全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 15 期摇 摇 2011 年 8 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
地面节肢动物营养类群对土地覆被变化和管理扰动的响应 李锋瑞,刘继亮,化摇 伟,等 (4169)………………
两种书虱微卫星富集文库的构建及比较 魏丹丹,袁明龙,王保军,等 (4182)……………………………………
菲律宾蛤仔 EST鄄SSRs标记开发及不同地理群体遗传多样性 闫喜武,虞志飞,秦艳杰,等 (4190)……………
菲律宾蛤仔大连群体不同世代的遗传多样性 虞志飞,闫喜武,杨摇 霏,等 (4199)………………………………
玻璃温室与田间栽培小麦幼穗分化的比较 姜丽娜,赵艳岭,邵摇 云,等 (4207)…………………………………
施用有机肥环境下盐胁迫小麦幼苗长势和内源激素的变化 刘海英,崔长海,赵摇 倩,等 (4215)………………
黄土高原半干旱区气候变化对春小麦生长发育的影响———以甘肃定西为例
姚玉璧,王润元,杨金虎,等 (4225)
……………………………………
……………………………………………………………………………
不同耕作模式下稻田水中氮磷动态特征及减排潜力 冯国禄,杨仁斌 (4235)……………………………………
大田环境下转 Bt基因玉米对土壤酶活性的影响 颜世磊,赵摇 蕾,孙红炜,等 (4244)…………………………
短期淹水培养对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌丰度的影响 朱摇 超,Stefan Ratering,曲摇 东,等 (4251)……
气候变化背景下广东晚稻播期的适应性调整 王摇 华,陈新光,胡摇 飞,等 (4261)………………………………
长期封育对不同类型草地碳贮量及其固持速率的影响 何念鹏,韩兴国,于贵瑞 (4270)………………………
黄土丘陵区两种主要退耕还林树种生态系统碳储量和固碳潜力 刘迎春,王秋凤,于贵瑞,等 (4277)…………
植物叶表面的润湿性及其生态学意义 石摇 辉,王会霞,李秧秧 (4287)…………………………………………
长白山北坡主要森林群落凋落物现存量月动态 郑金萍,郭忠玲,徐程扬,等 (4299)……………………………
古尔班通古特沙漠及周缘 52 种植物种子的萌发特性与生态意义 刘会良,宋明方,段士民,等 (4308)………
吉首蒲儿根的繁殖生态学特性及其濒危成因 邓摇 涛,陈功锡,张代贵,等 (4318)………………………………
栖息地永久性破坏的比例对物种多度稳定值影响的迭代算法 时培建,戈摇 峰,杨清培 (4327)………………
喷施多效唑提高麻疯树幼苗耐盐性的生理机制 毛轶清,郑青松,陈健妙,等 (4334)……………………………
阿尔山落叶松主要蛀干害虫的种群空间生态位 袁摇 菲,骆有庆,石摇 娟,等 (4342)……………………………
2009 年云南省白背飞虱早期迁入种群的虫源地范围与降落机制 沈慧梅,吕建平,周金玉 ,等 (4350)………
中华稻蝗长沙种群的生活史及其卵滞育的进化意义 朱道弘,张摇 超,谭荣鹤 (4365)…………………………
“518冶油桃主要害虫与其捕食性天敌的关系 施晓丽,毕守东,耿继光,等 (4372)………………………………
青藏东缘若尔盖高寒草甸中小型土壤动物群落特征及季节变化 张洪芝,吴鹏飞,杨大星,等 (4385)…………
青海可鲁克湖水鸟季节动态及渔鸥活动区分析 张国钢,刘冬平,侯韵秋,等 (4398)……………………………
排放与森林碳汇作用下云南省碳净排放量估计 刘慧雅,王摇 铮,马晓哲 (4405)………………………………
北京城市生态占水研究 柏樱岚,王如松,姚摇 亮 (4415)…………………………………………………………
专论与综述
植物水分传输过程中的调控机制研究进展 杨启良,张富仓,刘小刚,等 (4427)…………………………………
环境介质中的抗生素及其微生物生态效应 俞摇 慎,王摇 敏,洪有为 (4437)……………………………………
自然生态系统中的厌氧氨氧化 沈李东,郑摇 平,胡宝兰 (4447)…………………………………………………
研究简报
山东半岛南部海湾底栖动物群落生态特征及其与水环境的关系 张摇 莹,吕振波,徐宗法,等 (4455)…………
新疆乌伦古湖浮游甲壳动物的季节演替及与环境因子的关系 杨丽丽,周小玉,刘其根,等 (4468)……………
不同施肥与灌水量对槟榔土壤氨挥发的影响 卢丽兰,甘炳春,许明会,等 (4477)………………………………
学术信息与动态
水土资源保持的科学与政策:全球视野及其应用———第 66 届美国水土保持学会国际学术年会述评
卫摇 伟 (4485)
…………
……………………………………………………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*320*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*34*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄08
封面图说: 塞罕坝地处内蒙古高原南缘向华北平原的过渡带,地势分为坝上、坝下两部分。 解放初期,这里是“飞鸟无栖树,黄
沙遮天日冶的荒原沙丘,自 1962 年建立了机械化林场之后,塞罕坝人建起了 110 多万亩人工林,造就了中国最大的
人工林林场。 这是让人叹为观止的落叶松人工林海。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 15 期
2011 年 15 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 15
Aug. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:农业部转基因生物新品种培育重大专项(2009ZX08011鄄020B)
收稿日期:2010鄄12鄄30; 摇 摇 修订日期:2011鄄05鄄30
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: luxb99@ sina. com
颜世磊,赵蕾,孙红炜,田晓燕,李凡,路兴波.大田环境下转 Bt基因玉米对土壤酶活性的影响.生态学报,2011,31(15):4244鄄4250.
