施用生物炭6年后对稻田土壤酶活性及肥力的影响

利用田间定位试验,研究0(BC₀)、7.5(BC₁)、15(BC₂)和22.5(BC₃)t·hm^-2水稻秸秆生物炭及3.75 t·hm^-2水稻秸秆(STR)一次性施加6年后对稻田土壤肥力及酶活性的影响.结果表明: 施用生物炭6年后土壤有机碳、有效磷和速效钾含量显著增加,增幅分别为34.6%、12.4%和26.2%,土壤pH值和容重显著降低,但对土壤全氮含量无显著影响.土壤脲酶和酸性磷酸酶的活性显著增加,土壤荧光素二乙酸酯酶(FDA水解酶)和芳基硫酸酯酶的活性受到不同程度的抑制,其中,BC₂处理的土壤脲酶活性增加量最大,增幅为36.5%.土壤酸性磷酸酶活性随着生物炭施加量的增加而增加,与土壤速效磷含量呈显著正相关关系;土壤FDA水解酶和脲酶主要与土壤速效钾含量有关;酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶与土壤容重呈显著正相关.施用生物炭6年后土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性明显升高,增幅分别为48.8%和27.5%,而过氧化氢酶活性逐渐下降,且显著低于对照BC₀.STR处理显著增加了土壤脲酶、FDA水解酶、脱氢酶、酸性磷酸酶和芳基硫酸酯酶的活性,降低了过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,降幅分别为23.4%和15.9%.     

转Bt基因作物释放杀虫晶体蛋白对土壤生态安全的影响

随着转Bt基因抗虫作物的大面积推广种植,其环境安全性问题日益引起关注。转Bt基因作物在生长期内持续不断地向环境释放杀虫晶体蛋白,这些杀虫晶体蛋白积累一旦超过了昆虫的消耗及环境因子对其的钝化,就可能对非靶标昆虫或土壤微生物造成伤害。转Bt基因作物向土壤中释放杀虫晶体蛋白的途径主要有3种:根系分泌、花粉飘落和秸秆还田。释放到土壤中的Bt杀虫晶体蛋白能够迅速被土壤活性颗粒吸附,1～3 h就能达到吸附平衡。吸附态Bt杀虫晶体蛋白不易被土壤微生物或酶降解,导致杀虫活性持续时间显著延长。土壤微生物种群变化是衡量Bt作物对土壤生态影响的重要指标。研究表明,Bt作物根系分泌物或Bt生物体降解释放的杀虫晶体蛋白对于土壤蚯蚓、线虫、原生动物、细菌和真菌没有毒性,但可使丛枝菌根真菌(AMF)菌丝长度减小,不能形成侵染单元。Bt杀虫晶体蛋白对土壤酶活性的影响程度依这类蛋白的导入方式或Bt作物生育期的不同而呈现差异。土壤中Bt Cry1Ab蛋白能被部分后茬作物吸收,但不同的商品试剂盒检测结果存在差异。文章综述了Bt杀虫晶体蛋白在土壤中释放、吸附、残留特性及其对土壤动物、土壤微生物、土壤酶活性和后茬作物的影响,旨在为转Bt基因作物释放杀虫晶体蛋白的土壤生态安全评价提供参考依据。     

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％）。     

大田环境下转Bt基因玉米对土壤酶活性的影响

在大田自然条件下,比较研究了转Bt基因玉米和非转基因亲本玉米在种植和秸秆分解时对土壤酶活性影响的差异。结果表明,与亲本非转基因玉米相比,在各生育期内种植转Bt玉米对土壤蛋白酶和土壤脲酶活性均没有显著影响;在喇叭口期和抽雄期,土壤蔗糖酶和土壤酸性磷酸酶活性显著提高。在秸秆还田后,两种玉米秸秆对土壤酸性磷酸酶活性的影响没有显著差异,但使用转Bt玉米秸秆的土壤蔗糖酶、土壤脲酶和土壤蛋白酶的活性则有显著提高。与亲本玉米相比,在所有观测期内,种植Bt玉米及秸秆还田对土壤酶活性的影响,在影响的幅度及趋势上随玉米生育期和土壤酶种类的不同而产生差异,但没有观测到显著不利影响;商业化Bt玉米的环境释放仍有待长期定位观测和评价。     

