水稻秸秆堆肥过程中碳氮代谢相关酶活变化
[目的]通过对水稻秸秆堆肥过程中与碳氮代谢相关酶活的测定，分析其在堆肥不同阶段的变化，我们可以深入了解水稻秸秆堆肥不同阶段碳氮代谢的具体情况及其变化规律。[方法]测定水稻秸秆堆肥过程第3天（升温期）、第21天（高温期）、第85天（腐熟期）样品中与碳氮代谢相关的10种酶的活性。[结果]外切葡聚糖酶、木聚糖酶、几丁质酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、硝酸还原酶和脲酶的活性都是在第21天最高。内切葡聚糖酶和中性蛋白酶的活性在第3天最高。亚硝酸还原酶的活性在第85天最高。[结论]水稻秸秆堆肥过程中碳氮代谢主要发生在高温阶段。纤维素的部分降解过程以及部分蛋白质的降解在升温期最快，亚硝酸盐的还原主要发生在腐熟期。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料 2
1.1.1 样品获取与处理 2
1.1.2 试剂 3
1.1.3 仪器 3
1.2 方法 3
1.2.1 外切葡聚糖酶活性测定方法 3
1.2.2 内切葡聚糖酶活性测定方法 3
1.2.3 木聚糖酶活性测定方法 3
1.2.4 几丁质酶活性测定方法 4
1.2.5 β葡萄糖苷酶活性测定方法 4
1.2.6 多酚氧化酶活性测定方法 4
1.2.7 中性蛋白酶活性测定方法 4
1.2.8 亚硝酸还原酶活性测定方法 5
1.2.9 硝酸还原酶活性测定方法 5
1.2.10 脲酶活性测定方法 5
2 结果与分析 6
3 讨论 9
致谢 10
参考文献 10
水稻秸秆堆肥过程中碳氮代谢相关酶活变化
引言
引言
农业作为我国的第一产业，是我国经济社会发展最基本的保障和推动力。每年，由于农业活动而产生的作物秸秆的量十分惊人。这些秸秆主要包括粮食作物、油料作物和糖料作物的秸秆。在粮食 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
作物中，小麦秸秆占到12.7%、水稻秸秆占到25.1%、大麦秸秆占到10.0%、玉米秸杆占到24.0%、黑麦秸秆占到2.0%、燕麦秸杆占到3.0%、谷草秸秆占到5.0%、高梁秸杆占到5.0%；在油料作物中，花生和油菜秸秆分别占到1.9%和2.3%；在糖料作物中，甘蔗和甜菜秸秆分别占3.1%和0.2%[]。所有的这些秸秆中，水稻秸秆的占比最大，产生的量最多，在2013年的时候达到了8亿吨[]。对于所有这些农作物秸秆，目前主要的处理方式还是随意堆放或者焚烧，这样，不仅会严重浪费这些宝贵的生物质资源，还会由于处理不当而给环境带来一定的危害。所以，合理地处理与利用这些农作物秸秆，尤其是水稻秸秆，显的尤为重要。对于水稻秸秆这样一种广泛存在的重要的可再生的生物质资源[]，目前最重要的资源化处理和利用途径就是通过堆肥生产有机肥。有机肥作为一种新型肥料，不仅能为植物提供生长发育所需的各种养分，还能改善土壤的理化性质、调节土壤通透性和pH、提高土壤微生物多样性和活性，能有效改善由于过量施用化肥而造成的土壤性质恶化。在水稻秸秆堆肥过程中，有机物质主要通过碳氮代谢降解转化为可供植物吸收利用的有效养分。通过对水稻秸秆堆肥过程中不同阶段与碳氮代谢相关酶活的测定，并分析酶活的变化规律，可以全面、深入地了解有机物质的转化机理及其变化规以及各种有毒有害物质的转化情况[]，进而正确地判断堆肥的腐熟程度[]，确保堆肥完全腐熟后再进行施用。没有完全腐熟的堆肥施用后，不仅会造成土壤的氮饥饿，还会延缓植物的生长[]。同时，在了解了堆肥过程中的碳氮代谢规律后，可以人为地调节堆肥的条件，使得堆肥尽快达到碳氮代谢最旺盛的阶段，并在此阶段多停留一段时间，从而缩短堆肥的进程，提高整个堆肥过程的效率，同时还能增加堆肥产品的植物有效养分含量。堆肥过程中酶主要分为两大类，即胞内酶和胞外酶。前者催化细胞内的生化反应，后者则在细胞外发挥作用。在本次实验中，所测的酶都是胞外酶。本次实验，关于碳代谢，测定的是内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、木聚糖酶、几丁质酶、多酚氧化酶和β葡萄糖苷酶；关于氮代谢，测定的是硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、中性蛋白酶和脲酶。内切葡聚糖酶的作用是随机地水解纤维素长链内部的β1,4糖苷键[]，其活性位点位于一个开放的cleft区域[]。