1、河南科技大学本科生毕业论文 I 抗虫棉 玉米间作对 昆虫 种群动态的影响 摘 要 为探究抗虫棉与玉米间作对棉田害虫及其天敌种群动态的影响，采用 3 点取样法，自 2013 年 6 月 3 日至 10 月 11 日，每 5 天调查一次间作棉田及对照棉田的主要害虫及其天敌的种群数量。调查结果表明：抗虫棉玉米间作不利于部分非靶标害虫的发生，尤其是对棉叶螨、斑须蝽、盲蝽和潜叶蝇的抑制作用较明显，种群数量明显减少，且发生平稳，没有大的爆发；而对粉虱、棉叶蝉、棉蚜、蓟马、跷蝽的作用不明显，只是数量上间作棉田比单作棉田略微减少；间作模式下棉铃虫的落卵量显著减少，但棉铃虫幼虫和成 虫数量却高于单作棉田。玉米间
2、作可以增加棉田天敌数量，尤其是草蛉、龟纹瓢虫和异色瓢虫的表现最突出，发生量明显高于单作棉田；蜘蛛类天敌数量略多于单作棉田，食蚜蝇数量与单作田持平，小花蝽却少于单作棉田。从总体上说，抗虫棉与玉米间作可以有效减轻抗虫棉田害虫的发生，增加天敌种群数量，可以作为一种有效的种植模式在大田推广。 关键词： 抗虫棉，玉米，间作，种群动态 抗虫棉 间作对昆虫种群动态的影响 II EFFECTS OF INSECT RESISTANT COTTON AND CORN INTERCROPPING ON THE POPULATION DYNAMICS OF INSECTS ABSTRACT To study the
3、 effect of insect-resistant cotton and corn intercropping on the population dynamics of insects and natural enemies, this experiment began in April 15. By 3 point sampling method, from June 3, 2013 to October 11, each the 5 day investigated the pests and natural enemy populations of intercropping co
4、tton and the control of cotton . The test results showed that: the cotton intercropping corn was not conducive to some non target pests, especially on cotton spider mites, Dolycoris baccarum, Miridae and leaf miner, which happened smoothly and no major outbreaks, with the population decreased. But,
5、the effects of whiteflies, leafhoppers; cotton, cotton aphid, thrips, stilt bugs were not obvious, just the number of intercropping cotton decreased slightly than monoculture cotton; The eggs of intercropping cotton were significantly decreased, but the number of larvae and adults was higher than mo
6、noculture cotton. Intercropping corn could increase the amount of natural enemies, especially the prominent lacewing, Propylaea japonica,and Harmonia axyridis, whose occurrence was significantly higher than monoculture cotton. But, spider species , number was slightly more than monoculture cotton, a
7、nd Syrphidae,s number do not change, and Oriues was less than monoculture cotton field. From say on the whole, insect-resistant cotton intercropping corn could effectively reduce the insect resistant 河南科技大学本科生毕业论文 III cotton pests, and increased natural enemies population, it could be used as an eff
8、ective planting mode in field application. KEY WORDS: insect-resistant cotton, corn, population dynamics, intercropping 抗虫棉 间作对昆虫种群动态的影响 IV 目 录 摘 要 . I ABSTRACT. II 目 录 . IV 第一章 文献综述 . 1 1.1 抗虫棉概述 . 1 1.2 当前抗虫棉所面临的的问题 . 2 1.3 间作对棉花害虫防治效果的研究进展 . 4 1.4 研究的目的及意义 . 6 第二章 试验部分 . 8 2.1 试验材料与方法 . 8 2.2 调查方
9、法 . 8 2.3 试验数据处理的方法 . 8 2.4 结果与分析 . 9 2.4.1 两种处理对棉花害虫种群数量的影响 . 9 2.4.2 两种处理对棉花害虫种群动态的影响 . 10 2.4.3 两种处理对棉花天敌种群数量的影响 . 18 2.4.4 两种处理对棉花天敌种群动态的影响 . 19 2.5 小结与讨论 . 23 2.5.1 抗虫棉 玉米间作对棉田主要害虫种群的影响 . 23 2.5.2 抗虫棉 玉米间作对棉田主要天敌种群的影响 . 24 参考文献 . 26 致 谢 . 29 河南科技大学本科生毕业论文 V 英文翻译 . 30 河南科技大学本科生毕业论文 1 第一章 文献综述 1.
