雒珺瑜，張　帥，呂麗敏，王春義，朱香鎮(zhèn)，李春花，崔金杰

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所,棉花生物學(xué)國家重點實驗室，安陽　455000

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2009—2013年Bt棉田節(jié)肢動物群落多樣性動態(tài)變化

雒珺瑜，張帥，呂麗敏，王春義，朱香鎮(zhèn)，李春花，崔金杰*

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所,棉花生物學(xué)國家重點實驗室，安陽455000

研究多年種植轉(zhuǎn)Bt基因棉花對棉田節(jié)肢動物群落昆蟲結(jié)構(gòu)與組成、生物多樣性的影響，明確其變化趨勢，可為棉田害蟲綜合治理與生態(tài)調(diào)控、轉(zhuǎn)Bt基因棉花環(huán)境安全性評價提供科學(xué)借鑒。于2009—2013年連續(xù)5年對轉(zhuǎn)Bt基因棉花中棉所41和非轉(zhuǎn)基因棉花中棉所49棉田節(jié)肢動物群落進行了系統(tǒng)調(diào)查，并結(jié)合5a氣象因子的變化，分析了5年內(nèi)棉田節(jié)肢動物群落相關(guān)參數(shù)的變化趨勢。結(jié)果分析表明，2009—2013年中棉所41棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落所屬目數(shù)有所上升，但差異不顯著；所屬科數(shù)、物種數(shù)、個體總數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，個別年份差異顯著，其余年份基本保持不顯著的波動水平；昆蟲群落和害蟲亞群落多樣性指數(shù)呈下降的趨勢，至2013年下降達到顯著水平，其余年份之間差異不顯著，天敵亞群落多樣性指數(shù)無顯著變化；昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落均勻性指數(shù)無顯著變化；昆蟲群落和害蟲亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)有所上升，至2013年差異達到顯著水平，天敵亞群落優(yōu)勢集中性各年份間無顯著變化；與中棉所49棉田相比，相同年份中棉所41棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落結(jié)構(gòu)與組成、多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢集中性指數(shù)均無顯著差異?？梢?，短期內(nèi)非劇烈天氣變化對轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物群落、害蟲亞群落和天敵亞群落在結(jié)構(gòu)與組成、生物多樣性方面沒有明顯的影響。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉；節(jié)肢動物群落；生物多樣性；影響分析

生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的變化是導(dǎo)致害蟲重大變化的主要因素之一，棉田是受人為活動干擾、以棉花為中心的多種害蟲、天敵共存、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)系統(tǒng)[1]。 棉花是我國重要的經(jīng)濟作物，棉花的生產(chǎn)受棉田害蟲、天敵之間形成的節(jié)肢動物群落多樣性的重要影響。棉田節(jié)肢動物群落多樣性越高，其群落的穩(wěn)定性越高，營養(yǎng)層之間能流越順暢，棉田害蟲受自然天敵的控制能力越強，棉花生產(chǎn)受到害蟲的危害而引起的產(chǎn)量損失越少[2]；另外棉田生態(tài)系統(tǒng)節(jié)肢動物群落多樣性受氣候、外界逆境(蟲害、外源殺蟲基因、干旱、澇漬)等多種因素的影響[3]。因此評價棉田節(jié)肢動物群落多樣性的變化是國內(nèi)外學(xué)者研究的焦點和熱點[4-5]。

