转基因棉种植对土壤氧化还原酶活性的影响

转Bt基因棉和转Bt+CpTI基因棉及相应非转基因棉的盆栽试验研究表明,转基因作物生长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作物品种有关;转基因棉种植对土壤过氧化氢酶、脱氢酶和硝酸还原酶的活性影响研究表明,生长30天时,与等价基因系非转基因棉相比,转Bt基因棉和双抗棉A的种植并未使三种酶活性发生显著变化,而双抗棉B的种植使土壤脱氢酶活性显著下降。从杀虫晶体蛋白的释放和对酶活性的影响来看,双抗棉B的种植对土壤的生物活性扰动更大。     

转Bt基因棉种植对根际土壤生物学特性和养分含量的影响

通过盆栽试验,比较了转Bt基因棉Bt新彩1和Bt基因的受体棉新彩1根际土壤可培养微生物种群数量、酶活性及养分含量的变化。结果表明,Bt新彩1根际土壤可检测到Bt蛋白,且花期达到峰值56.14 ng/g;与对照新彩1相比,Bt#61472;新彩1根际土壤更有利于细菌和真菌的生长和繁殖,放线菌数量没有显著变化。Bt新彩1的根际土壤碱性磷酸酶活性受到抑制,在生长旺盛期脱氢酶活性受到激活,而根际土壤蛋白酶、脲酶和蔗糖酶活性无显著变化;苗期、花期Bt新彩1根际土壤有机质、全氮、速效氮和钾含量没有显著变化,且苗期速效磷含量也没有显著改变,花期其含量显著降低。     

转Bt基因棉秸秆还田利用对土壤肥力的影响

随着转基因的快速发展,大量转Bt棉秸秆的合理利用和处理是不可忽视的重要课题之一。为明确Bt棉秸秆还田利用的可行性和安全性,本研究以不同抗虫转Bt基因棉和常规棉花‘泗棉3号’为研究材料,在分别种植1、2年后将秸秆机械粉碎后原位还田,测试土壤中Bt蛋白残留量、土壤酶活性及养分含量的变化,分析Bt棉秸秆原位还田对土壤肥力特性的影响。研究结果表明,秸秆还田40 d后, Bt棉样地土壤中Bt残留蛋白检测值较低,均与非转基因棉样地无显著性差异。棉秸秆还田后,土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶活性皆较秸秆还田前增加,但土壤纤维素酶活性较之前降低。棉秸秆还田使土壤中有机质、有效磷、碱解氮、速效钾和全氮等养分含量及pH明显增加,而Bt抗虫棉与常规棉秸秆还田后对土壤肥力的影响不存在显著差异。对土壤综合肥力指数评价结果表明,秸秆还田对土壤肥力提升与Bt棉抗虫水平无关,土壤肥力指数在两年间由Ⅲ级水平上升至Ⅱ级水平。综上, Bt棉花秸秆还田不会造成土壤综合肥力降低,相反能有效提升土壤肥力;同时还田利用措施可对转基因植株有效灭活,与转基因植物秸秆利用和无害化处理要求相契合。生产中用于Bt转基因棉花秸秆利用和处理在一定程度上是安全可行的。     

转 Bt 玉米对土壤酶活性及速效养分的影响

采用三室根箱法研究了转Bt玉米对播种后40、50、60天不同根区(S1、S2、S3)土壤速效养分及酶活性的影响。结果表明,与对照亲本玉米相比,种植Bt玉米对土壤过氧化氢酶活性无显著影响,土壤脲酶活性在播种后50天时S1根区显著增高6.91%,碱性磷酸酶活性在60天时S1根区显著降低8.12%;土壤硝态氮含量无显著变化,土壤铵态氮、速效磷含量不同种植天数各根区表现不同,无明显变化规律。主成分分析结果表明转Bt玉米与非转基因亲本根区土壤速效养分含量和酶活性相似性高,仅3个采样时期之间存在微小差异。     

外源植酸酶对土壤磷酸酶活性和有效磷含量的影响

采用室内培养的方法,研究了不同用量外源植酸酶在不同培养时期对土壤磷酸酶活性和有效磷含量的影响.结果表明,添加外源植酸酶各处理的土壤酸性、中性磷酸酶活性和有效磷含量均高于对照,各处理间呈高量＞中量＞低量＞对照,其中土壤酸性、中性磷酸酶活性与对照相比增加的幅度分别为9.3%～70.2%、4.3%～73.1%,差异达显著水平;从培养时间来看,土壤磷酸酶活性和有效磷含量均随培养时间的延长呈先升高后略有回落的趋势,其中酸性磷酸酶活性至培养第10 d达最高值,此时各处理与对照相比提高了33.9%～70.2%,差异达极显著水平,而中性磷酸酶活性和有效磷含量至培养的第20 d达到最高值,此时与对照相比分别提高了49.9%～73.1%和26.6%～122.5%.     