Yan S L, Zhao L, Sun H W, Tian X Y, Li F, Lu X B. Effects of planting and straw returning of transgenic Bt maize on soil enzyme activities under field
condition. Acta Ecologica Sinica,2011,31(15):4244鄄4250.
大田环境下转 Bt基因玉米对土壤酶活性的影响
颜世磊1,2,赵摇 蕾2,孙红炜1,田晓燕1,2,李摇 凡1,路兴波1,*
(1. 山东省农业科学院植物保护研究所,山东省植物病毒学重点试验室,济南摇 250100; 2. 山东师范大学生命科学学院,济南摇 250014)
摘要:在大田自然条件下,比较研究了转 Bt基因玉米和非转基因亲本玉米在种植和秸秆分解时对土壤酶活性影响的差异。 结
果表明,与亲本非转基因玉米相比,在各生育期内种植转 Bt玉米对土壤蛋白酶和土壤脲酶活性均没有显著影响;在喇叭口期和
抽雄期,土壤蔗糖酶和土壤酸性磷酸酶活性显著提高。 在秸秆还田后,两种玉米秸秆对土壤酸性磷酸酶活性的影响没有显著差
异,但使用转 Bt玉米秸秆的土壤蔗糖酶、土壤脲酶和土壤蛋白酶的活性则有显著提高。 与亲本玉米相比,在所有观测期内,种
植 Bt玉米及秸秆还田对土壤酶活性的影响,在影响的幅度及趋势上随玉米生育期和土壤酶种类的不同而产生差异,但没有观
测到显著不利影响;商业化 Bt玉米的环境释放仍有待长期定位观测和评价。
关键词:转 Bt玉米;土壤;秸秆分解;土壤酶活性
Effects of planting and straw returning of transgenic Bt maize on soil enzyme
activities under field condition
YAN Shilei1,2, ZHAO Lei2, SUN Hongwei1, TIAN Xiaoyan1,2, LI Fan1, LU Xingbo1,*
1 Key Laboratory for Plant Virology of Shandong Institute of Plant Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, China
2 College of Life Science, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
Abstract: With popularization and application of transgenic Bt (Bacillus thuringiensis) crops all over the world, more
attentions were paid to their potential impacts on soil environment. Bt transgenic crops released Bt proteins into soil with
straw returning after harvest, plant residues, root exudates or pollen. It had been reported that the released Bt proteins
could be absorbed by soil particles and accumulated slowly, which might influence the soil enzyme activities and soil
fertility. Bt maize was one of the largest鄄scale commercialized GM crops, and the potential ecological risks of Bt maize had
been widely studied, however , there were still few studies about the influences of transgenic Bt maize on the soil activities
under field condition. In a 2鄄year field experiment, possible effects of transgenic Bt maize on soil enzyme activities were
assessed at maize growth stages in 2008 and 2009, and straw decomposition stages after harvest in 2009, respectively. The
tested varieties was Bt maize (DK647BTY) and its parental non鄄transgenci maize (DK647).
Results showed that there were no significant differences in soil urease activity between transgenic Bt maize field and
non鄄transgenic maize field in all growing stages in 2008 and 2009. Soil invertase and acidic phosphatase activities in 2008
and 2009, soil protease activity in 2008 in Bt maize fields were significantly higher than those in the non鄄transgenic maize
fields at bell鄄mouthed stage and tasseling stage. No significant differences in acidic phosphatase activities were observed
between the Bt maize fields and non鄄transgenic maize fields after the straw returned over all 3 observation of study. The
activities of invertase, urease and protease in Bt maize fields were consistently higher than those in non鄄transgenic maize
fields after straw returned. In conclusion, Bt maize tended to improve the the soil enzyme activities at the growth stages and
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straw decomposition stages, compared to the parental maize. However the effects of Bt maize on the soil enzyme activities
were not consistent in the two years, which might be influenced by the climate factors, the extended monitoring are
necessary to assess the long鄄term impact of commercialized Bt maize on enzyme activities in soil ecosystem.
