全 文 ：第 14卷第 3期
2 0 0 6年 7月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco—Agriculture
Vo1．14 No．3
July， 2006
土壤酶活性评价镉锌铅复合污染的可行性研究*
李博文 杨志新 谢建治
(河北农业大学 保定 071001)
郝晋珉
(中IN农业大学 北京 100094)
摘 要 模拟试验研究表明在Cd、Zn、Pb复合污染处理土壤中，过氧化氢酶、脲酶活性与碱性磷酸酶或转化酶活性
可构成综合评价体系，反映土壤 Cd、Zn、Pb污染含量以及土壤 Cd—Zn、zn—Pb复合污染效应
，用其评价 土壤 Cd、zn、
Pb复合 污染具有 一定 可行 性。
关键词 土壤 酶活性 Cd、Zn、Pb复合污染 综合评价体 系
Possibility of enzyme activities as indicators of assessing soil compound contamination with cadmium
。zinc and lead．LI
13o—Wen，YANG Zhi—Xin，XIE Jian—Zhi(Agricultural University of Hebei，Baoding 071001，China)，HAO Jin—Min(China
Agricultural University，Beijing 100094，China)，CJEA，2006，14(3)：132～134
Abstract The simulated test shows that the activities of catalase，urease and alkaline phosphatase or invertase can reflect
the contaminating levels of Cd，Zn，Pb and the efects of Cd—Zn or Zn—Pb interaction in the soil treated with Cd
， Zn and
Pb．It is possible that these enzyme activities can be used as a comprehensive system to assess the compound contaminating
levels of Cd，Zn and Pb in the sol1．
Key words Soil；Enzyme activity；Compound contamination of Cd
，Zn and Pb；Co mprehensive asessment svstem
(Received July 10，2004；revised Sept．20，2004)
国内外众多学者曾对采用土壤酶活性评价土壤重金属污染进行过积极探索。前苏联学者提出蔗糖酶
活性可作为土壤重金属污染的评价指标[4 ；磷酸酶活性可用作褐色森林生草土壤重金属污染的评价指
标 ；脲酶和转化酶活性可作为土壤重金属污染的预测指标[ 。国内学者研究也提出用脲酶活性作为土壤
Hg污染的评价指标-1 J。但这些研究主要集中在土壤酶活性评价土壤重金属单因子污染，对土壤酶活性评
价土壤重金属复合污染尚缺乏深入研究。本研究将土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶和碱性磷酸酶活性与 Cd、
Pd、zn复合污染作为统一体，用多元统计方法进行了深入探讨，为土壤酶活性评价土壤重金属复合污染提供
科学依据 。
1 试验材料与方法
供试土壤取 自河北农业大学标本园中壤质潮褐土0～40cm土层土壤，重金属 Cd、Pb、zn的含量分别为
0．83mg／kg、75．88mg／kg和 30．54mg／kg，有机质含量为 10．89g／kg，全 N和碱解氮含量分别为 0．63g／kg和
22．71mg／kg，速效磷和速效钾含量分别为 14．02mg／kg和 98．04mg／kg，pH值为 7．4，<0．01mm物理性粘
粒含量为 38．7％。试验采用 Cd、Zn、Pb 3因素、5处理水平回归正交设计方案，设 3次重复。其试验处理方
案见表 1。试验用高20cm、体积为 2800cm0的塑料桶作栽培容器，每桶装土 5kg；供试土壤风干后过 3mm
筛，重金属 Cd、Pb、zn分别以 Cd(Ac)2·2H2O、Pb(Ac)2·3H2O、Zn(Ac)2·2H2O固体粉末形式，按各自的处理
量加入土壤混合均匀装桶，放置室外培养60d，每处理各取 50g土壤用于样本测定。转化酶、过氧化氢酶、脲
酶活性用周礼恺的方法测定[ ，碱性磷酸酶活性用赵兰坡的方法测定[ 。酶活性单位，转化酶活性为
0．05mol／LNa2S203mL (37℃，24h)，过氧化氢酶活性为 0．1mol／L KMnO4mL／g(20℃，20min)，脲酶活性为