外界因素及食物關(guān)系可引起昆蟲群落內(nèi)部害蟲及其天敵種群動態(tài)變化，而昆蟲群落的時空變化，會引起優(yōu)勢種發(fā)生演替，導(dǎo)致昆蟲群落的多樣性和穩(wěn)定性也會發(fā)生變化[6-7]。棉田節(jié)肢動群落物結(jié)構(gòu)與組成變化、生物群落不穩(wěn)定，可引起某些害蟲的大暴發(fā)，進而直接影響棉花生產(chǎn)，嚴重威脅著棉花的豐產(chǎn)豐收[8]。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對棉田節(jié)肢動物群落生態(tài)學(xué)進行了大量的研究[9-15]，研究內(nèi)容圍繞轉(zhuǎn)基因作物[16-18]、棉花生育期、棉田種植結(jié)構(gòu)[19-20]及殺蟲劑[21-23]等方面對棉田節(jié)肢動物群結(jié)構(gòu)、種群動態(tài)、群落演替的影響等方面，這些研究極大的豐富了棉田節(jié)肢動物群落生態(tài)學(xué)和昆蟲群落生態(tài)學(xué)的內(nèi)容，但還沒有得出一個明確的結(jié)果，表明不同影響因子對其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響不同[17]。因此，轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物群落多樣性長期跟蹤監(jiān)測可為轉(zhuǎn)基因棉花環(huán)境安全性評價提供更可靠的理論依據(jù)。

因此，本文以非轉(zhuǎn)基因棉花對照，本文從2009—2013年結(jié)合棉田氣候變化，系統(tǒng)調(diào)查轉(zhuǎn)Bt基因棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落的結(jié)構(gòu)與組成、生物多樣，明確其在中長期內(nèi)種植對棉田節(jié)肢動物群落多樣性的影響，以及如何影響等內(nèi)容，為轉(zhuǎn)Bt基因棉花環(huán)境安全性評價提出科學(xué)借鑒，并可根據(jù)生產(chǎn)和保護需要為棉田生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲群落的演替趨勢、演替速度及演替方向等采取可持續(xù)發(fā)展和可利用的措施。

1　試驗材料和方法

1.1試驗材料

中棉所49為非轉(zhuǎn)基因棉花品種，簡稱常規(guī)棉；中棉所41為轉(zhuǎn)Cry1Ac基因棉花品種，簡稱轉(zhuǎn)Bt基因棉花；中棉所41和中棉所49不是同源親本材料，但均是目前市場上出售且大面積種植的主栽棉花品種，均由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所遺傳育種研究室提供。

1.2試驗方法

1.2.1試驗設(shè)計

試驗于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所試驗農(nóng)場東廠進行(東經(jīng)113°37′至114°58′，北緯 35°12′至36°22′，粘土類型)。每年4月28日—4月30日期間播種，棉花品種隨機區(qū)組種植，小區(qū)面積不小于300m2，每品種3次重復(fù)。株距0.27m，行距0.8m。常規(guī)耕作管理，棉田全生育期不使用任何化學(xué)農(nóng)藥。

1.2.2氣象數(shù)據(jù)

2009—2013年由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所試驗農(nóng)場安裝的小型氣象站監(jiān)測所得。

1.2.3害蟲及其天敵昆蟲調(diào)查方法

試驗采用對角線五點取樣方法(農(nóng)業(yè)部953號公告-12.4—2007)[24]，各處理棉田從5上旬開始至8月底，每5d調(diào)查1次2種棉田主要害蟲及其天敵的種群數(shù)量。每小區(qū)每次調(diào)查10個樣點，每點調(diào)查5株棉花。詳細調(diào)查取樣范圍內(nèi)地面和植株上昆蟲的種類和數(shù)量，并作詳細記載，記錄所有直接觀察到的節(jié)肢動物的名稱、發(fā)育階段和數(shù)量。開始調(diào)查時首先快速觀察活潑易飛的昆蟲和(或)蜘蛛數(shù)量。田間不易識別或者未知種類按統(tǒng)一編號進行記載歸類。

1.2.4數(shù)據(jù)分析方法

(2)變異系數(shù)

通常統(tǒng)計學(xué)方法是假設(shè)研究的空間變量為隨機變量、相互獨立的，通過計算研究變量的最大值、最小值、均值、標(biāo)準差、方差和變異系數(shù)等來分析和研究變量的變異性。變異系數(shù)的大小反映了隨機變量的離散程度，即表示所研究的變量變異性的強弱。其中變異系數(shù)的計算公式為：