转Bt基因玉米的生态安全性研究进展

随着转基因作物的应用和推广 ,转 Bt基因作物释放后对生态环境及其它方面产生的潜在影响越来越受到重视。分别从生物活性杀虫晶体蛋白在土壤中的残留特性、杀虫晶体蛋白对土壤中非目标生物的影响、转 Bt基因玉米植株体成分的变化、转Bt基因玉米花粉中杀虫晶体蛋白的表达特性及其在田间和马力筋叶片上的散积状况、花粉中表达的杀虫晶体蛋白对君主斑蝶的毒性、君主斑蝶幼虫暴露在 Bt花粉中的概率及综合风险评价估算等方面对转 Bt基因玉米产生的杀虫晶体蛋白与土壤生态环境的相互作用、花粉对非目标生物影响的研究现状进行了综述。通过对转 Bt基因作物生态安全性的科学评价和广泛宣传 ,以确保生物技术的健康发展。     

稻-麦轮作系统土壤水解酶及氧化还原酶活性对开放式空气CO2浓度增高的响应

研究了FACE条件下(CO2浓度增加200μmol·mol^-1)水稻、小麦不同生育期0～10cm土层土壤脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶活性的变化．结果表明,FACE条件下,土壤脲酶活性在冬小麦生育前期低于对照,在孕穗期高于对照;在水稻生育前期高于对照,在成熟期低于对照．磷酸单酯酶活性在冬小麦生育期高于对照;在水稻分蘖期高于对照,在生育后期(拔节期、抽穗期和成熟期)低于对照．芳基硫酸酯酶活性在小麦越冬期和孕穗期低于对照,在分蘖期和成熟期高于对照;在水稻生育期间均高于对照．脱氢酶活性在小麦和水稻的生育前期低于对照,在后期高于对照．     

不同生长期转Bt基因水稻秸杆还土对淹水土壤酶活性的影响

在实验室条件下通过秸杆还土试验比较了不同生长期转Bt基因克螟稻及其亲本稻秸杆对淹水土壤酶活性的影响。研究结果表明,与同一生长期的亲本稻秸杆相比,孕穗期和成熟期克螟稻秸杆对淹水土壤磷酸酶活性的影响较小;相反,对淹水土壤脱氢酶活性的影响非常显著,并且孕穗期秸杆与成熟期秸杆的添加对淹水土壤脱氢酶活性的影响趋势也存在较大差异。推测造成淹水土壤脱氢酶活性的显著性差异的主要原因可能是由于Bt插入基因表达的多效性所致。结果认为土壤脱氢酶活性可作为转Bt基因水稻生态安全风险性评价的潜在指标。     

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Bt基因棉花杀虫晶体蛋白的表达及光合特性的研究

转Bt基因棉花(GK、ZK)及非Bt基因棉花(CZ)杀虫晶体蛋白表达及光合特性的研究表明,杀虫晶体蛋白在转Bt基因棉花GK与ZK中的表达总量及在各器官中的分配均有所不同．转Bt基因棉花叶片的净光合速率的光响应与常规棉有所不同．转Bt基因棉花GK与ZK叶片的叶绿素含量、净光合速率、蒸腾速率的日变化有明显的不同,而胞间二氧化碳浓度、气孔限制值、叶温的日变化趋势则基本一致．胞间二氧化碳浓度的日平均值在两转Bt基因棉花间的差异达显著水平,而其它各指标在不同处理间的差异均未达显著．     

水稻和稗草共生土壤微生物生物量碳及酶活性的变化

以稻田稗草、化感水稻PI312777和普通水稻辽粳9为试材,研究了田间稗草和水稻1∶1共生条件下,土壤微生物生物量碳及脱氢酶、脲酶和转化酶活性的变化.结果表明：在稗草 的干扰下,化感水稻PI312777根区土壤微生物生物量碳含量比单作减少了 50.52％（P<0.01）,而行间土壤微生物生物量碳含量增加;普通水稻辽粳9根区土壤 微生物生物量碳含量比单作减少了38.99％（P<0.01）,但其行间土壤微生物生物量碳含量无明显变化.两个水稻品种根区土壤脱氢酶活性均被显著抑制（P<0.05）,下降率都在20％以上;PI312777根区土壤脲酶和转化酶活性均被显著促进（P<0.01）;而辽粳9根区土壤转化酶活性也被显著抑制（P<0.01）,但脲酶活性无明显变化.化感水稻根区土壤微生物生物量碳含量的显著减少及脲酶、转化酶活性的增加是其化感特性的表现,表明土壤微生物和酶均参与了水稻和稗草的种间作用,化感水稻具有抗稗草干扰的明显优势.     

