Bt抗蟲棉秸稈還田對土壤養(yǎng)分特征的影響

張富麗, 尹 全， 王 東， 楊曉鳳， 劉文娟， 郭靈安， 雷紹榮， 宋 君， 羅 蘋

1四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分析測試中心，四川 成都610066； 2四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，四川 成都 610066

全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積在逐年擴(kuò)大(James,2017)。目前對于外源轉(zhuǎn)基因在受體生物遺傳背景下的環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)尚無準(zhǔn)確預(yù)測和評估，大面積種植轉(zhuǎn)基因作物的潛在環(huán)境安全性問題一直備受關(guān)注(盧寶榮,2013,2014)，其中轉(zhuǎn)基因秸稈的利用及其風(fēng)險(xiǎn)也是一個(gè)重要的科學(xué)命題。

植物秸稈中含有大量的新鮮有機(jī)物料，是一種重要的生物質(zhì)資源(潘劍玲等,2013)。還田可避免秸稈焚燒引發(fā)的負(fù)面效應(yīng)，是秸稈回收利用的一種重要方式(趙其國和錢海燕,2009)。理論上，秸稈經(jīng)過機(jī)械粉碎后還田可有效破壞植株活體生命力，避免基因逃逸，同時(shí)還可轉(zhuǎn)化成有機(jī)質(zhì)和速效養(yǎng)分，提升土地肥力，是轉(zhuǎn)基因植物秸稈處理的理想途徑選擇。然而，轉(zhuǎn)Bt基因植物秸稈直接還田將導(dǎo)致Bt殺蟲晶體蛋白直接暴發(fā)式進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)中。研究認(rèn)為，土壤中大量Bt蛋白滯留可能會導(dǎo)致土壤特異生物類群和生物多樣性發(fā)生改變(張美俊等,2014)，進(jìn)而引發(fā)一系列土壤生態(tài)過程變化，最終影響土壤養(yǎng)分含量和肥力(顏世磊等,2011; 張占等,2014; Tangetal.,2014)。據(jù)報(bào)道，Bt作物持續(xù)種植可能導(dǎo)致土壤中酶活性和微生物數(shù)量顯著降低(Chenetal.,2011)，Bt基因作物種植或還田亦可能提高土壤細(xì)菌、真菌數(shù)量(Doneganetal.,1995; Wartrudetal.,1998; Tangetal.,2014)。但也有研究表明,Bt蛋白釋放到土壤后對土壤微生物類群(葉慧香等,2015; Doneganetal.,1996; Fangetal.,2012)、微生物多樣性(Zhouetal.,2016)、土壤酶活性(Fangetal.,2012)及養(yǎng)分含量(曾萍等,2014； 張美俊和楊武德,2008)的影響不明顯。由此可見，研究對象、方法不同，得到的結(jié)論不同，不同轉(zhuǎn)基因作物、不同外源基因的表達(dá)蛋白在土壤中的行為與歸趨亦不盡相同(張燕飛等,2011)。因此，有必要根據(jù)具體條件進(jìn)行研究和評價(jià)。

本文擬通過研究轉(zhuǎn)Bt棉秸稈還田后土壤養(yǎng)分含量的變化，了解和掌握Bt蛋白置入后對土壤肥力特性的影響，同時(shí)也為明確秸稈還田作為大規(guī)模轉(zhuǎn)基因植物秸稈無害化處理措施的可靠性和科學(xué)性提供數(shù)據(jù)參考。本文以幾種不同抗性水平的轉(zhuǎn)Bt基因棉花品種和1個(gè)非轉(zhuǎn)基因棉花常規(guī)品種為研究材料，連續(xù)2年跟蹤測試植株殘茬(秸稈)機(jī)械粉碎并原位還田后土壤養(yǎng)含量的變化，從土壤肥力營養(yǎng)學(xué)的角度詮釋Bt蛋白暴發(fā)式釋放對土壤養(yǎng)分特性的影響，為轉(zhuǎn)Bt基因棉的環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和管理提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中所用的鄂抗蟲棉1號(GK19)、棉種183(C20160032)、棉種184(C20160033)、棉種202(C20160053)、棉種206(C20160058)、棉種212(C20160064)、棉種214(C20160066)、棉種221(C20160073)、棉種222(C20160074)、棉種228(C20160097)均為轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉，來自不同棉種研究單位，不具有親緣關(guān)系。泗棉3號(Simian3)為非轉(zhuǎn)基因棉品種。以上材料均由農(nóng)業(yè)部科技發(fā)展中心提供。GK19為商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種，其余9個(gè)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品系截至試驗(yàn)結(jié)束還未進(jìn)入商業(yè)化，為保護(hù)商業(yè)機(jī)密，文中采用自編號表示。研究材料相關(guān)信息見表1，相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)由原農(nóng)業(yè)部轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心(成都)提供。