式中，CV為變異系數(shù)(%),δ為標(biāo)準差,μ為均值。

2　結(jié)果與分析

2.1氣象數(shù)據(jù)

2009—2013年1—8月河南安陽棉田相關(guān)氣象資料如表1所示。由表1可見，2009年至2013年平均氣溫整體上呈上升的趨勢，其中2011年最低，為24.8℃，2012年和2013年平均氣溫最高，均為25.6℃；2010年相對濕度最高，其次是2011年，2012年最低；降雨量2012年最高，達106.9mm，其次是2010年(96.5mm)，2011年最低，為48.6mm。

2.2兩種棉田節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)與組成

2.2.1兩種棉田節(jié)肢動物所屬目數(shù)

2009—2013年轉(zhuǎn)Bt 棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到節(jié)肢動物所屬目數(shù)如表2所示。由表2可見，2009—2013年中棉所41和中棉所49棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落所屬目數(shù)均有所上升，但變化差異均不顯著，其中“中棉所41棉田”目數(shù)分別在10.7—12.7個、8.7—11.0個和6.0—8.0個之間，中棉所49棉田目數(shù)分別在10.7—13.0個、8.3—11.0個和6.0—8.0個之間；相同年份中棉所41與中棉所49棉田無顯著性差異。表明2009—2013年試驗期間，棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落所屬目數(shù)變化不顯著，轉(zhuǎn)Bt基因?qū)ζ錈o不利影響。

通過變異系數(shù)統(tǒng)計分析，兩種棉田天敵亞群落的變異系數(shù)均較大，其次是害蟲亞群落，表明年份間氣候變化對天敵亞群落的影響較大。

表1　2009—2013年5—8月相關(guān)氣象資料(河南安陽)Table 1　The climate data during June to September from 2009 to 2013 years(Anyang, Henan)

表2　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到的節(jié)肢動物所屬目數(shù)(2009—2013年)Table 2　Number of order of arthropods that surveyed in Bt-cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

2.2.2兩種棉田節(jié)肢動物所屬科數(shù)

2009—2013年轉(zhuǎn)Bt 棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到節(jié)肢動物所屬科數(shù)如表3所示。由表3可見，2009—2013年中棉所41棉田昆蟲群落和天敵亞群落所屬科數(shù)逐漸上升，其中2013年昆蟲群落所屬科數(shù)差異達到顯著水平，害蟲亞群落所屬科數(shù)呈下降趨勢，但差異不顯著；中棉所49棉田昆蟲群落在2011年上升到最大值，差異達顯著水平，2012—2013年又有所下降，但與2009—2010年相比差異不顯著；害蟲亞群落呈上升趨勢，2012年和2013年上升明顯；天敵亞群落所屬目數(shù)也呈增多的現(xiàn)象，其中2011年和2013年顯著上升；相同年份轉(zhuǎn)Bt基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田各營養(yǎng)層間無顯著性差異。表明在2009—2013年試驗調(diào)查期間，棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落所屬科數(shù)有一定的變化。

表3　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到的節(jié)肢動物所屬科數(shù)(2009—2013年)Table 3　Number of "family" of arthropods that surveyed in Bt-cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

變異系數(shù)統(tǒng)計分析表明，天敵亞群落在年份間變化差異較大，害蟲亞群落變化差異小。

2.2.3兩種棉田節(jié)肢動物所屬物種數(shù)

2009—2013年轉(zhuǎn)Bt 棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到節(jié)肢動物所屬物種數(shù)如表4所示。由表4可見，2009—2012年中棉所41棉田昆蟲群落和害蟲亞群落物種數(shù)分別由63.7個上升至72.3個和35.0個上升至41.0個，差異均達顯著水平，2013年均有所下降，但下降不明顯；天敵亞群落物種數(shù)由28.7個上升到2011年的36.0個，差異達顯著水平，2012年和2013年又有所下降，下降不明顯。2009—2011年中棉所49棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落物種數(shù)分別由59.3個上升至77.3個、30.0個至40.3個和29.0個至35.0個，差異均達顯著水平，2012年和2013年均有所下降，但下降均不明顯。相同年份各營養(yǎng)層在轉(zhuǎn)Bt基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田之間沒有顯著性差異。

