转基因棉长期种植对土壤质量的影响

发布时间：2020-04-01 19:08

【摘要】：随着转基因作物种类及产品数量的不断增多,其潜在的生态风险也备受关注。本研究以转耐盐碱基因棉“013018”、转抗病基因棉“HN6”、转耐旱基因棉“013011”、转双价(Bt+CpTI)基因棉“SGK321”及其它们的亲本常规棉“亲本”、“中24”、“TH2”和“石远321”为研究对象,分别在苗期、蕾期、花铃期、吐絮期解析转基因棉花长期种植对土壤理化性质、酶活性和细菌群落结构的影响,为转基因作物的土壤环境安全评价提供数据支撑。主要研究结果如下:(1)在同一生育期内,4种转基因棉土壤pH值、含水量、全氮、全磷、有机质含量与其各自的亲本常规棉之间均无显著差异(P0.05)。转基因棉013018、013011土壤速效磷含量在4个生育期与其各自亲本常规棉之间均无显著差异(P0.05),而转基因棉HN6、SGK321土壤速效磷含量仅在花铃期显著低于其各自亲本常规棉(P0.05)。4种转基因棉土壤铵态氮含量在苗期、花铃期或吐絮期与各自亲本常规棉之间存在显著差异(P0.05);4种转基因棉土壤硝态氮含量在苗期、蕾期与各自亲本常规棉之间存在显著差异(P0.05)。在不同生育期之间,转基因棉013018、HN6、013011和常规棉TH2土壤全氮、全磷含量存在显著差异(P0.05)。4种转基因棉及其各自亲本常规棉土壤pH值、含水量、有机质、速效磷、铵态氮和硝态氮含量均存在显著差异(P0.05)。(2)在同一生育期内,4种转基因棉的土壤过氧化氢酶活性与各自亲本常规棉之间均无显著差异(P0.05)。除转基因棉SGK321外,其它3个转基因棉土壤碱性磷酸酶活性与其各自亲本常规棉之间均无显著差异(P0.05)。转基因棉013018、013011土壤脲酶活性在4个生育期与其各自亲本常规棉之间均无显著差异(P0.05),而转基因棉HN6土壤脲酶活性在蕾期和花铃期显著高于其亲本常规棉(P0.05),转基因棉SGK321土壤脲酶活性在4个生育期均显著高于其亲本常规棉(P0.05)。在不同生育期之间,4种转基因棉及其各自亲本常规棉土壤脲酶活性均存在显著差异(P0.05)。转基因棉013018、013011、SGK321土壤碱性磷酸酶活性均存在显著差异(P0.05)。而转基因棉013018、HN6、SGK321土壤过氧化氢酶活性均无显著差异(P0.05)。(3)通过对土壤理化性质与酶活性的相关性分析和双因素分析,结果表明,与转基因棉花种植相比,不同品种和不同生育期才是影响土壤理化性质和酶活性的主要因素;但与转基因棉种植相比,棉花生育期对土壤理化性质和酶活性的影响更为显著。(4)4种转基因棉及其亲本常规棉的土壤细菌群落中变形菌门、放线菌门、酸杆菌门是它们共有的优势菌门。通过对优势菌门丰度进行SPSS分析发现,在同一生育期,转基因棉013018、013011土壤变形菌门丰度与各自亲本常规棉之间无显著差异(P0.05)。4种转基因棉土壤放线菌门、酸杆菌门丰度在苗期、蕾期或花铃期与亲本常规棉之间存在显著差异(P0.05)。而在不同生育期之间,3种转基因棉(HN6、013011、SGK321)土壤放线菌门丰度均存在显著差异(P0.05);3种转基因棉(013018、HN6、013011)土壤酸杆菌门丰度及4种转基因棉土壤变形菌门丰度也有相似的显著差异(P0.05)。通过LEfSe分析发现,与转基因棉种植相比,棉花生育期是影响土壤细菌群落结构的主要因素。研究表明,不同品种转基因棉的种植只是改变了个别细菌菌门的丰度,并未改变土壤细菌群落组成。综上所述,与常规棉相比,转基因棉长期种植未对土壤pH值、含水量、全氮、全磷、有机质含量及土壤过氧化氢酶活性产生影响,只是在个别生育期显著影响了土壤速效养分含量和土壤脲酶、碱性磷酸酶活性。转基因棉长期种植也没有改变土壤细菌群落结构物种组成和数量,只是改变了个别细菌菌门的丰度,但相比于转基因棉种植,棉花生育期对土壤质量的影响更为显著。
【图文】：

技术路线

东北农业大学理学硕士学位论文2 材料与方法2.1 试验地概况试验地位于天津市武清区梅厂镇周庄村（39°21′N，117°12′E），，隶属华北平原东北部，地势平缓，平均海拔 6.3 m，属暖温带湿润气候。年平均降水量和气温分别为 606 mm 和 11.6℃，1 月最冷，极端低温-18.1℃；7月最热，极端高温40.5℃。土壤类型为潮土，基本性质如下：有机质含量18 g·kg-1，全氮含量 0.63 g·kg-1，全磷含量 0.79 g·kg-1，pH8.24。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S562;S153;S154

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本文编号：2610844