表1 研究材料相關(guān)信息

1.2 田間種植管理

試驗(yàn)地點(diǎn)位于四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物高新技術(shù)試驗(yàn)基地(彭州市濛陽鎮(zhèn))。該基地位于中國四川盆地西部的成都平原，氣候濕潤，雨量充沛，長期作為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的安全評價(jià)檢測工作的試驗(yàn)基地。土壤為龍門山?jīng)_積土，肥力水平中等、均勻，前茬作物為非轉(zhuǎn)基因玉米常規(guī)品種。試驗(yàn)中按照轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全相關(guān)條例規(guī)定設(shè)置圍墻、保護(hù)帶和相應(yīng)隔離設(shè)施。每年4月下旬播種，試驗(yàn)小區(qū)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)品種種植3個(gè)重復(fù)，每個(gè)小區(qū)30 m2(5 m×6 m)，寬窄行種植(窄行+寬行:0.3 m+0.7 m)，株距0.3～0.4 m，每個(gè)小區(qū)植株定植約100株。常規(guī)田間水肥管理。于棉花結(jié)鈴盛期后，將棉花植株整株原位機(jī)械粉碎后，將碎渣就地翻耕覆于棉花植株所在小區(qū)的土層中。

1.3 土壤樣品采集和處理

在棉花種植前茬收割后將田塊閑置并采集一次土壤樣品；次年再分別于2016年9月中旬及2017年9月中旬待棉花秸稈還田40 d后采集土壤樣品。將棉花種植出苗開始到棉花秸稈還田截止稱為1個(gè)生長周期(one growth cycle)。次年重復(fù)，為2個(gè)生長周期(two growth cycles)。每個(gè)小區(qū)采用五點(diǎn)取樣法進(jìn)行取樣。采樣前清理干凈地上植物和地表殘?jiān)脙?nèi)徑5 cm的土鉆采集0～20 cm耕作層土壤。將同一個(gè)小區(qū)中5個(gè)取樣點(diǎn)同一土層的土樣混合后，采用四分法縮分，保留約1 kg土樣作為一個(gè)樣品，然后一分為二,平行分裝成一式兩份，保鮮袋密封，隨即放冷藏保溫箱中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室登記編號，一份送四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料測試中心進(jìn)行肥力質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)測定，一份由本中心低溫保存?zhèn)溆糜谕寥乐蠦t蛋白含量測定。

1.4 土壤肥力測定

土壤樣品送四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料測試中心,參照行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測定肥力養(yǎng)分指標(biāo)的相關(guān)因子：土壤水分含量、pH值，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量。

1.5 土壤中Bt蛋白含量的測定

將土壤樣品研磨均勻后充分混合，稱取1 g，加入10 mL 0.01mol·L-1磷酸鹽緩沖液(PBS，pH7.2～7.4)進(jìn)行勻漿振動(dòng)混勻。4 ℃，3000 r·min-1離心20 min，取上清，于4 ℃低溫保存?zhèn)溆谩?/p>

采用EnviroLogix Cry1Ab/Cry1Ac檢測試劑盒(EnviroLogix Inc， USA)對土壤樣品中Bt蛋白含量進(jìn)行測定。將標(biāo)準(zhǔn)蛋白稀釋成1.00、0.80、0.64、0.46、0.28、0.10 ng·mL-16個(gè)濃度梯度建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別取50 μL標(biāo)準(zhǔn)液和待測樣品按操作指南進(jìn)行處理和檢測。吸光值測定方法同上。插值法計(jì)算土壤樣品中單位鮮物質(zhì)質(zhì)量Bt蛋白的含量。每個(gè)待測樣品設(shè)2個(gè)平行孔，其平行孔測定值均值作為該樣品測定值。

