertaz aktivitesinin diğer enzimlerden daha iyi olduğunu, toprağın doğurganlık düzeyini ve biyolojik aktivitesini yansıttığını göstermiştir.

Üreaz, ürenin hidrolitik olarak amonyak ve karbondioksite parçalanmasını katalize eder. Ürenin tarımsal uygulamalarda kullanılmasıyla bağlantılı olarak, daha verimli topraklarda üreaz aktivitesinin daha yüksek olduğu unutulmamalıdır. Temmuz - Ağustos aylarında, biyolojik aktivitenin en yüksek olduğu dönemlerde tüm topraklarda artar.

Fosfataz (alkali ve asidik) - ortofosfat oluşumu ile bir dizi organofosfor bileşiğinin hidrolizini katalize eder. Fosfataz aktivitesi, bitkilere mobil fosfor sağlanmasıyla ters orantılı olduğundan, toprağa uygulanacak fosforlu gübrelere olan ihtiyacın belirlenmesinde ek bir gösterge olarak kullanılabilir. En yüksek fosfataz aktivitesi bitkilerin rizosferindedir.

Proteazlar, proteinlerin polipeptitlere ve amino asitlere parçalandığı, daha sonra amonyak, karbondioksit ve suya hidrolize uğrayan bir grup enzimdir. Bu bağlamda proteazlar hayati önem Organik bileşenlerin bileşimindeki değişiklikler ve bitkiler tarafından asimile edilen nitrojen formlarının dinamiği ile ilişkili oldukları için toprağın yaşamında.

Katalaz - aktive edici etkisinin bir sonucu olarak, canlı organizmalar için toksik olan hidrojen peroksit, suya ve serbest oksijene ayrılır. Katalaz aktivitesi üzerinde büyük etki mineral topraklar bitki örtüsü sağlar. Kural olarak, güçlü, derinlemesine nüfuz eden bir kök sistemine sahip bitkilerin altındaki topraklar, yüksek katalaz aktivitesi ile karakterize edilir. Katalaz aktivitesinin özelliği, profilin aşağı doğru çok az değişmesi ve toprak nemi ile ters, sıcaklık ile ise doğrudan bir ilişkiye sahip olmasıdır.

Polifenol oksidaz ve peroksidaz - toprakta humus oluşumu süreçlerinde önemli bir rol oynarlar. Polifenol oksidaz, serbest atmosferik oksijen varlığında polifenollerin kinonlara oksidasyonunu katalize eder. Peroksidaz, hidrojen peroksit veya organik peroksitlerin varlığında polifenollerin oksidasyonunu katalize eder. Bu durumda rolü, fenoller üzerinde zayıf bir oksitleyici etkiye sahip oldukları için peroksitleri aktive etmektir. Daha sonra, kinonların amino asitler ve peptitler ile yoğunlaşması, hümik asitin birincil molekülünü oluşturmak üzere meydana gelebilir ve bu, daha sonra tekrarlanan yoğunlaşmalardan dolayı daha karmaşık hale gelebilir (Kononova, 1963).

Polifenol oksidaz (S) aktivitesinin peroksidaz (D) aktivitesine oranının yüzde () olarak ifade edilmesinin topraktaki humus birikimi ile ilişkili olduğu, dolayısıyla bu değerin şu şekilde olduğu belirtilmiştir (Chunderova, 1970). humus birikiminin koşullu katsayısı (K) olarak adlandırılır. Udmurtya'nın ekilebilir, zayıf işlenmiş topraklarında, mayıs ayından eylül ayına kadar olan dönemde şu şekildeydi: çimenli-podzolik toprakta - %24, gri orman podzolize toprağında - %26 ve çimenli-karbonat toprağında - %29.

TOPRAKLARDA ENZİMATİF SÜREÇLER

Toprakların biyokatalitik aktivitesi, mikroorganizmalardaki zenginleşme derecesine (Tablo 11) önemli ölçüde uygundur, toprağın tipine bağlıdır ve humus içeriğindeki, reaksiyondaki, kırmızıdaki değişikliklerin özellikleriyle ilişkili olan genetik ufuklara göre değişir. Profil boyunca Ox potansiyeli ve diğer göstergeler.

Bakir orman topraklarında, enzimatik reaksiyonların yoğunluğu esas olarak orman çöpünün ufukları ve ekilebilir topraklarda ekilebilir katmanlar tarafından belirlenir. Hem bazı topraklarda hem de diğer topraklarda, A veya A p ufuklarının altında yer alan biyolojik olarak daha az aktif tüm genetik katmanlar düşük enzim aktivitesine sahiptir; olumlu taraf toprak işleme sırasında. Ekilebilir araziler için orman topraklarının geliştirilmesinden sonra, oluşan ekilebilir ufkun enzimatik aktivitesinin orman çöpüyle karşılaştırıldığında keskin bir şekilde azaldığı ortaya çıkıyor, ancak ekildikçe artar ve yüksek düzeyde ekili türlerde göstergelere yaklaşır veya onu aşar. orman çöpü.

11. Orta Urallardaki toprakların biyojen içeriği ve enzimatik aktivitesinin karşılaştırılması (Pukhidskaya, Kovrigo, 1974)

Topraktaki biyokatalitik reaksiyonların aktivitesi değişir. İlkbahar ve sonbaharda en düşük seviyededir ve genellikle Temmuz-Ağustos aylarında en yüksektir; bu, topraktaki biyolojik süreçlerin genel seyrinin dinamiklerine karşılık gelir. Ancak toprağın türüne ve coğrafi konumuna bağlı olarak enzimatik süreçlerin dinamikleri çok farklıdır.

Test soruları ve ödevler

1. Hangi bileşiklere enzim denir? Üretimleri ve canlılar için önemi nelerdir? 2. Toprak enzimlerinin kaynaklarını adlandırın. Bireysel enzimler toprağın kimyasal süreçlerinde nasıl bir rol oynar? 3. Toprakların fermentatif kompleksi ve işleyişi kavramını vermek. 4. Bakir ve ekilebilir topraklarda enzimatik süreçlerin seyrinin genel bir tanımını verin.

İnvertaz - sükrozun hidrolitik parçalanmasının eşmolar miktarlarda glikoz ve fruktoza reaksiyonlarını katalize eder, ayrıca mikroorganizmaların yaşamı için bir enerji ürünü olan fruktoz moleküllerinin oluşumuyla diğer karbonhidratları da etkiler, fruktoz transferaz reaksiyonlarını katalize eder. Birçok yazar tarafından yapılan çalışmalar, invertaz aktivitesinin diğer enzimlerden daha iyi olduğunu, toprağın doğurganlık düzeyini ve biyolojik aktivitesini yansıttığını göstermiştir.[...]

1 yıl sonra yapılan invertaz analizleri, toprağın türüne bağlı olarak tüm numunelerde 2-3 kat daha fazla azalma olduğunu göstermektedir; bu durum, görünüşe göre toprağın karbon içeren bileşikler tarafından tüketilmesiyle açıklanmaktadır.[...]

Hidrolazlar sınıfından, sakkarozu glikoz ve fruktoza hidrolize eden invertaz ve üre hidrolizini katalize eden üreaz aktivitesi incelenmiştir. Bu enzimlerin topraktaki aktivitesi çok düşüktür ancak turba eklendiğinde dozuyla orantılı olarak artar ve miktarına çok az bağlıdır. mineral gübreler. En yüksek dozun (NPKT'lerin yanı sıra CaCOe) uygulanmasının, hem hidrolazların hem de oksidoredüktazların aktivitesini uyarmada daha küçük gübre dozlarına göre herhangi bir avantajı olmadığı belirtilmelidir [...]

Rota için havaalanı - köy. Kangalassa'da üreaz, invertaz ve proteaz aktivitesi ile kurşun içeriği arasında ters bir ilişki bulunamadı. Bu, MPC'yi aşmayan bir dozda kurşunun önleyici etkisinin olmadığını gösterir. Kirlilik kaynağından uzaklaştıkça tüm enzimlerin ve kurşunun aktivitesinde paralel bir artış vardır ve bu durum topraktaki humus içeriğindeki artışla açıklanmaktadır. Humus içeriği yüksek olan toprakların HM'leri daha fazla biriktirdiği ve artan FA ile karakterize edildiği bilinmektedir.[...]

Bu grubun bileşikleri yeni sürgünlerin büyümesini engeller, şeker pancarındaki invertaz aktivitesini geçici olarak azaltır ve klorofil biyosentezini baskılar. Ancak bunların birincil etkisi aromatik amino asitlerin biyosentezini baskılamaktır. N-fosfonmetilglisin gibi bileşikler, dehidrokinik ve prefenik asitlerin dönüşüm bölgelerine etki ederek bu sentezi baskılar.

Görünüşe göre, sükroz oluşumu, floemin parankima hücrelerinde, sakkarozu (invertaz) parçalayan enzimlerden yoksun olan elek tüplerine girdiği yerden meydana gelir ve bu, bu bileşiğin tüm taşıma yolu boyunca güvenliğini belirler. [...]

Yapılan çalışma, MPC'yi aşan dozlarda hareketli kurşun ve nikel formlarının birikmesinin topraktaki enzim aktivitesinde bir azalmaya yol açtığı sonucuna varmamızı sağlar. Topraktaki proteaz, üreaz ve invertaz aktivitesinde bir azalma, proteinlerin, üre ve oligosakaritlerin hidroliz işlemlerinin karşılık gelen inhibisyonuna neden olur ve bu da genellikle toprağın biyolojik aktivitesinde bir azalmaya yol açar. PA'yı değiştirmek, toprağın ekolojik durumunu teşhis etmek için umut verici bir yöntemdir. İncelediğimiz enzimler arasında üreaz en yüksek tanısal özellikleri sergiliyor.[...]

Toprakların durumu iki biyolojik gösterge yöntemiyle değerlendirildi: toprağın enzimatik aktivitesi ve toprağın test nesnesi üzerindeki mutasyonel etkisi. Kentsel topraklarda üç enzimin aktivitesi belirlendi: invertaz, katalaz ve üreaz (Khaziev, 1990), bunlardan en değişkeni üreaz aktivitesiydi. Bu nedenle, etkinliği büyük ölçüde topraktaki çok çeşitli kirleticilerin konsantrasyonuna bağlı olan bu özel enzimin göstergeleri, integral değerlendirme için seçilmiştir.[...]

Histokimyasal analizler, kapalı tohumluların çeşitli temsilcilerinde polen ve polen tüplerinin oksidatif rejiminin ortaklığını oluşturmayı mümkün kıldı. En yoğun biyokimyasal süreçlerin polen tüpünün ucunda gerçekleştiği tespit edilmiştir.[...]

Başka bir çağrıştırıcı değişiklik grubu, üreme gelişiminin morfogenetik programının uygulanması için gerekli olan enerji süreçlerinin aktivasyonuyla ilişkilidir.[...]