Key Words: transgenic Bt maize; soil; straw decomposition; soil enzyme activity
转 Bt基因玉米是全球商业化程度最高的抗虫转基因作物之一,自从 1996 年在美国被首次批准商业化种
植以来,到 2009 年,全球有 13 个国家共种植转基因玉米 4200 万 hm2,占全球玉米种植总面积的 26%以上[1]。
我国对转 Bt基因玉米的研究起步较晚但进展较快,美国孟山都(Monsanto)公司的转 Bt 基因玉米 Mon810 已
在我国辽宁、吉林和黑龙江三省进行环境释放[2],中国农业大学选育的 Bt玉米也获准在河北省和东北等地进
行环境释放[2]。 随着转 Bt基因作物的大规模商业化种植,其潜在的生态风险及环境安全问题也越来越引起
国内外学者的关注[3鄄5]。
土壤作为生态系统中物质循环和能量转化过程的重要场所,其养分变化及成分构成受所种植的作物影响
较大。 国内外研究均表明,转 Bt基因作物的表达产物(主要是 Bt蛋白)可通过根系分泌、植株残体分解、秸秆
还田以及花粉飘落等途径进入土壤生态系统[3, 6鄄9],其含量随作物生长时期不同而变化;Bt蛋白的富集可能会
影响土壤中特异的生物种群和土壤中生物类群的多样性[8, 10鄄11],进而影响土壤微生物活性(土壤酶活性)和
土壤生态学过程的变化。
土壤酶是生物在土壤中活动累积的具有化学催化活性的物质,其活性是可能全面反映土壤生物学和化学
性质的潜在指标,可用来反映土壤生态系统中土壤微生物的活性、养分循环状况及土壤肥力变化,而 Bt 玉米
的种植及秸秆还田对土壤微生物的潜在影响与 Bt蛋白在土壤中的持续时间和土壤微生物活性变化均有相关
性[12]。 目前,国内外连续报道了转 Bt水稻种植和秸秆还田对土壤微生物类群、微生物多样性及土壤酶活性
的影响[6, 13鄄15],及转 Bt基因玉米对土壤微生物多样性和土壤酶活性的影响[16鄄17],但大部分研究多局限于温室
或盆栽条件下,对大田条件下转 Bt基因玉米连续种植对土壤酶活性影响的报道较少。 本文就大田条件下连
续两年种植转 Bt玉米及秸秆还田对主要土壤酶活性的影响进行研究,从土壤生物学肥力方面探讨 Bt玉米种
植及秸秆分解对土壤生态系统的影响,旨在为我国转 Bt玉米的土壤生态风险评价提供科学依据,从土壤学的
角度进一步完善转基因作物生态风险评价的内容、指标和体系。
1摇 材料和方法
1. 1摇 供试材料
供试玉米品种为孟山都(Monsanto)公司的转 Bt玉米 MON810(品种为 DK647BTY,以下简称 Bt maize)及
其非转基因亲本玉米 DK647(简称 non鄄Bt maize),其中 MON810 表达 Cry1Ab杀虫蛋白。
供试土壤为褐土,采自农业部转基因植物监督检测中心(济南)试验田,土壤 pH 值 8. 3,有机质含量
22郾 09 g / kg,碱解氮 32. 44 mg / kg,速效磷 9. 82 mg / kg,速效钾 90. 56 mg / kg,土壤风干后过 1mm 筛,充分混匀
备用。
1. 2摇 研究方法
1. 2. 1摇 试验设计
试验田内随机区组设计,2008 年设 Bt maize、non鄄Bt maize 和空白对照(不种植作物)3 个处理,除空白对
照外各重复 3 次,小区面积 15 m 伊 15 m,玉米种植株距 20 cm,行距 60 cm,生长过程中不施肥,不喷洒农药,
其他常规处理;在 2008 年 9 月玉米收获后,所有地块休耕。 2009 年同样设 Bt maize、non鄄Bt maize 和空白对照
3 个处理,布局设计与 2008 年相同,且在同一地块布置相同处理。
2008 年玉米于 6 月 23 日播种,9 月 22 日收获,期间在玉米的苗期(7 月 7 日)、拔节期(7 月 16 日)、喇叭
