b水稻和化防田对稻田节肢动物群落影响的比较研究

b水稻和化防田对稻田节肢动物群落影响的比较研究

1bt水稻对水稻抗虫性能的影响自茶叶转让和商业化以来，全球和国内旋转作物的种植面积逐年扩大，经济效益日益明显。例如，2002年，全球旋转作物的种植面积为5.87107hm2，比1996年（约1.70106hm2）高出35倍，经济效益为42.5108mm，显著节约了化学农药的使用。预计只种植白色棉时，每年可节省3.30107kg（相当于2001年世界棉花病虫害防治的8.12107kg寄生虫活性成分的37%）。同时，相应的潜在环境风险也引起了各国政府、科学家和公众的高度关注和广泛讨论[6、16、17、18、19、21、22、24和28]。然而，这些讨论的主要依据主要是基于生态角度的推测和有限的内部研究，以及对实地研究的直接证据相对不足。关于水稻b，我们过去主要集中在抗虫育种和抗虫性评价方面。到目前为止，已经通过了许多抗虫性水稻品种、水稻、杂交水稻材料或系统实施了实地试验，但对潜在环境风险的评估还不够。除了分析耕地中随机传播的水稻和非目标害虫（cyrtordinans）或白背飞蝗（cyrtordinans）的行为、生长发育和产卵以及捕食者的黑肩绿色盲穿孔行为。此外，还没有关于耕地中随机传播和影响昆虫以外物种田间群体的活动的研究和评价。目前，关于b水稻对稻田群落的影响和碱农药的比较没有发表。因此，对稻田群落结构的影响进行了比较，特别是对耕地中随机分布的影响进行了比较。对日本和美国的影响。2材料和方法2.1水稻害虫基因检测供试材料系转Bt基因籼稻(Bt水稻)纯合品系TT9-3的R8代后代.该品系采用微粒轰击法培育获得,含cry1Ab/cry1Ac的Bt杂合基因和actinI启动子基因,对稻螟虫(Narangaaenescens)和稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocismedinalis)等多种鳞翅目水稻害虫表现高抗.对照为未转基因的亲本籼稻品种IR72.2.2学习方法2.2.1药剂及其他药剂试验在浙江省Bt水稻中间试验圃中进行.按转基因作物安全管理要求,试验圃四周设置有溪沟、蔬菜田,与常规水稻田间形成自然隔离带.试验设3个处理:1)Bt稻田(TT9-3):栽种转基因Bt水稻TT9-3,全生育期不施任何化学杀虫剂;2)化防稻田(CCK):栽种非转基因的IR72品种,于第1次调查后(移栽45d后),参考当地生产用药习惯在每次取样调查前3d定期喷雾甲胺磷(50%乳油,江苏省苏州化工农药集团公司)和杀虫双(25%水剂,浙江海盐农药厂),每667m2用量各为50ml和100ml,至最后1次调查前则不再喷施药剂,共计喷药5次;3)非化防对照稻田(CK):栽种非转基因的IR72品种,全生育期不施任何化学杀虫剂.对照介于化防稻田和转Bt基因稻田之间.各处理稻谷播种日期为2001年4月5日,秧苗移栽日期为5月19日.各处理栽种田块面积均为500m2,田块间以田埂加以隔离.整个水稻生育期各处理肥水管理同常规生产,但均不喷施任何杀菌剂和除草剂.2.2.2角线法取样的取样移栽后30d开始,每15d取样调查1次,至水稻收割前10d左右,共计取样7次.采用对角线法于各处理田块选取5点,用采样框(0.5m×0.5m×0.9m)罩住,然后用参照刘雨芳等改装的吸虫器采集取样.取样后立即用75%的酒精保存样品,携回室内后,除去杂物,挑出的节肢动物再用80%酒精保存.然后在体视镜下进行鉴定和计数.常见个体尽可能鉴定到种,其它鉴定至科.2.2.3bt水稻田和化防田植物群落间的群落相互间性在参考Heong和Schoenly方法的基础上,按刘志诚等将稻田节肢动物按营养关系划分为植食类、寄生类、捕食类、腐生类和其它类5个功能团,比较分析各处理中各功能团数量的时间动态变化,以及各功能团优势度(某功能团的个体总数占调查的所有节肢动物个体总数的百分率).同时分析各功能团内科的优势度,即科优势度(%)=(Ni/N)×100%.式中,Ni为功能团内第i科的个体总数,N为该功能团内的个体总数.采用Kolmogorov-Smirnov检验比较各功能团内科组成及其优势度分布在Bt水稻田(或化防田)与对照田之间的差异性,当两者间累计优势度百分数最大差值的绝对值D分别大于D0.05和D0.01时,示差异各达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平.以X2检验,比较Bt稻田或化防田和对照田间各功能团及其科的优势度,当X2大于X20.050.052和X20.01时,示差异各达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平.以科为单位,参照Krebs分别计算Bt稻田、化防田和对照田节肢动物群落的有关参数,并分析相互间群落的相异性.Shannon-Wiener多样性指数(H′):H′−∑i=1spilnpiΗ′-∑i=1spilnpi式中,pi=NiNSpi=ΝiΝS为群落中的科数;pi系群落中第i科的个体总数(Ni)占群落中总个体数(N)的比例.均匀性指数(J):J=H′H′maxJ=Η′Η′max式中,H′为Shannon-Wiener多样性指数,为H′max的最大理论值,即假定群落内各个物种均以相同比例存在时的H′值.Simpson优势集中性指数(C):C=∑i=1s(NiN)2C=∑i=1s(ΝiΝ)2式中,Ni为第i科的个体总数,N为群落的个体总数.