高CO2浓度下棉花-棉蚜-中华草蛉能量动态及其控害作用

本项目在开顶式CO2浓度控制箱（OTC）内，以CO2浓度升高为胁迫因子，以棉花-棉蚜-中华草蛉三级营养关系为主线，以能量为统一单位，在个体水平上，研究CO2浓度升高和不同棉花品种对棉蚜及中华草蛉的能量利用与转化规律，并构建其个体能量收支方程；在种群水平上，研究CO2浓度升高和不同棉花品种对棉蚜种群能量动态，以及通过棉蚜种群对中华草蛉种群能量动态与控害功能的影响；在生理生化水平上，分析CO2浓度升高下主要营养物质与次生代谢物质通过食物链在不同棉花品种、棉蚜及中华草蛉之间的传递规律；由此进一步综合分析CO2浓度升高下食物链内主要营养及次生代谢物质变化与昆虫种群能量动态的关系，揭示CO2浓度升高下不同棉花品种-棉蚜-天敌三级营养层之间相互作用的生化机理，丰富和发展CO2浓度升高下植物-害虫-天敌相互作用关系理论和生态能学理论，为未来CO2浓度升高下，充分利用自然天敌开展害虫生物防治提供理论基础

大气CO2浓度增加通过影响植物的光合作用和生产力，引起植物化学组分和营养价值的改变，进而影响到它们对植食性昆虫的营养价值和生长发育，并通过食物链影响到以之为食的天敌。天敌昆虫作为关键的生物调控因子，对大气CO2浓度升高的反应是十分复杂的，需要我们积极寻求更有效的研究手段，从不同的角度入手来探索大气CO2浓度增加对天敌昆虫的作用机理。为了阐明CO2浓度升高下不同棉花品种与中华草蛉对棉蚜控制作用的生化机理，为充分利用作物抗性与自然天敌开展害虫生物防治提供理论依据，本项目从不同棉花品种—棉蚜—中华草蛉三级营养关系出发，运用生态能学方法，以能量为统一单位，着重于研究CO2浓度升高下不同棉花品种对棉蚜种群能量动态及其通过棉蚜种群对中华草蛉种群能量动态与捕食功能的影响，以及在大气CO2浓度升高下中华草蛉种群对棉蚜的连续多代的捕食控害作用的影响。结果表明，CO2浓度升高对棉蚜的生长发育、实验种群生命表参数及生态学效率均无显著影响；在大气CO2浓度升高条件下,中华草蛉1龄幼虫的发育历期显著缩短，而3龄幼虫和蛹的发育历期显著延长，但对于整个幼虫期发育历期影响不显著；高大气CO2浓度对中华草蛉蛹期的存活率显著降低，雌成虫体重显著减轻，雄成虫的发育历期显著缩短；中华草蛉3龄幼虫和整个幼虫期平均个体的捕食能力在大气CO2浓度升高条件下显著降低，而大气CO2浓度升高对中华草蛉种群F1代的控害能力影响不显著，但对其F2代的3龄以及整个幼虫期控害潜能显著降低；大气CO2浓度升高可显著增加棉叶内的TNC（总非结构碳水化合物）、C/N比、游离脂肪酸和游离氨基酸含量以及单宁百分比，同时显著降低氮、总蛋白含量和Bt毒素含量；大气CO2浓度升高显著降低了棉蚜体内总氨基酸含量，表明大气CO2浓度升高条件下蚜虫食物质量下降；而大气CO2浓度升高条件下，中华草蛉体内的氮含量和取食效率也显著降低。本项目结果表明大气CO2浓度升高导致蚜虫食物质量下降，中华草蛉体内氮元素含量减少，而c/n升高进一步影响到发育等各项生理指标，如3龄幼虫和蛹期延长，蛹期存活率下降，雌虫体重下降等，从而使其种群的控害功能减弱，由此我们可以推测，在未来大气CO2浓度升高条件下，棉蚜的危害会加重。本项目揭示 了CO2浓度变化对棉花-棉蚜-中华草蛉三级营养层生物之间相互作用的机理，对未来大气CO2浓度下作物的抗性与天敌的作用提出预警.