Büyük miktarlarda HCBD hem sıvı hem de granül formda verildiğinde, belirli mikroorganizma gruplarının gelişiminin inhibisyonu, fümigasyondan bir buçuk yıl sonra bile kaybolmaz. Bu zamana kadar toprak enzimlerinin (katalaz ve invertaz) aktivitesi, bu deneysel varyantlara göre, yüksek oranlarda HCBD'nin (sıvı ve granüler) eklenmesinden 5 ay sonra kontrol varyantındaki enzimlerin aktivitesinin %70-80'idir. topraktaki nitrat içeriği azalır, bu da nitrifikasyon sürecinin engellendiğini gösterir.[...]

Toprakların zirai kimyasal özellikleri genel kabul görmüş yöntemlerle, su ve tuz ekstraktlarının pH'ı - potansiyometrik, karbon içeriği - Tyurin yöntemiyle, hareketli azot - Bashkin ve Kudeyarov'a göre, hareketli fosfor - Chirikov'a göre, toprakların enzimatik aktivitesi (invertaz, üreaz ve katalaz) - Khaziev'e göre.[ ...]

Radyant mantarların birçok temsilcisinde, organizmaların nişastayı mahsul türüne bağlı olarak değişen yoğunlukta parçaladığı amilaz enzimi tanımlanmıştır. Bazı kültürler nişastayı dekstrinlere, bazıları ise şekerlere ayrıştırır. Bazı aktinomisetler, sükrozu kolayca sindirilebilen şekerlere (glikoz ve fruktoz) parçalayan invertaz enzimini içerir. Proaktinomisetlerin sakkarozu ayrışmadan metabolize edebildiği kaydedilmiştir.[...]

Bu düzeydeki kirlilik, bitkilerin erişebildiği ağır metal bileşiklerinin hareketli formlarının içeriğine de yansıdı. Sayıları da 1,5-2, hatta 5 kat arttı. Bu değişiklikler toprak biyotasını etkiledi. genel özellikler Topraklar ve toprak verimliliği. Özellikle toprak enzimlerinin aktivitesi keskin bir şekilde azaldı: invertaz, fosfataz, üreaz, katalaz; CO2 üretimi yaklaşık 2 kat azaldı. Enzim aktivitesi, toprak-bitki sistemindeki çevresel durumun iyi bir tamamlayıcı göstergesidir. Kirlenmiş topraklarda mahsul verimi de keskin bir şekilde azaldı farklı kültürler. Böylece domates verimi (c/ha) ortalama 118,4'ten 67,2'ye düştü; salatalık - 68,3'ten 34,2'ye; lahana - 445,7'den 209,0'a; patates - 151,8'den 101,3'e; elmalar - 72,4'ten 32,6'ya ve şeftaliler - 123,6'dan 60,6'ya.[...]

Taşkın yatağının tundra toprakları arasında, biyokimyasal aktivite potansiyeli nehir taşkın yatağının topraklarından orta ve terasa yakın topraklara doğru artmaktadır. Buna karşılık, organik taşkın yatağı topraklarındaki enzimatik aktivite, mineral olanlara göre daha yüksektir. İncelenen toprakların humus ufuklarında (0-13 cm), nitrojen, karbonhidrat, fosfor ve redoksun metabolik süreçlerinde yer alan üreaz, invertaz, fosfataz ve dehidrojenaz enzimlerinin oldukça yüksek aktivitesi vardır.[...]

Fosfataz aktivitesi düşüktür ve çoğu durumda, humus-turbalı ufuklardaki yığın formlarının nispeten yüksek içeriğinin arka planına karşı çok düşük bir mobil fosfor içeriği ile ilişkili olan fosfataz aktivitesi yoktur. Azot ve fosforun metabolik süreçlerinde yer alan enzimlerin aksine, hidrokarbon metabolizması enzimleri (invertaz), profilin humus içeriğiyle belirlenen donmuş toprak üstü ufuklara kadar aktivitelerini sergilerler [...]

Deneyin dört yılı boyunca toprağın enzimatik aktivitesindeki değişim Tablo'da gösterilmektedir. 6.8. Elde edilen sonuçlardan görülebileceği gibi, üreaz ve fosfataz aktivitesi azaldı, ancak ana modeller - turba ve mineral gübreler uygulandığında EPS kullanılmayan varyantlarda daha yüksek aktivite ve kontrol varyantlarında enzimatik aktivitenin olmaması - devam ediyor. Aynı zamanda, biyojeosinozdaki karbon döngüsünde önemli bir rol oynayan invertaz aktivitesi, mineralizasyon işlemlerinin yoğunluğunu da doğrulayan PPS ilavesi de dahil olmak üzere neredeyse tüm deney varyantlarında dördüncü yılda artmaktadır. turba ve üniversitelerden.[... ]

Suyu her türlü kirletici maddeden, özellikle sentetik olanlardan arındırmanın çok umut verici bir yöntemi, hareketsizleştirilmiş (sabit, çözünmeyen) enzimlerin - "ikinci nesil enzimlerin" kullanılmasıdır. Enzimlerin suda çözünmeyen bir taşıyıcı üzerine sabitlenmesi ve bu kadar güçlü katalizörlerin kullanılması fikri teknolojik süreçler ve tıp uzun zaman önce ortaya çıktı. 1916'da invertaz, yeni izole edilmiş alüminyum hidroksitteki aktif karbon üzerine adsorbe edildi. 1951'den bu yana, antikorları parçalamak ve antijenleri izole etmek için selülozla protein konjugasyonu kullanılıyor. Yakın zamana kadar enzimleri sabitlemek için tek bir yöntem vardı; sıradan fiziksel adsorpsiyon. Ancak adsorpsiyon kapasitesi bilinen malzemeler proteinlerle ilgili olarak açıkça yetersizdir ve yapışma kuvvetleri küçüktür ve proses koşullarındaki en ufak değişikliklerden enzim ile adsorban yüzeyi arasındaki bağın kopması meydana gelebilir. Bu nedenle, bu immobilizasyon yöntemi geniş bir uygulama alanı bulmamıştır, ancak basit olduğundan ve canlı sistemlerde, çamurda ve toprakta enzimlerin etki mekanizmasının açıklığa kavuşturulmasına yardımcı olabileceğinden ve bazı durumlarda pratikte kullanılabileceğinden, bazı araştırmacılar enzimlerin adsorpsiyonunun incelenmesi, yeni, etkili ortamların araştırılması vb.[...]

Etilenin büyüme ve gelişmede neden olduğu belirgin ve uzun süreli fizyolojik değişiklikler dikkate alındığında, RNA, protein sentezi ve enzim aktivitesinde de değişikliklerin meydana gelmesi şaşırtıcı görünmemektedir. Etilen'in, örneğin glukozidaz, a-amilaz, invertaz ve peroksidaz gibi çeşitli enzimlerin aktivitesi üzerinde doğrudan etki yapma olasılığı defalarca test edildi, ancak olumsuz sonuçlar elde edildi. Bununla birlikte, bazı enzimlerin sentezi açıkça artıyor. Peroksidaz, etilene maruz kaldıktan sonra nispeten hızlı bir şekilde sentezlenen enzimlerden biridir. Turunçgillerde fenil-alanin amonyak liyaz sentezi artar ve CO2 ve transkripsiyon inhibitörleri bu süreci bloke eder. Etilen dokuyu ayırırken selülaz oluşumuna neden olur. Bu etki ile ayrılma sürecinin uyarılması arasındaki bağlantı açıktır. Doğru, hızlandırılmış ayırma, selülaz sentezindeki artıştan önce bile meydana gelir, ancak bu muhtemelen etilenin, selülazın bağlı formdan salınmasına ve hücreler arası boşluklara salgılanmasına da neden olduğu gerçeğiyle açıklanabilir. Arpa aleuron hücrelerinden amilaz salınımı da etilenin etkisiyle hızlandırılır. Etilenin hızlı etkileri, örneğin 5 dakika sonra ortaya çıkan hücre uzamasının baskılanması, protein sentezindeki değişikliklerden ziyade zarlar üzerindeki etkilerle ilişkilidir.[...]

Bilindiği gibi toprakların zehirli olmasının sebeplerinden biri de tuzluluklarıdır. Harcanan sondaj sıvıları ve sondaj artıkları bazı durumlarda toprak için tehlikeli olan önemli miktarda mineral tuz içerir. Bu nedenle bu faktörün toprağın biyolojik verimliliği üzerindeki etkisini belirlemek ilgi çekicidir. Araştırma sonuçları, toprakta 0.8-4.0 kt/m2'den fazla miktardaki mineral bileşiklerinin invertaz aktivitesini keskin bir şekilde azalttığını ve toprakta 1.5-1.6 kg/m2'den fazla miktarlarda mineral bileşiklerinin tarım arazilerinin verimini önemli ölçüde etkilemeye başladığını göstermektedir. mahsuller.[...]

Bal yüksek kalorili bir üründür. Doğal bal, arılar tarafından bitki nektarının yanı sıra tatlı özsu veya tatlı özsudan üretilen tatlı, viskoz ve aromatik bir maddedir. Bal kristalize bir kütle olarak görünebilir. Balın değeri bakteri yok edici özelliklere sahip olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle bal sadece değerli bir gıda ürünü değil aynı zamanda tıbbi bir üründür. Çiçek balının ana bileşenleri meyve ve üzüm şekerleridir ve bunların yaklaşık %75'ini içerir. Balın kalori içeriği 3 bin kalorinin üzerindedir. Enzimler içerir: diastaz (veya amilaz), invertaz, katalaz, lipaz.[...]

Çalışmalar Sysola Nehri'nin alt kısımlarındaki vadide (Komi Cumhuriyeti, orta tayga alt bölgesi) gerçekleştirildi. Toprakların biyokimyasal parametreleri, oksidoredüktazların (katalaz), hidrolazların (invertaz) aktivite düzeyi ve toprak yüzeyinden CO2 salınımı ile karakterize edildi. Tüm seçim dönemlerinde maksimum değerlerİncelenen toprak serileri arasında en kuru olan Adl toprağının orman çöpünde (4,2-8,6 ml 02/g toprak) katalitik aktivite kaydedildi. Ancak toprak Al, tüm örnekleme periyotlarında invertaz seviyeleri açısından liderdi (AO Horizon'da 11.9-37.8 mg glukoz/g toprak). Aynı toprakta en yüksek CO2 salınımı Temmuz ayında (0,60±0,19) kg/ha-saat olarak kaydedilmiştir. Biyolojik aktivitenin tüm parametrelerini hesaba katan entegre BAP göstergesi kullanılarak, tüm örnekleme periyotları boyunca en aktif biyolojik süreçlerin, Adl ve Alb toprakları arasındaki hidrotermal rejimde bir ara pozisyonda bulunan Al toprağında meydana geldiği gösterilmiştir. .[...]

