Патент на изобретение №2236004
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ГИДРОЛИЗА МОЧЕВИНЫ УРЕАЗОЙ В ПОЧВАХ
(57) Реферат:
Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам оценки биологической активности и почвенного плодородия по ферментативной активности почв. Способ включает определение скорости образования аммиака при взаимодействии мочевины с почвой. Мочевину перед внесением в почву переводят в кинетически гидрофобизованное порошкообразное состояние загущением расплава мочевины гидрофильным аэросилом при содержании последнего 30-50 вес.%. Способ позволяет определить скорость гидролиза мочевины уреазой в реальных почвенных условиях. 1 табл. Изобретение относится к сельскому хозяйству и почвоведению, а именно к методам оценки биологической активности и почвенного плодородия по ферментативной активности почв. Известен способ определения уреазной активности почв [1], заключающийся в определении остаточных количеств мочевины по Фоссу. В соответствии с этим способом 5 г почвы помещают в эрленмейеровскую колбу емкостью 50 мл и прибавляют 5 капель толуола. Через несколько минут вносят 25 мл 2%-ного раствора мочевины, после чего колбы закрывают корковыми пробками, встряхивают и помещают в термостат на 40 часов при температуре 30 Основным недостатком данного способа является определение скорости ферментативной реакции гидролиза мочевины не в реальных почвенных условиях (влажность почвы, рН, состав почвенного поглощающего комплекса, содержание свободных солей, содержание органики и т.д.), в которых она протекает, а в суспензии почвы в растворе мочевины. Такой подход позволяет с определенным приближением характеризовать количество ферментов в почве [2, 3], но не дает возможности определять активность уреазы в условиях почвы и делать выводы о скорости ферментативной реакции в реальности. Наиболее близким к заявляемому является метод И.Н.Ромейко [1], заключающийся в определении количества образовавшегося аммиака. Навеску (5 г) почвы помещают в колбу емкостью 100 мл, подливают по 20 мл фосфатного буфера (рН 6,7) и 2%-ного раствора мочевины. Колбу тщательно встряхивают и помещают в термостат при 37 Недостатки данного метода также заключаются в проведении опыта в суспензии почвы, а не в реальной почве, что не позволяет изучать влияние состава и физико-химических свойств почв на активность уреазы в почвах. Отметим, что в отличие от концентрации активность ферментов может в десятки раз меняться при изменении рН или ионной силы почвенных растворов, степени иммобилизации и других факторов, обусловленных свойствами почв. Поэтому получение данных, характеризующих концентрацию ферментов недостаточно информативно и не позволяет однозначно характеризовать активность ферментов и скорость ферментативных реакций. Целью изобретения является определение скорости гидролиза мочевины уреазой в реальных почвенных условиях. Данный параметр является одной из характеристик почвенной биологической активности и почвенного плодородия [4,5]. Технической задачей изобретения является диспергирование мочевины с получением кинетически гидрофобных частиц, причем время сохранения гидрофобности должно позволять равномерно распределять эти частицы в почве. Поставленная задача решается введением в мочевину гидрофильного аэросила при содержании аэросила 30-50 вес.% и переводе мочевины в порошкообразное состояние. Гидрофильный аэросил состоит из частиц размером 10-40 нм, которые сорбируют на своей поверхности воздух. Для смачивания необходимо вытеснение воздуха с поверхности, и смачивание слоя этих частиц происходит замедленно, что позволяет, варьируя толщину слоя, произвести однородное перемешивание аэросильной смеси (АС) с почвой. Техническая сущность изобретения заключается в переводе мочевины перед внесением ее в почву в кинетически гидрофобизованное состояние загущением расплава гидрофильным аэросилом при содержании последнего 30-50 вес.%. Аэросил вносят в расплав мочевины при температуре 133-134 Предлагаемый способ исключает неопределенность перенесения данных по активности уреазы в суспензии почвы, на активность уреазы в почве, так как позволяет проводить испытания непосредственно в почвах. Еще более важным достоинством способа является возможность проводить изучение влияния на скорость ферментативной реакции и биологическую активность почв различных внешних воздействий, что по существующим методикам невозможно в принципе. Нижеследующие примеры раскрывают суть предлагаемого изобретения. Пример 1. Эксперименты показывают, что при содержании аэросила А-380 (размер частиц 10-40 нм) в аэросильной смеси меньше 30% не удается ее равномерно перемешать с почвой. Контакт с почвой этих аэросильных смесей приводит к почти мгновенному втягиванию в них влаги из почв и комкованию, что не позволяет провести перемешивание аэросильных смесей с почвой. В этих случаях количества аэросила в смеси недостаточно, чтобы замедлить процесс взаимодействия с влагой почвы до временных интервалов, позволяющих провести перемешивание почвы с аэросильной смесью. Пример 2. При содержании аэросила А-380 в аэросильной смеси больше 50% удается приготовить гомогенную смесь с почвой, но ферментативная реакция замедляется на 20-25%, что, по-видимому, связано с замедлением диффузии через аэросильный слой. Пример 3. При содержании аэросила А-380 в аэросильной смеси удается получить гомогенные смеси с почвой при высокой скорости ферментативной реакции гидролиза мочевины. Для определения активности уреазы в тепличном грунте брали 40 г почвы, помещали в стакан емкостью 200 мл. Туда же помещали навеску АС 1,07 (30%), 1,25 (40%) или 1,5 (50%) г, соответствующую одинаковому содержанию мочевины в почвенной смеси. Аэросильные смеси готовили введением аэросила А-380 в расплав мочевины при температуре 133-134 Полученные результаты свидетельствуют, что между скоростью ферментативной реакции, определенной в реальных почвенных условиях (заявляемый способ) и в суспензии (ближайший аналог), существует более чем двукратное расхождение, причем в суспензии реакция протекает медленнее, несмотря на то, что проводится не при комнатной температуре, а при 37 Таким образом, изобретение позволяет: 1). определять активность уреазы и скорость ферментативной реакции в реальных почвенных условиях, а следовательно, корректно оценивать их биологическую активность; 2). изучать влияние свойств почв на скорость гидролиза мочевины уреазой в них; 3). определять влияние внешних факторов воздействия на скорость ферментативной реакции. Литература 1. Хазиев Ф.Х. Ферментативная активность почв. М.: Наука, 1976, 179 с. 2. Хазиев Ф.Х. Системно-экологический анализ ферментативной активности почв. М.: Наука, 1982, 203 с. 3. Звягинцев Д.Г. Проблемы биохимии почв. – Вестн. МГУ. Сер. 17, 1977, №1, с. 74-84. 4. Кольцова О.М., Стекольников К.Е., Казанджьян П.К. Ферментативная активность как метод диагностики плодородия почв. – Мелиорация и водное хозяйство. 1993, №2, с.29-31. 5. Михайловская Н.А. Ферментативная активность как показатель плодородия дерново-подзолистой легкосуглинистой почвы. Автореф. дис. канд. с-х наук. Минск, 1988, 17 с. Формула изобретения
Способ определения скорости гидролиза мочевины уреазой в почвах, заключающийся в определении скорости образования аммиака при взаимодействии мочевины с почвой, отличающийся тем, что мочевину перед внесением ее в почву переводят в кинетически гидрофобизованное порошкообразное состояние загущением расплава мочевины гидрофильным аэросилом при содержании последнего 30-50 вес.%. MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 14.03.2005
Извещение опубликовано: 10.12.2006 БИ: 34/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
С. После инкубации смесь фильтруют и определяют содержание мочевины. Активность уреазы выражают в миллиграммах гидролизованной мочевины на 1 г почвы за 1 час.