黄河流域棉区转Bt基因棉种植对土壤微生物生态学特性的影响

论文摘要

转Bt基因作物已经在世界范围内广泛种植。随着转基因作物的快速发展与推广,有必要深入研究其对土壤生态系统的影响。从1996年开始,经基因改造的转Bt基因棉在我国已大规模商业化应用,对此进行安全性评价是一个十分重要的生态学问题。本文以黄河流域棉区长期种植转基因棉花的4个试验基地（陕西省西北农林科技大学试验基地、山西省农业科学院棉花研究所、河北省中国农业科学院植物保护研究所廊坊试验站和山东省棉花研究中心临清试验站）为平台,研究4个生长时期（播种后第30天、第60天、第90天和第120天）转Bt基因棉种植对根际土壤微生物、速效养分含量和酶活性的影响。主要研究结果如下：1.利用传统微生物培养方法对土壤微生物数量的研究结果表明,同一省份同一生长时期转Bt基因棉根际土壤微生物数量与常规棉相比均无显著差异。同一省份根际土壤微生物数量主要受不同生长时期的影响,而不同省份间主要受地域条件的影响。2.利用PCR-DGGE方法对土壤细菌多样性的研究结果表明,4个省份转Bt基因棉根际土壤细菌多样性比较丰富,同一省份同一生长时期内转Bt基因棉与常规棉根际土壤细菌多样性指数、均匀度和丰富度均无显著差异。不同省份间细菌多样性主要因地域条件而有所不同,但差异较小。3.采用氯仿熏蒸浸提法对土壤微生物量碳氮的研究结果显示,4个省份4个生长时期转Bt基因棉与常规棉根际土壤微生物量碳氮含量差异各不相同。同一省份根际土壤微生物量碳氮含量随着生长时期的不同而影响幅度不同,不同省份间主要因不同地域气候、土壤类型、种植年限及耕作方式等条件的不同而有所不同。4.对土壤速效养分含量的研究结果表明,与各自常规棉相比,同一省份转Bt基因棉根际土壤速效养分含量随着生长时期的不同而影响幅度有所不同。转Bt基因棉根际土壤速效磷含量山西省以外的其他3个省份陕西省、河北省和山东省在播种后第120天均显著高于各自常规棉39.02%、52.59%和21.10%（P<0.05）;转Bt基因棉根际土壤硝态氮含量山东省以外的其他3个省份陕西省、山西省和河北省在播种后第120天均显著高于各自常规棉10.74%、28.00%和52.58%（P<0.05）；转Bt基因棉根际土壤铵态氮含量在播种后第120天仅在山西省显著高于常规棉57.69%（P<0.05）。不同省份间因地域条件的不同而影响幅度不同。5.对土壤酶活性的研究结果表明,转Bt基因棉和常规棉根际土壤脲酶和过氧化氢酶活性在同一省份同一生长时期无显著差异（P>0.05）。土壤磷酸酶活性4个省份不同生长时期差异有所不同。陕西省和山西省同一生长时期两种棉花根际土壤磷酸酶活性无显著差异（P>0.05）；河北省除播种后第120天以外,其他3个生长时期两种棉花根际土壤磷酸酶活性均达显著水平（P<0.05）；山东省两种棉花根际土壤磷酸酶活性在4个生长时期均达显著水平（P<0.05）。黄河流域棉区4个省份转Bt基因棉种植对根际土壤微生物生态学特性各项指标的影响程度有所不同。同一省份主要因生长时期的不同而不同,不同省份间因气候、土壤类型、种植年限及耕作方式等不同而有所不同。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 转基因作物研究现状
• 1.2.1 转基因生物技术的发展
• 1.2.2 关于Bt基因的应用进展
• 1.2.3 转基因作物的种植现状
• 1.3 转基因作物潜在生物安全性评价的研究现状
• 1.3.1 转基因作物的杂草化问题
• 1.3.2 转基因作物的基因漂移问题
• 1.3.3 转基因作物的非靶标效应
• 1.3.4 转基因作物对土壤微生物的影响
• 1.4 转Bt基因棉发展现状
• 1.5 转Bt基因棉的生态风险评价的研究进展
• 1.5.1 外源基因漂移的潜在风险问题
• 1.5.2 对非靶标害虫和天敌的影响
• 1.5.3 对土壤微生态系统的影响
• 1.6 本研究的目的和意义
• 1.7 研究内容
• 1.8 技术路线
• 2 研究区域概况与试验方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 供试材料
• 2.3 土壤样品的采集及处理
• 2.4 测定项目与方法
• 2.4.1 土壤微生物数量的测定
• 2.4.2 土壤细菌多样性的测定
• 2.4.3 土壤微生物量碳氮的测定
• 2.4.4 土壤速效养分含量的测定
• 2.4.5 土壤酶活性的测定
• 2.4.6 数据分析
• 3 结果与分析
• 3.1 转Bt基因棉种植对根际土壤微生物的影响
• 3.1.1 转Bt基因棉种植对根际土壤微生物数量的影响
• 3.1.1.1 对根际土壤细菌数量的影响
• 3.1.1.2 对根际土壤放线菌数量的影响
• 3.1.1.3 对根际土壤真菌数量的影响
• 3.1.2 转Bt基因棉种植对根际土壤细菌多样性的影响
• 3.1.3 转Bt基因棉种植对根际土壤微生物量的影响
• 3.1.3.1 转Bt基因棉种植对根际土壤微生物量碳的影响
• 3.1.3.2 转Bt基因棉种植对根际土壤微生物量氮的影响
• 3.2 转Bt基因棉种植对根际土壤速效养分含量的影响
• 3.2.1 转Bt基因棉种植对根际土壤速效磷含量的影响
• 3.2.2 转Bt基因棉种植对根际土壤铵态氮含量的影响
• 3.2.3 转Bt基因棉种植对根际土壤硝态氮含量的影响
• 3.3 转Bt基因棉种植对根际土壤酶活性的影响
• 3.3.1 转Bt基因棉种植对根际土壤脲酶活性的影响
• 3.3.2 转Bt基因棉种植对根际土壤磷酸酶活性的影响
• 3.3.3 转Bt基因棉种植对根际土壤过氧化氢酶活性的影响
• 4 讨论
• 4.1 转Bt基因棉种植对根际土壤微生物的影响
• 4.2 转Bt基因棉种植对根际土壤速效养分含量的影响
• 4.3 转Bt基因棉种植对根际土壤酶活性的影响
• 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 主要实验试剂的配制
• 附录2 主要实验仪器一览表
• 攻读硕士学位期间发表的论文