Bt玉米秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响

通过室内实验,研究了Bt玉米34B24和同源常规品种34B23、Bt玉米农大61和常规品种农大3138秸秆分解对土壤酶活性和土壤肥力的影响.结果表明,与34B23处理相比,34B24处理的土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性在观测期没有显著差异;7d时土壤脱氢酶活性显著提高,1、4、60和7d土壤蔗糖酶活性显著提高;30d时土壤脲酶活性显著提高,4d和7d时则土壤脲酶活性显著降低.2个Bt玉米处理和2个常规玉米处理的土壤酶活性也在某些时间有显著差异.秸秆分解90d后,34B24处理比34B23处理.显著降低了土壤速效磷和速效钾含量.以上差异与不同秸秆的化学构成有关,Bt基因的转化过程可能会影响受体作物秸秆的化学成分.应建立不同土壤类型土壤酶活性的标准分级体系,以便科学评价Bt玉米秸秆分解对土壤质量的影响.     

转基因棉种植对土壤水解酶活性的影响

转Bt基因棉和转Bt＋cpTI基因棉种植面积不断扩大,它们种植后杀虫晶体蛋白在土壤中的残留特性及对土壤水解酶活性的影响是环境风险评价的重要组成部分,本文采用盆栽实验的方法对此进行了初步研究。结果表明,转基因棉出苗后生长到30天时可向土壤中释放Bt杀虫晶体蛋白,而双抗棉种植时CpTI杀虫晶体蛋白的释放量与品种有关;转基因棉出苗后30天时,与等价基因系非转基因棉（各对照）相比,转Bt基因棉（“中30”）和双抗棉A（转Bt＋CpTI棉“中41”）的种植并未使脲酶、蛋白酶和磷酸单脂酶活性发生显著变化,而双抗棉B（转Bt＋CpTI棉“双抗321”）的种植使土壤磷酸单脂酶活性显著下降。从杀虫晶体蛋白的释放和对酶活性的影响来看,双抗棉A的种植对土壤的生物活性扰动更小。     

种植转Bt基因抗虫棉对土壤生物学活性的影响

采用温室盆栽实验,研究了种植转Bt基因棉（苏抗103）和同源常规棉（苏棉12）对根际土壤生物学活性的影响。结果表明：与对照常规棉相比,种植转Bt基因棉对根际土壤脱氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和土壤呼吸的影响因生育期而异,土壤脲酶、蛋白酶和微生物量C在各生育期均没有显著差异;土壤蔗糖酶、土壤脱氢酶和土壤呼吸分别只在苗期（苏抗103〉苏棉12,增幅为25．5％）、花铃期（苏抗103〉苏棉12,增幅为21．6％）、花铃期（苏抗103〉苏棉12,增幅为36．1％）存在显著差异;土壤磷酸酶在花铃期和吐絮期活性显著下降（降幅分别为22．1％和32．9％）。     

不同生育期转双价(Bt+CpTI)基因抗虫棉根际土壤酶活性和养分含量变化

田间试验条件下,以转双价(Bt+CpTI)基因棉SGK321及其非转基因亲本常规棉石远321为研究对象,比较分析不同生育期(30、60、90、120d)转双价基因棉和亲本棉根际土壤酶活性(脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶)及速效养分(硝态氮、铵态氮和速效磷)的变化。结果表明,转双价基因棉根际土壤硝态氮、铵态氮和速效磷含量变化趋势与其亲本常规棉基本一致,但各养分的具体变化幅度因生育期不同而异。播种后30、60、120d转双价基因棉和亲本常规棉根际土壤碱性磷酸酶活性无显著差异;土壤脲酶和过氧化氢酶活性随棉花生育进程其变化趋势虽各不相同,但同一生育期转双价基因棉与亲本常规棉根际土壤脲酶和过氧化氢酶活性均无显著差异。表明,土壤酶活性和速效养分含量受转双价基因棉的影响较小,其变化主要受生育期的影响。     

