棉田天敌种群动态探索范文

草甘膦是一种广谱性内吸灭生性除草剂，广泛应用于防除果园、农田及休闲地杂草，是世界上应用规模最大的除草剂品种之一［1］。但是，在草甘膦的使用过程中，往往容易对棉花及其它作物造成药害。转基因抗草甘膦作物的应用不仅可以避免药害的产生，还可以扩大草甘膦的使用范围。自1997年美国率先开始种植转基因抗草甘膦棉花以来，抗草甘膦棉花在美国的种植面积比例已从1997年的3．2％增加到2009年的70％左右［2］。尽管我国转基因抗除草剂作物研究的总体水平与发达国家还存在较大差距，但经过多年研究和努力，目前已经分离和鉴定了多个拥有自主知识产权的草甘膦高抗基因，并已经获得一批稳定表达的单抗草甘膦和具有抗草甘膦抗虫复合性状的转基因棉花新材料［3－6］。随着农业现代化水平的提高，农村劳动力大量城市化转移，棉花生产对抗草甘膦品种的需求越来越强烈。转基因抗草甘膦棉花势必将成为我国继抗虫棉之后有望推广的另一类转基因棉花产业化品种。转基因抗草甘膦棉花与其它转基因作物一样，在为人类做出巨大贡献的同时，其环境安全问题正日益被人们关注，并成为国内外学者研究的焦点。研究转基因抗草甘膦棉花对棉田主要害虫和天敌的种群动态的影响是转基因棉花环境安全性评价的重要内容，有关方面的研究国内外报道甚少。本文在隔离条件下，于田间小区系统调查研究了转基因抗草甘膦抗虫棉田主要害虫和天敌的种群消长规律，比较其对害虫、天敌种群数量的影响，以期为转基因抗草甘膦抗虫棉花的安全性评价积累科学的数据，并为转基因抗草甘膦抗虫棉田害虫综合防治技术体系的建立提供科学依据。

1材料与方法

1．1试验材料

转基因抗草甘膦抗虫棉花品系KCM201001，转Bt基因（Cry1Ac）棉品种为中棉所44，对照品种为常规棉品种中棉所49，均由中国农业科学院棉花研究所育种研究室提供。

1．2试验处理

试验于2010年在河南安阳中国农业科学院棉花研究所试验农场进行，试验地四周有围墙隔离，试验设3个处理：（1）转基因抗草甘膦抗虫棉田（简称“双抗棉田”）；（2）转Bt基因抗虫棉田（简称“Bt棉田”）；（3）非转基因棉田（简称“常规棉田”），3个处理在整个生育期均不施用任何化学农药。每处理分别种植3个小区，共9个小区，小区间随机排列，小区面积为200m2，棉花种植密度为5．5万株•hm－2，播种日期为4月28日。

1．3调查方法

各处理棉田于5月11日－9月30日每5d调查1次，共调查29次。调查采用对角线五点取样法，每小区每次调查5个样点，每样点20株棉花。调查取样植株上主要昆虫的种类和数量，并作详细记载，中后期棉蚜、棉粉虱、棉叶螨等刺吸式害虫仅记载统计单株棉花上、中、下部共3片展开叶上的数量。1．4统计分析用SPSS13．0统计分析软件对调查结果进行方差分析。

2结果与分析

2．1对主要害虫种群动态的影响

2．1．1棉铃虫。调查发现，3种不同类型棉田中，棉株上棉铃虫的落卵量呈现明显的季节变化（图1）。从6月上旬始见卵，于6月25日出现一高峰期，此时为2代棉铃虫发生期，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的百株落卵量分别为504、448、482粒，双抗棉分别比Bt棉和常规棉增加12．5％和4．6％；Bt棉田落卵量最少，比常规棉田少7．1％；但经Duncan差异显著性分析，三者差异并未达显著水平。7月20日出现第二次产卵高峰，此时为3代棉铃虫发生期，3种类型棉田的落卵量仍然为双抗棉田＞常规棉田＞Bt棉田，百株落卵量分别为666，402，382粒，双抗棉田落卵量显著多于其它2种类型田，比Bt棉和常规棉分别增加74．3％和65．7％，后两者差异不显著（F＝0．045，df＝8，P＝0．838）。8月下旬，4代棉铃虫发生期，棉田的落卵量又出现一次小高峰，3种类型棉田百株落卵量均达到100粒左右，且差异不显著。可见，种植转基因抗草甘膦抗虫棉对棉铃虫的落卵量无显著影响。第一次发生高峰期出现在6月下旬至7月上旬，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田平均百株幼虫数分别为7．0，5．0，76．5头，其中双抗棉田和Bt棉田差异不显著（F＝0．462，df＝6，P＝0．522），两者的百株幼虫数均显著少于常规棉田，且差异达到极显著水平。7月25日出现第二次发生高峰，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田平均百株幼虫数分别为20．0，30．0，164．0头。8月4日第三次发生高峰期，3种类型棉田的平均百株幼虫数依次为2．0，4．0，74．0头。这两次发生高峰均表现为常规棉田＞双抗棉田＞Bt棉田，常规棉田极显著高于其它2种棉田（F＞14．327，df＝8，P＜0．005），而后两者差异不显著（F＜0．455，df＝8，P＞0．519）。从8月下旬以后，在双抗棉田和Bt棉田均未再发现棉铃虫幼虫，但常规棉田平均百株虫量仍达到10头左右。可见，双抗棉和Bt棉均对棉铃虫幼虫有良好的控制作用，可以有效减轻棉铃虫的危害；而常规棉田棉铃虫的发生量较大，仍需用化学农药进行防治。