Nitrifikasyon işleminin dengesizleştirilmesi, nitratların biyolojik döngüye girişini bozar; bu miktarın miktarı, denitrifikasyon kompleksinin ortamındaki değişikliklere tepkiyi belirler. Denitrifikasyon maddelerinin enzim sistemleri, uygulanması önemli enerji maliyetleri gerektiren son aşamada daha az nitro oksit içeren, tam geri kazanım oranını azaltır. Sonuç olarak, aşınmış ekosistemlerin yer üstü atmosferindeki nitro oksit içeriği %79 - 83'e ulaştı (Kosinova ve diğerleri, 1993). Erozyonun etkisi altında bazı organik maddelerin chernozemlerden yabancılaşması, foto ve heterotrofik nitrojen fiksasyonu sırasında nitrojen fonunun yenilenmesini etkiler: aerobik ve anaerobik. Erozyonun ilk aşamalarında, organik maddenin kararsız kısmının parametreleri nedeniyle tam olarak anaerobik nitrojen fiksasyonu hızlı bir şekilde bastırılır (Khaziev, Bagautdinov, 1987). Ağır şekilde yıkanmış chernozemlerdeki invertaz ve katalaz enzimlerinin aktivitesi, yıkanmamış olanlarla karşılaştırıldığında %50'den fazla azaldı. Gri orman topraklarında erozyon arttıkça invertaz aktivitesi en keskin şekilde azalır. Eğer zayıf aşınmış topraklarda derinliğe bağlı olarak aktivitede kademeli bir azalma varsa, o zaman ağır aşınmış topraklarda invertaz aktivitesi çok küçüktür veya toprak altı tabakasında tespit edilmemiştir. İkincisi, gün yüzeyinde son derece düşük enzim aktivitesine sahip illuvial ufukların ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Toprak erozyonunun derecesi üzerinde fosfataz ve özellikle katalaz aktivitesine açık bir bağımlılık yoktu (Lichko, 1998).[...]

Likenlerdeki birincil maddeler genel olarak diğer bitkilerdekilerle aynıdır. Liken thallusundaki hif zarları esas olarak karbonhidratlardan oluşur. Kitin (C30 H60 K4 019) sıklıkla hiflerde bulunur. karakteristik ayrılmaz parça hipha, liken nişastası adı verilen bir polisakkarit likenin (C6H10O6)n'dir. Protoplastta hipal membranlara ek olarak likeninin daha az yaygın bir izomeri olan izolikenin bulunur. Likenlerdeki yüksek moleküllü polisakkaritler arasında, özellikle hifal membranlarda, açıkça yedek karbonhidratlar olan hemiselülozlar bulunur. Bazı likenlerin hücreler arası boşluklarında, büyük miktarlarda su emen, thallusu şişiren ve mukuslayan pektin maddeleri bulundu. Likenlerde de birçok enzim bulunur - invertaz, amilaz, katalaz, üreaz, zimaz, likenaz, hücre dışı olanlar dahil. Nitrojen içeren maddelerden, likenlerin hiphalarında birçok amino asit bulunmuştur - alanin, aspartik asit, glutamik asit, lizin, valin, tirozin, triptofan, vb. Fikobiyont likenlerde vitamin üretir, ancak hemen hemen her zaman küçük miktarlarda. [...]

Deneyler sırasında yarı sıvı ve katı sondaj atıklarının toprağın biyolojik verimliliği üzerinde son derece olumsuz bir etkiye sahip olduğu tespit edildi. En büyük olumsuz etkiyi atıkların içerdiği petrol ve petrol ürünlerinin oluşturduğu bilinmektedir. Bu kirleticiler redoks ve hidrolitik enzimlerin aktivitesini önemli ölçüde azaltır, bu da toprağın mikrobiyolojik aktivitesinin baskılanmasına yol açar. Bu etki, %4-5'ten fazla petrol ve petrol ürünleri içeren atıklar için belirgindir. Bu kirleticinin daha düşük bir içeriği ile, söz konusu toprak türlerinin biyolojik üretkenliğini azaltma etkisi, 3 ila 6 aylık bir süre için tipiktir ve daha sonra nitrojen sabitleyici, nitrifikasyon giderici ve sülfat azaltıcı bakterilerin çoğalmasında artış meydana gelir. Petrol ve türevlerini karbon ve enerji kaynağı olarak kullanan, bunun sonucunda yağın kademeli olarak oksidasyonu ve mineralizasyonu meydana gelir. Aynı zamanda mahsul verimi ve invertaz aktivitesi de doğal olarak azalır. Atık %5'ten fazla petrol ve petrol ürünleri içerdiğinde, hidrokarbonu oksitleyen bakteriyel mikrofloranın gözle görülür aktivitesi 1 yıl sonra bile gözlenmez. Atık kontaminasyonunun bu seviyesi kritiktir ve bu nedenle toprağın biyolojik verimliliğini teşvik eden özel tarım teknolojisi ve tarım kimyasalları tekniklerinin kullanılmasını gerektirir (azot, fosfor ve potasyum içeren gübrelerin uygulanması; petrol kirliliği bölgesinin yoğun şekilde havalandırılması; hidrokarbonu sindiren bakteriyel mikrofloranın aktivitesini arttırır).[ ...]

Yarı sıvı (harcanan sondaj sıvıları) ve katı (matkap kesimleri) sondaj atıklarının etkisinin mekanizmasını ve doğasını incelemek, ör. Bertaraf edilmeleri sırasında çamur çukurlarında mineral toprakla doldurulan bu tür atıklar, toprakların biyolojik verimliliği ve bu temelde kirlenmiş arazilerin restorasyonu için bir dizi agroteknik önlemin geliştirilmesi üzerine bitki örtüsü-tarla ve saha çalışmaları yapılmıştır. . Deneyler standart yöntemlere göre gerçekleştirildi. Toprağa 1'de eklenen petrol ve petrol ürünleri (OP), organik karbon (kimyasal oksijen ihtiyacı göstergesi - COD) ve mineral tuzları (kalsine kalıntı göstergesi - PO) ile değişen derecelerde kirlenmeye sahip sondaj atıklarını denedik: 1 oran. Kirlenmiş atıkların aralığı ve seviyesi aşağıdaki gibidir: NG1 için - %1,0-12,0; KOİ'ye göre - 20,0 - 60,0 kg/m3; yazılıma göre (birim toprak alanı başına hesaplanır) - 0,4-1,6 kg/m2 toprak. Çalışmalarda üç tip toprak kullanıldı; Arazinin aktif tarımsal kullanım alanlarında sondajın yapıldığı en yaygın toprak türleri. Toprakların biyolojik verimliliğinin ayrılmaz göstergeleri, “Courier” çeşidinin standart arpa verimi ve iyi bilinen bir yöntem kullanılarak belirlenen invertaz aktivitesiydi.[...]

Ancak likenler ile yerleştikleri substrat arasındaki yakın ilişkiye rağmen likenlerin substratı yalnızca bağlanma yeri olarak mı kullandıkları yoksa yaşamları için gerekli olan bazı besin maddelerini buradan mı aldıkları henüz kesin olarak bilinmemektedir. Bir yandan likenlerin besin açısından fakir substratlarda büyüyebilme yeteneği, substratı yalnızca bağlanma yeri olarak kullandıklarına inanmak için sebep verir. Ancak diğer taraftan likenlerin yerleşme sırasında sergilediği seçici tolerans, çoğunun belirli bir substrata sıkı sıkıya bağlı kalması, liken bitki örtüsünün tür kompozisyonunun sadece fiziksel değil, aynı zamanda kimyasal özellikler Substrat istemsiz olarak likenlerin substratı kullandığını ve nasıl kullandığını önerir. ek kaynak beslenme. Bu, son yıllarda yapılan biyokimyasal çalışmalarla doğrulanmaktadır. Örneğin, farklı ağaç türlerinde yetişen aynı tür likenlerin, farklı liken maddeleri bileşimine sahip olabileceği ortaya çıktı. Daha da belirgin bir kanıt, likenlerde dış ortama salınan hücre dışı enzimlerin keşfidir. İnvertaz, amilaz, selülaz ve diğerleri gibi hücre dışı enzimler likenlerde oldukça yaygın olarak temsil edilir ve oldukça yüksek aktiviteye sahiptir. Üstelik, ortaya çıktığı gibi, likenin alt tabakaya bağlandığı thallusun alt kısmında en aktif oldukları ortaya çıktı. Bu, liken thallusunun substrat üzerindeki aktif etkisinin, ondan ek besin maddeleri çıkarmak için olasılığını gösterir.

Giriş...3

1. Literatür taraması...5

1.1 Toprakların enzimatik aktivitesi kavramı...5

1.2 Ağır metallerin enzimatik aktiviteye etkisi

1.3. Tarımsal kimyasalların toprağın enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisi...23

2. Deneysel kısım...32

2.1 Araştırmanın nesneleri, yöntemleri ve koşulları...32

2.2. Kurşunla kirlenmiş sod-podzolik toprağın enzimatik aktivitesi üzerinde zirai kimyasal arka planların etkisi...34

2.2.1. Kurşunla kirlendiğinde toprağın zirai kimyasal özellikleri ve deneyin toprağındaki içeriği...34

2.2.2. Kurşunla kirlenmiş toprakta ekim aşamasında baharlık tahıl mahsullerinin verimi üzerinde tarım kimyasalları geçmişinin etkisi...41

2.2.3. Kurşunla kirlenmiş toprağın enzimatik aktivitesi üzerinde tarım kimyasalları geçmişinin etkisi...43

2.3. Kadmiyumla kirlenmiş sod-podzolik toprağın enzimatik aktivitesi üzerinde tarım kimyasalları geçmişinin etkisi...54

2.3.1. Kadmiyumla kirlenmiş toprağın zirai kimyasal özellikleri ve deneysel topraktaki içeriği...54

2.3.2. Kadmiyumla kirlenmiş toprakta ekim aşamasında baharlık tahıl mahsullerinin verimi üzerinde tarım kimyasalları geçmişinin etkisi...60

2.3.3. Tarım kimyasalı geçmişinin kadmiyumla kirlenmiş toprağın enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisi...62

2.4. Zirai kimyasal arka planların çinko ile kirlenmiş sod-podzolik toprağın enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisi...69

2.4.1. Çinko ile kirlenmiş toprağın zirai kimyasal özellikleri ve deneysel topraktaki içeriği...69

2.4.2. Zirai ilaç geçmişinin çinko ile kirlenmiş toprakta ekim aşamasında baharlık tahıl mahsullerinin verimi üzerindeki etkisi...75

2.4.3. Tarım kimyasalı geçmişlerinin enzimatik aktivite üzerindeki etkisi

çinkoyla kirlenmiş toprak...76

2.5. Tarımsal kimyasal arka planların bakırla kirlenmiş sod-podzolik toprağın enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisi...82

2.5.1. Bakır kirliliği olan toprağın zirai kimyasal özellikleri ve deneyin toprağındaki içeriği...83

2.5.2. Tarım kimyasalları geçmişinin, bakırla kirlenmiş toprakta ekim aşamasında baharlık tahıl mahsullerinin verimi üzerindeki etkisi...89

2.5.3. Tarım kimyasalı geçmişlerinin enzimatik aktivite üzerindeki etkisi

bakırla kirlenmiş toprak...90

Sonuç...96

Sonuçlar...99

Referanslar...101

Başvuru

giriiş

Giriiş.