10、1 抗虫棉概述 我国是世界五大产棉国之一，总产量居世界第一 1。植棉业已成为农业的支柱产业，在国民经济中占有重要地位。然而，上世纪八十年代以后，棉花主要害虫 -棉铃虫逐渐产生抗药性；不仅在我国，而且在世界范围内爆发成灾，成为棉花持续增产的主要障碍性因素。棉铃虫具有寄主范围广、繁殖能力强、对环境适应性强等特点， 给世界各主要产棉国造成重大损失。又因为其抗药性的产生，迫使人们不断开发新的农药品种，增加农药的使用剂量。这不仅增加生产成本，而且造成严重的环境污染，形成恶性循环。因此，棉铃虫的防治成为世界性难题 2 。1984 年，在澳大利亚昆士兰州主产棉区埃德尔河谷，棉铃虫对拟除虫菊酯产生抗药性，棉花
11、减产 20%； 1986-1987 年美国中南部棉区因棉铃虫对菊酯类农药产生抗性，损失皮棉 10 万吨 3。棉铃虫对我国棉花生产所造成的危害也十分惨重。 1990年至 1994 年的五年中，我国黄河、长江流域等主要棉区有四年大发生。 1992 年全国 450 多万公顷棉田受棉铃虫危害，黄河流域的发生更是常年的 20 倍以上，且发生期提前，世代重叠严重，给防治工作带来了很大困难。当时造成棉铃虫吃完棉花吃树叶的惨象，冀、鲁等重灾区，棉花因棉铃虫危害减产达 50%以上，全国棉花减产 1/3，经济损失近百亿元。 2000 年，河北、山东、辽宁、湖南、湖北等省棉铃虫又一次大发生。棉铃虫对我国棉花种植业的
12、持续、稳定发展造成了极大的威胁；同时，棉花大幅度的减产极大地挫伤了棉农的积极性，减少了棉区的地方财政收入，对整个国民经济的发展带来了严重影响，治理抗性棉铃虫的工作已迫在眉睫 4。 二十世纪 80 年代以来，随着分子生物学和植物基因工程技术的发展，人们开抗虫棉 间作对昆虫种群动态的影响 2 始尝试将外源性基因转入植物以获得所能在植物体内对外源基因进行表达的植物。 1983 年，首批转基因植物问世（马铃薯和烟草）。 1986 年，转基因抗虫和抗除草剂植物开始进入田间试验。 1987 年首次获得携有 Bt 基因的转基因植株以来，全世界有十多个实验室或公司先后将不同 Bt 株系的不同杀虫结晶蛋白（ I
13、CP）转入多种植物，包括棉花，其中有一些转基因植物表现出良好的抗虫效果。截止到2000 年，全球转基因棉花种植面积达到 530 万公顷左右，增加最明显的 是美国，其转基因棉花（含抗草剂基因棉花）占棉花总面积从 1999 年的 55%增加到 2000年的 72%，墨西哥、澳大利亚、阿根廷和南非的转基因棉花种植面积也有大量增加 5。 我国自 1986 年棉花抗虫基因工程研究被列为国家“ 863”计划的重 点课题 以来，经艰苦努力，也取得了突破性进展。 1991 年谢道昕等在国内首次报道将 Bt毒素基因 导入棉花品种 6；郭三堆等在 1992 年人工合成了我国自已的分子量最大的（ Bt） GFMCR
14、YLA 杀虫基因，并成功地将此 Bt 基因转入几个主要棉花品种，获得了自创的转基因抗虫棉 7。目前，我 国己育成了 10 多个转基因棉品种或品系，是世界上独立研究成功转基因抗虫棉并拥有自主知识产权的第二个国家。转基因抗虫棉是我国首例转基因作物应用于生产的成功范例。 1999 年批准单价 Bt 抗虫棉在山西、安徽、山东、江苏、湖北、湖南、河南、河北、辽宁、新疆 10 个省商业化， Bt/CpTI 双价抗虫棉在河北、山西、安徽、山东 4 省商业化。此后，我国转基因棉花面积显著增加，占全部棉花种植面积的 10%以上 8。转基因抗虫棉已经成为我国棉花的主力军。 1.2 当前抗虫棉所面临的的问题 转 B
