Сравнительный анализ ферментативной активности естественных и антропогенно - преобразованных почв Уфимского района

Каталазную активность почв можно рассматривать как показатель функциональной активности микрофлоры в различных экологических условиях [2].

На рисунке 1 показана динамика каталазной активности различных почвенных образцов: А 1 (почва под хвойным лесом), А 2 (почва под лиственным лесом), Б 1 (почва сельскохозяйственного назначения), Б 2 (урбанизированная почва) в сезонной динамике (лето – осень) за 2015 год.

800 т

X s 600

m 400

с 200

(N 0

о

Каталаза

Лето Осень Лето Осень Лето Осень Лето Осень

Хвойный     Листв.        С/Х       Урбаниз.

Почвенный образец

Рис. 1. Динамика каталазной активности почв различный местообитаний (мг О2/1 г почвы/1 мин.)

Из рисунка 1 видно, что наибольшей каталазной активностью обладает Образец А 2 (6,8 мг О2/1 г почвы/1 мин), в то время, как образец Б 2 показал наименьшую каталазную активность (4 мг О2/1 г почвы/1 мин). Такие результаты говорят о том, что в естественных почвах лиственных лесов функциональная активность почвенных микроорганизмов выше, чем в антропогенно – нарушенных, так как почвы урбоэкосистем характеризуются малым поступлением растительного опада, а также большей загрязненностью (тяжелыми металлами и другими химическими токсикантами), что в совокупности приводит к угнетению жизнедеятельности почвенных организмов.

Сравнение результатов определения каталазной активности в почвенных образцах двух сезонов (лето/осень) показало, что во всех образцах, кроме образца Б 2 , каталазная активность осенью снизилась: образце А 1 разность составила – 1,51 мг О2/1 г почвы/1 мин., в образце А 2 – 1,07 мг О2/1 г почвы/1 мин., в образце Б 1 – 0,52 мг О2/1 г почвы/1 мин., тогда как в образце Б₂ этот показатель увеличился на 0,83 мг О2/1 г почвы/1 мин. по сравнению с летом. Последнее может быть объяснено тем, что в ранний осенний период произошло поступление в почву растительного опада в виде опавших листьев деревьев, что привело к активной деятельности организмов, разрушающих целлюлозу и, следовательно, активизации фермента каталаза.

Пероксидазы осуществляют окисление органических веществ почв (фенолов, аминов, некоторых гетероциклических соединений) за счет кислорода перекиси водорода и других органических перекисей, образующихся в почве в результате жизнедеятельности микроорганизмов и действия некоторых оксидаз (например, уратоксидазы). Эти ферменты играют важную роль в процессе образования гумуса [5].

Активность таких ферментов, как полифенолоксидаза (ПФО) и пероксидаза (ПО), служет показателем, определяющим направленность процессов превращения гумусовых веществ почвы [2].

На рисунке 2 показана динамика пероксидазной активности различных почвенных образцов: А1 (почва под хвойным лесом), А2 (почва под лиственным лесом), Б1 (почва сельскохозяйственного назначения), Б2 (урбанизированная почва) в сезонной динамике (лето – осень) за 2015 год.

Пероксидаза

3,5

Лето Осень Лето Осень Лето Осень Лето Осень

CD

^       Хвойный     Листв.        С/Х       Урбаниз

Почвенный образец

Рис. 2. Пероксидазная активность почвенных образцов в динамике лето-осень (мг 1,4-бензохинона/1 г почвы)

Из рисунка 2 видно, что в целом, пероксидазная активность в летних почвенных образцах выше, чем в осенних пробах, что может быть связано с изменением температуры.

Увеличение активности оксидаз и гидролаз происходит к июлю-августу месяцу, что сопряжено с интенсивной микробиологической деятельностью [4].

Исключение составляют пробы антропогенно-преобразованных почв (образца Б 1 и Б 2 ), что может быть связано с техногенным фактором.

Полифенолоксидазы участвуют в превращении органических соединений ароматического ряда в компоненты гумуса. Они катализируют окисление фенолов (моно-, ди-, три-) до хинонов в присутствии кислорода воздуха. Хиноны в соответствующих условиях при конденсации с аминокислотами и пептидами образуют первичные молекулы гуминовой кислоты [3].

На рисунке 3 показана динамика пероксидазной активности различных почвенных образцов: А 1 (почва под хвойным лесом), А 2 (почва под лиственным лесом), Б 1 (почва сельскохозяйственного назначения), Б 2 (урбанизированная почва) в сезонной динамике (лето – осень) за 2015 год.

Полифенолоксидаза

3,5

2,5

1,5

”   1

с 0,5

Почвенный образец

Рис. 3. Полифенолоксидазная активность почвенных образцов в динамике лето-осень (мг 1,4-п-бензохинона/1 г почвы)

Из рисунка 3 следует, что наибольшей полифенолоксидазной активностью в летних почвенных образцах обладает образец Б2 (2,76 мг 1,4-п-бензохинона/1 г почвы), тогда как образец А2 – наименьшей (1,44 мг 1,4-п-бензохинона/1 г почвы).

В осенних образцах происходит уменьшение полифенолоксидазной активности, по сравнению с летними образцами. Наибольшей активностью фермента полифенолоксидаза обладает образец Б 2 (2,75 мг 1,4-п-бензохинона/1 г почвы), тогда как наименьшей – образец А 1 (1,79 мг 1,4-п-бензохинона/1 г почвы).

В образцах А 2 и Б 2 отмечается увеличение полифенолоксидазной активности в осенний период.

Таким образом, показано, что на изменение активности почвенных ферментов оказывает влияние не только смена сезона, но и ряд других факторов, таких как степень антропогенной нагрузки и сельскохозяйственная обработка.