土壤含水量、温度对Bt棉间苗叶、蕾Bt蛋白降解的影响

为了解土壤环境因子对Bt棉Bt蛋白降解的影响,为Bt棉生态风险性评价提供依据,室内采用ELISA法,研究了土壤不同含水量、温度影响下,Bt棉间苗叶、蕾Bt蛋白在土壤中的降解动态,并用指数模型对Bt蛋白降解动态进行拟合,估算了DT50和DT90。结果表明:不同含水量、温度条件下,Bt棉间苗叶和蕾Bt蛋白在取样第48 d,就降解了初始量的56.18%~93.26%,表明Bt蛋白前期在土壤中能快速降解,后期稳定下降。70%土壤持水量、35℃下Bt蛋白在前期降解最快,DT50(降解50%Bt蛋白所需时间)为12.29 d(间苗叶)和10.07d(蕾),DT90为41.06 d(间苗叶)和33.96 d(蕾)。适宜条件下,Bt蛋白在土壤中可被完全降解。土壤温度和含水量均会显著影响Bt蛋白在土壤中的降解。取样前期(32 d前)土壤温度和含水量对Bt蛋白降解有显著交互作用。温度是影响Bt蛋白降解的主要因子,同一含水量下,随温度升高,Bt蛋白降解速率加快。同一温度,100%土壤持水量条件下,Bt蛋白降解速率最慢,在较高温度(25℃和35℃),70%土壤持水量条件,Bt蛋白在前期(32 d或48 d前)降解速率显著快于50%土壤持水量条件。本研究表明,较高温度和适宜土壤含水量有利于Bt蛋白前期快速降解。     

设施土壤微生物学特性变化研究

采用定点取样的方法，研究了不同种植年限设施土壤微生物主要类群、生物量碳和5种酶活性的变化特点，结果表明：（1）不同种植年限设施土壤微生物主要类群随季节变化不一致，细菌数量先升后降，高峰出现在6月，10月最低；真菌和放线菌数量均在3月最多，而后逐渐减少。随设施种植年限的延长，微生物总数逐渐增加，但真菌和放线菌占微生物总数的比例却呈下降趋势。与露地相比，设施栽培中真菌增加快于细菌。（2）不同种植年限设施土壤微生物生物量碳在3月和6月含量最高，随设施种植年限的延长，微生物生物量碳含量也增加。（3）不同种植年限设施土壤酶活性季节变化明显，除过氧化氢酶外，脲酶、酸性磷酸酶、中性磷酸酶和转化酶活性高峰主要出现在3月，土壤酶的总体活性随设施种植年限的延长有所下降。     

不同种植年限酸化果园土壤微生物学性状的研究

土壤微生物学指标能够反映土壤质量,是敏感的土壤质量指标。本文以山东果园土壤急剧酸化为背景,研究了山东5个不同种植年限酸化果园(5a～30a)土壤pH值、土壤的微生物数量、土壤微生物量和酶活性的变化,分析果园土壤微生物学性状与土壤pH值的相关性。结果表明:随着种植年限的延长,除真菌、磷酸酶活性只在一定范围内呈现波动趋势外,土壤pH值与微生物数量,土壤微生物量、土壤酶活性呈现不同程度下降。其中酸化果园土壤pH值与微生物量碳、蔗糖酶、过氧化氢酶之间都存在着极显著相关,相关系数分别为0.92、0.97和0.94。土壤微生物数量、土壤微生物生物量、土壤酶活性之间也存在着某种关联,集中体现在土壤酶活性之间及与土壤微生物生物量之间。     