Impact of transgenic cotton varieties on activity of enzymes in their rhizosphere

The impact of five Bacillus thuringiensis (Bt) cotton varieties and their respective isogenic non-Bt(NBt) isolines (ANKUR-2534, MECH-6304, RCH-317, ANKUR-651 and MECH-6301) was assessed on the key soil enzymes i.e., dehydrogenase, alkaline phosphatase and urease in their rhizosphere at four growth stages of the crop, namely vegetative, flowering, bolling and harvesting. These varieties were grown on farmer's field in villages 22 miles and 24 miles of Ganganagar District of Rajasthan State in India. Results showed that dehydrogenase, alkaline phosphatase and urease activities were higher in rhizosphere of Bt isolines as compared to NBt isolines of all the varieties. Except phosphatase, differences in dehydrogenase and urease activities in rhizosphere of Bt and NBt isolines of all five varieties were significant (P < 0.05). Maximum enhancement in the three enzymes activities was observed in MECH-6304 Bt isoline rhizosphere. Maximum and minimum activities of dehydrogenase and urease were observed in MECH-6304 and RCH-317 Bt isolines, respectively, whereas phosphatase activity was maximum and minimum in MECH-6304 and ANKUR-651 Bt isolines, respectively. Maximum dehydrogenase and urease activities were observed at boll formation and minimum at flowering and harvesting stage, respectively, while maximum phosphatase activity was observed at vegetative stage and minimum at harvesting stage. In conclusion, all the studied Bt isolines of cotton varieties showed no adverse effect on dehydrogenase, alkaline phosphatase and urease activities in the rhizosphere.     

模拟氮沉降增加条件下土壤团聚体对酶活性的影响

氮沉降增加改变了森林土壤生态系统物质输入,影响土壤生物及酶活性,而土壤团聚体内相对稳定的微域生境可能减弱或延缓土壤生物和酶对氮沉降增加的响应强度。以广东省东莞大岭山森林公园荷木人工林为研究对象,用模拟N沉降方法,分析了2011年12月到2012年11月一年内氮沉降增加条件下表层混合土壤和土壤团聚体内脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性的变化及影响因素,旨在理解氮沉降增加条件下土壤团聚体对酶活性的影响。结果表明:氮沉降增加对表层混合土壤中脲酶和蔗糖酶的抑制作用不显著,而酸性磷酸酶受氮沉降显著影响,表现为低氮(50 kg N hm-2a-1)促进,高氮(300 kg N hm-2a-1)抑制的规律。表层土壤团聚体内脲酶活性随氮沉降增加而降低,N300处理显著低于对照;蔗糖酶和酸性磷酸酶活性随氮沉降增加先降低后增加,N100处理最低,分别比其他处理降低了6.46%—25.53%和42.33%—68.25%。试验区内各粒径土壤团聚体内酶活性高于混合土壤,且随团聚体粒径增加酶活性均为先增加后降低。不同粒径土壤团聚体的3种酶活性均以2—5 mm最高,但脲酶、酸性磷酸酶在各团聚体粒径间差异不显著,蔗糖酶活性2—5 mm显著高于5—8 mm。土壤酶相对活性指数和相对活性综合指数结果显示,超过85%的团聚体粒径内的相对酶活性指数大于1,而土壤酶相对活性综合指数均大于1。以上结果表明,氮沉降增加条件下土壤团聚体对其团聚体内的土壤酶活性有隔离保护作用,但其隔离保护效果与酶的种类和土壤团聚体粒径有关。     

高浓度二氧化碳处理对红松幼苗土壤水解酶活性的影响

研究了700和500 μmol·mol^-1高浓度CO₂处理的红松幼苗0～10 cm土层土壤蛋白酶、脲酶、淀粉酶、转化酶和磷酸酶活性的变化.结果表明,土壤蛋白酶(除7月)、脲酶、淀粉酶(除7月)和磷酸酶(除9月)活性在高浓度CO₂条件下极显著增加,而转化酶(除9月)活性却极显著降低.不同高浓度CO₂对酶活性的影响程度不同,500 μmol·mol^-1浓度CO₂处理对蛋白酶和磷酸酶活性的影响较700 μmol·mol^-1处理明显,而700 μmol·mol^-1浓度CO₂处理对脲酶、淀粉酶和转化酶活性的影响较500 μmol·mol^-1显著.     