Tarımsal ekosistemde tarım kimyasallarının kullanımı modern tarımın gelişmesi için temel bir koşuldur. Bu, toprak verimliliği düzeyini koruma ve iyileştirme ve bunun sonucunda yüksek ve istikrarlı verim elde etme ihtiyacı tarafından belirlenir.

Zirai kimyasallar agrocenozda bir dizi ekolojik işlevi yerine getirir (Mineev, 2000). Tarım kimyasının en önemli işlevlerinden biri, tarımsal ekosistemlerin ağır metaller (HM) ve diğer toksik elementlerle yerel ve küresel teknojenik kirliliğinin olumsuz sonuçlarını azaltmaktır.

Tarımsal kimyasallar, HM'lerin olumsuz etkilerini, bunların toprakta inaktivasyonu ve HM'lerin onlara girişini önleyen bitkilerin fizyolojik bariyer işlevlerinin güçlendirilmesi de dahil olmak üzere çeşitli yollarla azaltır. Literatürde toprakta HM'lerin inaktivasyonu konusunda çok fazla bilgi varsa (Ilyin, 1982, vb., Obukhov, 1992, Alekseev, 1987, vb.), bariyerin güçlendirilmesine yönelik sadece birkaç çalışma vardır. Bitkilerin fonksiyonları. Zirai kimyasalların etkisi altında fizyolojik bariyer fonksiyonlarının güçlendirilmesi nedeniyle, farklı zirai kimyasal arka planlarda aynı olduklarında bitkilere önemli ölçüde daha az HM girer (Solovieva, 2002). Bariyer fonksiyonlarının güçlendirilmesine bitki beslenmesinin optimizasyonu ve bunun sonucunda topraktaki biyolojik durumun iyileştirilmesi eşlik eder.

Bu ekolojik işlev, yani tarım kimyasallarının etkisi altında ağır metallerle kirlenmiş toprağın mikrobiyal topluluğunun biyolojik aktivitesinin ve yapısının iyileştirilmesi, henüz yeterli deneysel gerekçeye sahip değildir.

Toprakta stresli bir durum meydana geldiğinde biyolojik aktivitenin bazı göstergelerinin daha erken değiştiği bilinmektedir.

diğer toprak özellikleri, örneğin tarım kimyasalları (Zvyagintsev, 1989, Lebedeva, 1984). Toprak enzimatik aktivitesi böyle bir göstergedir. Çok sayıda çalışma, ağır metallerin enzim aktivitesi üzerindeki olumsuz etkisini ortaya koymuştur. Aynı zamanda tarım ilaçlarının toprağın enzimatik aktivitesi üzerinde koruyucu etkiye sahip olduğu da bilinmektedir. Bu sorunu bütünüyle ele almaya ve tarım kimyasallarının çevresel koruyucu özelliklerinin, biyojenik ve abiojenik metallerle kirlendiğinde toprağın enzimatik aktivitesi ile ilişkili olarak kendini gösterip göstermediğini belirlemeye çalıştık. Zirai kimyasalların bu tarafı ancak şu durumlarda tespit edilebilir: farklı seçenekler deneyde aynı miktarda HM olacaktır ve bu ancak aynı toprak asitliği göstergeleri ile mümkündür. Literatürde bu tür deneysel verilere ulaşamadık.

1. LİTERATÜR TARAMA

1.1. Toprakların enzimatik aktivitesi kavramı.

Topraktaki maddelerin ve enerjinin dönüşümü ile ilgili tüm biyolojik süreçler, bitki besin maddelerinin mobilizasyonunda önemli rol oynayan ve bununla ilişkili en önemli biyokimyasal süreçlerin yoğunluğunu ve yönünü belirleyen enzimler yardımıyla gerçekleştirilir. humusun sentezi ve ayrışması, organik bileşiklerin hidrolizi ve toprağın redoks rejimi ile (1976; 1979, vb.).

Toprak enzimatik aktivitesinin oluşumu ve işleyişi karmaşık ve çok faktörlü bir süreçtir. Sistem-ekolojik kavramına göre, toprağa giriş, stabilizasyon ve enzim aktivitesinin ortaya çıkışı gibi çevresel olarak belirlenen süreçlerin birliğini temsil eder (Khaziev, 1991). Bu üç bağlantı, enzimlerin üretim blokları, immobilizasyonu ve etkisi olarak tanımlanır (Khaziev, 1962).

Topraktaki enzimler toprak biyosenozunun metabolik ürünleridir ancak çeşitli bileşenlerin bunların birikimine katkısı hakkındaki görüşler çelişkilidir. Bazı araştırmacılar (Kozlov, 1964, 1966, 1967; Krasilnikov, 1958; ve diğerleri), toprağın enzimlerle zenginleştirilmesindeki ana rolün bitkilerin kök salgılarına ait olduğuna inanırken, diğerleri (Katsnelson, Ershov, 1958, vb.) - çoğunluğu toprak hayvanları iken (Galstyan, 1963; Peive, 1961; Zvyagintsev, 1979; Kozlov, 1966; Drobnik, 1955; Hofmann, Seegerer, 1951; Seegerer, 1953; Hofmann, Hoffmann, 1955,1961; Kiss ve ark. , 1958, 1964, 1971; Sequi, 1974; ve diğerleri), topraktaki enzim havuzunun ağırlıklı olarak mikrobiyal kökenli hücre içi ve hücre dışı enzimlerden oluştuğu görüşündedir.

Toprak enzimleri bitki, hayvan ve mikrobiyal kalıntıların parçalanmasının yanı sıra humus sentezinde de rol oynar. Enzimatik işlemler sonucunda sindirimi zor olan besinler

bileşikler bitkiler ve mikroorganizmalar için kolay erişilebilir formlara dönüştürülür. Enzimler, olağanüstü yüksek aktivite, kesin eylem spesifikliği ve çeşitli çevresel koşullara büyük bağımlılık ile karakterize edilir. İkinci özellik topraktaki aktivitelerin düzenlenmesinde büyük önem taşımaktadır (Khaziev, 1982 ve

(1979)'a göre toprakların enzimatik aktivitesi

şunlardan oluşur:

a) hücre dışı hareketsizleştirilmiş enzimler;

b) hücre dışı serbest enzimler;

c) ölü hücrelerin hücre içi enzimleri;

d) yapay deney koşulları altında oluşan ve belirli bir toprak için tipik olmayan hücre içi ve hücre dışı enzimler.

Her enzimin yalnızca çok spesifik bir maddeye veya benzer bir madde grubuna etki ettiği ve tamamen belirli tip kimyasal bağ. Bu onların kesin spesifikliğinden kaynaklanmaktadır.

Biyokimyasal yapıları gereği tüm enzimler yüksek moleküllü protein maddeleridir. Enzim proteinlerinin polipeptit zinciri, her enzim için benzersiz olacak şekilde son derece karmaşık bir şekilde uzayda bulunur. Moleküllerdeki amino asitlerin fonksiyonel gruplarının belirli bir mekansal düzenlemesi ile6).

Enzim katalizi, aktif bir ara ürün olan bir enzim-substrat kompleksinin oluşumuyla başlar. Kompleks, bir substrat molekülünün enzimin katalitik olarak aktif merkezine bağlanmasının sonucudur. Bu durumda substrat moleküllerinin uzaysal konfigürasyonları bir miktar değiştirilir. Yeni odaklı

Reaksiyona giren moleküllerin enzim üzerine yerleştirilmesi, aktivasyon enerjisinde bir azalmaya katkıda bulunan enzimatik reaksiyonların yüksek verimliliğini sağlar (Khaziev, 1962).

Enzimin katalitik aktivitesinden yalnızca enzimin aktif merkezi değil, aynı zamanda molekülün tüm yapısı da sorumludur. Bir enzimatik reaksiyonun hızı birçok faktör tarafından düzenlenir: sıcaklık, pH, enzim ve substrat konsantrasyonu, aktivatör ve inhibitörlerin varlığı. Organik bileşikler aktivatör görevi görebilir, ancak daha çok çeşitli mikro elementler olabilir (Kuprevich, Shcherbakova, 1966).

Toprak, iç ve dış değişikliklerden dolayı içinde meydana gelen enzimatik süreçleri düzenleyebilir. dış faktörler faktör veya allosterik düzenleme yoluyla (Galstyan 1974, 1975). Gübreler de dahil olmak üzere toprağa verilen kimyasal bileşiklerin etkisi altında allosterik düzenleme meydana gelir. Faktör düzenlemesi, ortamın asitliği (pH), kimyasal ve fiziksel bileşim, sıcaklık, nem, su-hava rejimi vb. ile belirlenir. Toprağın özelliklerinin, humus ve biyokütle içeriğinin ve diğer faktörlerin, kullanılan enzimlerin aktivitesi üzerindeki etkisi toprakların biyolojik aktivitesini karakterize etmek belirsizdir (Galstyan, 1974; Kiss, 1971; Dalai, 1975; McBride, 1989; Tiler, 1978).

Toprak enzimatik aktivitesi doğurganlığın tanısal bir göstergesi olarak kullanılabilir çeşitli topraklarçünkü enzim aktivitesi sadece toprağın biyolojik özelliklerini değil aynı zamanda agroekolojik faktörlerin etkisi altındaki değişikliklerini de yansıtır (Galstyan, 1967; Chunderova, 1976; Chugunova, 1990, vb.).

Enzimlerin toprağa girişinin ana yolları, mikroorganizmalar ve bitki kökleri tarafından salınan hücre içi hücre dışı enzimler ile toprak organizmalarının ve bitkilerin ölümünden sonra toprağa giren hücre içi enzimlerdir.

Enzimlerin mikroorganizmalar ve bitki kökleri tarafından toprağa salınması, genellikle, özellikle fosfatazlarla açıkça ortaya çıkan, enzimin veya reaksiyon ürününün etkisi için bir substratın varlığına veya yokluğuna bir yanıt şeklinde uyarlanabilir bir niteliktedir. Ortamda hareketli fosfor eksikliği olduğunda mikroorganizmalar ve bitkiler enzim salgısını keskin bir şekilde artırır. Toprak fosfataz aktivitesinin bitkilere kullanılabilir fosfor sağlanmasının teşhis göstergesi olarak kullanılması bu ilişkiye dayanmaktadır (Naumova, 1954, Kotelev, 1964).

