Bodenenzyme

Weinheim

Wiley VCH Verlag

2014

27 S.

Artikel aus einer ZeitschriftUnselbständiges Werk

200186319

Handbuch der Bodenkunde, 27 S.

Einleitend werden die allgemeinen Grundlagen der Aktivität von Bodenenzymen und ihrer Beeinflussung durch die Bodenmatrix behandelt. Es wird herausgestellt, dass Bodenenzyme überwiegend mikrobieller Herkunft sind und in Böden eine Vielzahl von Stoffumsetzungen katalysieren. Für die Wirkungsweise ist die Lokalisation der Bodenenzyme und ihr Bindungsmechanismus im Bodenverband von besonderer Bedeutung. Bei den zellgebundenen Enzymen geht deren Aktivität ausschließlich oder überwiegend von stoffwechselaktiven Bodenmikroorganismen aus. Es handelt sich im Wesentlichen um Oxidoreduktasen, wie z.B. die NAD-abhängige Dehydrogenase. Die Aktivität der zellfreien Enzyme ist räumlich unabhängig von der lebenden Zelle in der Bodenlösung oder dem Sorptionskomplex des Bodens nachweisbar. Dazu gehören viele Hydrolasen des C- und N-Stoffwechsels die zumeist an Tone und organische Kolloide gebunden sind. Bei der anschließenden Besprechung der wichtigsten Funktionen der Bodenenzyme wird auf ihre Rolle bei der Nährstoffmobilisierung eingegangen. Beim C-Kreislauf werden die speziellen Polysaccharidasen der einzelnen Transformationsschritte beim Celluloseabbau zu den Monomeren und ihre weitere Metabolisierung durch Oxidoreduktase in der Zelle besprochen. Beim Ligninabbau wird auf die Besonderheiten der enzymatischen Vorgänge, bedingt durch die komplexe Natur dieses widerstandsfähigen Naturproduktes verwiesen. Bei den für den N-Kreislauf wichtigen Enzymen wird herausgestellt, dass die erste Stufe der N-Mineralisierung auf der depolymerisierenden Aktivität zellfreier Proteasen, die weitere Desaminierung freigesetzter Aminosäuren nach Assimilation dagegen weitgehend auf zellgebundenen AS-Oxidoreduktasen beruht. Als weitere für den N-Kreislauf bedeutsame Bodenenzyme wird die Aktivität der Urease und die Rolle des Nitrogenase-Enzymkomplexes für die zur N-Bindung befähigten Mikroorganismen behandelt. Im Rahmen der Mineralisation von organischen und anorganischen S- und P- Verbindungen wird auf die Rolle von Sulfatasen und Phosphatasen eingegangen. Breiten Raum nehmen bei der Behandlung des Themas Bodenenzyme deren Beziehungen zu den unterschiedlichsten Bodeneigenschaften ein. Zahlreiche Versuchsergebnisse belegen besonders enge Beziehungen von mikrobieller Aktivität einschließlich des Biomassegehaltes zu der Aktivität zellgebundener Oxidoreduktase und in verringertem Maße auch zu zellfreien Bodenenzymen. Die Ursachen dafür werden untersucht und die Einführung eines empirischen Index, einer bodenenzymatischen Kennzahl, diskutiert. Auf der Grundlage der Auswertung zahlreicher, mehr praxisorientierter Feldversuche wird der Frage nach einer Indikatorfunktion von Enzymaktivitäten auch für chemische und physikalische Bodeneigenschaften als Faktoren der Bodenfruchtbarkeit nachgegangen. Eine große Zahl von Untersuchungen belegt auch die fördernde oder hemmende Auswirkung verschiedener Bewirtschaftungsmaßnahmen als Folge veränderter C- und N- Umsetzungen sowie die Anwesenheit von Hemm- und Schadstoffen im Boden auf die Aktivität der Bodenenzyme.
Aktivitätsmessung; Amidaseaktivität; Amidohydrolasen; Aminosäure-Desaminasen; Argininammonifikation; Arylsulfataseaktivität; AS-Oxidoreduktasen; Celluloseabbau; C-N-Lyasen; Dehydrogenasen; Dimethylsulfoxid-Reduktase; Entgiftung; Harnstoffumsatz; Hydrolasen; Hyphenverflechtung; Katalase; Leguminosen; Ligninabbau; Makronährstoffe; Mikrobiologische Aktivität; Mikroorganismen; Nährstoffmobilisierung; Nitrifikation; Nitrogenase; Oxidoreduktasen; alkalische Phosphatase; Zuckermikroben
Allgemeine Grundlagen ; Definition und Einteilung ; Herkunft der Bodenenzyme ; Lokalisation der Bodenenzyme ; Bindungsmechanismen und Eigenschaften immobilisierter Bodenenzyme ; Funktion der Bodenenzyme ; Rolle der Bodenenzyme bei den Nährstoffkreisläufen ; Enzyme des C-Kreislaufes ; Cellulose-Abbau ; Lignin-Abbau ; Metabolisierung von Monosacchariden ; Enzyme des P- und S-Kreislaufes ; Beziehungen zwischen Bodenenzymen, mikrobieller Biomasse und mikrobieller Aktivität ; Zellgebundene Oxidoreduktasen ; Überwiegend zellfreie Bodenenzyme ; Bodenenzymatische Kennzahlen ; Bodenenzyme als Indikatoren der Bodenqualität ; Enzyme in ihrer Beziehung zu den chemischen und physikalischen Bodeneigenschaften ; Enzyme als Indikatoren von Faktoren der Bodenfruchtbarkeit ; C-Umsetzungen in Abhängigkeit von Bewirtschaftungsmaßnahmen ; N-Düngung und N-Dynamik ; Enzyme als Indikatoren von Schad- oder Hemmstoffen ; Nebeneffekte des Pestizid-Einsatzes ; Wirkung von Schwermetallen