外源植酸酶在土壤固液相的活性分配及其有机P水解特性

植酸是土壤中含量最丰富的有机P化合物，常占土壤总有机P量的50%以上，在植物P素供应中发挥着重要的作用。植酸只有在植酸酶的作用下水解成无机磷酸盐，才能被植物吸收利用。植物本身没有分泌植酸酶的能力，因此，微生物分泌的外源植酸酶在土壤固相、液相中的活性分配，将决定植酸酶的稳定性和植酸的生物有效性。.本项目以不同pH值的红壤、棕壤、褐土为供试土壤，将其分别脱粘粒和脱有机质后作为参比土壤，以A. niger和P. lycii源植酸酶为供试对象，研究外源植酸酶在土壤固相、液相的活性分配，以探明其活性分配的影响因子和作用机制；利用31P液体核磁共振（31P NMR）技术研究土壤固相、液相植酸酶对两相中有机P组分的影响，以阐明不同存在状态的植酸酶对有机P水解效应及其底物专一性特征。在上述研究的基础上，本研究可为有效调控土壤植酸酶活性进而提高有机P的生物有效性提供理论依据。

在农田生态系统中，磷（P）是植物生长的主要限制因子之一。由于无机P容易与土壤中的阳离子反应而降低其生物有效性，有机P的保持和供应能力即愈显重要。植酸是土壤中含量最丰富的有机P化合物，常占土壤总有机P量的50%以上，在植物P素供应中发挥着重要的作用。然而，植酸只有在植酸酶的作用下水解成无机磷酸盐，才能被植物和微生物吸收利用。植物本身没有分泌植酸酶的能力，而土壤微生物是土壤植酸酶的重要来源。因此，探讨外源植酸酶在土壤固相、液相中的活性分配及其影响因素，对探明植酸酶的稳定性和植酸的生物有效性具有重要意义。本研究鹰潭红壤、辽宁棕壤与褐土为对象，将其分别脱粘粒和脱有机质后作为参比土壤，采用室内培养试验重点探讨了外源植酸酶在土壤固-液相的分配特征、对固-液相有机P的水解效应、对土壤磷酸酶活性的影响、固-液相植酸酶活性变化的微生物学与酶学机理等。主要研究结果如下： .1. 外源植酸酶在土壤固-液相活性分配特征不同。随着培养时间的增加，酶活在液相分配比率逐渐降低，固相分配比率升高，但固相酶活升高到一定阶段开始下降。不同土壤比较，固相吸附大小依次为红壤>棕壤>褐土（有机质含量趋势一致）；但同一种土壤的不同处理中，脱有机质土壤的固相吸附数值较小，说明粘粒在酶的吸附中起的作用不大；脱粘粒土壤的固相吸附数值介于原土和脱有机质的土壤之间，说明有机质对酶的吸附作用强于粘粒，而原土的固相吸附最大，表明土壤对酶的吸附是有机质和粘粒共同起作用；.2. 添加外源植酸酶后，土壤悬液的蛋白酶和脱氢酶活性变化不同。其中，蛋白酶的活性显著降低，而脱氢酶活性显著增加。表明是微生物而非蛋白酶在植酸酶活性降低中发挥重要作用； .3. 添加外源植酸酶后，液相中有机磷含量显著增加，可能来自液相微生物有机P合成和固相有机P溶解。与液相有机磷变化相比，固相有机磷显著地降低，可能是外源植酸酶对固相有机磷具有一定的水解作用。在三种供试原土中，变化率大小顺序为褐土＜棕壤＜红壤，同时，在三种不同的处理中，变化率大小顺序为原土＞脱粘粒土壤＞脱有机质土壤；.4. 外源植酸酶的添加对不同土壤磷酸酶活性的影响不同。在8天的培养过程中，红壤酸性磷酸单酯酶活性极显著增加；棕壤磷酸二酯酶活性极显著增加；而褐土碱性磷酸单酯酶活性极显著增加，说明外源植酸酶主要是对占主导地位的磷酸酶产生了影响。