Toprağa çeşitli kaynaklardan giren enzimler yok edilmez, aktif kalır. Toprağın en aktif bileşeni olan enzimlerin, mikroorganizmaların hayati aktivitesinin en yoğun olduğu yerde, yani toprak kolloidleri ile toprak çözeltisi arasındaki arayüzde yoğunlaştığı varsayılmalıdır. Topraktaki enzimlerin çoğunlukla katı fazda bulunduğu deneysel olarak kanıtlanmıştır (Zvyagintsev, 1979).

Toluen (Drobnik, 1961; Beck, Poshenrieder, 1963), antibiyotikler (Kuprevich, 1961; Kiss, 1971) veya ışınlama (McLaren ve diğerleri, 1957) kullanılarak mikrobiyal hücrelerde enzim sentezinin baskılandığı koşullar altında yürütülen çok sayıda deney şunu göstermektedir: toprak, bir süreliğine substratın dönüşümünü gerçekleştirmeye yetecek kadar büyük miktarda "birikmiş enzim" içerir. Bu tür enzimler arasında invertaz, üreaz, fosfataz, amilaz vb. sayılabilir. Diğer enzimler antiseptik olmadığında çok daha aktiftirler, yani toprakta çok az birikirler (a- ve P-galaktosidazlar, dekstranaz, levanaz, malatesteraz) , vesaire.). Üçüncü grup enzimler toprakta birikmez; etkinlikleri yalnızca mikrobiyal aktivitenin ortaya çıkması sırasında ortaya çıkar ve substrat tarafından tetiklenir. Şu ana kadar alınan

deneysel veriler, farklı tiplerdeki toprakların enzimatik aktivitesinde farklılıklar olduğunu göstermektedir (Konovalova, 1975; Zvyagintsev, 1976; Khaziev, 1976; Galstyan, 1974, 1977, 1978; vb.).

Toprakta en iyi çalışılan enzimler, çeşitli karmaşık organik bileşiklerin hidroliz reaksiyonlarını gerçekleştiren, çeşitli bağlara etki eden geniş bir enzim sınıfını temsil eden hidrolazlardır: ester, glukozit, amid, peptid vb. Hidrolazlar topraklarda yaygındır ve yüksek moleküllü organik bileşikleri yok ederek, bitkiler ve mikroorganizmalar için hareketli ve yeterli besin maddelerinin zenginleştirilmesinde önemli rol oynar. Bu sınıf, aktivitesi toprakların biyolojik aktivitesinin en önemli göstergesi olan üreaz (amidaz), invertaz (karbohidraz), fosfataz (fosfohidrolaz) vb. enzimleri içerir (Zvyagintsev, 1980).

Üreaz, topraktaki azot metabolizmasının düzenlenmesinde rol oynayan bir enzimdir. Bu enzim, ürenin amonyak ve karbondioksite hidrolizini katalize ederek organik moleküllerde nitrojen ve karbon arasındaki bağın hidrolitik olarak bölünmesine neden olur.

Azot metabolizması enzimlerinden üreaz diğerlerinden daha iyi incelenmiştir. Tüm topraklarda bulunur. Aktivitesi, nitrojen metabolizmasındaki tüm ana enzimlerin aktivitesi ile ilişkilidir (Galstyan, 1980).

Üreaz toprakta iki ana formda oluşur: hücre içi ve hücre dışı. Toprakta serbest üreazın varlığı Briggs ve Segal'in (Briggs ve diğerleri, 1963) enzimi kristal formda izole etmesine olanak sağladı.

Hücre dışı üreazın bir kısmı, üreaza karşı yüksek afiniteye sahip olan toprak kolloidleri tarafından adsorbe edilir. Toprak kolloidleriyle iletişim, enzimi mikroorganizmalar tarafından ayrışmaya karşı korur ve toprakta birikmesini destekler. Her toprağın, toprak kolloidlerinin yeteneği ile belirlenen kendi kararlı üreaz aktivitesi seviyesi vardır.

çoğunlukla organiktir ve koruyucu özellikler sergiler (Zvyagintsev, 1989).

Toprak profilinde humus ufku en yüksek enzim aktivitesini sergiler; profil boyunca daha fazla dağılım toprağın genetik özelliklerine bağlıdır.

Dolayı yaygın kullanım Azotlu gübre olarak üre, üreazın etkisi altındaki dönüşümleriyle ilgili sorunlar pratikte önemlidir. Çoğu toprağın yüksek üreaz aktivitesi, ürenin evrensel bir nitrojen besin kaynağı olarak kullanılmasını engeller, çünkü ürenin toprak üreazı tarafından yüksek oranda hidrolizi, yerel amonyum iyonlarının birikmesine, çevrenin alkali değerlere reaksiyonunun artmasına neden olur. ve sonuç olarak topraktan amonyak formunda nitrojen kaybı meydana gelir (Tarafdar J.C, 1997). Üreaz, üreyi parçalayarak fototoksik amonyum siyanata izomerizasyonunu önler. Ürenin kendisi bitkiler tarafından kısmen kullanılsa da üreazın aktif etkisi nedeniyle toprakta uzun süre kalamaz. Birçok bilim insanı tarafından yapılan çalışmalar, yüksek üreaz aktivitesinde topraktan üre nitrojeninin amonyak şeklinde buharlaştığını ve toprağa çeşitli üreaz inhibitörleri eklendiğinde ürenin hidrolizinin yavaşladığını ve kayıpların daha az olduğunu belirtmiştir (Tool P. O. , Morgan M.A., 1994). Topraktaki üre hidroliz hızı sıcaklıktan (Ivanov, Baranova, 1972; Galstyan, 1974; Cortez ve diğerleri, 1972, vb.), toprağın asitliğinden (Galstyan, 1974; Moiseeva, 1974, vb.) etkilenir. Toprağın karbonatlarla doyması olumsuz bir etkiye sahiptir (Galstyan, 1974), organik bileşikler arasında önemli miktarlarda arsenik tuzları, çinko, cıva, sülfat iyonları, bakır ve bor bileşikleri, alifatik aminler, dehidrofenoller ve kinonların varlığı önemli ölçüde inhibe olur; üreaz (Paulson, 1970, Briggsatel., 1951).

İnvertaz aktivitesi, etkileyen faktörlerle en açık korelasyonlu bağlantıları ortaya koyan en istikrarlı göstergelerden biridir. Çalışmalar (1966, 1974), invertazın diğer toprak karbonhidratlarının aktivitesi ile bir korelasyonunu ortaya koymuştur.

İnvertaz aktivitesi birçok toprakta araştırılmış ve çeşitli inceleme çalışmalarında tartışılmıştır (Alexandrova, Shmurova, 1975; Kuprevich, Shcherbakova, 1971; Kiss ve diğerleri, 1971, vb.). Topraktaki invertaz aktivitesi profil boyunca azalır ve humus içeriğiyle ilişkilidir (Pukhitskaya, Kovrigo, 1974; Galstyan, 1974; Kalatozova, 1975; Kulakovskaya, Stefankina, 1975; Simonyan, 1976; Toth, 1987, vb.). Toprakta önemli miktarda alüminyum, demir ve sodyum varsa humusla hiçbir korelasyon olmayabilir. İnvertaz aktivitesinin toprak mikroorganizmalarının sayısı ve metabolik aktiviteleri ile yakın bağlantısı (Mashtakov ve diğerleri, 1954; Katsnelson, Ershov, 1958; Kozlov, 1964; Chunderova, 1970; Kiss, 1958; Hofinann, 1955 ve diğerleri) Mikrobiyal kökenli toprak invertazlarında avantaj. Ancak böyle bir bağımlılık her zaman doğrulanmaz (Nizova, 1970); invertaz aktivitesi çok daha stabil bir göstergedir ve mikroorganizma sayısındaki dalgalanmalarla doğrudan ilişkili olmayabilir (Ross, 1976).

(1974)'e göre ağır granülometrik bileşime sahip topraklar daha yüksek enzimatik aktiviteye sahiptir. Bununla birlikte, invertazın kil minerallerine adsorpsiyonu üzerine belirgin şekilde etkisiz hale geldiğine (Hofmann ve diğerleri, 1961; Skujins, 1976; Rawald, 1970) ve yüksek montmorillonit içeriğine sahip toprakların düşük invertaz aktivitesine sahip olduğuna dair raporlar vardır. İnvertaz aktivitesinin toprak nemi ve sıcaklığına bağımlılığı yeterince araştırılmamıştır, ancak birçok yazar aktivitedeki mevsimsel değişiklikleri hidrotermal koşullarla açıklamaktadır.

Sıcaklığın invertazın potansiyel aktivitesi üzerindeki etkisi ayrıntılı olarak incelendi (1975), yaklaşık 60° sıcaklıkta bir optimum, toprakların 70°'de ısıtılmasından sonra enzim inaktivasyonu için bir eşik ve 180°C'de üç saat ısıtıldıktan sonra tam inaktivasyon eşiği belirlendi. °C.

Birçok yazar, büyüyen bitkilere bağlı olarak toprakların invertaz aktivitesini incelemiştir (Samtsevich, Borisova, 1972; Galstyan, 1974, Ross 1976; Cortez ve diğerleri, 1972, vb.). Çayır sürecinin gelişmesi, çim örtüsü altında kalın bir çim oluşması, invertaz aktivitesinin artmasına katkıda bulunur (Galstyan, 1959). Ancak bitkilerin invertaz aktivitesi üzerine etkisinin belirlenemediği çalışmalar mevcuttur (Konovalova, 1975).

Topraklar, bitki, hayvan ve mikroorganizmaların ölmekte olan kalıntılarıyla birlikte gelen organik bileşikler formunda büyük miktarlarda fosfor içerir. Bu bileşiklerden fosforik asit salınımı, spesifik fosfataz enzimlerine sahip nispeten dar bir mikroorganizma grubu tarafından gerçekleştirilir (Chimitdorzhieva ve diğerleri, 2001).

Fosfor metabolizmasının enzimleri arasında ortofosfor monofosfoesterazların aktivitesi en kapsamlı şekilde incelenmiştir (Alexandrova, Shmurova, 1974; Skujins J.J., 1976; Kotelev ve diğerleri, 1964). Fosfataz üreticileri ağırlıklı olarak toprak mikroorganizmalarının hücreleridir (Krasilnikov ve Kotelev, 1957, 1959; Kotelev ve diğerleri, 1964).