1.6 數(shù)據(jù)處理

每個(gè)品種樣品3個(gè)重復(fù)，平均值作為該品種樣本的測定值。棉種202、棉種206、棉種212的各參數(shù)測定值均值作為高抗品種的測定值。棉種183、棉種221、棉種222的各參數(shù)測定值均值作為中抗品種的測定值。棉種184、棉種214、棉種228的各參數(shù)測定值均值作為低抗品種的測定值。商業(yè)化抗蟲棉品種GK19及非轉(zhuǎn)基因棉品種3個(gè)小區(qū)重復(fù)測定值平均值作為該樣本的測定值。根據(jù)各個(gè)樣品水分含量，將土壤酶活性的測定值換算為干基含量。數(shù)據(jù)初級計(jì)算以及灰色關(guān)聯(lián)分析(grey relation analysis， GRA)、層次分析過程采用Excel 2010軟件完成，利用SPSS 13.0軟件對樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性分析、多重比較、相關(guān)性分析等數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。采用GraphPad Prism 5進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和圖形繪制。

參考王維等(2018)和胡瑞文等(2018)的方法，采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對秸稈還田后土壤肥力質(zhì)量變化進(jìn)行評價(jià)分析。將土壤環(huán)境系統(tǒng)視為一個(gè)灰色系統(tǒng)，選取有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷和速效鉀作為肥力參評因子。采用層次分析法(analytic hierarchy process， AHP)(Jiangetal.,2012)確定本研究中各土壤肥力評價(jià)指標(biāo)權(quán)重Wk，即各個(gè)肥力因子對土壤肥力的重要性和貢獻(xiàn)。土壤肥力評價(jià)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是確定比較數(shù)列和參考數(shù)列。取各肥力指標(biāo)最佳值組合為參考數(shù)列，其中全氮、全鉀、有效磷、堿解氮取最大測定值的數(shù)值上限，全磷、有機(jī)質(zhì)和速效鉀的最佳值參照土壤適宜性評價(jià)指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)上限值(Lietal.,2018)。以各肥力指標(biāo)的實(shí)測值組合為比較數(shù)列。對比較數(shù)列和參考數(shù)列進(jìn)行無量綱化處理，計(jì)算參考數(shù)列和比較數(shù)列之間的差序列。根據(jù)公式(1)求取關(guān)聯(lián)系數(shù)：

(1)

式中minmin|x0(k)-xi(k)|為二級最小差，maxmax|x0(k)-xi(k)|為二級最大差。ρ為分辨系數(shù)，取值0.5。

最后采用加乘法計(jì)算各評價(jià)指標(biāo)(比較序列)與參考序列對應(yīng)元素的加權(quán)關(guān)聯(lián)系數(shù)之和，得出各樣品土壤肥力與秸稈還田前肥力最差的水平的關(guān)聯(lián)度。計(jì)算公式為(2)：

式中Wk為各指標(biāo)的權(quán)重。

按照灰色關(guān)聯(lián)分析原理，與土壤最優(yōu)肥力參比關(guān)聯(lián)度越大，表明該數(shù)列與參考數(shù)列愈接近，其土壤肥力越高；相反，關(guān)聯(lián)度越小，其土壤肥力越低。

2 結(jié)果與分析

2.1 轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉秸稈還田后土壤中Bt蛋白含量的變化特征分析

本研究中，在測定土壤Bt蛋白時(shí)，均得到線性關(guān)系良好的標(biāo)準(zhǔn)曲線(R2>0.99)。在棉花種植前所有土壤中Bt蛋白檢測值均值為(0.87±0.22) μg·kg-1。分別經(jīng)過1、2個(gè)生長周期后，在各小區(qū)的土壤樣品中Bt蛋白檢測值均值分別為(1.21±0.25)、(1.22±0.07) μg·kg-1，甚至轉(zhuǎn)基因棉品種還田土壤檢測值還低于非轉(zhuǎn)基因棉品種。

采用單因素方差分析法——Tukey多重比較(P<0.05)分析比較H、M、L、Cp土壤中Bt蛋白檢測值與Cn檢測值，發(fā)現(xiàn)所有轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉小區(qū)土壤中Bt蛋白含量與常規(guī)非轉(zhuǎn)基因棉之間無顯著差異(圖1)。結(jié)果表明，不論經(jīng)過1個(gè)生長周期還是2個(gè)生長周期后，轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲棉秸稈還田并未造成土壤中Bt蛋白含量的顯著增加，且轉(zhuǎn)Bt基因棉與非轉(zhuǎn)基因棉還田對土壤Bt蛋白含量的貢獻(xiàn)無顯著差異。