口期(7 月 31 日)、抽雄期(8 月 12 日)、抽丝期(8 月 20 日)和乳熟期(9 月 12 日)分别取样,土样采集采用 S
5424摇 15 期 摇 摇 摇 颜世磊摇 等:大田环境下转 Bt基因玉米对土壤酶活性的影响 摇
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型随机取样法,重复 4 次,混合为 1 个土样。
2009 年玉米于 6 月 1 日种植,9 月 18 日收获,在玉米的苗期(6 月 12 日)、拔节期(7 月 1 日)、喇叭口期
(7 月 17 日)、抽雄期(8 月 1 日)、抽丝期(8 月 11 日)和乳熟期(8 月 30 日)分别取样,取样方法同上。 秸秆还
田开始于 2009 年 9 月 18 日,将收获后的玉米秸秆各部分剪成碎段混匀,然后用粉碎机粉碎成直径小于 1. 5
cm的碎片,Bt maize秸秆和 non鄄Bt maize秸秆分别均匀撒入各自地块(1 kg 秸秆 / m2),人工翻耕使秸秆与 0—
20 cm土层混合均匀。 分别在还田后第 1(9 月 19 日)、14(10 月 2 日)、30(10 月 18 日)天采集土样,采样方法
同上,S型随机取样。
1. 2. 2摇 测定的指标和方法
将不同生育期及 2009 年秸秆还田采集的土样,风干、磨碎、过筛,保存。 土壤蔗糖酶活性(滋g·g-1干土·
(24h) -1)采用 3,5鄄二硝基水杨酸法测定;土壤脲酶活性(滋g·g-1干土·(24h) -1)采用尿素剩余量法测定;土壤蛋
白酶活性(滋g·g-1干土·(24h) -1)采用茚三酮比色法测定;土壤酸性磷酸酶活性(滋g·g-1干土·(12h) -1)采用磷
酸苯二钠法测定,测定步骤及方法均参照 Alef[18]的方法。 土壤酶活性测定全部采用过 1mm筛的风干土壤。
1. 2. 3摇 数据分析
本文测定的数据均为 3 个重复的平均值,数据经 Excel整理后,采用 SPSS 16. 0 软件进行方差分析,多重
比较采用邓肯氏新复极差检验法(简称 DMRT法)。
2摇 结果与分析
2. 1摇 转 Bt基因玉米对土壤蔗糖酶活性的影响
土壤蔗糖酶能水解蔗糖生成葡萄糖和果糖,参与土壤碳素循环后的产物是植物和微生物的营养源,反映
了土壤有机质代谢的强弱,其活性强弱能表征土壤熟化程度和肥力水平[18鄄20]。
大田环境下,转 Bt基因玉米及其亲本玉米在不同生育期的土壤蔗糖酶活性的试验结果(图 1 和图 2)表
明,在 2008 年和 2009 年的苗期和拔节期,两者虽然差异显著,但其土壤酶活性变化不一致;除苗期和拔节期,
Bt maize土壤蔗糖酶活性在 2008 年和 2009 年的各个生育期均高于 non鄄Bt maize,在喇叭口期和抽雄期,两者
差异达显著水平(P<0. 05)。 在两年连续种植情况下,Bt maize和 non鄄Bt maize土壤蔗糖酶活性的变化趋势基
本一致:在 2008 年和 2009 年,non鄄Bt maize 土壤蔗糖酶活性呈曲线式上升变化;Bt maize土壤蔗糖酶活性则基
本呈上升变化。 此外,无作物种植的空白土壤其土壤酶活性变化幅度较大,没有明显规律性。
b b
a b
b
b
a a b
c b
b
b c c
a
a
a
0
500
1000
1500
2000
2500 亲本 转基因 空白
SeS JoS BmS TaS SiS Mis
土壤
蔗糖
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性
Soil
sucro
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/(g .