Toprağın fosfataz aktivitesi genetik özelliklerine, fizikokimyasal özelliklerine ve tarım kültürünün düzeyine göre belirlenir. Toprağın fizikokimyasal özellikleri arasında asitlik özellikle fosfataz aktivitesi açısından önemlidir. Asidik reaksiyona sahip olan soddy-podzolik ve gri orman toprakları ağırlıklı olarak asit fosfatazlar içerir; hafif alkali reaksiyona sahip topraklarda alkalin fosfatazlar baskındır. Asidik asitlerin optimum aktivitesinin

fosfataz, topraklar güçlü bir asidik reaksiyona sahip olsa bile zayıf asidik bölgededir (Khaziev, 1979; Shcherbakov ve diğerleri, 1983, 1988). Bu gerçek, karmaşık organik fosfatların hidrolizini hızlandırmak ve toprağı mevcut fosforla zenginleştirmek için asidik toprakların kireçlenmesinin önemini doğrulamaktadır.

Asitliklerine bağlı olarak topraklarda fosfatazların gözlemlenen karakteristik dağılımı, mikrofloranın bileşimi ile belirlenir. Toprakta belirli çevre koşullarına adapte olmuş ve bu koşullarda aktif olan enzimleri salgılayan mikrobiyal topluluklar bulunmaktadır.

Toprağın toplam fosfataz aktivitesi, enzimin substratı olan humus ve organik fosfor içeriğine bağlıdır.

Çernozemler en yüksek fosfataz aktivitesi ile karakterize edilir. Çimenli-podzolik ve gri orman topraklarında fosfataz aktivitesi düşüktür. Bu asidik toprakların düşük aktivitesi, fosfatazların toprak mineralleri tarafından daha güçlü adsorpsiyonundan kaynaklanmaktadır. Bu tür topraklardaki organik madde içeriğinin düşük olması nedeniyle minerallerin adsorbe edici yüzeyi, kil minerallerinin humuslu organik maddeyle kaplandığı yüksek humuslu chernozemlere kıyasla daha fazla açığa çıkar.

Fosfataz aktivitesi büyüme mevsimi boyunca dinamiktir. İÇİNDE aktif fazlar Yaz aylarında yüksek toprak sıcaklıklarında ve yeterli nemde bitki gelişimi sırasında toprakta fosfataz aktivitesi maksimumdur (Evdokimova, 1989).

Bazı topraklarda, fosfataz aktivitesinin toplam mikroorganizma sayısıyla (Kotelev ve diğerleri, 1964; Aliev, Gadzhiev, 1978, 1979; Arutyunyan, 1975, 1977; vb.) ve organik maddeyi mineralleştiren mikroorganizmaların sayısıyla bir korelasyonu kaydedilmiştir. fosfor bileşikleri (Ponomareva ve diğerleri, 1972), diğerlerinde - fosfataz aktivitesi ile sayı arasındaki ilişki

mikroorganizmalar henüz belirlenmemiştir (Ramirez-Martinez, 1989). Humusun etkisi, farklı derecelerde humus içeriğine sahip toprakları karşılaştırırken ve toprak işleme için önlemler alırken, profil boyunca enzim aktivitesindeki değişikliklerin doğasında kendini gösterir (Alexandrova, Shmurova, 1975; Arutyunyan, 1977). Birçok yazar tarafından yapılan çalışmalar, toprakların fosfataz aktivitesinin topraktaki organik fosfor içeriğine doğrudan bağlı olduğunu göstermektedir (Gavrilova ve diğerleri, 1973; Arutyunyan, Galstyan, 1975; Arutyunyan, 1977; vb.).

Topraklarda fosfataz havuzunun oluşumunun genel kalıplarını biraz daha ayrıntılı olarak ele alalım.

Topraktaki toplam fosforun önemli bir kısmı organofosfor bileşiklerinden oluşur: nükleik asitler, nükleotidler, fitin, lesitin vb. Toprakta bulunan organofosfatların çoğu bitkiler tarafından doğrudan emilmez. Emilimlerinden önce fosfohidrolazlar tarafından gerçekleştirilen enzimatik hidroliz gerçekleşir. Toprak fosfatazlarının substratları, hümik asitlerin fosforunun yanı sıra nükleik asitler, fosfolipidler ve fosfoproteinlerin yanı sıra metabolik fosfatlar tarafından temsil edilen spesifik olmayan bireysel bileşikler de dahil olmak üzere spesifik hümik maddelerdir. Birincisi, hümik maddelerin biyojenezinin bir sonucu olarak toprakta birikir, ikincisi ise kural olarak bitki kalıntılarıyla birlikte toprağa girer ve ara metabolik reaksiyonların ürünleri olarak içinde birikir.

Rol daha yüksek bitkiler Tarımda kullanılan toprakların fosfataz havuzunun oluşumunda mikroorganizmalarınkinden daha düşüktür ve esas olarak bitki kalıntılarının ve kök sızıntılarının toprağa girişi ile ilişkilidir, bu da (1994)'in verileriyle doğrulanmıştır. büyüme mevsimi çeşitli mahsullerin hidrolitik aktivite üzerindeki etkisi

ve redoks enzimleri; ince turba toprağında fosfatazlar, invertazlar, proteazlar, üreazlar, katalazlar. Fosfataz aktivitesinin tüm mahsullerde (arpa, patates ve kara nadas) yaklaşık olarak aynı olduğu ve çok yıllık otlarda sadece biraz daha yüksek olduğu, diğer enzimlerin aktivitesinin ise toprak kullanım modellerine bağlı olarak önemli ölçüde değiştiği bulundu.

(1972), buğday ve baklagillerin rizosferindeki fosfataz aktivitesinde bir artışa dikkat çeker; bu, hem rizosferdeki mikroorganizmaların sayısındaki artışla hem de köklerin hücre dışı fosfataz aktivitesiyle ilişkili olabilir. Tarım kimyasalları açısından bakıldığında, nihai sonuç önemlidir - bitki kök sistemlerinin gücünde bir artışla birlikte toprağın enzim havuzunun büyümesi.

Bitkilerde agrocenozların tükenmesi rizosfer etkisinin azalmasına ve bunun sonucunda toprak fosfataz aktivitesinde azalmaya yol açar. Monokültür ekimi sırasında toprakların fosfataz aktivitesinde önemli bir azalma kaydedildi. Toprakların ürün rotasyonuna dahil edilmesi, hidrolitik süreçlerin iyileştirilmesi için koşullar yaratır ve bu da fosfor bileşiklerinin metabolizmasında bir artışa yol açar. (Evdokimova, 1992)

(1994), doğal (orman) bitki örtüsü altında oluşan çimenli-podzolik toprakları inceledi. farklı kompozisyon ve toprak profilindeki fosfataz aktivitesinin dağılımını, enzimlerin kararsız ve kararlı formları arasındaki oranı ve bunların mekansal ve zamansal değişkenliğini belirledi. Doğal orman bitki örtüsü altında oluşan topraklarda, profildeki dağılımı humus içeriği ile yakından ilişkili olan fosfataz aktivitesinde genetik ufukların farklı olduğu tespit edilmiştir. Verilere göre en yüksek fosfataz aktivitesi altlık katmanında gözlendi, ardından humus birikimli katmanda birkaç kez azaldı ve toprak katmanında keskin bir düşüş yaşandı.

Ladin ormanı (orman bitki örtüsü) altındaki toprakta 20 cm'nin altında. Çayır bitki örtüsü altında biraz farklı bir dağılım vardır: Çim ufkunda maksimum aktivite humus-birikimli ufukta 1,5-2 kat daha düşüktür ve daha da önemli bir azalma ancak 40 - 60 cm'den sonra gözlemlenir. Doğal bitki örtüsü altındaki fosfataz havuzunun oluşumuna maksimum katkının mikroorganizmalar ve bitki kalıntıları tarafından substrat olarak sağlandığı, kök salgılarının ve ölüm sonrası hücre içi enzimlerin biraz daha az rol oynadığı sonucuna varılmıştır.

Topraktaki biyokimyasal süreçlerin yoğunluğu ve doğurganlık düzeyi, hem toprağa enzim sağlayan canlı organizmaların varoluş koşullarına hem de enzimlerin toprakta sabitlenmesine katkıda bulunan ve onların gerçek faaliyetlerini düzenleyen faktörlere bağlıdır.

1.2. Ağır metallerin ve mikro elementlerin toprakların enzimatik aktivitesi üzerindeki etkisi.

Toprağın biyolojik özelliklerini teşhis etmek için enzimatik aktivitenin kullanılması açısından umut verici alanlardan biri, toprağın ağır metallerle kirlenme düzeyinin belirlenmesidir.

Çeşitli kimyasal bileşikler halinde toprağa giren ağır metaller, toprakta yüksek seviyelerde birikerek toprak biyotasının normal işleyişi için önemli bir tehlike oluşturabilir. Literatürde bunu gösteren çok miktarda veri birikmiştir. olumsuz etki Toprak biyotasındaki ağır metallerle toprak kirliliği. Topraktaki kimyasal denge bozulduğunda, stresli durum. Biyolojik göstergelerin, çeşitli toprak özelliklerini etkileyen değişen koşullara tarım kimyasallarından daha erken tepki verdiğine dair kanıtlar vardır (Lebedeva,

Referanslar

Çalışmanın amacı dört enzim sistemini kullanarak yoldan farklı mesafelerdeki toprakların biyolojik aktivitesini belirlemektir: dehidrojenaz, katalaz, invertaz, üreaz.

Temel Kavramlar

Toprak enzimolojik yöntemleri, topraktaki enzimlerin niceliksel içeriğini değil, ağırlıklı olarak toprak kolloidlerinin yüzeyinde ve kısmen toprak çözeltisinde adsorbe edilmiş (hareketsizleştirilmiş) durumda olan enzimlerin aktivitesini belirlemeyi mümkün kılar.

Toprak enzimlerinin aktivitesinin belirlenmesine yönelik yöntemin prensibi, reaksiyon işlemi sırasında işlenen substrat miktarının veya sonuçta ortaya çıkan reaksiyon ürününün dikkate alınmasına dayanmaktadır. optimal koşullar sıcaklık, ortamın pH'ı ve substrat konsantrasyonu.

Oksidoredüktaz sınıfına ait enzimler, toprakta olduğu kadar canlı organizma hücrelerinde de biyokimyasal süreçlerde öncü rol oynayan redoks reaksiyonlarını katalize eder. Topraklarda en yaygın oksido-redüktazlar katalaz ve dehidrojenazlardır ve bunların aktivitesi toprak oluşumunun önemli bir göstergesidir.

Katalaz, hücreler için toksik olan hidrojen peroksiti, organik maddelerin oksidasyonunun çeşitli biyokimyasal reaksiyonları sonucu canlı organizmaların solunumu sırasında oluşan su ve moleküler oksijene ayrıştırır.