2．1．2棉盲蝽。3种类型棉田棉盲蝽的种群消长见图3。从6月下旬开始棉田有盲蝽发生，田间种群数量逐步上升，至8月中下旬达到全年高峰，且3种类型棉田总体发生趋势一致。在棉盲蝽整个发生期，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田平均百株棉盲蝽数量（各类棉田各次调查的平均值）分别为16．3，25．5，48．0头，双抗棉田比Bt棉田和常规棉田分别减少36．1％和66．0％，双抗棉田与Bt棉田之间差异不显著（F＝1．178，df＝38，P＝0．285），但与常规棉田差异极显著（F＝9．184，df＝38，P＝0．004）；Bt棉田比常规棉田减少46．9％，差异不显著（F＝3．294，df＝38，P＝0．077）。可见，虽然双抗棉田和Bt棉田棉盲蝽的发生量少于常规棉田，但它们高峰期的百株数量仍远远高于防治指标，不能有效控制其危害，因此仍需加强田间虫情监测，适时防治。

2．1．3棉蚜。由图4可以看出，在棉花的整个生育期内，棉蚜的发生呈现明显的季节性变化，且3种类型棉田的变化趋势一致。2010年苗蚜发生较重，5月底发生量达顶峰，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的百株蚜虫数量分别为16011，17307，15763头，双抗棉田比Bt棉田减少7．5％，但比常规棉田增加1．6％，但三者之间不存在显著差异（F＝0．374，df＝27，P＝0．692）。2010年伏蚜发生较轻，整个8月份，3种类型棉田各次调查的平均百株蚜虫数量均为48．3头，未对棉田造成危害。可见，双抗棉和Bt棉对棉蚜没有控制作用，棉蚜的发生数量及趋势与常规棉差异不明显，应加强田间虫情检测，适时防治。

2．1．4棉叶螨。由图5可以看出，3种类型棉田从6月中旬至8月上旬均有棉叶螨发生，在此期间，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株虫量分别为306．5，270．2，489．2头，双抗棉田比Bt棉田增加13．4％，比常规棉田减少37．3％，但3种类型棉田间差异不显著（F＝0．445，df＝36，P＝0．644）。棉叶螨在7月上旬有一个明显的发生高峰，田间平均百株虫量表现为常规棉田（2794头）＞双抗棉田（2156头）＞Bt棉田（1016头），但三者间差异不显著（F＝1．730，df＝12，P＝0．219）。可见，双抗棉和Bt棉并不能有效控制棉叶螨的发生，棉叶螨的危害与常规棉相当，应加强田间虫情检测，适时防治。

2．1．5棉粉虱。由图6可以看出，3种类型棉田中棉粉虱的发生呈现相同的季节性变化，均从7月中旬开始出现棉粉虱的危害，此后发生数量逐渐增加，至9月下旬达到顶峰。整个发生期，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株棉粉虱数量分别为100．6，84．4，137．8头，双抗棉田比Bt棉田增加19．2％，比常规棉田减少27．0％，但3种类型棉田间不存在显著差异（F＝0．796，df＝45，P＝0．458）。可见，和常规棉相比，虽然双抗棉和Bt棉中棉粉虱数量有所减少，但仍需加强田间虫情的监测，适时防治。

2．2对主要天敌种群动态的影响

2．2．1草蛉类。棉田中主要有两种草蛉———中华草蛉（ChrysopasinicaTieder）和大草蛉（ChrysopaseptempunctataWesmael）。调查发现（图7－a），在草蛉的整个发生期内，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株落卵量分别为53．1，49．6，63．6粒，双抗棉田比Bt棉田增加7．1％，比常规棉田减少16．5％，但3种类型田不存在显著差异（F＝0．269，df＝63，P＝0．765）。7月中下旬棉田草蛉的百株落卵量达到高峰，最高达到250粒左右。草蛉成虫无明显的发生高峰期（图7－b），从6月底至9月底均有发生，在7月中下旬及8月中下旬发生数量均比较大。在草蛉发生期间，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株虫量分别为12．5，15．1，20．0头，双抗棉田比Bt棉田和常规棉田分别减少17．2％和37．5％，但三者间不存在显著差异（F＝1．330，df＝54，P＝0．273）。可见，与常规棉相比，双抗棉和Bt棉田草蛉的种群数量略有减少，但影响并不显著，表明双抗棉对草蛉无不利影响。