潮棕壤免耕农田土壤酶活性的动态变化

研究了潮棕壤免耕和常规耕作农田土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性在玉米不同生育时期和不同土层深度的动态变化.结果表明,免耕可显著提高表层(0～10 cm)土壤酶活性,其蔗糖酶活性在玉米拔节期、大喇叭口期和成熟期显著高于常规耕作,脲酶活性在拔节期和孕穗期显著高于常规耕作,酸性磷酸酶活性在孕穗期和成熟期显著高于常规耕作(P＜0.05);在10～20cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在苗期、拔节期和大喇叭口期与常规耕作差异显著,脲酶活性除孕穗期外均显著高于常规耕作(P＜0.05);在20～30 cm土层,免耕土壤蔗糖酶活性在玉米各生育期均显著低于常规耕作,土壤脲酶活性在苗期、酸性磷酸酶活性在成熟期与常规耕作差异显著(P＜0.05).随土层深度的增加,免耕农田土壤酶活性总体呈下降趋势;常规耕作农田土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶活性总体呈上升趋势,而脲酶活性呈下降趋势.     

种植Bt玉米对土壤微生物活性和肥力的影响

在温室种植比较了美国Bt玉米(34B2 4 (Mon810 ) )与同源常规玉米(34B2 3)、中国Bt玉米(12 4 6×14 82 (Cry1A) )与常规玉米(农大3138)对土壤微生物活性和肥力的影响。结果表明,两个Bt玉米品种5次取样(2 5、39、5 3、6 7、82 d)的根际土壤中都能检测到Bt蛋白,含量在2 0～80 ng·g- 1 dry soil之间。4个处理土壤硝化作用和精氨酸氨化作用强度在所有取样时期均没有显著差异;土壤蔗糖酶、土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性则分别只在2 5 d(农大3138<34B2 4与12 4 6×14 82 )、6 7d(34B2 4 >12 4 6×14 82和农大3138)和6 7d(34B2 4 >其它3个处理)存在显著差异;土壤脱氢酶、土壤脲酶和土壤呼吸强度则在多数取样时期多个处理间存在显著差异,说明其与玉米品种特性关系密切,其中,土壤脱氢酶和脲酶活性的差异在两个Bt玉米品种、Bt与同源常规品种(34B2 4与34B2 3)、Bt与常规品种(12 4 6×14 82与农大3138)以及常规与常规品种(34B2 3与农大3138)之间均没有一致的规律,但34B2 4与34B2 3处理的土壤呼吸作用强度高于12 4 6×14 82与农大3138,说明种植该系列品种的土壤中微生物总活性较高、土壤代谢旺盛。82 d后4个处理土壤有机质、NPK全量与速效养分含量均没有显著差异。本试验观测期种植Bt玉米并没有导致土壤微生物活性和土     

种植Bt玉米及秸秆还田后土壤中Bt蛋白的变化及其对土壤养分的影响

在大棚水泥池内种植两个Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL)及其同源常规玉米5422,研究了种植Bt玉米及秸秆还田过程中根际土、根围土、3层根外土(0～20、20～40和40～60 cm)中Bt蛋白含量的时空动态特征及其对土壤养分含量的影响．结果表明： 种植Bt玉米和常规玉米后,根围土(种植后90 d)和3层根外土(种植后30、60和90 d)中均检测到少量的Bt蛋白(含量<0.5 ng·g^-1),在Bt玉米5422Bt1和5422CBCL根际土中则分别检测到1.59和2.78 ng·g^-1的Bt蛋白．玉米秸秆还田后,Bt蛋白能在3 d内快速降解,在还田后第7天只检测到少量的Bt蛋白．与常规玉米5422相比,种植Bt玉米5422Bt1 90 d后根围土和3层根外土中有机质、速效养分(碱解氮、速效磷和速效钾)和全量养分(全氮、全磷和全钾)含量均没有显著差异;5422Bt1秸秆还田60 d后0～20 cm土层的有机质和全氮含量显著升高,速效钾含量显著降低,而其他养分指标则没有显著差异,20～40 cm和40～60 cm土层的所有养分指标均没有明显差异．种植Bt玉米5422CBCL后根围土中仅速效磷含量显著低于种植常规玉米5422,但0～20 cm土层中全磷含量显著提高,其他养分指标均没有差异;还田5422CBCL秸秆后仅0～20 cm土层的速效磷含量显著高于常规玉米5422．研究结果表明,通过玉米根系分泌和秸秆分解进入土壤的Bt蛋白不会在土壤中累积,对养分含量也基本没有显著影响.
     