Katalaz aktivitesi, hidrojen peroksitin toprakla etkileşimi sırasında ayrışma hızının ölçülmesine dayanan, salınan oksijenin hacmine dayalı gazometrik yöntemle belirlenir.

Dehidrojenazlar, oksitlenebilir substratlardan hidrojeni uzaklaştırarak solunum sürecine katılan enzimlerdir. Bazı dehidrojenazlar hidrojeni doğrudan moleküler oksijene, diğerleri ise bazı alıcılara, örneğin kinonlara ve metilen mavisine aktarır.

Dehidrojenaz aktivitesini belirlemek için, hidrojen alıcısı olarak kırmızı formazan bileşiklerine (trifenilformazan (TFF)) indirgenen renksiz tetrazolyum tuzları (2,3,5-trifeniltetrazolyum klorür (TTC)) kullanılır.

Hidrolazlar, çeşitli bağlara etki ederek çeşitli karmaşık organik bileşiklerin hidroliz reaksiyonlarını gerçekleştirir: ester, glikozit, amid, peptid vb. Bu sınıf, aktivitesi biyolojik özelliklerin önemli bir göstergesi olan invertaz, üreaz vb. enzimleri içerir. Toprakların aktivitesi ve antropojenik etkinin değerlendirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

İnvertaz, sükroz, rafinoz ve stachyoe'deki p-fruktofuranosid bağı üzerinde etki eder ve sükrozu eşmolar miktarlarda glikoz ve fruktoza parçalar.

İnvertaz aktivitesinin fotokolorimetrik tespiti, sakkarozun parçalanması sırasında oluşan indirgeyici şekerlerin dikkate alınmasına dayanmaktadır.

Organik azotlu bileşiklerin ayrışması, hücre dışı enzimlerin doğrudan katılımıyla gerçekleştirilir. Üreaz aktivitesi sırasında oluşan amonyak, bitki beslenmesi kaynağı olarak hizmet eder.

Üreaz, ürenin hidrolizini katalize eder. Hidrolizin son ürünleri amonyak ve karbondioksit. Üre toprağa bitki kalıntıları, gübre ve azotlu gübre olarak girer; aynı zamanda azotlu organik bileşiklerin (proteinler ve nükleik asitler) dönüşümü sürecinde bir ara ürün olarak toprağın kendisinde de oluşur.

Katalaz aktivitesinin belirlenmesi

Ekipman ve reaktifler:

Gazometri sistemi (Şekil 8); %10 H202 çözeltisi; CaCO e.

Pirinç. 8 - Toprak numunelerinde katalaz aktivitesinin gazometrik tespiti için kurulum:

1 - şişe, 2 - büret, 3 - adaptör, 4 - su dolu ampul

İş emri

1. 100 cm3'lük bir şişeye 1 g elenmiş toprak ekleyin, 0,5 g CaCO3 ekleyin.

2. Cımbız kullanarak, 1,7 cm3 %10 hidrojen peroksit çözeltisi içeren küçük bir bardağı dikkatlice tabanına yerleştirin.

3. Bir toprak örneğini 4 cm3 damıtılmış su ile nemlendirin.

4. Şişeyi, kelepçeyle donatılmış bir tişört aracılığıyla kalın duvarlı kauçukla büret'e bağlanan bir tüp ile lastik bir tıpa ile sıkıca kapatın. Büret ampulle iletişim kurar. Büret ve ampul su ile doldurulur. İçlerindeki su seviyesi dengeli olup armut belli bir yüksekliğe sabitlenmiştir.

5. Hidrojen peroksit içeren kabın ters çevrildiği anda deneyin başlangıcını bir kronometre ile işaretleyin ve ardından şişenin içindekileri sallayın. Karışımı çalkalamaya deney boyunca, ellerinizle doğrudan şişenin tabanına dokunmadan devam edilmelidir. Açığa çıkan oksijen, seviyesi not edilen büretteki suyun yerini alır.

6. Açığa çıkan moleküler oksijen miktarı, 18-20 0 C sıcaklıkta 1 dakika süreyle dikkate alınır.

7. Katalaz aktivitesi, dakikada 1 g toprak başına salınan oksijen hacmi (cm3) cinsinden ifade edilir. %5'e kadar tespit hatası.

8. Benzer işlemleri tüm toprak örneklerine uygulayın.

9. Tabloya göre. 15 çalışılan toprakların katalaz ile doygunluk derecesini değerlendirmek .

Masa 15 ‑ Toprağın enzimlerle zenginleşme derecesini değerlendirmek için ölçek

Dehidrojenaz aktivitesinin belirlenmesi

Aletler, tabaklar, reaktifler:

Fotokolorimetre; grafik kağıdı; 0,1 M glikoz çözeltisi; %1 2,3,5-trifeniltetrazolyum klorür (TTC) çözeltisi; CaC03; etanol; trifenilformazan (TFF).

İş emri

1. Her numuneden 1 g havayla kurumuş toprağı test tüplerine yerleştirin, 10 mg (bir spatulanın ucuna) CaCO3, 1 cm3 0,1 M glikoz çözeltisi ve 1 cm3 %1 TTX çözeltisi ekleyin; Her test tüpünün içeriğini iyice karıştırın.

2. Test tüplerini bir anaerostat içerisine yerleştirin ve 10-12 mm Hg'lik bir vakumda bir pompa ile havayı dışarı pompalayın. Sanat. 2-3 dakika içinde. Daha sonra 30 0 C'de 24 saat inkübe edin.

3. İnkübasyon süresi dolduktan sonra tüplerin içeriğini 25 cm3 etil alkolle 3-4 doz halinde ekstrakte edin. Bunu yapmak için test tüpüne az miktarda alkol ekleyin ve kırmızı renk görünene kadar 5 dakika çalkalayın. Yerleşmesine izin verin ve toprak altı sıvısını bir kağıt filtreden süzün. Alkolün bir sonraki kısmını test tüpüne ekleyin.

4. Ortaya çıkan renkli formazan çözeltisinin renk ölçümünü, mavi filtreli (500-600 nm) bir FEC kullanarak yapın.

5. Standart eğriyi kullanarak formazan miktarını miligram cinsinden hesaplayın. Bunu yapmak için, 1 cm3 başına 0,1 mg konsantrasyonda etil alkolde standart bir formazan çözeltisi hazırlayın. Standart çözeltiyi seyrelterek (yaklaşık 5 puan) eğriyi çizmek için çalışma çözeltileri hazırlayın. Sistemdeki grafik kağıdına standart bir eğri çizin: 500-600 nm dalga boyunda optik yoğunluk - alkoldeki formazan konsantrasyonu.

6. Dehidrojenaz aktivitesini hesaplayın. Tabloya göre 15 incelenen toprakların dehidrojenaz ile doygunluk derecesini değerlendirir.

Veri işleme

Dehidrojenaz aktivitesi (X), aşağıdaki formüle göre günde 10 g toprak başına miligram TPP cinsinden ifade edilir:

burada V, süzüntünün toplam hacmidir, 25 cm3;

10 - toprak ağırlığı için dönüşüm faktörü, g;

v, substrat ve reaktif hacimlerinin ürünüdür, 1 cm3;

A - kalibrasyon eğrisinden elde edilen TPP miktarı, mg/cm3. Belirleme hatası %8'e kadardır.

İnvertaz aktivitesinin belirlenmesi

Aletler, tabaklar, reaktifler:

Fotokolorimetre; %5 sakaroz çözeltisi; asetat tamponu (pH 4.7); toluen; Felling çözeltisi: a - 40 g CuS04 × 5H20 suda eritildi ve 1 dm3'e ayarlandı, bir kağıt filtreden süzüldü, b - 200 g Rochelle tuzu (C4H4O6 KNa × 4H20) çözüldü damıtılmış suya 150 g KOH ekleyin ve 1 dm3'e ayarlayın

İş emri

1. Her toprak örneğinden 5 g'ı 50 cm3 kapasiteli şişelere yerleştirin, 10 cm3 %5 sakaroz çözeltisi, 10 ml asetat tamponu (pH 4,7) ve 5-6 damla tolüen ekleyin.

2. Şişeleri tıpalarla kapatın, çalkalayın, 30 0 C sıcaklıktaki bir termostatta 24 saat bekletin ve periyodik olarak çalkalayın.

3. İnkübasyondan sonra şişelerin içeriğini 25 cm3'lük hacimsel şişelere filtreleyin. İşarete getirin.

4. Süzüntülerden 6 cm3'ü büyük test tüplerine alın, 3 cm3 Rochelle tuzu çözeltisi ve 3 cm3 bakır sülfat çözeltisi ekleyin, iyice karıştırın ve bir su banyosunda 10 dakika kaynatın. Kırmızı bir çökelti elde edilir.

5. Test tüplerini sudaki çözeltiyle soğutun, içindekileri büyük test tüplerine filtreleyin. 630 nm dalga boyuna ve 1 cm küvet genişliğine sahip bir ışık filtresi kullanarak FEC kullanarak şeffaf süzüntünün renk ölçümünü yapın.

6. Bir kalibrasyon eğrisi elde etmek için standart bir çözelti hazırlayın: 1 cm3 başına 6 mg glikoz. Seyreltme yoluyla bir dizi çözüm hazırlayın. Fotokolorimetre ve bir eğri çizin: optik yoğunluk - 1 cm3'teki glikoz konsantrasyonu.

7. Tablodan aktiviteyi hesaplayın. 15 incelenen toprakların invertaz ile doygunluk derecesini değerlendirir.

Veri işleme

İnvertaz aktivitesi (X), aşağıdaki formüle göre 24 saatte 1 g toprak başına miligram glikoz cinsinden ifade edilir:

burada A, optik yoğunluktan kalibrasyon eğrisinden elde edilen glikoz miktarıdır, mg/cm3;

m - toprak örneği, 5 g;

V - toplam süzüntü hacmi, 25 cm3;

v - analiz için alınan filtratın hacmi, 6 cm3.

Belirleme hatası -% 5'e kadar.

Toprakların üreaz aktivitesinin belirlenmesi

Aletler, tabaklar, reaktifler:

Fotokolorimetre; fosfat tamponunda %2 üre çözeltisi (pH = 6,7); % 50 Rochelle tuzu çözeltisi; %50 CCl3COOH (trikloroasetik asit) çözeltisi; %1 KS1 çözeltisi; Nessler reaktifi; standart çözelti NH 4 C1.

İş emri

1. 5 g havayla kurumuş toprağı 100 cm3 kapasiteli şişelere yerleştirin, fosfat tamponu (pH 6,7) içindeki 20 cm3 %2'lik üre çözeltisini ve 200 ul toluen ekleyin.

2. Şişeleri sıkıca kapatın ve 37 0 C sıcaklıktaki termostatta 4 saat bekletin.