群落相异性测度采用Bray-Curtis距离系数(B)计算,B=∑i=1n|xij−xik|∑i=1n|xij+xik|B=∑i=1n|xij-xik|∑i=1n|xij+xik|式中,n为样本的科总数;xij、xik为样本j和样本k中第i科的个体数.上述各参数计算均采用DPS软件进行.3结果与分析3.1昆虫及常见种类从各处理田块共查获节肢动物个体9912头(其中Bt稻田、化防田和对照田分别为3465、2919和3528头),隶属9目53科,归属5个功能团.植食类昆虫7目17科,其中飞虱科的白背飞虱为最常见;寄生类昆虫1目8科,常见有茧蜂科(Braconidae)和金小蜂科(Pteromalidae);捕食类计4目18科昆虫或蜘蛛,常见有肖蛸科(Tetragnathidae)的锥腹肖蛸(Tetragnathamaxillosa)和皿蛛科的食虫沟瘤蛛(Ummeliatainsecticeps);腐食类昆虫2目7科,常见有圆跳虫科(Sminthuridae)和蠓科(Ceratopogonidae);其它类群计1目3科,常见为蚊科(Culicidae)和摇蚊科(Chironomidae).比较而言,Bt稻田与对照田间各功能团优势度均无显著差异.化防田与Bt稻田或对照田相比,除捕食类和腐生类外,植食类和寄生类的优势度均极显著为低,其它类群则显著为高(表1).3.2功能团内各功能团各组分优势度的比较各功能团内科的组成及其优势度分布如图1.Kolmogorov-Smirnov检验结果表明,Bt稻田与对照田间各功能团内科的组成及其优势度分布无显著差异;化防田与对照田间除植食类和寄生类外,均有显著或极显著差异;Bt稻田与化防田间仅腐生类组成和优势度分布有极显著差异(表2).就各功能团内各科优势度而言,植食类、捕食类和其它类的各科优势度在Bt稻田、化防田和对照田间均无显著差异;而寄生类和腐生类则在三者间有一定的差异.就寄生类而言,Bt稻田的金小蜂科和姬蜂科的优势度显著低于对照田,姬小蜂科、缨小蜂科(Mymaridae)和锤角细蜂科(Diapriidae)则反之;而化防田的缘腹细蜂科(Scelionidae)、分盾细蜂科(Ceraphronidae)和姬蜂科(Eulophidae)的优势度均显著低于对照田,茧蜂科则反之(图2).就腐生类而言,Bt稻田与对照田间各科优势度则无显著差异,但化防田的蠓科和粪蚊科(Scatopsidae)优势度显著高于对照田,圆跳虫科却反之.3.3各动物密度的动态由图2可见,Bt稻田与对照田间各功能团内个体密度及所有节肢动物总密度的时间动态变化趋势相似,且两者间大多无显著差异.化防田的寄生类、捕食类、腐生类和其它类个体密度的时间动态趋势与Bt稻田或对照田基本相似,除个别取样时间有显著差异外,一般无显著差异,而植食类和所有节肢动物个体密度与Bt稻田或对照田相比,大多时间尤其在取样后期显著为低.3.4bt稻田的多样性指数对调查期间所获所有样本的综合分析结果表明,Bt稻田群落结构主要参数,即物种(科)丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数分别为41、2.62、0.49和0.29;对照田各为36、2.75、0.53和0.24;化防田各为30、1.80、0.36和0.49.物种丰富度以化防田最低,Bt稻田最高;Bt稻田的Shannon-Wiener多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数与对照田相近;化防田的Shannon-Wiener多样性指数、均匀性指数均明显低于对照,而优势集中性指数却明显高于对照.就各群落参数的时间动态而言,Bt稻田和对照间基本相似,与化防田则有明显不同.在调查的前、中期,化防田的物种丰富度、Shannon-Wiener多样性指数、均匀性指数均较低,而优势集中性指数则相反(图3).3.5bra-curis距离系数Bt稻田、化防田和对照田节肢动物群落相互间的Bray-Curtis距离系数如表3所示.Bt稻田与对照田间不论植食类、寄生类和捕食类亚群落,还是所有节肢动物群落,其Bray-Curtis距离系数均较低,即两者间群落相似性较高,而化防田与Bt稻田(或对照田)间除捕食类亚群落和整个节肢动物群落外植食类和寄生类亚群落的Bray-Curtis距离系数明显为高,即相似性较低.4优势度、多样性及多样性指数田间调查结果表明,尽管寄生类有些科优势度在Bt稻田与对照田间有一定的差异,但大多数情况下,节肢动物功能团组成及其优势度、各功能团内科组成及其优势度分布、功能团内个体密度的时间动态、群落参数及其时间动态在Bt稻田与对照田间均无显著差异,且两者间节肢动物群落结构非常相似,可见Bt水稻对稻田节肢动物群落基本无明显的负效应.这与刘志诚的结论完全吻合.与对照田相比,化防田的植食类和寄生类功能团的优势度、植食类和所有节肢动物个体密度的时间动态,以及群落多样性指数等差异均较明显,有时可达显著或极显著水平;化防田与对照田间节肢动物群落结构的相似性也明显低于Bt稻田与对照田,其中以植食类和寄生类亚群落更为明显.综合比较分析可知,Bt水稻对稻田节肢动物群落的影响明显弱于化学杀虫剂.这与Bt马铃薯对非靶标害虫和天敌亚群落的影响小于化学杀虫剂的结论相一致.由此可以认为,利用Bt水稻防治稻螟虫和稻纵卷叶螟等鳞翅目害虫比使用化学杀虫剂更利于稻田节肢动物群落保持一定的稳定性和保护稻田中的害虫天敌.本文仅从群落水平较宏观地探讨了Bt水稻对稻田节肢动物的影响,及其与应用化学杀虫剂