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转Bt(Bacillus thuringiensis)基因玉米是全球商品化程度最快的抗虫转基因作物,其对土壤生态系统的影响是生态风险评价的重要组成部分。Bt玉米的长期种植,有可能使根系分泌的Bt蛋白在土壤中残留、富集,进而影响微生物数量及群落,最终可能影响到土壤养分含量。本研究在网室小区模拟大田连续5次种植两个Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL)及其同源常规玉米5422,种植后采集根外土(0-20 cm、20-40 cm和40-60cm)、根围土和根际土,检测土壤中Bt蛋白含量、微生物群落和养分含量的变化,探讨连续种植五次Bt玉米是否导致Bt蛋白在土壤中累积、是否对土壤微生物群落和土壤养分产生影响,从而为Bt玉米的安全种植提供科学依据。主要研究结果如下: 1.连续5次种植Bt玉米根系分泌的Bt蛋白不会在各层根外土中累积,5422Bt1和5422CBCL及其同源常规玉米5422的三层根外土中均可检测到少量的Bt蛋白。但种植Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL)的土壤与5422相比,第五次种植时根围土和根际土中的Bt蛋白含量明显增加。 2.在连续5次种植玉米过程中,土层和种植次数及其交互作用是影响根外土(0-20cm、20-40 cm和40-60 cm)细菌、真菌和放线菌数量的主要因素。在同一种植时间和同一土层中,连续5次种植两个Bt玉米对细菌和放线菌数量均没有显著影响,对真菌数量的影响只表现在第一次种植后的20-40 cm土层中。在该土层中,5422Bt1和5422CBCL的真菌数量显著高于5422。种植五次后Bt玉米和常规玉米根围土中的细菌、真菌和放线菌数量也无明显差异。 3.采用PCR-DGGE方法分析了耕作层(0-20 cm)土壤中细菌群落的组成,发现连续种植5422Bt1和5422CBCL过程不会影响根外土、根围土和根际土的细菌群落。种植次数是影响耕作层(0-20 cm)根外土三类功能微生物(反硝化细菌、磷细菌和钾细菌)数量的主要因素。在同一种植时间,5422Bt1对耕作层根外土的反硝化细菌、磷细菌和钾细菌的数量均无显著影响;但5422CBCL第三次种植和第四次种植后耕作层根外土的磷细菌数量显著高于5422,而第四次种植5422CBCL根外土的钾细菌数量则显著低于5422。第五次种植后根围土的反硝化细菌和磷细菌数量在Bt玉米和常规玉米之间均无显著差异,但Bt玉米5422Bt1根围土的钾细菌数量明显比常规玉米5422低。 4.不同层次的根外土(0-20 cm、20-40 cm和40-60 cm)养分含量的变化主要受土层、种植次数及其交互作用的影响。连续种植5次Bt玉米对根外土全钾含量没有显著影响,对其它养分含量的影响无明显的规律性,只在个别种植时间的个别土层中有差异。5422Bt1在第一次种植和第五次种植后0-20 cm根外土的有机质含量显著高于5422;但第一次种植后0-20 cm土层的速效钾和全氮含量、第一次种植后20-40 cm土层的速效钾含量、第二次种植后0-20 cm土层的有机质和全磷含量、第二次种植后0-20 cm和20-40 cm土层的速效磷含量、第三次种植后40-60 cm土层的有机质含量以及第四次种植后0-20 cm土层的全氮含量均明显低于5422。5422CBCL与5422相比,第一次种植后0-20 cm土层的有机质含量、第一次种植和第二次种植后20-40 cm土层的速效磷含量、第四次种植后40-60 cm土层的碱解氮含量以及第五次种植后0-20 cm土层的有机质含量显著增加;但第二次种植后0-20 cm土层的有机质含量、速效磷含量、速效钾含量和全磷含量均明显下降。两个Bt玉米(5422Bt1和5422CBCL)第五次种植后根围土中的养分含量与5422相比均无显著差异。