Bt玉米秸秆还田对小麦幼苗生长发育的影响

以已进入中间试验阶段的Bt玉米及其亲本(非Bt玉米)秸秆为材料,与营养土及蛭石混合后培养小麦幼苗,同时以未使用秸秆的相应土为空白对照,在室内条件下研究了Bt玉米与亲本秸秆还田对后茬小麦的影响。结果表明:(1)不同秸秆还田对小麦幼苗出苗率、株高没有显著影响;(2)非转基因玉米与转Bt玉米秸秆拌土后地上部鲜重仅为对照鲜重的51%和65%,干重仅为对照的62%和72%,均达到差异显著水平;(3)Bt玉米秸秆还田降低小麦幼苗生长素(IAA)含量,郑58秸秆拌土增加了幼苗脱落酸(ABA)含量;(4)两种处理均提高了幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)总活性。因此,秸秆拌土对小麦幼苗的处理效应一致,与秸秆类型无关,该研究可为评价转Bt玉米环境安全提供一定的理论依据。     

种植转Bt基因水稻对土壤酶活性的影响

转Bt基因及非Bt基因水稻的盆栽试验研究表明,转Bt基因水稻在生长发育过程中可以向土壤中释放杀虫晶体蛋白,而且杀虫晶体蛋白的释放量与水稻生长发育时间有关;与非Bt基因水稻相比,转Bt基因水稻生长15d时,土壤脲酶活性显著下降(降幅为2．47％),土壤酸性磷酸酶活性显著升高(增幅为8．91％),而土壤芳基硫酸酯酶、蔗糖酶和脱氢酶活性的变化差异不显著;生长30d时,土壤脲酶活性仍显著下降(降幅为16．36％),土壤酸性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶活性显著升高(增幅分别为35．69％,19．70％和16．83％),而土壤蔗糖酶活性变化差异仍不显著。     

Bt抗虫棉秸秆还田对土壤养分特征的影响

【目的】研究转基因作物秸秆或残茬还田可能对土壤养分特性造成的影响。【方法】以不同抗虫水平Bt棉花和常规棉花(泗棉3号)为研究材料,分别在经过一、二个生长周期后将秸秆机械粉碎后原位还田,40 d后测定分析土壤中Bt蛋白含量及肥力相关的养分含量变化。【结果】Bt棉秸秆还田后,所有品种棉花土壤中Bt蛋白含量与还田前无显著增加,且转Bt基因棉与非转基因棉还田对土壤Bt蛋白含量的影响并无显著差异。同时,棉秸秆还田可显著提高土壤有机质、速效磷、碱解氮、速效钾、全氮、全磷和全钾含量,提升土壤pH值;增加幅度在不同抗虫水平Bt棉花间及与非转基因常规棉花品种间皆无显著性差异。【结论】秸秆还田对土壤肥力的提升与Bt棉的抗虫水平无关。“转Bt基因”不成为Bt棉秸秆还田提高土壤肥力的限制性因素,其秸秆还田不会对土壤肥力质量产生负面影响,可使土壤养分含量增加,有效提升土壤肥力。秸秆原位还田简单、无害又提升肥力,有条件作为转Bt基因植物秸秆无害化处理的理想方式。     

玉米根茬留田对土壤微生物量碳和酶活性动态变化特征的影响

通过田间试验分析了玉米根茬留田对土壤生物活性动态变化的影响,结果表明,玉米根茬留田对提高土壤微生物量碳含量和土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶以及转化酶活性效果显著。动态变化特征表明,各处理的土壤微生物量碳和4种酶活性均在播种后60d左右出现高峰。此时正值作物生育旺盛时期,利于作物生长发育,说明玉米根茬留田配施化肥的培肥土壤效果显著,而且可以保持玉米持续高产稳产。     