g-1 干
土. (2
4h)-1
)
图 1摇 2008 年不同生育期土壤蔗糖酶活性
Fig. 1摇 Soil sucrose activity at different growth stages in 2008
同一生育期内标相同字母表示数据间差异不显著( DMRT 法,P =
0郾 05); SeS:苗期;JoS:拔节期; BmS:喇叭口期; TaS:抽雄期; SiS:
抽丝期;MiS:乳熟期
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
aab
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a a
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SeS JoS JoS TaS SiS MiS A B C
亲本 转基因 空白
土壤
蔗糖
酶活
性
Soil
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/(?g
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土. (2
4h)-1
)
图 2摇 2009 年不同生育期和秸秆还田后土壤蔗糖酶活性
Fig. 2 摇 Soil sucrose activity at different growth stages and straw
returning in 2009
A: 秸秆还田第 1 天,B: 秸秆还田第 4 天,C: 秸秆还田第 30 天
摇 摇 将玉米秸秆还田后测定土壤蔗糖酶活性后发现,Bt maize处理在不同取样时间均显著高于 non鄄Bt maize,
6424 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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说明 Bt maize秸秆分解与常规玉米相比,刺激了土壤蔗糖酶活性。
2. 2摇 转 Bt基因玉米对土壤蛋白酶活性的影响
土壤蛋白酶参与土壤中存在的氨基酸、蛋白质以及其它含蛋白质氮的有机化合物的转化,其水解产物是
高等植物的氮源之一,可以用土壤蛋白酶活性的高低来表征植物所利用的有效氮源的多少[18鄄20]。
从图 3 和图 4 可以看出,在 2008 年和 2009 年整个生育期内,两种玉米处理对土壤蛋白酶活性影响的趋
势基本一致,随着玉米的生长,土壤蛋白酶活性呈起伏式升降变化;与 non鄄Bt maize相比,种植 Bt maize的土壤
蛋白酶活性较高,在 2009 年差异不显著(P>0. 05),但在 2008 年除拔节期和乳熟期外差异显著,分析可能的
原因是风干处理土样对 2008 年土样酶活影响较大造成的。
2008 年试验结果表明(图 3),不论 Bt maize、non鄄Bt maize还是空白土壤,其变化趋势基本一致,仅酶活性
强弱不同;其中 Bt maize在喇叭口期和抽丝期差异达到显著水平,而 non鄄Bt maize则在拔节期和抽雄期有显著
差异(P<0. 05)。
秸秆还田后,Bt maize 土壤蛋白酶活性要显著高于对方,但两种处理的土壤酶活性变化趋势不同,Bt
maize是先升后降,而 non鄄Bt maize 则是先降后升,说明两处理的秸秆分解对土壤有效氮供应的影响强弱
不同。
1200
1000
800
600
400
200
0 SeS JoS BmS TaS SiS MiS
a a
b b
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a
c
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b
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亲本 转基因 空白
图 3摇 2008 年不同生育期土壤蛋白酶活性
Fig. 3摇 Soil protease activity at different growth stages in 2008
SeS JoSBmSTaS SiS MiS A B C
2000
1500
1000
500
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亲本 转基因 空白
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图 4摇 2009 年不同生育期和秸秆还田后土壤蛋白酶活性
摇 Fig. 4摇 Soil protease activity at different growth stages and straw
returning in 2009
2. 3摇 转 Bt基因玉米对土壤脲酶活性的影响
脲酶是广泛存在于土壤中的主要酶类之一,其酶促尿素生成的氨是植物的氮源之一,对尿素的利用率有
重要影响;同时,脲酶与土壤有机质含量、微生物数量也密切相关,其酶活性的高低可以表征土壤的供氮
水平[18鄄20]。
在 2008 年和 2009 年玉米各生育期内,土壤脲酶活性在种植 Bt maize 和 non鄄Bt maize 条件下的变化趋势
如图 5 和图 6 所示。 可见,在大田条件下,随着玉米生长期的进行,无论种植 Bt maize还是 non鄄Bt maize,变化
趋势均表现平稳,无显著升降变化。
在 2008 年,除苗期和乳熟期,土壤脲酶活性差异均表现为 Bt maize>non鄄Bt maize,而除乳熟期外,不种植
玉米的空白土壤脲酶活性要显著高于两者。 在 2009 年,除抽雄期,Bt maize 的土壤脲酶活性要高于 non鄄Bt
maize。 虽然 2008 年和 2009 年土壤脲酶活性差异均表现为 Bt maize>non鄄Bt maize,但在所有测定的生育期内,
二者差异均不显著。
在 2009 年秸秆还田试验中,Bt maize和 non鄄Bt maize 的土壤脲酶活性均表现为逐渐下降的趋势,但两种
处理的酶活性差异显著,表明 Bt maize秸秆还田对土壤脲酶活性有刺激作用,但随秸秆还田后降解时间的延
7424摇 15 期 摇 摇 摇 颜世磊摇 等:大田环境下转 Bt基因玉米对土壤酶活性的影响 摇
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伸,这种刺激作用逐渐降低。
80
70
60
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40
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10
0 SeS JoS BmS TaS SiS MiS
亲本 转基因 空白
aa aa aa a
a aa aaa
b
b b b b
图 5摇 2008 年不同生育期土壤脲酶活性
Fig. 5摇 Soil urease activity at different growth stages in 2008
80
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40
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10
0 SeS JoS BmS TaS SiS MiS A B C
aa aa aa
b b b b b b bb bb bbaa a
a