NH3-N mg／100g(37℃，24h)，碱性磷酸酶活性为酚 mg／g(37℃ ，24h)。用 HC1一HNO3一HC104 3酸消化 ，原子
吸收法测定土壤重金属含量。用土壤农化常规分析法测定土壤理化性质。
*河北省自然科学基金项目(302340)和河北省博士基金项目(03547017D)资助
收稿日期：2004—07—10 改回日期：2004—09—20
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第 3期 李博文等：土壤酶活性评价镉锌铅复合污染的可行性研究 133
2 结果与分析
2．1 土壤酶活性与Cd、Zn、Pb复合污染的关系
以土壤重金属含量为自变量，设土壤 Cd、zn、Pb含量分别为 zl、z2、z3；土壤酶活性为因变量，分别设土
壤过氧化 氢酶、脲酶 、转 化酶和 表 2 Cd、Zn、Pb复合处理下土壤重金属含量与酶活性的变化*
碱性磷酸酶活性为 Yl、Y2、Y3、
Y ；对模拟试验数据(见表 2)进
行了多元线性回归分析(见表3)。
由表 3可以看出，在置信度
a=0．05条件下，方程 1中 z．
的F检验不显著，说明zl对Yl
的影响不大，应从方程 1中剔除
z．。依次类推，应从方程 2中
剔除 z ，从方程 3和方程 4中
分别剔除 z2、z3。然后，建立新
的线性回归方程。由方程 1得
到 ：
Yl=3．7082—0．0004x2
+0．0004x3 (5)
方程 5的F检验值为25．55，临
界值 F0．0l(2，12)=6．93；各 自
变量的检验值 F2=21．07，F3=
30．03，临界值 F0 0l(1，12)=
9．33。在 a=0．01条件下，不仅
该回归方程极度显著，而且其
z2和 z3均极显著。且复相关系
Tab．2 Contents of Cd，Zn and Pb and enzyme activities of
tested soils under compound contamination of these heavy metals
*土壤酶活性单位过氧化氢酶活性为 0．1mol／L KMno4mL／g(20*(2，20min)，转化酶活性为
0 05mol／L Na2s2O3mL／g(37*(2，24h)，脲酶活性 为N}{3一N mg／100g(37*(2，24h)，碱性磷 酸酶活性
为酚 mg／g(37*(2，24h)。
表3 土壤酶活性与重金属含量的多元线性回归分析 数为 0．900 ( 0 0l=0．661)，
Tab．3 Analysis of multiple linear regresion betwen enzyme 自变量 z2和 z3对 Y1的偏
ac“ “es and∞me叭 of hea Y met al In es d soIl 相关系数分别为 一0．798
序 号 多元线性回归方程 F检验值及显著性检验 和 0．845 。说 明 Cd、Zn、
No· Equations of multiple linear regresion Asesing results of F te Pb复合污染处理下，土壤
— — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — — _三一—— Zn含量和 Pb含量对土壤过
1
Y 0
。
． 5 3 1
。
1
。
5
：0。 0。1 26
x：。0 0。0。1 2x ：。0：0。0。 1x： 6 ：1。8： 。5： 78 1 2： 5。8 。0 ：。18 氧化氢酶活性产生了zn—Pb 2 2= 一 ． 1一 ． 2+ ． 3
． ． ．
”
．
⋯ 。 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯
3 ：4．9967—0．0223zl一0．0005z2—0．004z3 6．46* 15．45” 1．32 2．21 复合效应。且与土壤 Pb含
4 ：0 7043—0．0061xl一0．002x 2—0．0001x3 8．86” 18．58” 4．29 3．72 量关系最为密切，呈极显著
* =15，F0 05(3。11)=3．59，Fo．ol(3，11)=6．22，Fo
． o5(1，11)=4．84，Fo．ol(1，11)=9．65。 的正相关 ；与土壤 Zn含量呈
极显著负相关。说明zn—Pb复合效应对过氧化氢酶活性产生拮抗或屏蔽效应。故土壤过氧化氢酶活性能够
反映土壤 zn—Pb复合污染效应，可以将其用于土壤 Pb、zn复合污染效应的评价。由方程 2得出：
Y2=0．53650—0．00126x1—0．00012x2 (6)
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134 中 国 生 态 农 业 学 报 第 14卷
方程(6)的 F检验值为9．85，临界值 F0 01(2，12)=6．93；自变量的检验值 F】=6．21，F2=13．50，临界值
