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摘要：采用直接观察法调查了大豆田间节肢动物群落的多样性，分析比较了节肢动物群落、天敌亚群落和害虫亚群落的多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数，研究了抗除草剂转基因大豆对田间节肢动物群落多样性的影响。结果表明，在大豆生长期间，抗除草剂转基因大豆与受体大豆间各指数均无显著性差异。因此，转基因抗除草剂大豆对田间节肢动物群落多样性无明显影响。
关键词：抗除草剂转基因大豆；节肢动物群落；多样性
中图分类号：Q958.12+2.5文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）07-0083-04
大豆是我国传统的粮食油料兼用作物，在农业生产中占有重要地位。随着基因工程技术的飞速发展，全球转基因植物的种植面积越来越大，尤其是抗除草剂转基因大豆的发展最为迅速[1]。1996年孟山都公司推出的抗草甘膦转基因大豆首先获准在美国推广种植[2]，至2011年全球抗除草剂转基因大豆的种植面达到了7 540万公顷[3]。目前我国尚未批准商品化种植转基因大豆，但是用于原料加工的进口转基因大豆量正逐年增加，至2009年进口量超过国产大豆总量，突破4 255万吨[4]。虽然抗除草剂转基因大豆的种植能够减少除草剂的使用总量，降低环境污染，节约劳动成本，但是其生态安全性问题仍然备受争议，其中对环境生物多样性的影响就是安全评价的重要内容之一。本研究的目的就是通过分析抗除草剂转基因大豆对田间节肢动物群落多样性的影响，为转基因大豆的环境安全性评价提供科学参考。
1材料与方法
1.1试验材料
供试品种：抗除草剂转基因大豆HRS、受体大豆RS、普通栽培大豆品种中黄13，由山东省农业科学院植物保护研究所提供。
1.2试验地点
试验地点设在农业部转基因植物环境安全监督检验测试中心（济南）试验基地，位于东经117°5′27.42″，北纬 36°42′59.58″，属于暖温带大陆性季风气候，年平均气温14.7℃，年平均降水量671.1 mm，年无霜期235天。试验田地势平坦，土壤为中性壤土，肥力中等；前茬作物为蔬菜，试验地四周有2.5 m高的隔离围墙，周围1 000 m范围内无其他大豆种植。
1.3试验方法
试验设3个处理，处理1：抗除草剂转基因大豆HRS；处理2：受体大豆RS；处理3：普通栽培大豆品种中黄13。随机区组设计，重复4次，小区面积为150 m2，小区间设有2 m宽隔离带。
2011年5月24日播种，人工撒播，播种深度3～4 cm，播种量10～12 g/m2，行距60 cm，株距5～6 cm。按当地常规栽培模式进行管理，全生育期田间管理除必要的农事操作（如锄草、浇水）外，不喷施农药，以减少人为影响，保证大豆植株正常生长。
1.4调查方法
从定苗到成熟，每10天调查1次。每小区采用对角线5点取样，每点系统调查相邻的20株大豆上各种节肢动物的种类和数量。
1.5数据分析方法
统计分析各个调查时期不同群落（节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落）的结构与组成，计算出3个处理各时期各群落的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数。计算公式如下：
多样性指数H=–∑Si=1PilnPi
均匀性指数J=H/lnS
优势集中性指数 C=∑Si=1（Ni/N）2
式中：Pi=Ni/N，Ni为第i个物种的个体数，N为群落中所有物种的总个体数，S为群落中物种数。
利用Excel 2003和DPS统计软件对试验数据进行统计分析，用Duncan’s新复极差法进行多重比较。
2结果与分析
2.1对大豆田节肢动物群落多样性的影响分析
在大豆生长期，3个大豆品种的田间节肢动物群落的多样性指数（图1）、均匀性指数（图2）以及优势集中性指数（图3）的变化趋势均基本一致。3个大豆品种的多样性指数和均匀性指数动态均呈现先升后降的趋势，而优势集中性指数动态变化趋势刚好相反，呈先下降后上升态势。在大豆生长早期，田间节肢动物种类较少，多样性指数和均匀性指数较低，而优势集中性指数较高。在6月下旬～7月下旬大豆的生长旺盛期，田间节肢动物种类较多，多样性指数较高，均在1.2以上；均匀性指数也较高，均在0.5以上；而优势集中性指数较低，均在0.5以下。进入9月份随着大豆生长期的结束，节肢动物种类逐渐减少，多样性指数和均匀性指数逐步降低，而优势集中性指数升高。
