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田间中华草蛉2、3龄幼虫捕食4种蚜虫功能反应初步研究

2020-07-27徐秀平

天津农业科学 2020年5期
关键词:幼虫

徐秀平

摘    要:根据中华草蛉对不同寄主的捕食、衔接转移的特性,将2、3龄中华草岭幼虫对麦蚜、棉蚜、大豆蚜、萝卜蚜捕食功能反应进行了试验。选择用纱袋笼罩法在麦田、棉田、大豆田和萝卜田进行,并据此分别建立了捕食功能反应数学模型计算。2龄幼虫日最大捕食量分别为110,143,90和88头,3龄幼虫分别为207,215,197和183头。同时,进一步试验和验证中华草蛉幼虫由高向低或由低向高密度转移时的捕食功能和特性。通过田间试验,分别建立了 中华草蛉2、3龄幼虫对各类蚜虫的田间捕食功能反应数学模型,与室内试验比较有5%~7%的小幅差异,提高了对中华草蛉生防利用及生物防治的准确性和实效性。

关键词:中华草蛉;幼虫;捕食;功能反应

Abstract: According to the characteristics of predation, connection and transfer of Chrysopa sinica to different hosts, the predatory functional responses of the second and third instar larvae to wheat aphid, cotton aphid, soybean aphid and radish aphid were tested. The method of gauze bag covering was used in wheat field, cotton field, soybean field and radish field, and the mathematical models of predator functional responses were established respectively. The maximum daily predation of the second instar larvae was 110, 143, 90 and 88, respectively, and that of the third instar larvae was 207, 215, 197 and 183, respectively. At the same time, the predatory function and characteristics of the old larva of Chrysopa sinica were further tested and verified when it moved from high to low or from low to high density. Through the field experiments, the mathematical models of the response of the 2nd and 3rd instar larvae of Chrysopa sinica to various aphids in the field were established respectively, with a slight difference of 5%~7% compared with the indoor experiments. The accuracy and effectiveness of biological control and utilization of Chrysopa sinica were improved.

Key words: Chrysopa sinica; larva; predation; functional response

中華草蛉(Chrysopa sinica),属脉翅目草蛉科,成虫体长9~10 mm,翅展30~31 mm,幼虫一般3个龄期,3龄幼虫体长7.2~8.5 mm,2龄幼虫体长4.5~4.9 mm。中华草岭是冀、鲁、豫区域棉花、蔬菜、油料等主要作物上蚜虫的主要天敌之一。据多年调查观察,中华草蛉成虫和幼虫与各类蚜寄主之间均存在明显的跟随现象,并形成各自生态位[1],同时成、幼虫发生量均受食物链的制约[1-2]。目前国内外对中华草岭的研究主要集中在以下几个方面:害虫、天敌数学模型及基础理论研究[3-4];中华草蛉对控制粮棉害虫捕食功能及效果的研究[5-6];中华草蛉对蔬菜害虫等捕食功能等方面的研究[7-8];中华草蛉对茶、果类害虫等捕食功能方面的研究[9-10]。中华草蛉人工饲养及主要蚜类食物链研究[11]。笔者对中华草蛉捕食功能的研究,主要在田间进行,并借鉴了瓢虫捕食多种蚜虫的试验方法[12-14],以期更接近实践或实际效果。

冀南区域中华草蛉成虫主要在油菜、小麦、豌豆田和蔬菜棚室内越冬,一般一年发生5~6代,5月中旬后在麦田、油菜田、蔬菜棚室等大量繁殖,春季控制后期麦蚜(Wheat aphid)、油菜蚜即萝卜蚜(Radish aphid)的发生,夏、秋季控制棉田棉蚜(Cotton aphid)、棉铃虫的为害,晚秋季又到晚熟豆田、蔬菜田、苗圃园、沟坡渠边杂草处等,取食菜蚜和大豆蚜(Vegetable aphid and Soybean aphid)等。本研究主要根据中华草蛉对不同寄主的捕食、衔接转移的特性,将2、3龄高龄幼虫对麦蚜、棉蚜、大豆蚜、萝卜蚜捕食功能反应进行了田间试验,提高了对中华草蛉生防利用及生物防治的准确性和实效性。