變異系數(shù)分析表明，不同年份氣候間棉田節(jié)肢動物群落物種數(shù)的變化差異來源主要是害蟲亞群落，其次是天敵亞群落?？梢姴煌攴蓍g害蟲亞群落間物種數(shù)變化波動性較大。

表4　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到的節(jié)肢動物所屬物種數(shù)(2009—2013年)Table 4　Number of species of arthropods that surveyed in Bt-cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

2.2.4兩種棉田節(jié)肢動物個體總數(shù)

由表5可見，2009—2013年中棉所41棉田昆蟲群落和害蟲亞群落個體總數(shù)無顯著變化，天敵亞群落2013年明顯減少；中棉所49棉田昆蟲群落和害蟲亞群落個體總數(shù)在2011年最高，差異達顯著水平，其他年份差異菌不顯著；各年份間天敵亞群落沒有顯著性差異；與中棉所49相比，中棉所41棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落個體總數(shù)在2011年分別下降了40.25%、41.6%和23.6%，前兩者差異達顯著水平，后者差異不顯著。表明在多數(shù)年份轉(zhuǎn)基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田昆蟲群落個體總數(shù)沒有顯著性差異，但2013年轉(zhuǎn)基因棉田昆蟲群落的個體總數(shù)較非轉(zhuǎn)基因棉田個體總數(shù)顯著下降，主要是因為害蟲亞群落個體總數(shù)顯著下降，而害蟲亞群落的顯著減少可能由于平均氣溫、相對濕度和降雨量等單個因素或綜合因素引起B(yǎng)t棉外源蛋白表達量、營養(yǎng)物質(zhì)、次生代謝物質(zhì)等含量的變化，從而直接或間接引起食物鏈上害蟲的數(shù)量變化。

表5　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田調(diào)查到的昆蟲個體總數(shù)(2009—2013年)Table 5　The total number of individuals of arthropods that surveyed in Bt-cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

變異系數(shù)分析表明，不同氣候條件下，棉田昆蟲個體總數(shù)變異差異主要來源于天敵亞群落，表明棉田昆蟲個體總數(shù)的變化上天敵亞群落最敏感。

2.3兩種棉田節(jié)肢動物群落生物多樣性

2.3.1多樣性指數(shù)

由表6可見，2009—2013年中棉所41和中棉所49棉田昆蟲群落和害蟲亞群落多樣性指數(shù)呈下降的趨勢，2013年下降達顯著水平，其余年份間差異不顯著；天敵亞群落多樣性指數(shù)沒有顯著的變化；相同年份轉(zhuǎn)基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落多樣性指數(shù)無顯著性差異。表明2009—2013年試驗期間，兩種棉田各營養(yǎng)層多樣性指數(shù)無明顯變化。

變異系數(shù)分析表明，不同年份棉田節(jié)肢動物群落多樣性指數(shù)主要變異來源于害蟲亞群落，與節(jié)肢動物群落物種數(shù)變異差異較大結(jié)論一致。

表6　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物多樣性指數(shù)(2009—2013年)Table 6　Diversity index of arthropods in Bt-cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

2.3.2均勻性指數(shù)

2009—2013年轉(zhuǎn)基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物群落均勻性指數(shù)如表7所示。由表7可見，2009—2013年中棉所41和中棉所49棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落均勻性指數(shù)無顯著的變化；相同年份轉(zhuǎn)基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落均勻性指數(shù)無顯著性差異。表明2009—2013年試驗期間，兩種棉田各營養(yǎng)層均勻性指數(shù)無顯著變化。

變異系數(shù)統(tǒng)計分析表明，不同年份棉田節(jié)肢動物群落均勻性指數(shù)變異來源主要是害蟲亞群落，天敵亞群落變異較小。

表7　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物均勻性指數(shù)(2009—2013年)Table 7　Uniformity index of arthropods in Bt-cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

