为了探究土壤类型和农业措施对土壤类过氧化物酶活性的影响，天津大学地球系统科学学院余光辉教授课题组在国家自然科学基金项目(U22A20608和41977271)资助下，以湖南祁阳和新疆2个长期(>30年)定位试验站的不同施肥处理土壤为研究对象，首次分析了土壤颗粒的类酶活性及其对长期施肥处理的响应。结果表明，与天然辣根过氧化物酶(HRP)相似，土壤也具有经典的催化颜色反应，灰漠土和红壤类过氧化物酶活性范围为0.4 ~ 1.0 U/kg(图1)。长期施肥显著改变了土壤类过氧化物酶活性，其中以施有机肥的土壤类酶活性为最高，可达0.7 U/kg，较不施肥处理增加了70%以上。不同施肥年限下，不施肥和施化肥的土壤类过氧化物酶活性并无显著差异，而施有机肥的土壤类过氧化物酶活性则随施肥时间线性增加(图2)。高温灭菌处理后，土壤类过氧化物酶活性大多没有改变(图3)，表明其活性是土壤本身固有的氧化还原特性，进而提出了土壤类酶活性假说。此外，发现施肥措施可以通过改变土壤固有类过氧化物酶活性而影响养分周转(图4)。
图4 纳米酶驱动土壤中碳氮循环和矿质元素周转的概念模型
通讯作者简介
余光辉，天津大学“北洋学者”长聘教授，博导。主要从事陆地生态系统碳储存、矿物-微生物协同演化与界面过程、土壤污染与修复等研究。以第一/通讯作者在Current Biology、Earth-Science Reviews、Geochimica et Cosmochimica Acta、Environmental Science & Technology、Soil Biology & Biochemistry、《中国科学：地球科学》等国内外期刊发表论文70余篇。H指数40，入选2020年和2022年全球前2%顶尖科学家榜单。主持国家重点研发计划课题(2项)、国家自然科学联合基金重点等项目20余项。授权国家发明专利7项。主编专著2部、编著1部，参编英文书籍3部。担任Waste Management、Journal of the Science of Food & Agriculture、Soil Use & Management、《农业环境科学学报》、《环境科学研究》等期刊副主编/编委。
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