1 材料和方法

试验于田间进行,捕食麦蚜试验于5月26—27日开展,捕食棉蚜试验于5月29—30日进行,捕食油菜蚜试验于8月28—29日进行,捕食大豆蚜试验于8月29—30日进行。供试中华草蛉 幼虫2龄选体长4.8 mm,3龄选体长8.2 mm的幼虫;供试蚜虫设2次重复,并用阿拉伯数字或罗马数字编号,每种蚜虫分20,40,60,80,100,120头不同密度的田间试验纱笼袋(用窗纱制作25×10 cm),用纱笼袋罩住按密度要求选好的带有各类蚜虫的棉枝、麦穗、豆棵、萝卜叶,并分别接入中华草蛉2、3龄幼虫,捕食者密度,用曲别针封口,24 h后,统计剩余蚜虫数,计算中华草蛉幼虫对各种蚜虫的捕食量。第二天按原编号进行倒置密度接虫,再于24 h后计算重复试验的捕食量,最后对2次平均数分析研究。

2 结果与分析

从试验结果看,中华草蛉幼虫2、3龄期对麦长管蚜、棉蚜、大豆蚜、萝卜蚜等四类蚜虫,不同密度下,表现的捕食效应不同,表现为不同的捕食曲线特征。

2.1 捕食者龄期大小及猎物密度变化影响捕食曲线特征

从表1、图1、图2看出,中华草蛉3龄幼虫,在蚜虫密度80头以下时,随猎物密度增长,捕食量猛增,从猎物密度80~100头时出现缓增,在100头以上时微增,表现为3个效应波段。

2龄幼虫对各蚜类捕食量,随蚜虫密度变化而变化,在60头以下时,捕食量显著增多,而猎物达到60头以上时,显著减弱了捕食攻击率,草蛉捕食有2个效应波段。

2.2 猎物密度变化后不同蚜类的捕食特点

中华草蛉3龄幼虫在猎物密度变化时,同瓢虫类天敌一样,存在“抢食”和“补食”现象。由120头高密度向20头低密度转移时,捕食量麦长管蚜增加0.3~2.2头,棉蚜增加0.5~1.6头,大豆蚜增加0.8~2.5头,萝卜蚜增加0.3~1.0头,分别增长6.3%,6.1%,7.2%,3.3%,由20头低密度向120头高密度转移时,捕食量也有不同程度的增加,分别增加:麦长管蚜1.7~4.5头、棉蚜1.0~4.3头、大豆蚜1.0~5.0头、萝卜蚜0.5~2.5头,分别平均增长6.1%,5.5%,5.9%,3.5%。对萝卜蚜的“抢、补”现象较弱。图1所示3龄幼虫对麦长管蚜、棉蚜、大豆蚜捕食量显著高于萝卜蚜;图2所示2龄幼虫对麦长管蚜、棉蚜捕食量显著高于萝卜蚜、大豆蚜,分别高8.7%~12.8%,7.0%~13.8%。

2.3 根据捕食数据和功能反应曲线建立数学模型

从表1功能反应曲线看出,中华草蛉2龄、3龄幼虫对4种蚜虫取食曲线,均符合Holling(1959)III型曲线,因此均可用Holling圆盘方程拟合,并建立回归式及数学模型。由:

式中,N为猎物密度,Na为捕食猎物的数量,T为草蛉幼虫可利用发现猎物的时间(试验为一昼夜,故T=1),a′为瞬间攻击率,Th为捕食一头猎物所需时间。

将Holling圆盘方程线性化:用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区分表示3龄草蛉幼虫;用1、2、3、4区分表示2龄草蛉幼虫,将其取食棉蚜、麦长管蚜、大豆蚜、萝卜蚜的捕食功能加以区别。