2.3.3優(yōu)勢集中性指數(shù)

2009—2013年轉(zhuǎn)基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物群落優(yōu)勢集中性指數(shù)如表8所示。由表8可見，2009—2013年中棉所41和中棉所49棉田昆蟲群落和害蟲亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)有所上升，2013年上升顯著；天敵亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)各年份間無差異；相同年份兩種棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)無明顯差異。表明2009—2013年試驗期間，兩種棉田昆蟲群落天敵亞群落優(yōu)勢集中性沒有發(fā)生顯著變化，害蟲亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)增加，可能與近年來棉田刺吸性害蟲種群數(shù)量顯著增加，由原來的次要害蟲上升為主要害蟲有關(guān)。

變異系數(shù)統(tǒng)計分析表明，不同年份棉田節(jié)肢動物群落優(yōu)勢集中性指數(shù)變異主要來源于害蟲亞群落，天敵亞群落變異較小。

表8　轉(zhuǎn)Bt基因和非轉(zhuǎn)基因棉田節(jié)肢動物優(yōu)勢集中性指數(shù)(2009—2013年)Table 8　Dominant concentration index of arthropods in Bt cotton field and non-transgenic cotton field (2009—2013)

2.4棉田節(jié)肢動物群落表征參數(shù)與氣候因子的相關(guān)關(guān)系

由表9可見，本文試驗中5a平均氣溫、相對濕度和降雨量均與棉田節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)與組成、生物多樣性無明顯的相關(guān)性，表明棉田節(jié)肢動物群落的發(fā)生發(fā)展短期內(nèi)與氣象因子無顯著的關(guān)系。

表9　棉田節(jié)肢動物群落表征參數(shù)與氣候因子的相關(guān)關(guān)系Table 9　Correlation between the parameters of arthropod community and climate factors in the cotton field

3　討論與結(jié)論

生物群落結(jié)構(gòu)比種群有更高的組織結(jié)構(gòu)，內(nèi)部具有復(fù)雜的多樣性，它受時間、空間異質(zhì)性、氣候的穩(wěn)定性、競爭、捕食與生產(chǎn)力等影響。表征生物群落的參數(shù)主要有多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢集中性指數(shù)等[25]。一般來說，群落結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，多樣性指數(shù)就越高，群落的穩(wěn)定性就越強。棉田易受棉花生產(chǎn)活動中，如棉花品種、農(nóng)田布局、害蟲防治、水肥管理等人為作業(yè)的干擾，再加上氣象因素的影響，其生態(tài)系統(tǒng)也是一個多變的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。棉田生產(chǎn)活動在一定程度上影響棉田節(jié)肢動物群落的結(jié)構(gòu)和動態(tài)，而節(jié)肢動物群落物種的組成與結(jié)構(gòu)也會直接影響棉花植株的生長和生殖發(fā)育。

本文研究結(jié)果表明，2009—2013年轉(zhuǎn)基因棉的中棉所41棉田和非轉(zhuǎn)基因棉的中棉所49棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落所屬目數(shù)有所上升，但變化差異不顯著；所屬科數(shù)、物種數(shù)、個體總數(shù)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，個別年份差異顯著，其余年份基本保持相當(dāng)?shù)牟▌铀?，但試驗期間與非轉(zhuǎn)基因棉花相比轉(zhuǎn)基因棉花對各項指標(biāo)均無顯著的影響，與Saxena 和 Stotzky等[26]、Baumgarte 和 Tebbe[27]、Marvier等[20]、 O′Callaghan等[19]、Hilbeck等[28]、Torres[29]低于3年的研究結(jié)果基本一致；兩種棉田昆蟲群落和害蟲亞群落多樣性指數(shù)呈下降的趨勢，2013年下降顯著，其余年份差異不顯著，天敵亞群落多樣性指數(shù)無顯著變化；昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落均勻性指數(shù)無顯著變化；昆蟲群落和害蟲亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)有所上升，2013年差異顯，天敵亞群落優(yōu)勢集中性指數(shù)各年份間無差異，和Torres等[29]、Thomazoni[30]的研究結(jié)果基本一致，雖然在年度間有部分差異，可能是由于年度間單個氣候因素的變化或者多個氣候因素的共同變化而引起；轉(zhuǎn)基因棉田和非轉(zhuǎn)基因棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落結(jié)構(gòu)與組成、多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢集中性指數(shù)無顯著性差異，該研究結(jié)果與Head[31]、O′Callaghan[19]、Whitehouse等[4]、Romeis等[32]的研究結(jié)果一致。