F0 05(1，12)=4．75，F0 01(1，12)=9．33。不仅该回归方程显著，而且 z1和 2分别达到了显著和极显著。
方程的复相关系数为 0．7883“(r0 01=0．661)，自变量 l和 2对 ．y2的偏相关系数分别为 一0．5839
(r0 05=0．532)和一0．7276一。表明在该复合污染处理下土壤 Cd含量和 zn含量对土壤脲酶活性产生 Cd—
zn复合效应，且与土壤 zn含量关系最为密切，呈极显著的负相关；与土壤 Cd含量呈显著的负相关。说明
Cd—zn复合污染对土壤脲酶活性可能产生协同或加和的抑制效应。土壤脲酶活性能够反映土壤 Cd—zn复合
污染效应，可以用于土壤 Cd、zn复合污染效应的评价。由方程 3得到：
y3=4．5426—0．0223or1 (7)
经相关分析检验 ，单相关系数为 一0．713一(r0 01=0．641)，达到 了极显著的负相关 。说 明转化酶活性受 Cd
的抑制作用，土壤转化酶活性随着土壤 Cd含量的提高而降低。由方程4得到：
y4=0．7918—0．0061 1 (8)
经相关分析检验 ，单相关系数为 ～0．703一(r0 0 =0．641)，达到 了极显著的负相关。说 明碱性磷酸酶活性
受 Cd的抑制作用，土壤碱性磷酸酶活性随着土壤 Cd含量的提高而降低。
2．2 土壤酶活性评价 Cd、Zn、Pb复合污染的可行性
由方程(6)可知，土壤脲酶活性可以反映土壤 Cd—Zn复合污染效应，既可用于评价 Cd污染，同时又可反
映zn的污染。但对应同一土壤脲酶活性值，由方程(6)可以有多种土壤 Cd含量和 zn含量的组合，单凭土
壤脲酶活性难以确定土壤 Cd、zn污染状况。然而可由方程(7)或方程(8)通过土壤转化酶或碱性磷酸酶活
性，首先确定土壤 Cd污染的含量状况，在此基础上与土壤脲酶活性相结合，便可由方程(6)确定土壤 Zn的
含量。同样将土壤脲酶活性与土壤转化酶或碱性磷酸酶活性结合，可以反映土壤 Cd、Zn污染的某一种含量
状况。评价土壤 Cd、Zn、Pb复合污染，还存在一个由于 zn—Pb复合效应难以确定土壤 Pb污染含量的问题。
采取同样方法，在上述确定土壤 Zn含量的基础上，用土壤过氧化氢酶活性，由方程(5)确定土壤 Pb的污染
含量，进而反映 Zn—Pb复合污染效应状况。因此，用土壤过氧化氢酶、脲酶活性与土壤碱性磷酸酶或转化酶
活性构成一个综合的评价体系，用于评价土壤 Cd、Zn、Pb复合污染具有一定的可行性。
3 小 结
在 Cd、Zn、Pb复合污染处理的土壤中，土壤转化酶和碱性磷酸酶活性分别与土壤 Cd污染含量呈极显著
的负相关，将它们用于评价土壤Cd污染含量具有一定的可行性；土壤 Cd含量和 zn含量与脲酶活性之间分
别呈显著和极显著负相关，土壤脲酶活性的高低，可反映土壤 Cd—Zn复合污染效应；将土壤碱性磷酸酶或转
化酶活性与脲酶活性配合，用于评价土壤 Cd—Zn复合污染具有一定的可行性；土壤过氧化氢酶活性与 zn含
量呈极显著负相关，与 Pb含量呈极显著正相关，土壤过氧化氢酶活性的高低，可反映土壤 zn—Pb复合污染
效应；将土壤过氧化氢酶、脲酶活性与土壤碱性磷酸酶或转化酶活性可构成一个综合评价体系，既反映土壤
Cd—zn、zn—Pb复合效应，又能反映土壤 Cd、Zn、Pb的污染含量，用于评价土壤 Cd、zn、Pb复合污染具有一定
的可行性。
参 考 文 献
周礼恺 ，张志明，曹承绵等．土壤的重金属污染与土壤酶活性．环境科学学报，1985，5(2)：176～184
周礼恺 ，张志明 土壤酶的测定方法．土壤通报，1980(5)：37～38
赵兰坡，姜 岩．土壤磷酸酶测定方法的探讨．土壤通报，1986(3)：138～141
Grigoryan K V ，Galstyan A．Sh．Effect of irrigation water polution with industrial wastes on the enzyme activity of soils．Pochvovedenie
1979，3：130～ 138
Grigoryan K．V．，Galstyan A．Sh．Phosphatase activity for diagnosis of pollution of irrigated soils by heavy metals．Pochvovedenie，1986，10
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Krasnova N．W ．Enzymatic activity as a biodication of heavy metal pollution of soil．Soviet Agric．Sei．，1983，7：71～74
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