在各个调查时期，分别对3个处理田间节肢动物群落的生物多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数进行差异显著性分析，结果表明整个调查期间，转基因大豆HRS与受体大豆RS、普通栽培大豆中黄13之间各指数均无显著性差异，说明抗除草剂转基因大豆HRS对田间节肢动物群落多样性没有明显影响。
2.2对大豆田天敌亚群落多样性的影响分析
由图4～图6可以看出，在大豆整个生长期，3个大豆品种田间天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数以及优势集中性指数的大体趋势是一致的。3个处理的多样性指数在大豆生长早期均较低，在生长中期较高（在0.8～1.2之间）且趋于稳定，生长后期又有所下降；均匀性指数随时间的推移呈先升后降的趋势，而优势集中性指数呈先降后升的态势，这主要是由于大豆田间苗期和成熟期天敌物种数较少。在各个调查时期，分别分析比较各处理田间天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数，结果表明转基因大豆HRS与受体大豆RS、普通栽培大豆中黄13之间各指数均差异不显著，说明抗除草剂转基因大豆HRS对田间天敌亚群落多样性没有明显影响。
2.3对大豆田害虫亚群落多样性的影响分析 通过调查分析大豆田间害虫亚群落发现，3个处理的多样性指数（图7）、均匀性指数（图8）以及优势集中性指数（图9）在整个生长期间的变化趋势也基本一致。3个大豆品种的害虫亚群落的多样性指数动态均表现为先升后降，在6月下旬～7月间达到高峰；均匀性指数的总体趋势是大豆生长中期比早期和晚期都要高，这主要是由于生长中期田间的害虫种类较多。而优势集中性指数呈先降后升的态势，生长早期和后期调查的害虫物种数较少，优势集中性指数较高，随着大豆生长旺盛期田间害虫种类增多优势集中性指数降低。
在各个调查时期，分别对3个大豆品种田间害虫亚群落的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数进行分析比较，结果表明转基因大豆HRS与受体大豆RS、普通栽培大豆中黄13之间各指数均无显著性差异，说明抗除草剂转基因大豆HRS对田间害虫亚群落多样性也没有明显影响。
3讨论
本试验通过对大豆田间主要节肢动物群落的定期调查，发现豆田主要害虫有蚜虫、粉虱、灰飞虱、叶蝉、蓟马等，主要天敌有瓢虫、花蝽、猎蝽、草蛉、蜘蛛等。抗除草剂转基因大豆田间害虫和天敌的发生种类、数量与受体大豆之间没有明显差异，这与吴奇等（2007）[5]对豆田主要害虫的调查结果基本一致。
转基因作物的生态安全性问题是目前国内外学者研究的热点。刘志诚[6，7]对转Bt基因水稻的研究显示，Bt水稻对稻田节肢动物群落结构无明显的负面影响。吴奇等（2008）[8]通过直接观察法和吸虫器法对抗草甘膦转基因大豆AG5601以及张卓等（2011）[9]采用直接观察法对转基因耐草甘膦大豆呼交03-263和06-698的研究都表明转基因大豆对豆田节肢动物群落无明显影响。McPherson等（2003）[10]的研究发现转基因耐除草剂大豆对昆虫群落的影响较小。Jasinski等（2003）[11]的研究也表明转基因大豆对非靶标节肢动物群落没有影响。本文通过对大豆田间节肢动物群落、天敌亚群落以及害虫亚群落的主要参数（多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数）的分析比较，表明转基因大豆与受体品种间各参数均无显著性差异，这与前人的研究结果基本一致[8，9]，说明转基因抗除草剂大豆对田间节肢动物群落多样性没有明显影响。
随着国内对进口转基因大豆需求量的不断扩大，中国作为大豆的原产地和品种多样性的集中地，更应该加强对大豆品种资源的保护，增强对转基因大豆生产的安全监控和评价，建立完善的风险评估体系，从而正确认识转基因作物的安全性问题，保障转基因作物的健康发展。
参考文献：
[1]沈晓峰， 栾凤侠， 陶波. 抗草甘膦转基因大豆生物与环境安全性[J]. 东北农业大学学报， 2007， 38（3）： 401-404.
