转Bt基因玉米对土壤微生物活性和肥力的影响

【摘要】：转基因作物具有高产优质、抗逆性强的特点,其育成和应用成为提高农作物产量和品质的重要途径。自1989年首次获得转基因玉米以来,其商业化生产蓄势待发。转Bt基因玉米在大田种植及秸秆还田后,其食品安全性和生态安全性也成为人们关注的焦点,随Bt玉米根系分泌、花粉飘落、植株残体和秸秆降解等途径进入土壤的Bt蛋白,以及外源基因引起的玉米农艺性状和化学成分的差异,都可能对土壤中的酶活性及肥力因子产生影响,从而导致土壤肥力质量的变化。 目前,国内外关于转Bt基因玉米对土壤肥力质量影响的研究报道相对较少,为探讨转Bt基因玉米商业化生产对生态安全尤其是土壤生态系统的影响,本试验于2008年和2009年在大田环境下种植转Bt玉米和非转Bt亲本玉米,采集玉米苗期、拔节期、喇叭口期、抽雄期、抽丝期、乳熟期及秸秆还田后不同时期的土壤样品,来分析大田自然条件下土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶活性和土壤化学肥力指标的变化,并对土壤酶和土壤肥力的相关性进行分析,探讨转Bt基因玉米对土壤肥力质量的影响,以期为转基因玉米的生态风险评价提供依据。本试验主要研究结果如下: 1.对土壤酶活性的测定结果表明,在生育期的部分取样时间里,转Bt玉米的土壤蔗糖酶活性显著高于非转基因亲本玉米,但在整个生育期内酶活性的变化趋势不一致;土壤蛋白酶活性没有显著差异,且影响规律基本相同;土壤脲酶和酸性磷酸酶活性则时高时低,影响规律不明显;Bt玉米生育期对土壤酶活性没有产生不利影响。在秸秆还田后,Bt玉米土壤中蔗糖酶活性和脲酶活性显著高于亲本玉米,而对土壤蛋白酶和酸性磷酸酶活性的影响不明显。 2.对选取的土壤化学肥力指标的测定结果表明,Bt玉米在生育期及秸秆还田后对土壤有机质含量有显著影响,两年观测期内影响趋势不同;对土壤全氮含量没有影响,碱解氮含量在个别生育期内存在差异,但没有发现Bt玉米对碱解氮的明显抑制或促进作用;两种玉米处理的土壤全磷含量在喇叭口期有显著差异,在其余观测期没有差异,土壤速效磷的含量存在显著差异;土壤缓效钾含量稳定,维持在1100~1300mg·kg~(-1)左右,速效钾含量在两年期两处理中均有提高,但非转基因亲本玉米的提高幅度要大于转Bt玉米。 3.在测定土壤酶活性的基础上,对土壤酶活性的相关性进行分析,结果表明,各种酶之间在2008年和2009年的两种玉米中均有不同程度的相关性。其中,蔗糖酶活性和酸性磷酸酶活性之间在两种处理中均呈明显的正相关(最高为2008年非转基因玉米r=0.9763,最低为2009年转基因玉米r=0.6139),非转基因玉米土壤脲酶和磷酸酶活性之间有极强的相关关系(2008年r=0.6507,2009年r=0.6948)。在其余各种酶之间未发现显著的相关关系。 4.在本试验中,从2008年和2009年两种玉米土壤肥力相关分析的结果可以看出,土壤肥力因子之间有不同程度的相关性:非转基因玉米土壤中有机质和全氮、碱解氮、全磷、速效钾均呈负相关,土壤全氮和全磷、速效钾,全磷和速效钾之间均呈正相关;Bt玉米土壤中速效钾和全氮、全磷,全氮和全磷呈正相关,缓效钾和碱解氮、速效磷呈负相关。另外,在两年观测期内,发现转Bt基因玉米在一定程度上降低了各种肥力因子之间的相关性,达到显著性相关水平的肥力因子较少。 5.对非转基因玉米和转Bt基因玉米土壤酶和土壤肥力之间进行相关分析,结果表明,酶与肥力因子之间的相关性要比单纯的酶与酶、肥力与肥力因子之间的相关性弱,随种植年限的不同其趋势也有变化。Bt玉米对土壤酶和土壤肥力之间的相关性影响明显,在个别指标之间甚至呈截然相反的影响结果。