2．2．2龟纹瓢虫。龟纹瓢虫是棉田的优势天敌之一，3种类型田龟纹瓢虫的种群消长见图8。龟纹瓢虫的整个发生期间，三类棉田龟纹瓢虫的总体发生趋势基本一致，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田平均百株虫量分别为43．2，42．2，34．1头，双抗棉田比Bt棉田和常规棉田分别增加2．4％和26．7％，Bt棉田比常规棉田增加23．8％，但3种类型田不存在显著差异（F＝0．442，df＝75，P＝0．645）。可见，双抗棉田和Bt棉田中龟纹瓢虫的种群数量有所增加，表明双抗棉和Bt棉对龟纹瓢虫无不利影响。

2．2．3蜘蛛类。棉田中见到的蜘蛛有三突花蟹蛛（MisumenopostricuspidataFahricius）、直伸肖峭（TetragnathaextensaLinnaeus）、草间小黑蛛（Erigonidiumgramicicolum）等，其中以草间小黑蛛为主。由图9可以看出，在棉花的整个生育期，3种类型棉田中蜘蛛类种群发生数量及消长趋势相似，在6月底至7月初有一次小的发生高峰，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株虫量分别为21．3，26．0，24．7头，差异均不显著（F＝0．375，df＝6，P＝0．702）；从8月底开始，田间蜘蛛发生量增多，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株虫量分别为171．8、146．5、172．3头，双抗棉田比Bt棉田增加17．3％，比常规棉田减少0．3％，3种类型田差异均不显著（F＝0．825，df＝21，P＝0．452）。可见，双抗棉对蜘蛛无不利影响。

2．2．4小花蝽。小花蝽在3种类型棉田的种群动态见图10。整个发生期，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田平均百株小花蝽数量分别为45．0、37．4、39．4头，双抗棉田比Bt棉田和常规棉田分别增加20．3％和14．2％，三者差异均不显著（F＝0．290，df＝69，P＝0．749）。可见，双抗棉并不影响田间小花蝽的数量。2．2．5寄生蜂。棉田中常见的寄生蜂包括棉蚜茧蜂（Lysiphlebiajaponica）、齿唇姬蜂（Campoletischlorideae）、侧沟茧蜂（Microplitissp．）等。由图11可知，从5月下旬至8月中旬棉田均有寄生蜂发生，6月上旬为棉蚜茧蜂的发生高峰期，后期多为齿唇姬蜂和侧沟茧蜂。在寄生蜂的整个发生期，双抗棉田、Bt棉田和常规棉田的平均百株寄生蜂的数量分别为27．2，18．7，18．2，双抗棉田比Bt棉田和常规棉田分别增加31．3％和33．1％，Bt棉田比常规棉田增加2．7％，三者间差异均不显著（F＝0．359，df＝51，P＝0．700）。可见，和常规棉田相比，双抗棉田和Bt棉田寄生蜂的数量有所增加，但增加并不显著，说明双抗棉和Bt棉对寄生蜂的种群数量影响不大。

3小结与讨论

目前，国内外有关转基因抗草甘膦抗虫棉花的安全性研究方面多集中在基因的导入及人畜食用后的安全性研究方面，而有关转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田害虫和天敌种群动态影响等方面的研究较少。本研究表明，和常规棉相比，抗草甘膦抗虫棉田棉铃虫的落卵量无明显差异，但棉铃虫幼虫数量明显减少，其种群数量和发生趋势与Bt棉田相似，可见抗草甘膦抗虫棉对棉铃虫有良好的控制作用，这主要是由于该品系本身也携带有Bt抗虫基因所致。而与另外两种类型棉田相比，抗草甘膦抗虫棉田其它主要害虫全年发生消长规律及种群数量基本一致。试验结果表明，虽然抗草甘膦抗虫棉田棉盲蝽的发生量少于常规棉田，但仍不能有效控制其危害，整个棉盲蝽发生期，百株虫量仍达20头以上，高于防治指标，因此仍需加强田间虫情监测，适时进行防治；同样发现，抗草甘膦抗虫棉对棉蚜、棉叶螨和棉粉虱也没有控制效果，和常规棉相比，田间发生数量差异不显著，发生消长规律与常规棉和Bt棉相似，仍需采取综合防治措施以达到控制其为害的目的。从试验结果还可看出，与常规棉田和Bt棉田相比，转基因抗草甘膦抗虫棉田主要天敌的种群消长动态和发生数量没有明显差异，即该类型棉对棉田主要天敌的发生无显著影响。本研究初步明确了转基因抗草甘膦抗虫棉田主要害虫和天敌的种群动态，这有助于根据各个物种的发生时期，适时地进行害虫防治及有效地保护天敌，同时也为转基因抗草甘膦抗虫棉花的环境安全评价提供技术支持。但是，对于群落生态学来讲，种间关系是群落赖以生存的基础，生态系统内能量流动与物质循环是群落的主要功能，这种功能归根到底是物种间取食与被取食的关系在起作用。因此，为了更深刻地认识群落的营养结构和整体功能，更好地预测群落动态，必须明确整个昆虫群落的结构和组成，及群落内的种间关系［7－10］。而从群落生态学角度出发，进一步研究转基因抗草甘膦抗虫棉对棉田昆虫群落的影响，是建立转基因棉花环境安全评价技术标准的基础。今后将加强有关方面的研究。