Bt玉米秸秆还田和赤子爱胜蚓对土壤温室气体排放的影响

发布时间：2017-08-23 22:32

  本文关键词：Bt玉米秸秆还田和赤子爱胜蚓对土壤温室气体排放的影响

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【摘要】：转Bt(Bacillus thuringiensis)基因玉米(Zea mays)(Bt玉米)是全球商品化程度最快的抗虫转基因作物之一。Bt玉米的种植和推广有效地控制了靶标害虫,减少了化学农药的使用,但带来了许多生态安全和环境问题。Bt玉米释放的Bt蛋白可以通过秸秆还田等方式进入土壤进而可能会对土壤生态系统造成影响。本文以Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL,表达Cry1Ab)及其同源常规玉米(5422)为材料,研究秸秆不同还田方式(覆盖还田和均匀混施)和赤子爱胜蚓Eisenia fetida活动对Bt蛋白降解,土壤温室气体排放,养分含量和氮(N)循环相关基因数量的影响。主要结果如下:1、Bt玉米秸秆中的Cry1Ab蛋白含量随时间的延长而显著减少,15 d两种Bt秸秆中Cry1Ab蛋白均降解80%以上。添加赤子爱胜蚓处理,5422Bt1秸秆中Cry1Ab蛋白降解速度均快于不添加蚯蚓处理。无论是否添加蚯蚓,覆盖还田土壤中Cry1Ab蛋白含量均高于均匀混施处理。蚯蚓体内Cry1Ab蛋白含量覆盖还田处理均显著高于均匀混施处理。但是对于任一种还田方式,蚯蚓体内Cry1Ab蛋白含量在秸秆品种间差异不显著。2、添加蚯蚓处理,Bt玉米秸秆还田对N2O累计排放量没有影响。添加蚯蚓处理后,土壤N2O排放波动期缩短了,土壤N2O累计排放量显著增加。土壤N2O累计排放量覆盖还田处理大于均匀混施处理。不添加蚯蚓处理,Bt玉米秸秆还田对CO2累计排放量没有影响。均匀混施添加蚯蚓处理,5422、5422CBCL秸秆还田后,土壤CO2累计排放量显著高于5422Bt1秸秆还田处理。土壤CO2排放累计排放量覆盖还田处理均大于均匀混施处理。3、玉米品种对土壤中amoA和nirS基因拷贝数有显著影响,而对nirK基因拷贝数没有显著影响。90 d时,蚯蚓活动显著提高土壤中amoA和nirK基因拷贝数。覆盖还田未添加蚯蚓处理,5422和5422Bt1秸秆还田后,nirS基因拷贝数高于添加蚯蚓处理。添加蚯蚓的处理,土壤中amoA基因拷贝数随时间的延长而增加。土壤中nirS基因拷贝数随时间延长而减少。覆盖还田处理,土壤nirK基因拷贝数随时间延长而增加,而均匀混施处理,土壤nirK基因拷贝数随时间延长而减少。还田方式对土壤中amoA、nirK和nirS基因拷贝数有显著影响。4、5422Bt1秸秆还田后,土壤中速效钾含量显著大于5422和5422CBCL秸秆还田处理。均匀混施处理,土壤中养分含量均大于覆盖还田处理。蚯蚓的添加对土壤中硝态氮含量影响显著。因此,Bt玉米秸秆还田对添加蚯蚓处理土壤中N2O累计排放量、未添加蚯蚓处理土壤中CO2累计排放量没有显著影响,而对土壤中amoA和nirS基因拷贝数、有机质和速效钾含量有显著影响。添加蚯蚓能促进秸秆中Cry1Ab蛋白降解,增加土壤中N2O累计排放量,这些影响可能与土壤环境(反硝化基因数量和土壤养分含量)有关。覆盖还田土壤中Cry1Ab、N2O累计排放量、CO2累计排放量均高于均匀混施处理。均匀混施处理,土壤中amoA、nirS和nirK基因拷贝数大于覆盖还田处理。
【关键词】：Bt玉米秸秆 赤子爱胜蚓 Cry1Ab蛋白 温室气体 土壤养分
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4;S154
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 前言10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究现状11-16
• 1.2.1 转Bt基因作物发展现状11-12
• 1.2.2 土壤温室气体排放及产生机制12-14
• 1.2.3 土壤中氮循环相关的微生物14-15
• 1.2.4 土壤养分15-16
• 1.3 研究目的及研究内容16-18
• 1.3.1 研究目的16
• 1.3.2 研究内容16-18
• 2 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤Bt蛋白含量的影响18-28
• 2.1 材料和方法18-20
• 2.1.1 供试玉米秸秆18
• 2.1.2 供试土壤18
• 2.1.3 供试蚯蚓18
• 2.1.4 试验设计18-19
• 2.1.5 Cry1Ab蛋白含量测定19-20
• 2.1.6 统计分析20
• 2.2 结果与分析20-27
• 2.2.1 Bt玉米秸秆中Cry1Ab蛋白含量20-22
• 2.2.2 土壤中Cry1Ab蛋白的含量22-27
• 2.3 结论与讨论27-28
• 3 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤温室气体排放的影响28-44
• 3.1 材料与方法28-29
• 3.1.1 实验材料28
• 3.1.2 供试装置28
• 3.1.3 土壤温室气体测定28-29
• 3.1.4 统计分析29
• 3.2 结果与分析29-42
• 3.2.1 不同处理下土壤中N_2O排放通量29-35
• 3.2.2 不同处理下土壤中CO_2排放通量35-40
• 3.2.3 不同处理下土壤中N_2O累计排放量40-41
• 3.2.4 不同处理下土壤中CO_2累计排放量41-42
• 3.3 结论与讨论42-44
• 3.3.1 土壤N_2O排放情况42-43
• 3.3.2 土壤CO_2排放情况43-44
• 4 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤微生物相关基因的影响44-59
• 4.1 材料与方法44-47
• 4.1.1 供试材料44
• 4.1.2 供试仪器44
• 4.1.3 土壤关键微生物功能群测定方法44-47
• 4.1.4 统计分析47
• 4.2 结果与分析47-57
• 4.2.1 不同处理下土壤中amoA基因拷贝数47-51
• 4.2.2 不同处理下土壤中nirK基因拷贝数51-54
• 4.2.3 不同处理下土壤中nirS基因拷贝数54-57
• 4.3 结论与讨论57-59
• 4.3.1 土壤中amoA基因拷贝数57
• 4.3.2 土壤中nirK和nirS基因拷贝数57-59
• 5 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤养分含量的影响59-71
• 5.1 材料与方法59-64
• 5.1.1 实验材料59
• 5.1.2 实验设计59
• 5.1.3 土壤养分含量测定方法59-64
• 5.1.4 统计分析64
• 5.2 结果与分析64-69
• 5.2.1 多因素方差分析结果64-65
• 5.2.2 覆盖还田处理土壤养分含量65-67
• 5.2.3 均匀混施处理土壤养分含量67-69
• 5.3 结论与讨论69-71
• 6 总结71-73
• 6.1 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤Bt蛋白含量的影响71
• 6.2 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤温室气体释放的影响71-72
• 6.3 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤关键微生物功能群的影响72
• 6.4 Bt玉米秸秆还田和蚯蚓活动对土壤养分含量的影响72
• 6.5 论文创新点72
• 6.6 研究展望72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-82
• 附录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：727681