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土壤酶是土壤的重要組成部分，參與土壤物質轉化和能量代謝，能降解土壤外來有機物質，在生態系統中起著重要的作用，是評價土壤肥力高低、生態環境質量優劣的一個重要生物指標。土壤酶主要來源于土壤微生物和植物根系的分泌物及動植物殘體分解釋放的酶，包括氧化還原酶類、水解酶類、裂合酶類和轉移酶類。土壤酶學的研究已經超越了經典土壤學的研究范疇，在幾乎所有的陸地生態系統研究中，土壤酶活性的檢測似乎成了必不可少的測定指標。

1 土壤酶的來源及分類

1.1 土壤酶的來源

土壤酶( Soil Enzyme)是指土壤中的聚積酶，包括游離酶、胞內酶和胞外酶，主要來源于土壤微生物的活動、植物根系分泌物和動植物殘體腐解。

（1）植物根系分泌釋放土壤酶。一些研究表明，植物根系不僅能夠分泌釋放淀粉酶，還能分泌出核酸酶和磷酸酶。1993年，Siegel發現了小麥和西紅柿等植物可以向土壤中釋放出過氧化物酶。植物殘體的分解也能繼續釋放土壤酶，但要定量植物殘體分解過程中釋放的酶還是很困難。

（2）微生物釋放分泌土壤酶。微生物釋放酶的大體過程是：細胞死亡，胞壁崩潰，胞膜破裂，原生質成分進入土壤，酶類必然釋放進入土壤。植物根際酶活性的優勢問題，除了根系本身的作用外，與根際微生物是分不開的。植物根系是微生物的特殊生境，根際內微生物的數量總比根際外高，當微生物受到環境因素刺激時，便不斷向周圍介質分泌酶，致使根際內外酶活性存在很大差異。

（3）土壤動物區系釋放土壤酶。土壤是為數極多的動物居住的環境，土壤動物區系提供的土壤酶數量較少。1957年，Kiss研究了蚯蚓對轉化酶的影響指出，在草地和耕地的土壤表層，蚯蚓的排泄物對土壤轉化酶活性的提高有最為明顯的作用。

（4）動物、植物殘體釋放酶。半分解和分解的根茬、莖稈、落葉、腐朽的樹枝、藻類和死亡的土壤動物都不斷向土壤釋放各種酶類。

1.2土壤酶的分類

土壤酶的種類很多，僅參與土壤氮素循環的土壤酶就有200種左右。已知的酶根據酶促反應的類型可分為六大類：

（1）氧化還原酶類：酶促氧化還原反應。主要包括脫氫酶、過氧化氫酶、過氧化物酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶等。

（2）水解酶類：酶促各種化合物中分子鍵的水解和裂解反應。主要包括蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶等。

（3）轉移酶類：酶促化學基團的分子間或分子內的轉移同時產生化學鍵的能量傳遞的反應。主要包括轉氨酶、果聚糖蔗糖酶、轉糖苷酶等。

（4）裂合酶類：酶促有機化合物的各種化學基在雙鍵處的非水解裂解或加成反應。包括天門冬氨酸脫羧酶、谷氨酸脫羧酶、色氨酸脫羧酶。

（5）合成酶類：酶促伴隨有ATP或其它類似三磷酸鹽中的焦磷酸鍵斷裂的兩分子的化合反應。

（6）異構酶類：酶促有機化合物轉化成它的異構體的反應。

2 土壤酶的作用

土壤酶是土壤生物化學過程的積極參與者，主要作用體現在土壤質量的生物活性指標與土壤肥力的評價指標2個方面。

2.1 土壤質量的生物活性指標

土壤酶能積極參與土壤中營養物質的循環，在土壤養分的循環代謝過程中起著重要的作用，是各種生化反應的催化劑。土壤酶活性與土壤生物數量、生物多樣性密切相關，是土壤生物學活性的表現，可以作為土壤質量的整合生物活性指標。土壤酶活性作為農業土壤質量的生物活性指標已被大量研究。有研究表明，農田的耕作方式會影響酶活性的高低，如土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性在單作方式下低于輪作方式。另外，不同土地利用類型的酶活性也會有不同的表現，如森林土壤磷酸單脂酶和β-葡萄糖甘酶活性高于農田。宋漳等對杉木感染根線蟲病后林地土壤微生物及生化活性的研究發現，林地各土層的土壤水解酶活性（蔗糖酶、脲酶和磷酸酶）在線蟲侵染杉木后顯著下降。土壤改良過程中應注意對各類凋落物的保護，凋落物在腐解過程中會向土壤中釋放酶，從而增強土壤酶活性，這對于促進營養物質的循環代謝和提高有效養分具有重要意義。