[2]周波， 陶波， 栾凤侠， 等. 抗草甘膦转基因大豆生物安全性综述[J]. 作物杂志， 2006， 2： 7-9.
[3]James C. Global status of commercialized biotech/GM crops： 2011 [R]. ISAAA， 2011， 43.
[4]索海翠， 熊瑞权， 马启斌， 等. 转基因大豆的潜在风险及发展趋势研究[J]. 广东农业科学， 2010， 10： 244-245.
[5]吴奇， 彭焕， 彭可维， 等. 抗除草剂转基因大豆对豆田主要害虫发生动态的影响[J]. 植物保护， 2007， 33（5）： 50-53.
[6]刘志诚. 转cry1Ab/cry1Ac基因籼稻对稻田节肢动物群落的影响[J]. 昆虫学报， 2003， 46（4）： 454-465.
[7]刘志诚. 转cry1Ab基因粳稻对稻田节肢动物群落的影响[J]. 生物安全学报， 2011， 20（1）： 69-76.
[8]吴奇， 彭德良， 彭于发. 抗草甘膦转基因大豆对非靶标节肢动物群落多样性的影响[J]. 生态学报， 2008， 28（6）： 2622-2628.
[9]张卓， 黄文坤， 刘茂炎， 等. 转基因耐草甘膦大豆对豆田节肢动物群落多样性的影响[J]. 植物保护， 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.
关键词：抗除草剂转基因大豆；节肢动物群落；多样性
中图分类号：Q958.12+2.5文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）07-0083-04
大豆是我国传统的粮食油料兼用作物，在农业生产中占有重要地位。随着基因工程技术的飞速发展，全球转基因植物的种植面积越来越大，尤其是抗除草剂转基因大豆的发展最为迅速[1]。1996年孟山都公司推出的抗草甘膦转基因大豆首先获准在美国推广种植[2]，至2011年全球抗除草剂转基因大豆的种植面达到了7 540万公顷[3]。目前我国尚未批准商品化种植转基因大豆，但是用于原料加工的进口转基因大豆量正逐年增加，至2009年进口量超过国产大豆总量，突破4 255万吨[4]。虽然抗除草剂转基因大豆的种植能够减少除草剂的使用总量，降低环境污染，节约劳动成本，但是其生态安全性问题仍然备受争议，其中对环境生物多样性的影响就是安全评价的重要内容之一。本研究的目的就是通过分析抗除草剂转基因大豆对田间节肢动物群落多样性的影响，为转基因大豆的环境安全性评价提供科学参考。
1材料与方法
1.1试验材料
供试品种：抗除草剂转基因大豆HRS、受体大豆RS、普通栽培大豆品种中黄13，由山东省农业科学院植物保护研究所提供。
1.2试验地点
试验地点设在农业部转基因植物环境安全监督检验测试中心（济南）试验基地，位于东经117°5′27.42″，北纬 36°42′59.58″，属于暖温带大陆性季风气候，年平均气温14.7℃，年平均降水量671.1 mm，年无霜期235天。试验田地势平坦，土壤为中性壤土，肥力中等；前茬作物为蔬菜，试验地四周有2.5 m高的隔离围墙，周围1 000 m范围内无其他大豆种植。
1.3试验方法
试验设3个处理，处理1：抗除草剂转基因大豆HRS；处理2：受体大豆RS；处理3：普通栽培大豆品种中黄13。随机区组设计，重复4次，小区面积为150 m2，小区间设有2 m宽隔离带。
2011年5月24日播种，人工撒播，播种深度3～4 cm，播种量10～12 g/m2，行距60 cm，株距5～6 cm。按当地常规栽培模式进行管理，全生育期田间管理除必要的农事操作（如锄草、浇水）外，不喷施农药，以减少人为影响，保证大豆植株正常生长。