15、t 抗虫基因棉对棉铃虫等鳞翅目害虫有较高的抗 性，但其抗性水平随棉花的生育进程呈下降趋势，一般棉花生育中期后抗虫效果明显降低，常常需要辅之于化学农药 9 。所以抗虫棉并不是想象中的完美，它仍然摆脱不了对传统化学药河南科技大学本科生毕业论文 3 剂的使用。化学防治往往会产生不利的影响，苏丽等 10 分析比较了化学防治对 8种不同类型棉田害虫、捕食性天敌群落多样性的影响。研究结果表明，化学防治对棉田害虫、捕食性生天敌群落的多样性指数、均匀性指数、丰富度及个体数的变化有较大的影响，尤其对捕食性天敌群落的影响显著。不仅如此，像化学农药一样，抗虫棉的应用同样受到棉铃虫抗性的威胁，随着转 Bt 基因抗 虫
16、棉的推广应用，抗虫基因在棉花内持续不断地表达，必然会给棉铃虫造成很高的选择压力，使棉铃虫对 Bt 毒素产生抗性 9。在苏云金杆菌杀虫剂的应用过程中，发现有部分昆虫产生了抗性的现象。张宝红 11曾 报道， McMcaugheg W H 用含有毒蛋白的人工饲料饲养印度谷螟，经过连续两代的饲喂后，忍耐性增加了 30 倍，经过 15 代后的忍耐性增加 100 倍，并最终发展为抗性。在美国、澳大利亚的一些棉区，已有棉铃虫对转基因棉产生抗性的报道，对野生 Bt 毒素已产生抗性的昆虫对转 Bt基因 抗虫植物所表达的毒素同样可以产生抗性。这些都是 极为危险的信号，如果不对此类问题加以重视并及时采取相应对策，一
17、旦田间棉铃虫普遍对抗虫棉拥有高抗性，将对世界棉花种植业产生灾难性的后果。 此外，单一种植转基因抗虫棉会对棉花原有的生物群落结构产生一些不利的影响。崔金杰 12研究认为，转 Bt 基因棉田昆虫物种数低于常规棉田，个体数和害虫的相对丰盛度高于常规棉田；害虫优势种类发生了较大变化，棉铃虫不再是转基因棉田的主要害虫，而棉红蜘蛛、棉蚜、棉蓟马等刺吸性害虫则上升为主要害虫。捕食性天敌优势种无明显变化，仍为龟纹瓢虫；寄生性天敌优势种由侧沟茧蜂、齿唇姬蜂演替为棉蚜 茧蜂。转基因棉田昆虫群落、害虫和天敌亚群落的多样性指数和均匀度指数均低于常规棉，而优势集中性则高于常规棉，说明转基因棉昆虫群落、害虫和天敌亚群落的
18、稳定性不如常规棉，对于环境的变化或来自群落内部种群的波动其缓冲作用较弱，某种害虫大发生的可能性较大。 抗虫棉 间作对昆虫种群动态的影响 4 1.3 间作对棉花害虫防治效果的研究进展 人们在长期同棉花害虫作斗争的过程中逐渐认识到，综合防治才是棉花害虫治理的根本出路。可持续的害虫调控（ SPR）是 21 世纪害虫综合治理（ IPM）的发展方向，也是可持续农业和可持续发展的要求 13。农作物有害生物综合防治技术 2010 年的目标设想为：研究以特定生态区为对象的多作物主要病虫综合防治体系，因地制宜地实行优化耕作栽培制度，把合理作物布局、作物对多病虫抗性的利用和发挥天敌系统的控制作用和化学控制手段等有