叶绿醇对铅污染土壤酶活性及土壤铅有效态影响

采用土培盆栽试验,研究了在铅污染土壤中添加叶绿醇对土壤酶活性和土壤铅离子有效态的影响,探讨了不同处理时间下叶绿醇对铅污染土壤的缓解作用。结果表明:短时间内在土壤中添加叶绿醇对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性具有促进作用,对土壤脲酶活性具有抑制作用,且每种酶对叶绿醇的敏感程度不同,其中碱性磷酸酶最为敏感;随着处理时间延长土壤中过氧化氢酶活性、脲酶活性和铅离子有效态降低,蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性显著升高;土壤重金属铅浓度为600 mg/kg时,叶绿醇浓度为50 mg/kg蔗糖酶活性最强,比空白对照组高出122.28%;当土壤中叶绿醇浓度为250 mg/kg时,土壤碱性磷酸酶活性最高,是空白对照组的251.61%。总之,在铅污染的土壤中添加叶绿醇后能改变土壤酶活性,降低土壤中铅的有效态,并且随着培养时间的延长,叶绿醇对铅污染土壤的修复效果逐渐降低。     

土壤酶活性对大田单季种植转Bt基因及转双价棉花的响应

利用田间试验,以转Bt基因棉花Z30、转双价（Bt+CpTI）棉花SGK321及其相应的等价基因Z16、SY321作为供试对象,研究棉花种植后对土壤水解/氧化还原酶类活性的影响。结果表明,转Bt棉花及转双价棉花的种植对各种土壤酶活性的影响不一致,转Bt棉花及转双价棉花种植显著降低了土壤蛋白酶和脱氢酶活性(P 0.05)。转Bt棉花还显著降低了土壤脲酶活性(P 0.05);转双价棉花种植同时显著降低土壤磷酸二酯酶、β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶和硝酸还原酶活性(P 0.05)。棉花品种及转基因行为（转入基因类型）均未给土壤酸性磷酸单酯酶和FDA活性带来影响;土壤芳基硫酸酯酶所受的影响主要来自于棉花品种自身。     

Soil persistence of <Emphasis Type="Italic">Bacillus thuringiensis</Emphasis> (Bt) toxin from transgenic Bt cotton tissues and its effect on soil enzyme activities

A silty loam soil was incubated with the leaves and stems of two transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) cotton varieties and nontransgenic Bt cotton to study the soil persistence of the Bt toxin from the decomposing transgenic Bt cotton tissues and its effect on soil enzyme activities. The results showed that after Bt cotton tissue amendment, Bt toxin was introduced into soil upon decomposition; about 50% of the introduced Bt toxin persisted in soil for at least 56 days. No Bt toxin was detected in the nontransgenic Bt cotton-amended soil; the amount of Bt toxin was the highest in the soil treated with the residue with the higher Bt toxin content. Activities of soil urease, acid phosphomonoesterase, invertase, and cellulase were stimulated by the addition of Bt cotton tissues, whereas activity of soil arylsulfatase was inhibited. Probably cotton tissue stimulated microbial activity in soil, and as a consequence, enzyme activities of soil were generally increased. This effect can mask any negative effect of the Bt toxin on microbial activity and thus on enzyme activities.     

转双价（Bt＋CpTI）棉种植对土壤速效养分和酶活性的影响

本研究利用三室根箱对棉花根部土壤进行分区采集,以转双价棉SGK321及其亲本常规棉石远321为研究对象,对3个生长时期（播种后40、50 d和60 d）不同根区（S1、S2和S3）土壤速效养分（硝态氮、铵态氮和速效磷）含量及酶（脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶）活性变化进行了对比分析。研究结果表明,与常规棉相比,转双价棉的种植促进了S2根区土壤中磷素向有效态的转化,使S2和S3根区土壤硝态氮含量下降,而对各根区土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性及土壤铵态氮无显著影响。主成分分析结果表明,土壤速效养分和酶活性变化主要受生长时期的影响,转双价棉种植对其影响是非常有限的。     

苯磺隆对土壤酶活性的影响

通过盆栽小麦试验,研究了苯磺隆污染对土壤尿酶、碱性磷酸酶和蛋白酶活性的动态影响。结果表明,苯磺隆处理前期(14d前)对土壤脲酶活性具有抑制作用(除第1天0.1、0.5mg/kg处理),且抑制作用随着苯磺隆浓度的增大而增强,第7天脲酶活性最小,最大抑制率为74.8%;处理后期(14d后)对脲酶活性具有一定的激活作用,最高激活率达183.0%。而低浓度苯磺隆对土壤碱性磷酸酶和蛋白酶具有一定的激活效应,高浓度苯磺隆对土壤碱性磷酸酶和蛋白酶具有抑制-激活效应,对碱性磷酸酶的抑制作用表现在处理的最初7d,对蛋白酶的抑制作用表现在处理前期(14d前)。结果表明苯磺隆对土壤酶活性的影响不仅与苯磺隆处理的浓度和培养时间有关,同时还与土壤酶的种类有关,土壤尿酶活性对表征苯磺隆污染具有一定的指示作用。     