1.4调查方法
从定苗到成熟，每10天调查1次。每小区采用对角线5点取样，每点系统调查相邻的20株大豆上各种节肢动物的种类和数量。
1.5数据分析方法
统计分析各个调查时期不同群落（节肢动物群落、害虫亚群落和天敌亚群落）的结构与组成，计算出3个处理各时期各群落的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数。计算公式如下：
多样性指数H=–∑Si=1PilnPi
均匀性指数J=H/lnS
优势集中性指数 C=∑Si=1（Ni/N）2
式中：Pi=Ni/N，Ni为第i个物种的个体数，N为群落中所有物种的总个体数，S为群落中物种数。
利用Excel 2003和DPS统计软件对试验数据进行统计分析，用Duncan’s新复极差法进行多重比较。
2结果与分析
2.1对大豆田节肢动物群落多样性的影响分析
在大豆生长期，3个大豆品种的田间节肢动物群落的多样性指数（图1）、均匀性指数（图2）以及优势集中性指数（图3）的变化趋势均基本一致。3个大豆品种的多样性指数和均匀性指数动态均呈现先升后降的趋势，而优势集中性指数动态变化趋势刚好相反，呈先下降后上升态势。在大豆生长早期，田间节肢动物种类较少，多样性指数和均匀性指数较低，而优势集中性指数较高。在6月下旬～7月下旬大豆的生长旺盛期，田间节肢动物种类较多，多样性指数较高，均在1.2以上；均匀性指数也较高，均在0.5以上；而优势集中性指数较低，均在0.5以下。进入9月份随着大豆生长期的结束，节肢动物种类逐渐减少，多样性指数和均匀性指数逐步降低，而优势集中性指数升高。
在各个调查时期，分别对3个处理田间节肢动物群落的生物多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数进行差异显著性分析，结果表明整个调查期间，转基因大豆HRS与受体大豆RS、普通栽培大豆中黄13之间各指数均无显著性差异，说明抗除草剂转基因大豆HRS对田间节肢动物群落多样性没有明显影响。
2.2对大豆田天敌亚群落多样性的影响分析
由图4～图6可以看出，在大豆整个生长期，3个大豆品种田间天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数以及优势集中性指数的大体趋势是一致的。3个处理的多样性指数在大豆生长早期均较低，在生长中期较高（在0.8～1.2之间）且趋于稳定，生长后期又有所下降；均匀性指数随时间的推移呈先升后降的趋势，而优势集中性指数呈先降后升的态势，这主要是由于大豆田间苗期和成熟期天敌物种数较少。在各个调查时期，分别分析比较各处理田间天敌亚群落的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数，结果表明转基因大豆HRS与受体大豆RS、普通栽培大豆中黄13之间各指数均差异不显著，说明抗除草剂转基因大豆HRS对田间天敌亚群落多样性没有明显影响。
2.3对大豆田害虫亚群落多样性的影响分析 通过调查分析大豆田间害虫亚群落发现，3个处理的多样性指数（图7）、均匀性指数（图8）以及优势集中性指数（图9）在整个生长期间的变化趋势也基本一致。3个大豆品种的害虫亚群落的多样性指数动态均表现为先升后降，在6月下旬～7月间达到高峰；均匀性指数的总体趋势是大豆生长中期比早期和晚期都要高，这主要是由于生长中期田间的害虫种类较多。而优势集中性指数呈先降后升的态势，生长早期和后期调查的害虫物种数较少，优势集中性指数较高，随着大豆生长旺盛期田间害虫种类增多优势集中性指数降低。