2.2 土壤肥力的評價指標

土壤酶活性是維持土壤肥力的一個潛在指標，它的高低反映了土壤養分轉化的強弱。土壤酶學的研究與土壤肥力的研究聯系非常緊密。有關研究表明，土壤過氧化氫酶、蔗糖酶活性可以用來評價土壤肥力的狀況，土壤酶活性可以作為衡量土壤生物學活性及其生產力的指標。許多專家指出，土壤酶活性作為土壤肥力的評價指標是完全可能和可行的。陳恩鳳等在土壤肥力實質研究中認為，土壤酶活性可以作為土壤肥力的輔助指標。土壤酶活性與土壤肥力有很大的關系。過氧化氫酶作為土壤中的氧化還原酶類，其活性可以表征土壤腐殖質化強度大小和有機質轉化速度。過氧化物酶在有機質氧化和腐殖質形成過程中起著重要作用。土壤蔗糖酶可以增加土壤中的易溶性營養物質，其活性與有機質的轉化和呼吸強度有密切關系。土壤脲酶活性能夠在一定程度上反映土壤的供氮能力。土壤磷酸酶是活性高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉化及其生物有效性。纖維素酶可以表征土壤碳素循環速度的重要指標。

3 土壤酶研究動態與展望

土壤酶作為土壤質量的生物活性指標和土壤肥力的評價指標，在土壤生態系統中扮演著重要的角色。在農業生產過程中，應以活化土壤養分、改善土壤肥力和提高養分利用效率為目的，充分利用土壤酶生物化學特性，發揮土壤酶生物活性優勢。隨著科學的發展和新技術的引進，土壤酶的研究已取得巨大的進步。但在未來一段時間內，將土壤酶與農業生產實踐和土壤環境生態保護、污染治理相結合，用土壤酶學知識處理農林業生態環境的實際問題，仍是土壤酶學的發展前景和趨勢。

3.1與農業生產實踐相結合的研究

影響土壤酶活性的因素復雜多樣，關于土壤微生物酶活性影響因子的研究對土壤培肥改良具有重要意義。今后，在土壤酶活性影響因素的研究中應注意以下幾個方面：第一，重點關注不同土壤類型上，不同種類土壤酶活性大小與上述相應影響因子的相關程度及影響權重，篩選與不同土壤肥力因素相關性強的特征酶。第二，深入研究土壤酶與一些污染物（如農藥、重金屬等）的作用機理，為土壤保護與改良提供技術理論支撐。第三，研究土壤酶在有機培肥中的作用，對土壤有機培肥的機理研究有重要意義。另外，今后應該關注土壤無機納米粒子與土壤微生物酶活性關系的研究。

3.2 與生態環境問題相結合的研究

由于土壤酶活性對農業生態環境的污染，如化肥、除草劑、殺蟲劑等的敏感性，因而將土壤酶系統分異作為污染土壤修復的生物活性指標對于保護農業生態環境具有重要意義。由于酶活性的高低可作為微生物降解污染物的指標，因而應用土壤酶活性與植物、土壤微生物的關系及其在降解農業有機污染物方面的作用，可以為污染土壤修復提供切實可行的技術策略。

另外，全球氣候變化，尤其是大氣CO₂升高對生態系統的影響成為全球關注的焦點
問題，各國科學家競相參與到這個極具挑戰性的研究領域。土壤生態系統是大氣CO₂、CH₄、NO_x等溫室氣體的“轉換器”，而這些溫室氣體的轉換過程與土壤酶系統的生物化學過程(如凋落物的分解、纖維素半纖維素的降解、土壤有機質的礦質化、土壤N的氧化還原反應等生態過程)密切相關。因此，從植被、土壤微生物、土壤酶系統和C、N、P循環等的互動機理過程探討土壤酶對全球氣候變化的響應及其互動機制可能是21世紀土壤酶學面臨的新的挑戰。