沒(méi)有健康的土壤，就不可能有健康的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)。土壤不僅是各種有助于固生物的棲息地，還在糧食生產(chǎn)和減緩氣候變化方面起著至關(guān)重要的作用。

大氣中存在的大部分二氧化碳是由土壤中發(fā)生的各種生物過(guò)程造成的。當(dāng)大氣中的碳被吸收并儲(chǔ)存在土壤中時(shí)，就會(huì)發(fā)生碳封存。這個(gè)過(guò)程至關(guān)重要，因?yàn)橥寥乐袃?chǔ)存的碳越多，大氣中導(dǎo)致氣候變化的二氧化碳就越少。因此，恢復(fù)退化的土壤和采取土壤保護(hù)措施對(duì)于減少農(nóng)業(yè)排放的溫室氣體很重要。

耐除草劑作物等生物技術(shù)產(chǎn)品的普及不僅對(duì)農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)有利，而且還有利于保護(hù)土壤健康。

轉(zhuǎn)基因作物對(duì)土壤健康的影響

土壤健康狀態(tài)的評(píng)估是基于土壤如何發(fā)揮其促進(jìn)植物生長(zhǎng)和生產(chǎn)力的能力。這種促進(jìn)植物生長(zhǎng)的能力應(yīng)該被一直保留著以備將來(lái)也可以使用。有幾個(gè)參數(shù)常被用作土壤健康的指標(biāo)（土壤有機(jī)質(zhì)、肥力、侵蝕、養(yǎng)分保留等）；物理指標(biāo)（滲透性、土壤結(jié)構(gòu)、容重等）；化學(xué)指標(biāo)（pH值、活性碳、土壤硝態(tài)氮等）；和生物學(xué)特性（土壤酶、微生物及其活性等）。近期已有科學(xué)家研究了耐除草劑和抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因作物對(duì)其中一些指標(biāo)的影響，以闡明轉(zhuǎn)基因作物對(duì)土壤健康的整體影響。

水土流失

機(jī)械除草是表層土壤流失的原因之一。雜草奪走了農(nóng)作物的大部分養(yǎng)分，它們?cè)谝荒觊g可以?shī)Z走足夠養(yǎng)活全球10億人的營(yíng)養(yǎng)。用于除草的常見(jiàn)土壤做法之一是耕地或者犁地。然而，這種做法非常費(fèi)力、耗時(shí)，而且在控制雜草方面不是很有效。它還會(huì)導(dǎo)致土壤流失和徑流，影響土壤生物多樣性，并使溫室氣體從土壤中逸出。根據(jù)世界野生動(dòng)物基金會(huì)的數(shù)據(jù)，近150年來(lái)，世界上一半的土壤已經(jīng)流失。這些擔(dān)憂促使科學(xué)家開(kāi)發(fā)出不需要耕作的作物，即現(xiàn)在被稱為耐除草劑的作物。

耐除草劑(HT)作物耐受廣譜除草劑，如草甘膦和草銨膦，它們也是農(nóng)場(chǎng)中使用*安全的種類之一。這些除草劑針靶向植物代謝途徑中的特定酶，從而影響植物養(yǎng)分的合成，在*端情況下會(huì)殺死植物。當(dāng)耐除草劑作物被噴施這些除草劑時(shí)，它們并不會(huì)死亡，這與它們周圍的雜草不同。因此，耐除草劑作物可以促進(jìn)免耕或保護(hù)性耕作。施用除草劑后，雜草死亡并充當(dāng)保護(hù)土壤免受沖刷的“毯子“。少耕或不耕，土壤流失就會(huì)減少。這將意味著更多水分可以被保留和更少的溫室氣體被排放。

這對(duì)農(nóng)民和環(huán)境來(lái)說(shuō)是一個(gè)雙贏的解決方案，因?yàn)檗r(nóng)民付出的勞動(dòng)更少，而且他們不需要為犁地的拖拉機(jī)購(gòu)買化石燃料。目前用于耐除草劑作物的除草劑類型的毒性也遠(yuǎn)低于上世紀(jì)使用的那些類型。

耐除草劑技術(shù)已幫助全球數(shù)百萬(wàn)農(nóng)民。2018年，耐除草劑作物種植面積為8870萬(wàn)公頃，這種生物技術(shù)性狀種植的面積位居首位。