圖1 土壤中Bt蛋白攝入情況分析

2.2 轉(zhuǎn)Bt基因棉花秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量的影響

在轉(zhuǎn)Bt基因棉結(jié)鈴盛期將秸稈機(jī)械粉碎后原位還田，連續(xù)2年定位試驗(yàn)，并對土壤養(yǎng)分含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明，棉花秸稈原位還田使土壤耕作層中全氮、全磷、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀和堿解氮含量提高，測定值較秸稈還田前皆顯著增加，且1、2個(gè)生長周期后均有不同程度增幅(表2)。試驗(yàn)地土質(zhì)本身為弱酸性，pH值為6.02～6.81。棉花秸稈原位還田后土壤pH值有不同程度的提升，部分地塊土壤pH值達(dá)7.00以上。

采用Tukey多重比較(P<0.05)的方法對土壤肥力各養(yǎng)分含量變化值分析，在經(jīng)過1、2個(gè)生長周期后，無論是H、M、L、Cp幾種不同抗蟲性水平的轉(zhuǎn)Bt基因棉種間，還是轉(zhuǎn)Bt基因棉花與非轉(zhuǎn)基因棉花品種(泗棉3號)之間，秸稈原位還田后其土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、有效鉀以及全氮、全磷、全鉀等肥力養(yǎng)分含量變化幅度均無顯著差異(圖2)。以上結(jié)果表明，秸稈還田可使土壤肥力顯著增加，且在轉(zhuǎn)基因品種與非轉(zhuǎn)基因品種間無顯著差異。由此可見，轉(zhuǎn)Bt基因棉秸稈還田不會導(dǎo)致土壤肥力相關(guān)因子的負(fù)面性改變，也不會改變秸稈還田提升土壤肥力的效能。

表2 轉(zhuǎn)Bt基因棉花秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量的影響

續(xù)表2

抗蟲性Insect-resistibility全鉀含量 Content of total potassium/(g·kg-1)基數(shù)值Initialvalue1個(gè)生長期后One lifecycle later2個(gè)生長期后Two life cycles later有機(jī)質(zhì)含量 Content of organic matter/(g·kg-1)基數(shù)值Initialvalue1個(gè)生長期后One lifecycle later2個(gè)生長期后Two life cycles laterH14.44±0.82a16.19±0.36b19.78±0.12c17.40±0.85a21.98±1.27b30.93±0.41cM14.73±0.71a16.26±0.46b20.01±0.50c 16.51±1.82a22.12±1.55b29.19±0.44cL15.25±0.10a16.13±0.13b20.14±0.23c18.34±1.75a21.93±1.36b30.10±0.93cCp14.90±0.74a16.56±0.03b20.50±0.16c18.69±2.17a23.02±0.94b29.14±0.56c Cn14.80±0.91a17.04±0.57b19.92±0.34c18.18±0.55a22.29±1.11b29.67±1.03c抗蟲性Insect-resistibility有效磷含量 Content of available phosphate/(mg·kg-1)基數(shù)值Initialvalue1個(gè)生長期后One lifecycle later2個(gè)生長期后Two life cycles later速效鉀含量 Content of available potassium/(mg·kg-1)基數(shù)值Initialvalue1個(gè)生長期后One lifecycle later2個(gè)生長期后Two life cycles laterH11.25±4.35a56.03±7.29b82.95±1.25c52.50±6.50a101.48±7.27b140.68±6.66cM3.25±0.95a52.47±2.49b83.90±3.12c58.50±5.50a97.88±11.62b139.59±9.92c L10.00±0.80a58.01±1.38b80.95±1.85c57.00±1.00a96.86±8.65b126.18±3.24cCp10.55±7.25a51.04±1.00b86.49±0.26c87.00±12.00a110.25±5.89b148.91±1.04cCn10.42±7.08a53.12±1.65b76.75±0.39c62.08±0.35a97.68±1.46b128.49±7.96c抗蟲性Insect-resistibility堿解氮含量 Content of alkali-hydrolyzale nitrogen/(mg·kg-1)基數(shù)值Initialvalue1個(gè)生長期后One lifecycle later2個(gè)生長期后Two life cycles laterpH值 pH value基數(shù)值Initialvalue1個(gè)生長期后One lifecycle later2個(gè)生長期后Two life cycles laterH111.03±6.05a125.81±5.94bc135.07±5.10c6.56±0.08a6.81±0.12ac7.02±0.04bcM103.36±2.95a118.94±5.33b131.78±2.56c6.13±0.05a6.28±0.15ac6.52±0.17bcL107.17±4.27a122.78±1.59bc131.01±1.99c5.93±0.15a6.37±0.11b6.80±0.19cCp103.29±10.14a116.68±12.61b132.94±5.82c5.65±0.09a6.08±0.09b6.55±0.31cCn98.33±0.55a110.17±2.68b123.32±6.30c5.65±0.09a6.02±0.30b6.62±0.18c

