抗除草劑轉基因大豆對田間節肢動物群落多樣性的影響

李凡等

摘要：采用直接觀察法調查了大豆田間節肢動物群落的多樣性，分析比較了節肢動物群落、天敵亞群落和害蟲亞群落的多樣性指數、均勻性指數、優勢集中性指數，研究了抗除草劑轉基因大豆對田間節肢動物群落多樣性的影響。結果表明，在大豆生長期間，抗除草劑轉基因大豆與受體大豆間各指數均無顯著性差異。因此，轉基因抗除草劑大豆對田間節肢動物群落多樣性無明顯影響。

關鍵詞：抗除草劑轉基因大豆；節肢動物群落；多樣性

中圖分類號：Q958.12+2.5文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）07-0083-04

大豆是我國傳統的糧食油料兼用作物，在農業生產中占有重要地位。隨著基因工程技術的飛速發展，全球轉基因植物的種植面積越來越大，尤其是抗除草劑轉基因大豆的發展最為迅速^[1]。1996年孟山都公司推出的抗草甘膦轉基因大豆首先獲準在美國推廣種植^[2]，至2011年全球抗除草劑轉基因大豆的種植面達到了7 540萬公頃^[3]。目前我國尚未批準商品化種植轉基因大豆，但是用于原料加工的進口轉基因大豆量正逐年增加，至2009年進口量超過國產大豆總量，突破4 255萬噸^[4]。雖然抗除草劑轉基因大豆的種植能夠減少除草劑的使用總量，降低環境污染，節約勞動成本，但是其生態安全性問題仍然備受爭議，其中對環境生物多樣性的影響就是安全評價的重要內容之一。本研究的目的就是通過分析抗除草劑轉基因大豆對田間節肢動物群落多樣性的影響，為轉基因大豆的環境安全性評價提供科學參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試品種：抗除草劑轉基因大豆HRS、受體大豆RS、普通栽培大豆品種中黃13，由山東省農業科學院植物保護研究所提供。

1.2試驗地點

試驗地點設在農業部轉基因植物環境安全監督檢驗測試中心（濟南）試驗基地，位于東經117°5′27.42″，北緯 36°42′59.58″，屬于暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫14.7℃，年平均降水量671.1 mm，年無霜期235天。試驗田地勢平坦，土壤為中性壤土，肥力中等；前茬作物為蔬菜，試驗地四周有2.5 m高的隔離圍墻，周圍1 000 m范圍內無其他大豆種植。

1.3試驗方法

試驗設3個處理，處理1：抗除草劑轉基因大豆HRS；處理2：受體大豆RS；處理3：普通栽培大豆品種中黃13。隨機區組設計，重復4次，小區面積為150 m2，小區間設有2 m寬隔離帶。

2011年5月24日播種，人工撒播，播種深度3～4 cm，播種量10～12 g/m2，行距60 cm，株距5～6 cm。按當地常規栽培模式進行管理，全生育期田間管理除必要的農事操作（如鋤草、澆水）外，不噴施農藥，以減少人為影響，保證大豆植株正常生長。

1.4調查方法

從定苗到成熟，每10天調查1次。每小區采用對角線5點取樣，每點系統調查相鄰的20株大豆上各種節肢動物的種類和數量。

1.5數據分析方法

統計分析各個調查時期不同群落（節肢動物群落、害蟲亞群落和天敵亞群落）的結構與組成，計算出3個處理各時期各群落的多樣性指數、均勻性指數和優勢集中性指數。計算公式如下：

多樣性指數H=–∑Si=1PilnPi

均勻性指數J=H/lnS

優勢集中性指數 C=∑Si=1（Ni/N）2

式中：Pi=Ni/N，Ni為第i個物種的個體數，N為群落中所有物種的總個體數，S為群落中物種數。

利用Excel 2003和DPS統計軟件對試驗數據進行統計分析，用Duncans新復極差法進行多重比較。

2結果與分析

2.1對大豆田節肢動物群落多樣性的影響分析

在大豆生長期，3個大豆品種的田間節肢動物群落的多樣性指數（圖1）、均勻性指數（圖2）以及優勢集中性指數（圖3）的變化趨勢均基本一致。3個大豆品種的多樣性指數和均勻性指數動態均呈現先升后降的趨勢，而優勢集中性指數動態變化趨勢剛好相反，呈先下降后上升態勢。在大豆生長早期，田間節肢動物種類較少，多樣性指數和均勻性指數較低，而優勢集中性指數較高。在6月下旬～7月下旬大豆的生長旺盛期，田間節肢動物種類較多，多樣性指數較高，均在1.2以上；均勻性指數也較高，均在0.5以上；而優勢集中性指數較低，均在0.5以下。進入9月份隨著大豆生長期的結束，節肢動物種類逐漸減少，多樣性指數和均勻性指數逐步降低，而優勢集中性指數升高。

在各個調查時期，分別對3個處理田間節肢動物群落的生物多樣性指數、均勻性指數和優勢集中性指數進行差異顯著性分析，結果表明整個調查期間，轉基因大豆HRS與受體大豆RS、普通栽培大豆中黃13之間各指數均無顯著性差異，說明抗除草劑轉基因大豆HRS對田間節肢動物群落多樣性沒有明顯影響。

