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转Bt基因水稻秸秆还田对水稻土反硝化作用和微生物多样性的影响

蔚霞  
【摘要】:近年来,转Bt基因作物对土壤生态系统的影响倍受人们关注。2000年,美国EPA将其列为风险评价的重要组成部分。开展转基因作物的生态风险评价,对于促进生物技术的稳健发展和合理应用,保护生态环境和人类健康有重要意义。 本文以两种转Bt基因水稻(华1517A/09HNZ010和华1517A/09HNZ011)和两种常规水稻(金优207和华1517A/09HNZ009)为供试材料,研究了淹水条件下秸秆还田后对土壤性质及氮素形态、反硝化酶活性、反硝化速率和土壤微生物功能多样性的影响,从而为转Bt基因作物对土壤环境的生态风险评价提供参考。其主要研究结果如下: 1.秸秆还田后土壤Bt蛋白的残留动态分为3个阶段:前期(1-4d)Bt蛋白大量残留、中期(4-30d)残留量快速下降和后期(30-60d)残留量下降缓慢。土壤Bt蛋白达到最大值后(4-60d)的残留动态符合一级反应动力学方程和移动指数模型,一级反应动力学方程拟合结果中,DTso值在24.5-28.2d之间,DT90值在80.1-94.1d之间,移动对数模型拟合结果中,DTso值在18.9-25.9d之间,DT90值在108-267d之间。 2.与常规水稻相比,转Bt基因水稻秸秆还田后对土壤全氮、有机质、C/N、NO3-和NH4+养分含量并无明显差异。 3.与常规水稻相比,转Bt基因水稻秸秆还田后对土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性并无影响。常规水稻秸秆还田后土壤硝酸还原酶活性为2.02-11.3NO3-mg/g,转Bt基因水稻秸秆还田后土壤硝酸还原酶活性为1.72-9.36NO3-mg/g。亚硝酸还原酶活性1d时最大,随后急剧下降并无明显变化,常规水稻处理中保持在0.27-1.39NO2-mg/g,转Bt基因水稻保持在0.33-1.10NO2-mg/g之间。 4.秸秆还田能够降低土壤反硝化速率,且转Bt基因水稻秸秆还田后土壤反硝化速率大于常规水稻。SPSS多元线性回归分析表明,各个指标对反硝化速率影响程度为:有机质全氮C/NNH4+NO3-Bt蛋白硝酸还原酶亚硝酸还原酶。Bt蛋白对土壤反硝化速率的影响较小,其并不是土壤反硝化的主要影响因素。 5. Biolog Eco微平板法表明:转Bt基因水稻秸秆还田后能够提高微生物的代谢活性,提高对糖类和胺类的利用能力,而对氨基酸、羧酸、聚合物和双亲化合物的利用并无影响;转Bt基因水稻秸秆还田后物种的丰富度指数、优势度指数和McIntosh指数均大于常规水稻,而均匀度指数小于常规水稻;转Bt基因水稻和常规水稻秸秆还田后土壤微生物对碳源的利用方式存在显著性差异。聚类分析结果表明,微生物生长的对数期,常规水稻和转Bt基因水稻秸秆还田后微生物对碳源的利用差异显著,到达稳定期后差异不再显著。


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