外切葡聚糖酶作为纤维素酶系中的一类主要的酶，其作用位点是纤维素的结晶区域[]。木聚糖酶可分为内切1,4βD木聚糖酶和βD木糖苷酶、αL阿拉伯呋喃糖苷酶等，其中，前者主要作用于主链，而后者作用于侧链取代基[]。对于内切1,4βD木聚糖酶，在糖苷水解酶家族中，其主要分布在第5、7、8、10、11和43家族[]。目前来说，对于第10和第11家族研究得最多、最为透彻。几丁质酶在几丁质生物降解过程中发挥着关键作用，其作用是将不溶性的、难以被生物吸收利用的几丁质降解为几丁寡糖和N乙酰D氨基葡萄糖[]。多酚氧化酶在自然界中分布十分广泛，其由细胞核编码，属于含铜的金属酶，广泛存在于昆虫、植物、真菌等自然有机体中，在茶叶和果蔬的加工中发挥着重要的作用。多酚氧化酶有着一个共同的特征：能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌[]。对于β葡萄糖苷酶，其是水解酶家族的一员，又被称为βD葡萄糖苷水解酶。β葡萄糖苷酶属于纤维素分解酶系，其作用是催化水解芳基或烃基与糖基原子团之间的糖苷键生成葡萄糖[]。硝酸还原酶在高等植物氮素同化过程中起着限速作用[]，对于硝酸盐的还原起着直接的调节作用，从而影响氮代谢，并进一步对于光合碳代谢起着重要的调节作用[]。亚硝酸还原酶可分为两种类型，分别是血红素cd1型和铜型[]，其作用是催化亚硝酸盐还原为一氧化氮[]。中性蛋白酶属于蛋白酶类，顾名思义是在中性的条件下作用于蛋白质肽键的一类酶，其作用pH一般位于6.0~7.5这个区间内，可以将蛋白质水解成为氨基酸、多肽以及游离氨基酸等小分子物质[]。脲酶属于酰胺酶类，水解有机质分子中肽键生成氨和二氧化碳[]。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 样品获取与处理
本次实验所用水稻秸秆堆肥样品是由四川一家有机肥公司提供的。该公司向我们提供了第3天、第21天和第85天的水稻秸秆与猪粪混合堆肥的鲜样。鲜样存放于85℃冰箱中，实验前，从85℃冰箱中取出适量鲜样，自然风干后，用粉碎机将其粉碎，然后过100目筛。将过筛后的秸秆样品装入自封袋中，用记号笔在袋子上做好标记，待用。利用猪粪和水稻秸秆混合进行堆肥是因为水稻秸秆木质素缩聚单元比例较高，与纤维素和半纤维素结合较紧密，同时硅质化程度高[]，单独进行堆肥则降解速度缓慢。但是其含水率较低，碳氮比高[]，与猪粪在一起混合之后，一方面可以吸附猪粪中的水分，同时又能降低水稻秸秆的碳氮比，从而使样品达到堆肥适宜的含水率和碳氮比，大大提高整个堆肥过程的效率和堆肥产品的品质。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 材料 2
1.1.1 样品获取与处理 2
1.1.2 试剂 3
1.1.3 仪器 3
1.2 方法 3
1.2.1 外切葡聚糖酶活性测定方法 3
1.2.2 内切葡聚糖酶活性测定方法 3
1.2.3 木聚糖酶活性测定方法 3
1.2.4 几丁质酶活性测定方法 4
1.2.5 β葡萄糖苷酶活性测定方法 4
1.2.6 多酚氧化酶活性测定方法 4
1.2.7 中性蛋白酶活性测定方法 4
1.2.8 亚硝酸还原酶活性测定方法 5
1.2.9 硝酸还原酶活性测定方法 5
1.2.10 脲酶活性测定方法 5
2 结果与分析 6
3 讨论 9
致谢 10
参考文献 10
水稻秸秆堆肥过程中碳氮代谢相关酶活变化
引言
引言
农业作为我国的第一产业，是我国经济社会发展最基本的保障和推动力。每年，由于农业活动而产生的作物秸秆的量十分惊人。这些秸秆主要包括粮食作物、油料作物和糖料作物的秸秆。在粮食 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
作物中，小麦秸秆占到12.7%、水稻秸秆占到25.1%、大麦秸秆占到10.0%、玉米秸杆占到24.0%、黑麦秸秆占到2.0%、燕麦秸杆占到3.0%、谷草秸秆占到5.0%、高梁秸杆占到5.0%；在油料作物中，花生和油菜秸秆分别占到1.9%和2.3%；在糖料作物中，甘蔗和甜菜秸秆分别占3.1%和0.2%[]。所有的这些秸秆中，水稻秸秆的占比最大，产生的量最多，在2013年的时候达到了8亿吨[]。对于所有这些农作物秸秆，目前主要的处理方式还是随意堆放或者焚烧，这样，不仅会严重浪费这些宝贵的生物质资源，还会由于处理不当而给环境带来一定的危害。所以，合理地处理与利用这些农作物秸秆，尤其是水稻秸秆，显的尤为重要。