同列數(shù)據(jù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)后不同小寫字母者表示在5%水平上差異顯著。

The data (means±SD) in the same column with the different letters mean significant differences at 5% level.

2.3 轉(zhuǎn)Bt基因棉花秸稈還田對土壤養(yǎng)分含量影響與其抗蟲性的相關(guān)性分析

對土壤養(yǎng)分含量變化與棉花抗蟲性水平相關(guān)性進(jìn)行分析，不論經(jīng)過1個(gè)生長周期還是2個(gè)生長周期，棉花秸稈還田后，土壤中全氮、全鉀、有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀、堿解氮等養(yǎng)分含量的變化與棉花抗蟲性水平皆無顯著相關(guān)。換言之，土壤養(yǎng)分含量的變化僅源于植株殘?bào)w中大量生源物質(zhì)補(bǔ)充進(jìn)入到土壤，而與還田的棉品種是否為轉(zhuǎn)Bt基因棉及其抗蟲性為高、中、低哪種水平都無確切統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)系。

2.4 轉(zhuǎn)Bt基因棉花秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量影響的綜合分析

采用層次分析法得到有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷、全鉀的權(quán)重Wk分別為：0.3165、0.1999、0.1273、0.0851、0.1999、0.0418、0.0296。經(jīng)過一致性檢驗(yàn)，其層次總排序的一致性指標(biāo)CI為0.0693，與隨機(jī)一致性指標(biāo)RI比率CR=0.0525<0.10，通過一致性檢驗(yàn)，判斷矩陣合理，得到的權(quán)向量值可信。

按公式(1)得到H、M、L、Cp、Cn所在小區(qū)土壤各肥力參數(shù)關(guān)聯(lián)系數(shù)。按公式(2)得到各抗性級別棉種所在試驗(yàn)小區(qū)的土壤肥力分別在秸稈還田前、經(jīng)過1、2年生長期3個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)與土壤優(yōu)質(zhì)水平的肥力參考序列的關(guān)聯(lián)度，繼而將各小區(qū)關(guān)聯(lián)度的平均值作為該次土壤樣本綜合關(guān)聯(lián)度。通過比較分析各階段綜合關(guān)聯(lián)度之間的差異，評價(jià)秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，在秸稈還田前、經(jīng)過1、2年生長期秸稈還田后的3個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)與參考序列的綜合關(guān)聯(lián)度分別為0.528、0.626和0.781，采用加權(quán)關(guān)聯(lián)度排序，秸稈還田前<經(jīng)過一年生長期秸稈還田<2年生長期秸稈還田，三者之間綜合關(guān)聯(lián)度在P<0.01水平上具極顯著差異(表3)。

表3 土壤肥力質(zhì)量變化綜合關(guān)聯(lián)分析

Ⅰ:秸稈還田前；Ⅱ:1個(gè)生長期后; Ⅲ: 2個(gè)生長期后;平均值列不同大寫字母表示差異顯著(P<0.001)；關(guān)聯(lián)度差列相同小寫字母表示無顯著差異(P<0.05)。

Ⅰ: Before straw returning; Ⅱ: One growth cycle later; Ⅲ:Two growth cycles later. Different capital letters in the same row for the mean value meant significant difference at 0.001 level．Same lower case in the same row for value difference of the grey comprehensive relationship degree meant no significant difference at 0.05 level．

分析H、M、L、Cp幾種不同抗蟲性的Bt棉及編號為Cn的非轉(zhuǎn)基因棉花品種(Simian 3)秸稈還田后較之前土壤肥力綜合關(guān)聯(lián)度的變化，結(jié)果表明，土壤肥力綜合關(guān)聯(lián)度的變化在幾種不同抗蟲性的棉品種間無顯著差異(表3)，該結(jié)果與之前的相關(guān)性分析結(jié)果一致。因此，Bt棉秸稈還田對土壤肥力的影響與非轉(zhuǎn)基因棉品種一樣，可使土壤肥力得到提升，與其抗蟲性水平無關(guān)。