由于轉(zhuǎn)基因生物風(fēng)險特征決定了風(fēng)險的復(fù)雜性，而目前轉(zhuǎn)基因棉花對棉田昆蟲群落多樣性的安全性尚未達成一致的結(jié)論，因此外源基因的風(fēng)險短期內(nèi)較難判定。本文在根據(jù)前人1—3年期間的研究方法和研究內(nèi)容，連續(xù)5a對轉(zhuǎn)基因棉田和常規(guī)棉田節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)與組成、生物多樣性進行系統(tǒng)調(diào)查，加長了調(diào)查時間，更能明確其發(fā)生發(fā)展趨勢；同時對2009—2013年棉田節(jié)肢動物群落各參數(shù)與氣象因子平均氣溫、相對濕度和降雨量之間的相關(guān)關(guān)系進行了分析，發(fā)現(xiàn)本文試驗中短期內(nèi)氣象因子對棉田節(jié)肢動物群落無明顯的影響，上述結(jié)論可為轉(zhuǎn)基因棉花環(huán)境安全性評價提供理論依據(jù)，并為轉(zhuǎn)基因生物安全管理部門提供必要的技術(shù)支撐。

本文在比較轉(zhuǎn)基因棉田和常規(guī)棉田節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)與組成和生物多樣性的試驗過程中，棉田全生育期不施任何化學(xué)農(nóng)藥，在棉花害蟲發(fā)生的一般年份不會對棉花生長產(chǎn)生毀壞性影響，但在棉花害蟲大發(fā)生年份主要害蟲(如棉鈴蟲、盲椿象、棉蚜等)會對棉花產(chǎn)量造成巨大影響，從食物鏈角度引起對棉田昆蟲結(jié)構(gòu)與組成及其生物多樣性評價的偏差。因此在后期的評價試驗中可增加棉田噴施化學(xué)農(nóng)藥處理為對照，同時在棉花大發(fā)生年份應(yīng)根據(jù)具體情況結(jié)合天氣因素進行化學(xué)防治，以保全棉苗及其正常生長，在后期數(shù)據(jù)分析和討論中考慮其影響因素和程度。

文中對兩種棉田昆蟲群落、害蟲亞群落和天敵亞群落進行了概括、比較和分析，明確了轉(zhuǎn)基因棉花對其各指標(biāo)的影響。但不同棉田不同昆蟲(害蟲和天敵)動態(tài)變化在轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因棉田之間也可能會有差異，僅概括統(tǒng)計昆蟲群落的動態(tài)變化可能會掩蓋不同昆蟲的差異，如抗蟲棉田中的靶標(biāo)害蟲數(shù)量的下降，其他害蟲如蚜蟲種群數(shù)量可能會上升[33]。轉(zhuǎn)基因植物環(huán)境安全評價不僅要明確其對群落演替性是否產(chǎn)生影響，還需明確該轉(zhuǎn)基因植物對該生態(tài)系統(tǒng)中主要物種或稀有物種的影響程度，雖然該物種的變化不至于引起整個群落的演替，但根據(jù)其群落內(nèi)部的細小變化可預(yù)測對群落穩(wěn)定性影響的沖擊力，從而預(yù)測該群落的穩(wěn)定性。因此要了解轉(zhuǎn)基因棉花對棉田主要物種或稀有物種是否有更細微的影響，需結(jié)合棉田小氣候、農(nóng)事操作等因素進行分析各物種在不同時期的變化。

