轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤生物群落的影響-田間定位和室內(nèi)微域調(diào)控實驗.pdf

1、轉(zhuǎn)Bt水稻的種植可以降低水稻蟲害所造成的產(chǎn)量損失。轉(zhuǎn)Bt水稻通過凋落物和根系向土壤中釋放Bt毒蛋白。這些毒蛋白在進(jìn)入土壤后能夠繼續(xù)保持殺蟲活性，可能對土壤非靶標(biāo)生物及生態(tài)過程產(chǎn)生不良影響。土壤動物在土壤物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中起到了重要的作用，根際（根系-土壤界面）和凋落物際（凋落物-土壤界面）內(nèi)資源豐富，土壤生物代謝活躍。因此，本研究在田間調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，基于轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響主要通過根系生長和凋落物分解兩個途徑，通過室

2、內(nèi)活性微域研究進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤生物群落的影響。
　　實驗一基于田間定位實驗，研究了種植兩種轉(zhuǎn)Bt水稻（HH1和KMD）和親本（MH63和XSD）三年后土壤線蟲群落的響應(yīng)。研究結(jié)果如下:
　　1)HH1土壤的Bt蛋白濃度在水稻不同生長季（苗期、拔節(jié)期、成熟期）之間沒有顯著差異，種植KMD的土壤中，水稻苗期土壤Bt蛋白濃度顯著高于拔節(jié)期和成熟期(P＜0.05)。
　　2)轉(zhuǎn)Bt水稻對土壤可利用資源的影響很短暫。K

3、MD比XSD顯著降低了苗期和拔節(jié)期土壤可溶性有機碳(DOC)含量（P＜0.05），而HH1比MH63顯著降低了成熟期土壤DOC，苗期土壤可溶性有機氮(DON)和銨態(tài)氮含量;轉(zhuǎn)Bt水稻相比于各自親本在苗期顯著降低了土壤微生物生物量。HH1比親本顯著降低了拔節(jié)期和成熟期土壤基礎(chǔ)呼吸(BR)，兩種轉(zhuǎn)Bt水稻均顯著增加了苗期土壤qCO2。
　　3)KMD比親本顯著增加了水稻拔節(jié)期土壤線蟲總數(shù)，而在HH1、XSD和KMD的處理中，拔節(jié)期土壤

4、線蟲數(shù)量分別顯著低于水稻苗期。非度量多變量排序（nMDS）結(jié)果表明，兩種轉(zhuǎn)Bt水稻品種與對應(yīng)的親本相比對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的影響不顯著;而水稻生長期對土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)差異顯著。土壤線蟲總數(shù)與DON、硝態(tài)氮和BR成顯著的正相關(guān)(P＜0.05)。植食線蟲和捕食/雜食線蟲與DOC有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。線蟲生態(tài)指標(biāo)中，自由生活線蟲成熟度指數(shù)MI、植食線蟲成熟度指數(shù)PPI和結(jié)構(gòu)指數(shù)SI與土壤DOC和MBC有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，而MI、PPI和SI與BR

5、和qCO2有顯著的正相關(guān)關(guān)系。
　　實驗二基于室內(nèi)微域調(diào)控實驗，研究轉(zhuǎn)Bt水稻HH1及親本MH63連續(xù)種植兩年后，對高活性微域（水稻根際和凋落物際）土壤的可利用資源、微生物學(xué)性質(zhì)和線蟲群落結(jié)構(gòu)的變化。研究結(jié)果如下:
　　1)在連續(xù)兩年的水稻的種植過程中，HH1的處理內(nèi)不同微域土壤之間的Bt蛋白濃度在一些采樣時期（第1年拔節(jié)期、成熟期和第2年苗期）表現(xiàn)出顯著差異，在第1年水稻拔節(jié)期、成熟期和第2年苗期的D和R土壤中，Bt蛋白濃

6、度的差異達(dá)到顯著水平(P＜0.05)。
　　2)轉(zhuǎn)Bt水稻僅對土壤DOC影響顯著（P＜0.05），微域?qū)ON和銨態(tài)氮具有顯著的影響。第1年內(nèi)，轉(zhuǎn)Bt水稻顯著降低了苗期凋落物際(D)土壤DOC和DON(P＜0.05)，第2年HH1苗期，D和R（根際）土壤可溶性養(yǎng)分含量顯著高于DR，轉(zhuǎn)Bt水稻品種顯著降低了水稻苗期D和R土壤硝態(tài)氮含量;第2年水稻苗期和拔節(jié)期D土壤礦質(zhì)態(tài)氮含量總體高于R和DR;轉(zhuǎn)Bt水稻分別顯著提高了第2年拔節(jié)期和成

7、熟期DR土壤的MBC和MBN含量，MH63在兩年成熟期DR土壤MBC和MBN含量均顯著高于D和R;轉(zhuǎn)Bt水稻對第1年苗期和第2年拔節(jié)期HH1處理的R土壤BR影響顯著（P＜0.05）。
　　3)Bt水稻與親本相比，在2011年成熟期顯著增加了DR土壤線蟲總數(shù)和捕食/雜食線蟲數(shù)量，R和DR土壤植食線蟲占線蟲總數(shù)的比例顯著高于D土壤;水稻品種對線蟲生態(tài)指數(shù)沒有影響。重復(fù)測量方差分析和非度量多變量排序結(jié)果表明，轉(zhuǎn)Bt水稻品種對土壤線蟲總數(shù)

8、和營養(yǎng)類群結(jié)構(gòu)沒有顯著影響（P＞0.05），不同處理間土壤線蟲群落結(jié)構(gòu)的差異主要源于微域及其交互作用和水稻生長期。土壤線蟲總數(shù)與土壤DON、礦質(zhì)態(tài)氮有顯著相關(guān)性（P＜0.05）。植食線蟲與硝態(tài)氮有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，食細(xì)菌線蟲則與可溶性養(yǎng)分、銨態(tài)氮、MBC有顯著的相關(guān)關(guān)系。線蟲生態(tài)指標(biāo)中，MI和SI與土壤DON、銨態(tài)氮和Bt蛋白濃度、MBC和BR有顯著的相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。
　　綜上所述，大田實驗和室內(nèi)微域?qū)嶒灳砻鞣N植轉(zhuǎn)Bt