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亲本 转基因 空白
图 6摇 2009 年不同生育期和秸秆还田后土壤脲酶活性
摇 Fig. 6摇 Soil urease activity at different growth stages and straw
returning in 2009
2. 4摇 转 Bt基因玉米对土壤酸性磷酸酶活性的影响
磷酸酶作为土壤中广泛存在的水解酶,能够催化磷酸酯的水解反应,而土壤中的酸性磷酸酶能酶促加速
土壤有机磷的脱氢速度,从而提高磷的有效性,所以常用土壤酸性磷酸酶的活性来表征土壤有效磷的供应
状况[18鄄20]。
从图 7 和图 8 中可以看出,在玉米生育期的进程中,Bt maize和 non鄄Bt maize土壤酸性磷酸酶活性的变化
趋势较复杂,无明显一致变化。 在 2008 年和 2009 年,Bt maize和 non鄄Bt maize土壤酸性磷酸酶活性在各生育
期的差异基本一致,喇叭口期和抽雄期,酶活性的差异表现为 Bt maize>non鄄Bt maize,差异达显著水平;其它生
育期酶活性差异表现为 Bt maize
显著高于空白土壤;可见,在玉米的生长过程中,与种植 non鄄Bt maize相比,Bt maize对土壤中酸性磷酸酶的活
性没有不利影响,Bt玉米的种植没有影响土壤速效磷的供应能力。
aa a a a a a a
b
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bb
450
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0 SeS JoS BmS TaS SiS MiS
亲本 转基因 空白
图 7摇 2008 年不同生育期土壤酸性磷酸酶活性
Fig. 7摇 Soil acid phosphatase activity at different growth stages in
2008
500
450
400
350
300
250
200
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100
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0 SeS JoS BmS TaS SiS MiS A B C
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亲本
转基因
空白
图 8摇 2009 年不同生育期和秸秆还田后土壤酸性磷酸酶活性
摇 Fig. 8 摇 Soil acid phosphatase activity at different growth stages
and straw returning in 2009
8424 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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摇 摇 将玉米秸秆还田后,不同取样时间内两种玉米品种对土壤酸性磷酸酶活性的影响均表现为上升趋势,土
壤酸性磷酸酶活性的差异表现为 Bt maize>non鄄Bt maize,但差异不显著,说明 Bt maize秸秆还田对土壤中有机
磷的矿化和速效磷的供应情况没有影响。
3摇 讨论
土壤酶在土壤有机物分解和营养元素循环过程中起到不可或缺的作用,影响土壤生态系统中的能量转
化、土壤微生态的环境质量和作物产量;其活性受土壤中有机物含量影响较大,可用来表征土壤中微生物的活
性和土壤肥力的等级。 在常温、常压和适宜的 pH值土壤环境条件下,土壤酶能大大加快土壤中 C、H、P、S 等
营养元素的循环利用,促进腐殖物质的合成和分解,以及各类有机物质的水解和转化[21鄄22]。 不同作物种植及
秸秆还田引起土壤中不同种类土壤酶的活性变化不同,研究转 Bt 玉米和常规玉米不同土壤酶活性的变化规
律及趋势特点,能够为探索转基因作物根际微生态机理,和评价转 Bt玉米的环境释放对土壤生态及根际微环
境的影响提供理论依据。 从本文在大田环境两年连续种植转 Bt玉米及 2009 年秸秆还田的结果可以看出,与
亲本对照相比,转 Bt玉米在部分取样时间,土壤蔗糖酶活性显著高于对方,但在整个生育期对酶活性的趋势
不一致;土壤蛋白酶活性没有显著差异,且影响规律基本相同;土壤脲酶和酸性磷酸酶活性则时高时低,影响
规律不明显;说明虽然在种植 Bt玉米的过程中会存在 Bt 蛋白,但没有对土壤酶活性造成不利变化。 研究表
明土壤蔗糖酶是土壤碳素循环中重要的转化酶,而土壤脲酶和土壤中尿素的利用率及土壤的供氮水平有相关
关系,本文在秸秆还田后的试验中发现,Bt玉米土壤蔗糖酶活性和脲酶活性显著高于亲本玉米,说明转 Bt 玉
米在土壤碳素循环、有效氮的供应和肥力水平上有显著的促进作用。 可见,种植 Bt玉米及秸秆还田对土壤酶
活性的影响,在影响的幅度及趋势上随玉米生育期的不同和土壤酶种类的不同而产生差异。 但从整个生育期
观测发现,转 Bt玉米与亲本玉米对土壤酶活性影响的变化趋势及差异基本一致。
目前的研究发现,转 Bt基因玉米合成的 Bt 蛋白随根系分泌物进入土壤后,对土壤酶活性产生影响的原
因主要是:一方面,土壤酶较少游离在土壤中,主要以酶鄄腐殖质复合体、酶鄄无机矿质胶体复合体等形式吸附
在土壤有机质和矿质胶体上,其活性与土壤粘粒和腐殖质含量密切相关[23],导入土壤中的 Bt 蛋白以类似的
途径在与土壤中的矿物质、腐殖酸、有机矿质复合体吸附和结合的过程中,可能通过与土壤酶竞争土壤粘粒或
腐殖质活跃表面的结合位点,从而对土壤酶活性产生直接影响;另一方面,转 Bt 基因作物在生长期内分泌的
Bt蛋白在降解或富集过程中,在与土壤中其它矿物质元素竞争土壤团粒活性表面结构的同时,对土壤微生物
区系(主要是细菌、真菌和放线菌菌群)构成产生影响,改变微生物新陈代谢途径,以及植物残茬的分解作用、
氨化作用、硝化作用、酶合成和活性等,间接引起土壤酶活性的变化[24]。 Morra M J等指出转 Bt作物的长期种
植可能使 Bt蛋白在土壤生态系统中富集,影响土壤的特异生物功能类群,进而改变土壤微生物活性及土壤酶
活性[12]。 孙彩霞等在盆栽条件下对转 Bt 基因水稻苗期土壤酶活性的变化情况进行了研究,发现由于转 Bt
基因水稻的种植,土壤脲酶、酸性磷酸酶、芳基硫酸酯酶和脱氢酶的活性发生了显著变化,而且土壤酶活性的
变化幅度与土壤酶的类型和水稻的生长发育时间有关(不同生育期土壤酶活性会有所变化) [25]。 但 Bt 蛋白
是否是引起土壤酶活性变化的惟一或主要影响因子,需要进一步探讨研究。
土壤作为生态系统中物质和能量转化的重要场所,其构成机制较复杂,除作物种植及秸秆还田外,自然条
件和农业管理措施等重要因素也会引起土壤微生态的波动[26]。 鉴于目前转 Bt 作物对土壤生态系统尤其是
土壤酶活性的影响尚无明确的结论,急需在不同地区不同土壤类型条件下开展长期定位观测,研究 Bt蛋白降
解规律、土壤肥力变化、土壤多样性变化与土壤酶活性变化的关系,并将其与农业管理中耕种方式、水肥管理
等措施的影响相联系,从不同角度开展系统的研究工作,从而对转 Bt基因作物的生态风险及环境安全性作出
系统、全面的评价。
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0524 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 15 August,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Trophic group responses of ground arthropods to land鄄cover change and management disturbance