Application of a green manure and green manure composted with beet vinasse on soil restoration: effects on soil properties

Beet vinasse (BV), a green manure constituted by Trifolium pratense L. uncomposted (TP) and composted with beet vinasse (at 1:1 rate, (TP+BV)1, and 2:1 rate, (TP+BV)2) at 10t organic matter ha(-1) rate were applied during a period of four years for purpose of restoration of a Xelloric Calciorthid located near Seville (Guadalquivir Valley, Andalusia, Spain). The effect on the plant cover, soil physical (structural stability and bulk density), chemical (exchangeable sodium percentage), and biological properties (microbial biomass, soil respiration and enzymatic activities such as dehydrogenase, urease, beta-glucosidase, phosphatase and arylsulfatase) were determined. The application of BV had a detrimental impact on soil physical (structural stability decreased 16.5% and bulk density increased 18.7% respect to the control soil), chemical (exchangeable sodium percentage increased 87.3% respect to the control soil), and biological properties (microbial biomass, soil respiration, and dehydrogenase, urease, beta-glucosidase, phosphatase and arylsulfatase activities decreased by 53.5%, 24.5%, 27.8%, 15%, 39.7%, 42.7%, and 65.6%, respectively with respect to the control soil), probably because high quantities of monovalent cations (Na principally) were introduced into the soil by the vinasse, thus destabilizing its structure. The application of TP had a positive impact on soil physical (structural stability increased 5.9% and bulk density decreased 6.1% respect to the control soil), and biological properties (microbial biomass, soil respiration, and dehydrogenase, urease, beta-glucosidase, phosphatase and arylsulfatase activities increased by 66.3%, 45.6%, 97.7%, 98.9%, 97.7%, 87.2%, and 89.4%, respectively with respect to the control soil). However, when BV was co-composted with a green manure, principally at a 2:1 rate, the resulting compost had a positive effect on soil physical (structural stability increased 10.5% and bulk density decreased 13.5% respect to the control soil), and biological properties (microbial biomass, soil respiration, and dehydrogenase, urease, beta-glucosidase, phosphatase and arylsulfatase activities increased by 68.9%, 46.2%, 97.5%, 98.4%, 99.1%, 90.5% and 91.6%, respectively with respect to the control soil). After four years, the percentage of plant cover decreased 64.3% in the BV-amended plots respect to the control soil, whereas increased 82.8%, 81.6% and 81% in the (TP+BV)2, (TP+BV)1 and TP treatments, respectively. While the application of BV deteriorates the soil and therefore does not contribute to its restoration, the application of TP, and BV composted with TP protects the soil and will contribute to its restoration.     

长期施肥对东北黑土酶活性的影响

在中国科学院海伦农业生态实验站长期定位试验基础上,研究了长期施用化肥和有机肥对黑土0～20 cm和20～40 cm土层土壤脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶和转化酶活性及土壤全碳和全氮的影响.结果表明：长期施用化肥和有机肥均不同程度地提高了0～20 cm和20～40 cm土层土壤磷酸酶、脲酶和转化酶活性,特别是化肥和有机肥配合施用显著增加了该3种土壤酶的活性,增幅分别为43.6%～113.2%、25.9%～79.5%、14.7%～134.4%(0～20 cm)和56.1%～127.2%、14.5%～113.8%、16.2%～207.2%(20～40 cm),长期施用化肥对土壤过氧化氢酶活性影响不大.随着土层深度的增加,土壤磷酸酶、脲酶和转化酶活性均有所降低;长期施用氮肥对土壤脲酶、施用磷肥对土壤磷酸酶有明显的促进作用;长期施肥对土壤全C、全N含量及C/N也有明显影响.