19、机地结合起来，使主要作物病虫相对稳定地保持在低种群密度，将其为害维持在经济允许水平以下，并保持良好的生态环境 14。这就要求我们协调各种措施，保护、增强、利用棉田天敌对害虫的调控能力，把害虫长期控制在低水平，降低发生强度和大发生的频率。 通过生境管理对农田生态系统中植物的种植结构的调整，进行害虫防治的研究很多 15。间作 是生境管理的重要方法之一。同时，间作套种既是提高农作物产量的有效措施，又可以提高节肢动物群落的多样性和稳定性，已成为害虫农业防治的一项重要技术。 通过间 作 或邻作等方法进行害虫防治的机制，现有几种不同的假说。 Root16曾提出“资源密度假说”和“天敌假说”两种不同的假说，
20、资源密度假说认为，植食性昆虫，尤其是专食性昆虫，在宿主植物集中的地方密度较大，而且滞留在宿主植物上的几率较大。天敌假说认为，植物多样性的增大可为天敌提供更多的庇护场所和其他资源，故天敌在植物多样性的生境中，种类和数量更加丰富，因而，在多样 化生境中，天敌更可能抑制害虫的发生。此外，还有两种假说，即“干扰作物假说”和“陷阱作物假说” 17 。“干扰作物假说”指间作作物通过物理作用可以干扰害虫对目标作物的攻击；“陷阱作物假说”指采用的间作作物对害虫更具有吸引力，从而将害虫诱离目标作物。张润志和张广学提出了“ 相生植物 ”的概念，认为一种植物可以对生长在周围环境中的另外一种或几种植物的有害生物河南科
21、技大学本科生毕业论文 5 具有调控作用 18。 关于间作套种控制害虫效果的研究，国内外工作人员都做了大量深入、系统的工作。我国对于间 作 、邻作或套种控制害虫的研究也有很多 19，曾经还示 范推广在单作棉田种植油菜、玉米保护增殖天敌控制棉花害虫的技术。墨两哥和美国的许多研究亦表明，棉花和玉米、高粱、苜蓿等作物间作或条带种植可以减轻棉铃虫的为害，并能增加天敌数 20。侯茂林和盛承发 21分析了植物多样性影响害虫种群数量的生态学机制，同时总结了植物多样性增大和减少对害虫控制的有利和不利因素，其研究表明农田生态系统中植物多样性的增大在多数情况下能导致某些害虫种群数量的下降。 Risch 等 22曾统
22、计了数百篇有关农田节肢动物群落与农田植被多样性、农田生态系统多样性关系的研究文献，其结论是增加生境的 复杂性，将很可能有利于天敌而不利于害虫。夏敬源等 23进行了不同类型棉田节肢动物群落结构研究。结果表明，麦套棉（特别是麦套春棉）节肢动物群落的结构较平作棉稳定，对环境的变化或来自群落内部种群波动的缓冲作用较强，是不利于某些害虫发生，而有利于天敌繁衍的良好生态系统，更具备利用自然因素控制害虫的生态学基础。 棉田间作玉米、高粱可以增加捕食性天敌数量，减少害虫危害。戈峰和丁岩钦 24应用数量分析与能量测定相结合的方法，定量地分析和比较了华北棉区多样化的间套作棉田生态系统与单作棉田生态系统中主要害虫、天敌的种群 动态及其天敌对害虫的控制作用，结果表明，多样化的间套作系统中苗蚜与 2 代棉铃虫发生轻，而伏蚜与 3 代棉铃虫发生重；间套作系统有利于天敌群落能量的生产，尤其是利于捕食性蜘蛛类群的能量生产；从棉田生态系统棉株一害虫一天敌相互作用关系来看，尽管间套作系统内天敌群落生产力增加，保护益虫（天敌）作用好，同时也增加了害虫群落生产力，其控害功能较差。郭建英等 25比较了不同作物布局下转基因抗虫棉田节肢动物的群落结构，结果表明，与单作棉田相比，蔬菜