玉米生长期间土壤微生物量与土壤酶变化及其相关性研究

研究了玉米生长期间土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性变化及其相关性．结果表明，玉米生长前期和中期，土壤微生物量碳、氮及酶活性迅速上升，并逐渐达到最大值；玉米生长后期，土壤微生物量碳、氮、酶活性下降至某一值后并逐渐趋于平稳．几种处理相比较，以秸秆＋尿素处理的土壤微生物量碳、氮及酶活性为最大．除玉米生长后期，土壤微生物量碳、氮与碱解氮、活性腐殖质、土壤ｐＨ不相关外，土壤微生物量碳、氮与土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性及速效养分在玉米生长期间均相关或极相关     

转基因高蛋氨酸大豆对根际土壤主要有机元素和酶活性的影响

【目的】为了评估转基因高蛋氨酸大豆ZD91对土壤生态系统的安全性,开展了其对土壤主要有机元素和酶活性影响的实验。【方法】连续2年,在大豆苗期、花期、鼓粒期和成熟期,采用抖落法采集根际土壤样品,通过室内测定,分析了转基因大豆ZD91对根际土壤含水量、pH、主要有机元素和酶活性的影响。【结果】转基因大豆ZD91较之对应的非转基因大豆对根际土壤含水量、pH、主要有机元素和酶活性无显著影响,但同一种酶活在不同年份和不同生育期存在显著差异。【结论】转基因大豆ZD91对土壤生态系统具有安全性。     

轮作与休闲对日光温室黄瓜连作土壤微生物和酶活性的影响

采用盆栽试验,研究了不同作物轮作和休闲方式对日光温室黄瓜连作土壤微生物数量、酶活性及后茬黄瓜生长和产量的影响.结果表明： 与连作相比,轮作有利于改善土壤微生物结构,增加细菌和放线菌数量,减少真菌数量;轮作与休闲有利于提高土壤转化酶、脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.在不同作物轮作和休闲方式下,后茬黄瓜结果期的细菌、放线菌数量和土壤转化酶活性均呈先升后降趋势,在盛瓜期达到最大值;真菌数量随生育期延长而增加;脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性则随生育期延长而降低,在初瓜期最高.不同栽培模式下,以大葱-黄瓜轮作和糯玉米-黄瓜轮作的效果更佳,明显改善了后茬黄瓜的生长,提高了产量.     

Field-evolved resistance to Bt maize by western corn rootworm: predictions from the laboratory and effects in the field

Crops engineered to produce insecticidal toxins derived from the bacterium Bacillus thuringiensis (Bt) provide an effective management tool for many key insect pests. However, pest species have repeatedly demonstrated their ability to adapt to management practices. Results from laboratory selection experiments illustrate the capacity of pest species to evolve Bt resistance. Furthermore, resistance has been documented to Bt sprays in the field and greenhouse, and more recently, by some pests to Bt crops in the field. In 2009, fields were discovered in Iowa (USA) with populations of western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera LeConte, that had evolved resistance to maize that produces the Bt toxin Cry3Bb1. Fields with resistant insects in 2009 had been planted to Cry3Bb1 maize for at least three consecutive years and as many as 6years. Computer simulation models predicted that the western corn rootworm might evolve resistance to Bt maize in as few as 3years. Laboratory and field data for interactions between western corn rootworm and Bt maize indicate that currently commercialized products are not high-dose events, which increases the risk of resistance evolution because non-recessive resistance traits may enhance survival on Bt maize. Furthermore, genetic analysis of laboratory strains of western corn rootworm has found non-recessive inheritance of resistance. Field studies conducted in two fields identified as harboring Cry3Bb1-resistant western corn rootworm found that survival of western corn rootworm did not differ between Cry3Bb1 maize and non-Bt maize and that root injury to Cry3Bb1 maize was higher than injury to other types of Bt maize or to maize roots protected with a soil insecticide. These first cases of field-evolved resistance to Bt maize by western corn rootworm provide an early warning and point to the need to apply better integrated pest management practices when using Bt maize to manage western corn rootworm.