LI Fengrui, LIU Jiliang, HUA Wei,et al (4169)
………………………………………
……………………………………………………………………………………
Construction and comparative analysis of enriched microsatellite library from Liposcelis bostrychophila and L. entomophila genome
WEI Dandan, YUAN Minglong, WANG Baojun, et al (4182)
……
……………………………………………………………………
Development of EST鄄SSRs markers and analysis of genetic diversities among different geographical populations of Manila clam
Ruditapes philippinarum YAN Xiwu, YU Zhifei, QIN Yanjie, et al (4190)………………………………………………………
Genetic diversity of different generations of the Dalian population of Manila clam Ruditapes philippinarum through selective breeding
YU Zhifei, YAN Xiwu, YANG Fei, et al (4199)
…
…………………………………………………………………………………
Comparative study of spike differentiation in wheat in the glasshouse and field
JIANG Lina, ZHAO Yanling, SHAO Yun, et al (4207)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effects of organic fertilizer on growth and endogenous hormone contents of wheat seedlings under salt stres
LIU Haiying, CUI Changhai, ZHAO Qian, et al (4215)
……………………………
……………………………………………………………………………
Impacts of climatic change on spring wheat growth in a semi鄄arid region of the Loess Plateau: a case study in Dingxi, Gansu
Province YAO Yubi, WANG Runyuan,YANG Jinhu,et al (4225)…………………………………………………………………
Dynamic changes in nitrogen and phosphorus concentrations and emission鄄reduction potentials in paddy field water under different
tillage models FENG Guolu, YANG Renbin (4235)………………………………………………………………………………
Effects of planting and straw returning of transgenic Bt maize on soil enzyme activities under field condition
YAN Shilei, ZHAO Lei, SUN Hongwei, et al (4244)
…………………………
………………………………………………………………………………
Effects of short鄄term flooding on Geobacteraceae spp. and Anaeromyxobacter spp. abundance in paddy soil
ZHU Chao, Stefan Ratering, QU Dong, et al (4251)
……………………………
………………………………………………………………………………
Adaptative adjustments of the sowing date of late season rice under climate change in Guangdong Province
WANG Hua,CHEN Xinguang,HU Fei,et al (4261)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Carbon and nitrogen sequestration rate in long鄄term fenced grasslands in Inner Mongolia, China
HE Nianpeng, HAN Xingguo, YU Guirui (4270)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Ecosystems carbon storage and carbon sequestration potential of two main tree species for the Grain for Green Project on China忆s
hilly Loess Plateau LIU Yingchun, WANG Qiufeng,YU Guirui, et al (4277)……………………………………………………
Wettability on plant leaf surfaces and its ecological significance SHI Hui, WANG Huixia, LI Yangyang (4287)……………………
Seasonal dynamics of litter accumulation in major forest communities on the northern slope of Changbai Mountain, Northeast China
ZHENG Jinping,GUO Zhongling,XU Chengyang,et al (4299)
………
………………………………………………………………………
A comparative study of seed germination traits of 52 species from Gurbantunggut Desert and its peripheral zone
LIU Huiliang, SONG Mingfang, DUAN Shimin, et al (4308)
………………………
………………………………………………………………………
The reproductive ecological characteristics of Sinosenecio jishouensis (Compositae) and its endangerment mechanisms