2.2對大豆田天敵亞群落多樣性的影響分析

由圖4～圖6可以看出，在大豆整個生長期，3個大豆品種田間天敵亞群落的多樣性指數、均勻性指數以及優勢集中性指數的大體趨勢是一致的。3個處理的多樣性指數在大豆生長早期均較低，在生長中期較高（在0.8～1.2之間）且趨于穩定，生長后期又有所下降；均勻性指數隨時間的推移呈先升后降的趨勢，而優勢集中性指數呈先降后升的態勢，這主要是由于大豆田間苗期和成熟期天敵物種數較少。在各個調查時期，分別分析比較各處理田間天敵亞群落的多樣性指數、均勻性指數和優勢集中性指數，結果表明轉基因大豆HRS與受體大豆RS、普通栽培大豆中黃13之間各指數均差異不顯著，說明抗除草劑轉基因大豆HRS對田間天敵亞群落多樣性沒有明顯影響。

2.3對大豆田害蟲亞群落多樣性的影響分析

通過調查分析大豆田間害蟲亞群落發現，3個處理的多樣性指數（圖7）、均勻性指數（圖8）以及優勢集中性指數（圖9）在整個生長期間的變化趨勢也基本一致。3個大豆品種的害蟲亞群落的多樣性指數動態均表現為先升后降，在6月下旬～7月間達到高峰；均勻性指數的總體趨勢是大豆生長中期比早期和晚期都要高，這主要是由于生長中期田間的害蟲種類較多。而優勢集中性指數呈先降后升的態勢，生長早期和后期調查的害蟲物種數較少，優勢集中性指數較高，隨著大豆生長旺盛期田間害蟲種類增多優勢集中性指數降低。

在各個調查時期，分別對3個大豆品種田間害蟲亞群落的多樣性指數、均勻性指數和優勢集中性指數進行分析比較，結果表明轉基因大豆HRS與受體大豆RS、普通栽培大豆中黃13之間各指數均無顯著性差異，說明抗除草劑轉基因大豆HRS對田間害蟲亞群落多樣性也沒有明顯影響。

3討論

本試驗通過對大豆田間主要節肢動物群落的定期調查，發現豆田主要害蟲有蚜蟲、粉虱、灰飛虱、葉蟬、薊馬等，主要天敵有瓢蟲、花蝽、獵蝽、草蛉、蜘蛛等。抗除草劑轉基因大豆田間害蟲和天敵的發生種類、數量與受體大豆之間沒有明顯差異，這與吳奇等（2007）^[5]對豆田主要害蟲的調查結果基本一致。

轉基因作物的生態安全性問題是目前國內外學者研究的熱點。劉志誠^[6，7]對轉Bt基因水稻的研究顯示，Bt水稻對稻田節肢動物群落結構無明顯的負面影響。吳奇等（2008）^[8]通過直接觀察法和吸蟲器法對抗草甘膦轉基因大豆AG5601以及張卓等（2011）^[9]采用直接觀察法對轉基因耐草甘膦大豆呼交03-263和06-698的研究都表明轉基因大豆對豆田節肢動物群落無明顯影響。McPherson等（2003）^[10]的研究發現轉基因耐除草劑大豆對昆蟲群落的影響較小。Jasinski等（2003）^[11]的研究也表明轉基因大豆對非靶標節肢動物群落沒有影響。本文通過對大豆田間節肢動物群落、天敵亞群落以及害蟲亞群落的主要參數（多樣性指數、均勻性指數、優勢集中性指數）的分析比較，表明轉基因大豆與受體品種間各參數均無顯著性差異，這與前人的研究結果基本一致^[8，9]，說明轉基因抗除草劑大豆對田間節肢動物群落多樣性沒有明顯影響。

隨著國內對進口轉基因大豆需求量的不斷擴大，中國作為大豆的原產地和品種多樣性的集中地，更應該加強對大豆品種資源的保護，增強對轉基因大豆生產的安全監控和評價，建立完善的風險評估體系，從而正確認識轉基因作物的安全性問題，保障轉基因作物的健康發展。

參考文獻：

[1]沈曉峰， 欒鳳俠， 陶波. 抗草甘膦轉基因大豆生物與環境安全性[J]. 東北農業大學學報， 2007， 38（3）： 401-404.

[2]周波， 陶波， 欒鳳俠， 等. 抗草甘膦轉基因大豆生物安全性綜述[J]. 作物雜志， 2006， 2： 7-9.

[3]James C. Global status of commercialized biotech/GM crops： 2011 [R]. ISAAA， 2011， 43.

[4]索海翠， 熊瑞權， 馬啟斌， 等. 轉基因大豆的潛在風險及發展趨勢研究[J]. 廣東農業科學， 2010， 10： 244-245.

[5]吳奇， 彭煥， 彭可維， 等. 抗除草劑轉基因大豆對豆田主要害蟲發生動態的影響[J]. 植物保護， 2007， 33（5）： 50-53.

[6]劉志誠. 轉cry1Ab/cry1Ac基因秈稻對稻田節肢動物群落的影響[J]. 昆蟲學報， 2003， 46（4）： 454-465.

[7]劉志誠. 轉cry1Ab基因粳稻對稻田節肢動物群落的影響[J]. 生物安全學報， 2011， 20（1）： 69-76.

[8]吳奇， 彭德良， 彭于發. 抗草甘膦轉基因大豆對非靶標節肢動物群落多樣性的影響[J]. 生態學報， 2008， 28（6）： 2622-2628.

[9]張卓， 黃文坤， 劉茂炎， 等. 轉基因耐草甘膦大豆對豆田節肢動物群落多樣性的影響[J]. 植物保護， 2011， 37（6）： 115-119.

[10]McPherson R， Johnson W， Mullinix B J， et al. Influence of herbicide tolerant soybean production system on insect pest populations and pest-induced crop damage [J]. Journal of Economic Entomology， 2003， 96（3）： 690-698.

[11]Jasinski J R， Eisley J B， Young C E， et al. Select nontarget arthropod abundance in transgenic and nontransgenic field crops in Ohio[J]. Environmental Entomology， 2003， 32（2）： 407-413.