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Dynamic changes in the biodiversity of arthropod communities in transgenicBtcotton fields between 2009 and 2013

LUO Junyu, ZHANG Shuai, LYU Limin, WANG Chunyi, ZHU Xiangzhen, LI Chunhua, CUI Jinjie*

InstituteofCottonResearchofChineseAcademyofAgriculturalSciences/StateKeyLaboratoryofCottonBiology,Anyang455000，China

In this study, effects of transgenicBtcotton on the structure, composition, and biodiversity of arthropod communities were systematically investigated in cotton fields over five consecutive years, from 2009 to 2013. Non-transgenic cotton ‘CCRI 49’ was used as the control, and transgenicBtcotton ‘CCRI 41’ was used as the test material. Effects of transgenicBtcotton on arthropod communities provide an important theoretical basis for the comprehensive management of cotton insect pests and ecological control, as well as a scientific reference for the evaluation of the environmental safety of transgenicBtcotton. In addition, sustainable development and use, which are in accordance with ecological succession, can be adopted on the basis of production and need for pest control in cotton plants. In this study, arthropod communities were systematically investigated in transgenicBtcotton ‘CCRI 41’ and conventional cotton ‘CCRI 49’ fields, from 2009 to 2013. In addition, meteorological factors during these five consecutive years were considered when analyzing the changing trends of relevant factors in the cotton field arthropod communities. The results showed that, during 2009—2013, the number of “orders” in the insect community, pest sub-community, and natural enemy sub-community in the “CCRI 41” cotton fields increased in comparison with the control cotton fields, but the differences were not significant. The number of “families,” “species,” and “total number of individuals” showed an increasing trend over the first 3 years and then declined in the last 2 years (2012 and 2013). The differences were significant in some years, which might be due to the meteorological conditions, while fluctuations were within statistical limits in other years. The diversity indices of the insect and pest sub-communities showed declining trends, which were statistically significant in 2013 but not significant in the other years. There was no significant change in the diversity index of the natural enemy sub-community. In addition, there was no significant change in the uniformity indices of the insect, pest, and natural enemy sub-communities. The dominant concentration indices of the insect and pest sub-communities increased over the 5-year period, but the increase was only significant in 2013. There was no significant change in the dominant concentration index of the natural enemy sub-community in 2009—2013.There were no significant changes in the structure or composition of the cotton field insect, pest, or natural enemy sub-communities inBtcotton ‘CCRI 41’ fields, nor were there any changes in the diversity, uniformity, or dominant concentration indices. It can be inferred from the results that there were no significant changes in the structure, composition, and biodiversity of the arthropod, pest, and natural enemy sub-communities inBtcotton fields during the planting period. However, this study was a short-term comparative investigation of only one pair of cotton varieties. The long-term effects of planting transgenicBtcotton on the structure, composition, and biological diversity of arthropod communities need to be investigated and monitored in the future. This will provide scientific data for a long-term safety risk assessment of transgenicBtcotton.

transgenic cotton; arthropod community; biodiversity; impact analysis

10.5846/stxb201411112228

轉(zhuǎn)基因重大專項資助項目(2014ZX08011-002)

2014-11-11; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2015-10-29

Corresponding author.E-mail: cuijinjie@126.com

雒珺瑜，張帥，呂麗敏，王春義，朱香鎮(zhèn)，李春花，崔金杰.2009—2013年Bt棉田節(jié)肢動物群落多樣性動態(tài)變化.生態(tài)學(xué)報,2016,36(13):4195-4203.

Luo J Y, Zhang S, Lü L M, Wang C Y, Zhu X Z, Li C H, Cui J J.Dynamic changes in the biodiversity of arthropod communities in transgenicBtcotton fields between 2009 and 2013.Acta Ecologica Sinica,2016,36(13):4195-4203.