DENG Tao, CHEN Gongxi, ZHANG Daigui, et al (4318)
………………
…………………………………………………………………………
Iterative algorithm for analyzing the influence of the proportion of permanently destroyed sites on the equilibrium abundances of
species SHI Peijian,GE Feng,YANG Qingpei (4327)……………………………………………………………………………
Physiological mechanism of foliage spraying paclobutrazol on increasing salt tolerance of Jatropha curcas seedlings
MAO Yiqing, ZHENG Qingsong, CHEN Jianmiao, et al (4334)
……………………
…………………………………………………………………
Spatial ecological niche of main insect borers in larch of Aershan YUAN Fei,LUO Youqing,SHI Juan,et al (4342)…………………
Source areas and landing mechanism of early immigration of white鄄backed planthoppers Sogatella furcifera (Horv佗th) in Yunnan,
2009 SHEN Huimei, L譈 Jianping, ZHOU Jinyu , et al (4350)…………………………………………………………………
Life history and the evolutionary significance of egg diapause in Changsha population of the rice grasshopper, Oxya chinensis
(Orthoptera: Catantopidae) ZHU Daohong, ZHANG Chao, TAN Ronghe (4365)…………………………………………………
Relationships between main insect pests and their predatory natural enemies in “518冶 nectarine orchard
SHI Xiaoli,BI Shoudong,GENG Jiguang,et al (4372)
……………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of soil meso鄄 and microfauna communities in Zoig俸 alpine meadows on the eastern edge of Qinghai鄄Tibet Plateau, China
ZHANG Hongzhi, WU Pengfei, YANG Daxing, et al (4385)
………
………………………………………………………………………
Seasonal changes in waterbirds population and movements of Great Black鄄headed Gull Larus ichthyaetus at Keluke Lake of Qinghai,
China ZHANG Guogang, LIU Dongping, HOU Yunqiu, et al (4398)……………………………………………………………
Predictions of net carbon emissions based on the emissions and forest carbon sinks in Yunnan Province
LIU Huiya, WANG Zheng, MA Xiaozhe (4405)
………………………………
……………………………………………………………………………………
Ecological water depletion by human use in Beijing City BAI Yinglan, WANG Rusong, YAO Liang (4415)…………………………
Review and Monograph
Research progress on regulation mechanism for the process of water transport in plants
YANG Qiliang, ZHANG Fucang, LIU Xiaogang, et al (4427)
…………………………………………………
……………………………………………………………………
Antibiotics in environmental matrices and their effects on microbial ecosystems YU Shen, WANG Min, HONG Youwei (4437)……
Anaerobic ammonium oxidation in natural ecosystems SHEN Lidong, ZHENG Ping, HU Baolan (4447)………………………………
Scientific Note
Ecological characteristics of macrobenthic communities and their relation to water environmental factors in four bays of southern
Shandong Peninsula ZHANG Ying, L譈 Zhenbo, XU Zongfa, et al (4455)………………………………………………………
Seasonal succession of crustacean zooplankton in relation to the major environmental factors in Lake Ulungur, Xinjiang
YANG Lili,ZHOU Xiaoyu,LIU Qigen,et al (4468)
……………
…………………………………………………………………………………
Effect of different fertilization and irrigation practices on soil ammonia volatilization of Arecanut (Areca catechu L. )
LU Lilan, GAN Bingchun, XU Minghui, et al (4477)
………………
…………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 15 期摇 (2011 年 8 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
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Vol郾 31摇 No郾 15摇 2011
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