在各个调查时期，分别对3个大豆品种田间害虫亚群落的多样性指数、均匀性指数和优势集中性指数进行分析比较，结果表明转基因大豆HRS与受体大豆RS、普通栽培大豆中黄13之间各指数均无显著性差异，说明抗除草剂转基因大豆HRS对田间害虫亚群落多样性也没有明显影响。
3讨论
本试验通过对大豆田间主要节肢动物群落的定期调查，发现豆田主要害虫有蚜虫、粉虱、灰飞虱、叶蝉、蓟马等，主要天敌有瓢虫、花蝽、猎蝽、草蛉、蜘蛛等。抗除草剂转基因大豆田间害虫和天敌的发生种类、数量与受体大豆之间没有明显差异，这与吴奇等（2007）[5]对豆田主要害虫的调查结果基本一致。
转基因作物的生态安全性问题是目前国内外学者研究的热点。刘志诚[6，7]对转Bt基因水稻的研究显示，Bt水稻对稻田节肢动物群落结构无明显的负面影响。吴奇等（2008）[8]通过直接观察法和吸虫器法对抗草甘膦转基因大豆AG5601以及张卓等（2011）[9]采用直接观察法对转基因耐草甘膦大豆呼交03-263和06-698的研究都表明转基因大豆对豆田节肢动物群落无明显影响。McPherson等（2003）[10]的研究发现转基因耐除草剂大豆对昆虫群落的影响较小。Jasinski等（2003）[11]的研究也表明转基因大豆对非靶标节肢动物群落没有影响。本文通过对大豆田间节肢动物群落、天敌亚群落以及害虫亚群落的主要参数（多样性指数、均匀性指数、优势集中性指数）的分析比较，表明转基因大豆与受体品种间各参数均无显著性差异，这与前人的研究结果基本一致[8，9]，说明转基因抗除草剂大豆对田间节肢动物群落多样性没有明显影响。
随着国内对进口转基因大豆需求量的不断扩大，中国作为大豆的原产地和品种多样性的集中地，更应该加强对大豆品种资源的保护，增强对转基因大豆生产的安全监控和评价，建立完善的风险评估体系，从而正确认识转基因作物的安全性问题，保障转基因作物的健康发展。
参考文献：
[1]沈晓峰， 栾凤侠， 陶波. 抗草甘膦转基因大豆生物与环境安全性[J]. 东北农业大学学报， 2007， 38（3）： 401-404.
[2]周波， 陶波， 栾凤侠， 等. 抗草甘膦转基因大豆生物安全性综述[J]. 作物杂志， 2006， 2： 7-9.
[3]James C. Global status of commercialized biotech/GM crops： 2011 [R]. ISAAA， 2011， 43.
[4]索海翠， 熊瑞权， 马启斌， 等. 转基因大豆的潜在风险及发展趋势研究[J]. 广东农业科学， 2010， 10： 244-245.
[5]吴奇， 彭焕， 彭可维， 等. 抗除草剂转基因大豆对豆田主要害虫发生动态的影响[J]. 植物保护， 2007， 33（5）： 50-53.
[6]刘志诚. 转cry1Ab/cry1Ac基因籼稻对稻田节肢动物群落的影响[J]. 昆虫学报， 2003， 46（4）： 454-465.
[7]刘志诚. 转cry1Ab基因粳稻对稻田节肢动物群落的影响[J]. 生物安全学报， 2011， 20（1）： 69-76.
[8]吴奇， 彭德良， 彭于发. 抗草甘膦转基因大豆对非靶标节肢动物群落多样性的影响[J]. 生态学报， 2008， 28（6）： 2622-2628.
[9]张卓， 黄文坤， 刘茂炎， 等. 转基因耐草甘膦大豆对豆田节肢动物群落多样性的影响[J]. 植物保护， 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.