对于水稻秸秆这样一种广泛存在的重要的可再生的生物质资源[]，目前最重要的资源化处理和利用途径就是通过堆肥生产有机肥。有机肥作为一种新型肥料，不仅能为植物提供生长发育所需的各种养分，还能改善土壤的理化性质、调节土壤通透性和pH、提高土壤微生物多样性和活性，能有效改善由于过量施用化肥而造成的土壤性质恶化。在水稻秸秆堆肥过程中，有机物质主要通过碳氮代谢降解转化为可供植物吸收利用的有效养分。通过对水稻秸秆堆肥过程中不同阶段与碳氮代谢相关酶活的测定，并分析酶活的变化规律，可以全面、深入地了解有机物质的转化机理及其变化规以及各种有毒有害物质的转化情况[]，进而正确地判断堆肥的腐熟程度[]，确保堆肥完全腐熟后再进行施用。没有完全腐熟的堆肥施用后，不仅会造成土壤的氮饥饿，还会延缓植物的生长[]。同时，在了解了堆肥过程中的碳氮代谢规律后，可以人为地调节堆肥的条件，使得堆肥尽快达到碳氮代谢最旺盛的阶段，并在此阶段多停留一段时间，从而缩短堆肥的进程，提高整个堆肥过程的效率，同时还能增加堆肥产品的植物有效养分含量。堆肥过程中酶主要分为两大类，即胞内酶和胞外酶。前者催化细胞内的生化反应，后者则在细胞外发挥作用。在本次实验中，所测的酶都是胞外酶。本次实验，关于碳代谢，测定的是内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶、木聚糖酶、几丁质酶、多酚氧化酶和β葡萄糖苷酶；关于氮代谢，测定的是硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、中性蛋白酶和脲酶。内切葡聚糖酶的作用是随机地水解纤维素长链内部的β1,4糖苷键[]，其活性位点位于一个开放的cleft区域[]。外切葡聚糖酶作为纤维素酶系中的一类主要的酶，其作用位点是纤维素的结晶区域[]。木聚糖酶可分为内切1,4βD木聚糖酶和βD木糖苷酶、αL阿拉伯呋喃糖苷酶等，其中，前者主要作用于主链，而后者作用于侧链取代基[]。对于内切1,4βD木聚糖酶，在糖苷水解酶家族中，其主要分布在第5、7、8、10、11和43家族[]。目前来说，对于第10和第11家族研究得最多、最为透彻。几丁质酶在几丁质生物降解过程中发挥着关键作用，其作用是将不溶性的、难以被生物吸收利用的几丁质降解为几丁寡糖和N乙酰D氨基葡萄糖[]。多酚氧化酶在自然界中分布十分广泛，其由细胞核编码，属于含铜的金属酶，广泛存在于昆虫、植物、真菌等自然有机体中，在茶叶和果蔬的加工中发挥着重要的作用。多酚氧化酶有着一个共同的特征：能够通过分子氧氧化酚或多酚形成对应的醌[]。对于β葡萄糖苷酶，其是水解酶家族的一员，又被称为βD葡萄糖苷水解酶。β葡萄糖苷酶属于纤维素分解酶系，其作用是催化水解芳基或烃基与糖基原子团之间的糖苷键生成葡萄糖[]。硝酸还原酶在高等植物氮素同化过程中起着限速作用[]，对于硝酸盐的还原起着直接的调节作用，从而影响氮代谢，并进一步对于光合碳代谢起着重要的调节作用[]。亚硝酸还原酶可分为两种类型，分别是血红素cd1型和铜型[]，其作用是催化亚硝酸盐还原为一氧化氮[]。中性蛋白酶属于蛋白酶类，顾名思义是在中性的条件下作用于蛋白质肽键的一类酶，其作用pH一般位于6.0~7.5这个区间内，可以将蛋白质水解成为氨基酸、多肽以及游离氨基酸等小分子物质[]。脲酶属于酰胺酶类，水解有机质分子中肽键生成氨和二氧化碳[]。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 样品获取与处理
本次实验所用水稻秸秆堆肥样品是由四川一家有机肥公司提供的。该公司向我们提供了第3天、第21天和第85天的水稻秸秆与猪粪混合堆肥的鲜样。鲜样存放于85℃冰箱中，实验前，从85℃冰箱中取出适量鲜样，自然风干后，用粉碎机将其粉碎，然后过100目筛。将过筛后的秸秆样品装入自封袋中，用记号笔在袋子上做好标记，待用。利用猪粪和水稻秸秆混合进行堆肥是因为水稻秸秆木质素缩聚单元比例较高，与纤维素和半纤维素结合较紧密，同时硅质化程度高[]，单独进行堆肥则降解速度缓慢。但是其含水率较低，碳氮比高[]，与猪粪在一起混合之后，一方面可以吸附猪粪中的水分，同时又能降低水稻秸秆的碳氮比，从而使样品达到堆肥适宜的含水率和碳氮比，大大提高整个堆肥过程的效率和堆肥产品的品质。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/hxycl/zyyhj/243.html