3. Maruz kaldıktan sonra 1 cm3 %50 trikloroasetik asit çözeltisi ekleyin.

4. Emilen amonyağı topraktan uzaklaştırmak için 50 cm3 1 N ekleyin. potasyum klorür çözeltisi.

5. Şişelerin içeriğini filtreleyin.

6. Süzüntüden 2 cm3 hacmi 50 cm3 hacimli balon jojelere koyun, suyla 30 cm3'e kadar seyreltin, ardından 2 cm3 %50 Rochelle tuzu çözeltisi ve 2 cm3 Nessler reaktifi ekleyin. Şişeleri işarete kadar suyla doldurun, karıştırın ve renkli çözeltiyi 400 nm dalga boyunda renk ölçümü yapın.

8. Üreaz aktivitesini hesaplayın.

9. Tabloya göre. 15 çalışılan toprakların üreaz ile doygunluk derecesini değerlendirir.

Veri işleme

Üreaz aktivitesi (X), aşağıdaki formüle göre 4 saat içinde 1 g toprak başına miligram N-NH4 cinsinden ifade edilir:

V - toplam süzüntü hacmi, 50 cm3;

m - toprak örneği, 5 g.

Bireysel çalışma soruları:

1. Katalaz aktivitesi nedir?

2. İnvertaz aktivitesini tanımlayın.

3. Üreaz aktivitesini tanımlayın.

4. Tampon karışımı nedir?

5. Toprak enzimlerinin aktivitesini belirleme yönteminin prensibi ve özü.

6. Toprak numunelerinin toplanmasına yönelik metodoloji.

UYGULAMALAR

Tablo 1 - Organizmaların yaklaşık listesi - saflık göstergeleri

Tablo 2 - Frekans başına 100 alanda organizmaları dönüştürmek için frekans ölçeği

Başvuru

Tablo 13. Niceliksel muhasebe sonuçlarının frekans değerlerine dönüştürülmesi

Başvuru

Saprofitliğin hesaplanması örneği

Örnek: Şehrin aşağısındaki nehir. Tarih ________________ Topluluk: faul.

Sh p =3; Sha =15; Ş β =23.

S=S(sh)/(Sh)-103/41=2,51/

Hatanın hesaplanması:

İstatistiksel güvenirlik için doğruluk aralığı %95'tir.

S=s±t 0,05 s S =2,51±2,02×0,1;

İlgili bilgiler.

Toprakların enzimatik aktivitesi [enlem. Fermentum - maya] - toprağın, içinde bulunan enzimler nedeniyle eksojen ve kendi organik ve mineral bileşiklerinin dönüşüm süreçleri üzerinde katalitik bir etki gösterme yeteneği. Toprakların enzimatik aktivitesini karakterize ederken toplam aktivite göstergesini kastediyoruz. Farklı toprakların enzimatik aktivitesi aynı değildir ve genetik özellikleriyle ve birbiriyle etkileşim halindeki çevresel faktörlerin kompleksiyle ilişkilidir. Toprakların enzimatik aktivite seviyesi, 1 g toprak başına birim zaman başına ayrışan substrat miktarı ile ifade edilen çeşitli enzimlerin (invertaz, proteazlar, üreaz, dehidrojenazlar, katalaz, fosfatazlar) aktivitesi ile belirlenir.

Toprakların biyokatalitik aktivitesi mikroorganizmalarla zenginleşme derecesine ve toprağın tipine bağlıdır. Enzimlerin aktivitesi, humus içeriği, reaksiyon türleri, redoks potansiyeli ve diğer profil göstergeleri açısından farklılık gösteren genetik ufuklara göre değişir.

Bakir orman topraklarında, enzimatik reaksiyonların yoğunluğu esas olarak orman çöpünün ufukları ve ekilebilir topraklarda ekilebilir katmanlar tarafından belirlenir. A veya Ap ufuklarının altında yer alan biyolojik olarak daha az aktif genetik ufukların tümü düşük enzim aktivitesine sahiptir. Toprak işlemeyle etkinlikleri biraz artar. Ekilebilir araziler için orman topraklarının geliştirilmesinden sonra, oluşturulan ekilebilir ufkun enzimatik aktivitesi, orman çöpüne kıyasla keskin bir şekilde azalır, ancak ekildikçe artar ve yüksek oranda işlenen topraklarda orman çöpü göstergelerine yaklaşır veya onu aşar.

Enzim aktivitesi, toprağın verimlilik durumunu, tarımsal kullanım sırasında meydana gelen içsel değişiklikleri ve çiftçilik kültürü düzeyinin arttırılmasını yansıtır. Bu değişiklikler hem bakir ve orman topraklarının ekime dahil edilmesiyle hem de bunların çeşitli kullanım yöntemleriyle tespit edilmektedir.

Beyaz Rusya genelinde, ekilebilir topraklarda yılda 0,9 ton/ha'ya kadar humus kaybı yaşanıyor. Erozyon sonucu her yıl 0,57 t/ha humus geri dönüşü olmayacak şekilde tarlalardan uzaklaşmaktadır. Toprak neminin alınmasının nedenleri, topraktaki organik maddenin artan mineralizasyonu, toprağa yetersiz beslenme nedeniyle mineralizasyondan yeni humus oluşumu süreçlerinin gecikmesidir. organik gübreler ve toprağın enzimatik aktivitesinin azaltılması.

Toprak organik maddesinin biyokimyasal dönüşümleri, enzimlerin etkisi altında mikrobiyolojik aktivite sonucu meydana gelir. enzimatik aktivite toprak mikroorganizması

Enzimler hayvanların, bitkilerin ve mikroorganizmaların yaşamında özel bir rol oynar. Toprak enzimleri bitki, hayvan ve mikrobiyal kalıntıların parçalanmasının yanı sıra humus sentezinde de rol oynar. Sonuç olarak besinler, sindirimi zor bileşiklerden bitkiler ve mikroorganizmalar için kolay erişilebilir formlara aktarılır. Enzimler, yüksek aktivite, katı etki spesifikliği ve çeşitli çevresel koşullara büyük bağımlılık ile karakterize edilir. Katalitik işlevleri sayesinde vücutta veya vücut dışında çok sayıda kimyasal reaksiyonun hızlı bir şekilde gerçekleşmesini sağlarlar.

Diğer kriterlerle birlikte toprağın enzimatik aktivitesi, toprağın işlenme derecesinin belirlenmesinde güvenilir bir teşhis göstergesi olarak hizmet edebilir. Araştırma sonucunda 4, s. 91 mikrobiyolojik ve enzimatik süreçlerin aktivitesi ile toprak verimliliğini artıran önlemlerin uygulanması arasında bir ilişki kurulmuştur. Toprak işleme ve gübreleme, mikroorganizmaların gelişimi için çevre koşullarını önemli ölçüde değiştirir.

Şu anda biyolojik nesnelerde birkaç bin ayrı enzim keşfedilmiş ve bunlardan birkaç yüz tanesi izole edilmiş ve incelenmiştir. Canlı bir hücrenin, her biri bir veya başka bir kimyasal reaksiyonu hızlandıran 1000'e kadar farklı enzim içerebileceği bilinmektedir.

Enzimlerin kullanımına olan ilgi, teknolojik süreçlerin güvenliğinin arttırılmasına yönelik gereksinimlerin sürekli artmasından kaynaklanmaktadır. Tüm biyolojik sistemlerde bulunan, bu sistemlerin hem ürünü hem de aracı olan enzimler, fizyolojik koşullar altında (pH, sıcaklık, basınç, inorganik iyonların varlığı) sentezlenir ve işlev görür, daha sonra kolaylıkla vücuttan atılır ve amino asitlere parçalanır. Çoğu enzim prosesinin hem ürünleri hem de atıkları toksik değildir ve kolayca parçalanabilir. Ayrıca birçok durumda sanayide kullanılan enzimler çevreye duyarlı olarak üretilmektedir. Enzimler, biyolojik olmayan katalizörlerden yalnızca güvenlikleri ve biyolojik olarak parçalanma kabiliyetlerinin artmasıyla değil, aynı zamanda etki spesifiklikleri, yumuşak reaksiyon koşulları ve yüksek verimlilikleriyle de ayrılır. Enzim etkisinin etkinliği ve özgüllüğü, hedef ürünlerin yüksek verimde elde edilmesini mümkün kılar, bu da enzimlerin endüstride kullanımını ekonomik açıdan karlı hale getirir. Enzimlerin kullanımı teknolojik süreçlerde su ve enerji tüketiminin azaltılmasına, CO2 emisyonlarının azaltılmasına ve kirlilik riskinin azaltılmasına yardımcı olur. çevre teknolojik döngülerin yan ürünleri.

İleri tarım teknolojisinin kullanılması, yalnızca ekilebilir değil, aynı zamanda işlenebilir toprak katmanlarının mikrobiyolojik süreçlerini de olumlu yönde değiştirebilir.

Hücre dışı enzimlerin doğrudan katılımıyla topraktaki organik bileşikler ayrışır. Böylece proteolitik enzimler proteinleri amino asitlere parçalar.

Üreaz, üreyi CO2 ve NH3'e ayrıştırır. Ortaya çıkan amonyak ve amonyum tuzları, bitkiler ve mikroorganizmalar için nitrojen besin kaynağı görevi görür.

İnvertaz ve amilaz, karbonhidratların parçalanmasında rol oynar. Fosfat grubunun enzimleri topraktaki organofosfor bileşiklerini ayrıştırır ve ikincisinin fosfat rejiminde önemli bir rol oynar.

Toprağın genel enzimatik aktivitesini karakterize etmek için genellikle toprak mikroflorasının büyük çoğunluğunun karakteristik özelliği olan en yaygın enzimler kullanılır - invertaz, katalaz, proteaz ve diğerleri.

Cumhuriyetimiz şartlarında pek çok çalışma yapılmıştır 16, s. Antropojenik etki altındaki toprakların verimlilik düzeyindeki ve enzimatik aktivite düzeyindeki değişiklikleri incelemek için 115, ancak deneysel koşullardaki farklılıklar nedeniyle sonuçları karşılaştırmanın zorluğu nedeniyle elde edilen veriler değişikliklerin doğasına kapsamlı bir cevap sağlamamaktadır ve araştırma yöntemleri.

Bu bağlamda, temel toprak işlemede kaynak tasarrufu sağlayan yöntemlerin geliştirilmesine ve toprak koruyucu kullanımına dayalı olarak toprağın humus durumunu ve belirli toprak ve iklim koşullarında enzimatik aktivitesini iyileştirme sorununa en uygun çözümün araştırılması. yapıyı korumaya, toprağın sıkışmasını önlemeye, kalite durumunu iyileştirmeye ve toprak verimliliğini yeniden sağlamaya yardımcı olan ürün rotasyonları minimum maliyetler, çok alakalı.