Effect of Transgenic Bt Cotton on Bioactivities and Nutrients in Rhizosphere Soil

The influence of transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) cotton (BtXincai1) and its corresponding nontransgenic isoline (Xincai1) on the microorganisms, enzyme activity, and nutrient content of rhizosphere soil was studied through experiments in potted plants. The calcareous drab soil samples were collected (0–15 cm deep) from an experimental field in Shanxi Agricultural University (China) in 2005. The pots were categorized in different groups with replicates for each variety (transgenic BtXincai1 and general Xincai1). The rhizosphere soil samples were collected at different growth periods (seedling, bud, flowering, peak boll, boll opening, and harvest). The Bt protein and other microbial properties in the soil samples were determined by using selected methods (material and methods session). The results demonstrated that the concentration of the Bt protein in the rhizosphere soil of BtXincai1 reached a peak at 56.14 ng g^?1 during the flowering period. However, the Bt protein would not continuously accumulate in the soil. The rhizosphere soil of BtXincai1 was more suitable for the growth and proliferation of bacteria and fungi but it had no significant impact on the number of actinomycetes. BtXincai1 had some inhibitory effects on alkaline phosphatase activity in the rhizosphere soil, and it might promote dehydrogenase activity during the blooming period. However, it had no significant influence on protease, urease, or sucrase activities. Further, it had no significant impact on the contents of organic matter, total nitrogen, available nitrogen, or potassium in rhizosphere soil. It could significantly decrease the content of available phosphorus during the flowering period. Based on this study, the sensitive reactions of microorganisms and the activities of alkaline phosphatase and dehydrogenase might be considered as three potential indexes for assessing the risk posed by transgenic Bt cotton to soil ecology.     

土壤锗污染对土壤酶活性的生态毒理效应

通过室内培养和盆栽试验,研究了土壤添加锗(Ge)对黄棕壤过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、转化酶的生态毒理效应。结果表明,在土壤Ge含量2~200 mg kg-1范围,土壤Ge对脱氢酶、碱性磷酸酶、转化酶活性抑制作用不明显。土壤Ge对土壤过氧化氢酶和脲酶活性有明显抑制作用,脲酶受Ge的抑制作用最强。土壤Ge含量与脲酶活性之间具有显著负相关,脲酶抑制率可作为Ge生态风险评价的一项生物指示物。     

长期施肥土壤中酶活性的剖面分布及其动力学特征研究

对连续25年的长期培肥试验地中土壤剖面酶活性的分布及土壤酶的催化反应特性进行了研究,结果发现,土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性在土壤剖面中的分布从表层到深层,酶活性依次减小;而多酚氧化酶呈波浪型分布。土壤中脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性与相应土层的有机质含量呈极显著正相关;多酚氧化酶无此相关性。土壤脲酶和碱性磷酸酶活性均随时间的延长而逐渐趋于一个稳定值,且各个时段酶活性均为施肥处理高于不施肥处理,说明施肥能显著提高土壤酶活性。土壤脲酶和碱性磷酸酶酶促反应初速度(V0)均随温度和底物浓度的增加而增加,至一定温度和底物浓度时,V0不再增加;不同培肥措施下V0为:厩肥秸秆化肥对照。     

转Bt基因棉叶对土壤微生物多样性的影响

应用Biolog方法研究了转Bt基因棉粉碎叶腐解对土壤微生物群落结构功能多样性的影响。取腐解10d、25d、40d、55d、70d土样分析土壤微生物群落多样性指数及土壤微生物对聚合物、胺类、氨基酸、糖、羧酸和其他类碳源利用情况。结果表明:在腐解过程中,转Bt基因棉粉碎叶土壤微生物群落丰富度下降,群落多样性显著降低,而群落优势集中性明显提高;转Bt基因棉粉碎叶影响了土壤微生物群落对碳源的利用程度,表现为可显著增加对糖类、胺类和氨基酸类碳源的利用,初期显著降低对羧酸类碳源的利用,对聚合物类和其他类碳源的利用率无显著影响;主成分分析表明转Bt基因棉粉碎叶对土壤微生物群落原有结构功能影响具有持续性。