以3龄草蛉幼虫对萝卜蚜捕食功能为例建立曲线数学模型。依据表1中的平均捕食量,求3龄草蛉幼虫对萝卜蚜功能反应的曲线数学模型。

令=BI,=AI,则=BI+AI 分别求表1中萝卜蚜密度(NⅣ),平均捕食量(NaⅣ)的倒数和,及x、y的平方和、乘积和等,继而根据各项数值建立所需直线方程,用最小二剩法求得:AⅣ=0.005 466,BⅣ=1.211 73,得到直线方程为:=1.211 73+0.005 466; 计算得:rⅣ=0.993 5,相关分析及t检验线性关系显著。

因为BⅣ=(TⅣ=1);所以a′Ⅳ==0.882 9因为AⅣ=ThⅣ,所以ThⅣ=0.005 466,当N→∞,=0.005 466,NaⅣ=183。即一头3龄草蛉幼虫一昼夜捕食萝卜蚜最多为183头,捕食一头所需时间为0.005 466 d,即7.87 min,瞬时发现率为0.882 9。

于是可以得到中华草蛉3龄幼虫取食萝卜蚜功能反应曲线数字模型为:

用上述同样的方法求出中华草蛉2、3龄幼虫取食棉蚜、麦长管蚜、大豆蚜、萝卜蚜的其他各个功能反应曲线数学模型,见表2。

3 结论与讨论

中华草蛉2、3龄幼虫对多个寄主蚜类,有较强的捕食作用。从捕食功能看,3龄幼虫显著高于2龄幼虫,对麦蚜、棉蚜、大豆蚜、萝卜蚜分别平均高出17.3,18.0,20.2,16.6头,平均高38.4%,38.9%,46.7%,40.8%。从图1看出:中华草蛉3龄幼虫具有较强的捕食数据攻击力和捕食潜能。从表2中日最大捕食量比较,3龄幼虫较2龄幼虫捕食潜能更加显著,分别高88.2%,50.3%,118.9%和107.9%,是生物防治蚜虫较有力的天敌种群之一。中华草岭2、3龄幼虫可做为人工饲养、释放的重点虫态,也是田间自然消长重点利用的虫态,并在对粮棉、油料、蔬菜虫情调查和测报中,予以侧重关注和利用。

对中华草蛉幼虫在田间进行多蚜类的捕食功能反应试验,可作为室内试验的重要补充,并且可相互验证和矫正。田间捕食功能反应试验,更接近自然状态下的田间小气候,并能减少大自然对其生物防治利用中所产生的大气候影响的偏差,还能较好而有效地探索其捕食潜能和利用价值的评估。对中华草蛉成虫和高龄幼虫可建立室内试验和田间试验两套数学模型,以作为互相参考和矫正依据,利用两套数学模型的相互支撑、相辅相成的作用,将对草蛉类天敌的生物防治利用的效果达到科学化和最大化。对以前诸位学者、专家室内试验重要成果进行借鉴和完善,对生物防治利用,具有较强的现实意义。

中华草蛉高龄幼虫,在寄主蚜类和密度变化时,所表现出的“抢、补”食现象,是草蛉类、瓢虫类天敌共有的现象,可能是昆虫类小型动物在自然种群中对食物自然分配中应对“饥饿”的反应形式,是“适者生存”法则的具体表现形式。对其规律性、生理性的研究,有待于在今后的探索中加以理论深化。

致谢:馆陶县农牧局颜金龙先生给予技术指导,并提供资料,一并致谢。

参考文献:

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[2]颜金龙, 陈全兴,史磊,等. 七星瓢虫成幼虫捕食3种蚜虫功能反应初步研究[J].天津农业科学, 2016, 22(6): 96-100.

[3]丁岩钦. 天敌——害虫作用系统中的数学模型及其主要参数的估计[J].昆虫知识, 1983, 20(4): 187-190.

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