分解

分解是將養(yǎng)分從有機(jī)體循環(huán)回土壤的過(guò)程，涉及土壤生物（包括微生物）將大塊有機(jī)物分解成較小的有機(jī)物的作用過(guò)程。

科學(xué)家進(jìn)行了田間試驗(yàn)以研究抗蟲(chóng)（Bt）玉米和非抗蟲(chóng)玉米雜交品種的葉片殘留物分解情況。為了揭示可能導(dǎo)致分解變化的機(jī)制，對(duì)植物成分的結(jié)構(gòu)（C:N比、木質(zhì)素、纖維素、半纖維素）進(jìn)行了評(píng)估?？茖W(xué)家在生長(zhǎng)和發(fā)育的所有階段也監(jiān)測(cè)Bt蛋白的濃度。結(jié)果表明，Bt和非Bt植物的葉片殘留量相似，而非Bt植物之間的差異更為顯著。這也在植物成分中觀察到，其中在非Bt植物之間發(fā)現(xiàn)的變異比在Bt和非Bt植物之間發(fā)現(xiàn)的更多。科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)Bt蛋白可以快速降解，這意味著它在植物殘留物中持續(xù)的時(shí)間更短。這些研究并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Bt作物對(duì)土壤分解微生物群落的活動(dòng)有不利影響。

土壤酶

土壤酶是生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程中的關(guān)鍵因子，因?yàn)樗鼈冊(cè)诩铀偻寥乐械亩喾N反應(yīng)方面發(fā)揮著作用?？瓜x(chóng)作物在植物的所有部分都含有來(lái)自土壤細(xì)菌蘇云金芽孢桿菌的Cry蛋白，這些蛋白被質(zhì)疑會(huì)改變土壤中的微生物動(dòng)態(tài)、生物多樣性和基本的生態(tài)系統(tǒng)功能。紐約大學(xué)的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)薈萃分析，以確定Bt作物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的命運(yùn)和影響。研究發(fā)現(xiàn)參與氮循環(huán)的土壤酶的響應(yīng)比往往會(huì)增加，而參與磷循環(huán)的酶通常會(huì)降低。他們還指出，在Bt作物種植中，有Bt殘留物的酶活性反應(yīng)通常比沒(méi)有Bt殘留物的作物更強(qiáng)。

土壤生物

目前，一些科學(xué)家已經(jīng)發(fā)表了幾篇關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物對(duì)生物多樣性，特別是對(duì)土壤生物影響的綜述。其中一篇綜述通過(guò)對(duì)70篇關(guān)于Bt作物對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)影響的研究論文的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)Cry蛋白對(duì)非目標(biāo)土壤生物（包括虱子、跳蟲(chóng)、螨蟲(chóng)、蚯蚓、線蟲(chóng)、原生動(dòng)物）以及土壤中不同酶的活性 幾乎沒(méi)有什么毒害作用。研究中發(fā)現(xiàn)的細(xì)小影響主要是地理、溫度、植物品種和土壤類型差異導(dǎo)致的結(jié)果，與Cry蛋白的存在無(wú)關(guān)。

GM Crops雜志上發(fā)表的另一篇關(guān)于轉(zhuǎn)基因作物對(duì)土壤生物的影響的綜述也得出了類似的結(jié)論。表1總結(jié)了本綜述中包含的一些研究信息。

表1.Bt作物對(duì)土壤生物影響的研究

基于研究論文中所討論的信息，轉(zhuǎn)基因作物不會(huì)對(duì)土壤健康構(gòu)成重大風(fēng)險(xiǎn)。天氣變化等其他環(huán)境因素通常對(duì)土壤健康指標(biāo)差異的貢獻(xiàn)更大。相反，引用的研究表明轉(zhuǎn)基因作物可以通過(guò)促進(jìn)保護(hù)性耕作來(lái)幫助保持農(nóng)業(yè)土壤的健康和生產(chǎn)力。隨著這些進(jìn)步，未來(lái)可能會(huì)開(kāi)發(fā)出更多為保護(hù)農(nóng)業(yè)而設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)基因作物，以保持我們的土壤健康和糧食安全。

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