3 討論與結(jié)論

3.1 轉(zhuǎn)Bt基因棉秸稈還田后外源Bt蛋白在土壤中殘留特性

研究結(jié)果表明，秸稈還田后土壤中Bt蛋白含量較之前未有顯著增加，且在轉(zhuǎn)基因棉與非轉(zhuǎn)基因棉間無顯著差異。由此可見，Bt蛋白在土壤中可快速降解，在Bt基因棉還田40 d后土壤中Bt蛋白已快速分解至較低水平。該結(jié)果與王建武等(2009)、曾萍等 (2014)對Bt玉米秸稈研究結(jié)果基本一致。但目前對于轉(zhuǎn)Bt基因棉秸稈還田后Bt蛋白降解的機(jī)制和規(guī)律，以及是否與特定地域特性有關(guān)等問題還未完全清楚，轉(zhuǎn)基因棉秸稈還田后對土壤肥力質(zhì)量的影響未顯示與非轉(zhuǎn)基因棉間的差異是否緣于Bt蛋白在土壤中快速降解，而對土壤微生物群體結(jié)構(gòu)及土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡未產(chǎn)生不利影響，有待進(jìn)一步研究。

3.2 “轉(zhuǎn)Bt基因”不成為Bt棉秸稈還田提高土壤肥力的限制性因素

本文采用4種不同遺傳背景、不同抗性水平的轉(zhuǎn)Bt棉品種及非轉(zhuǎn)基因棉為研究對象，以排除單一遺傳背景的影響，保證研究結(jié)果代表性。通過連續(xù)2年對轉(zhuǎn)Bt基因棉秸稈還田后的土壤肥力監(jiān)測，直觀地體現(xiàn)Bt作物秸稈還田對土壤養(yǎng)分特性的影響。結(jié)果表明，秸稈還田后有機(jī)質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀、全氮、全磷的含量都顯著升高。通過關(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，秸稈還田后土壤肥力逐年增加。且不同抗蟲性轉(zhuǎn)Bt基因棉間以及與非轉(zhuǎn)基因棉間皆不具顯著性差異。由此可見，秸稈還田后土壤肥力的提升與棉花抗性水平無關(guān)，Bt作物秸稈還田不會導(dǎo)致土壤肥力相關(guān)因子的負(fù)面性改變，相反還可有效提高土壤肥力。因此，“轉(zhuǎn)Bt基因”不成為Bt棉秸稈還田提高土壤肥力的限制性因素。

3.3 原位還田有條件作為轉(zhuǎn)Bt基因植物秸稈無害化利用處理的理想方式

在本研究中，棉花秸稈經(jīng)過機(jī)械粉碎后還田，在后續(xù)季節(jié)中未發(fā)現(xiàn)有次生苗，這是秸稈還田作為轉(zhuǎn)基因植株滅活處理有效措施的前提。研究結(jié)果表明，Bt基因植物秸稈經(jīng)粉碎后還田不會對土壤肥力等特性產(chǎn)生不利影響，其秸稈還田還可為土壤中補(bǔ)充大量的生源要素，提高土壤肥力。因此，現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明原位秸稈還田是轉(zhuǎn)Bt基因植物秸稈無害化利用處理的理想方式。但2年跟蹤研究采集到的數(shù)據(jù)有限，要更準(zhǔn)確客觀地評估秸稈還田作為轉(zhuǎn)Bt基因植物秸稈處理措施的合理性和科學(xué)性，還有必要在不同生態(tài)區(qū)開展定位研究與長期觀測，結(jié)合自然環(huán)境條件特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)管理措施對土壤生態(tài)系統(tǒng)的影響。

對Bt棉秸稈還田對土壤肥力質(zhì)量影響的相關(guān)研究是對轉(zhuǎn)基因棉環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性評估的重要方向，也為明確秸稈還田可否作為轉(zhuǎn)基因植株無害化處理的可靠途徑提供依據(jù)。轉(zhuǎn)基因生物安全管理是長期性的，對轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)定位亦需要越來越具象化，以對隔離措施、基因漂移侵權(quán)等問題作出更準(zhǔn)確的前瞻性判斷，從而增強(qiáng)轉(zhuǎn)基因環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)評估的準(zhǔn)確性和管控措施的可行性。