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白蜡外齿茎蜂形态与生物学特性观察

2018-03-04闫家河赵燕卞晓阳孙建国刘焕秀魏美才

中国森林病虫 2018年5期
关键词:白蜡枝梢羽化

闫家河,赵燕,卞晓阳,孙建国,刘焕秀,魏美才

(1.山东省商河县森保站,山东 商河 251600; 2.济南市森林保护站,山东 济南 250099; 3.商河县气象局,山东 商河 251600;4.山东省林业科学研究院,山东 济南 250014; 5.江西师范大学,江西 南昌 330022)

2012年6月9日闫家河首次在山东省商河县发现白蜡树Fraxinusspp.枝梢遭受幼虫蛀害,该虫与白蜡哈氏茎蜂HartigiaviatrixSmith[1-4]和沟额哈茎蜂HartigiaviatorSmith[5]既似又异;2014年4月5—13日饲养出7♀1♂成虫,后多次补充采集成虫、幼虫。魏美才教授进行形态学和分子生物学鉴定,同时重新检视其过往保存的北京、天津、河北任丘等地送检的茎蜂标本,发现并命名该虫为新种—白蜡外齿茎蜂StenocephusfraxiniWei,2015;亦属首次报道外齿茎蜂录属(StenocephusShinohara,1999)危害白蜡树属(梣属)Fraxinus植物[6]。白蜡外齿茎蜂隶属膜翅目Hymenoptera茎蜂科Cephidae,是危害白蜡树属植物的重要枝梢害虫,曾被称为白蜡哈氏茎蜂;部分园林工作者曾初步研究其发生规律、生物学特性及防治技术[1-4]。2012年在商河县发现以来,作者观察研究其形态特征和生物学特性。

1 材料与方法

1.1 材料仪器 野外应用数码照相机EOS70D(1 500万像素),室内应用显微图像采集管理系统140万~500万像素CCD成像系统(北京斯内克创新科技有限公司)配OLYMPUS-SZX7-1063体视显微镜。

1.2 体值测量 在体视显微镜下用游标卡尺和自动测量软件测量各虫态量度值,观察记述卵、幼虫及蛹的发育进度、形态特征等。

1.3 生活史及生物学特性观察 在商河县城区街道、殷巷镇李集村、商河县林业有害生物监测防治研究中心等行道树、四旁树、苗圃、林带及片林长期调查、观察野外成虫活动规律;在不同阶段,采集剖检枝梢,观察了解不同虫态发育进度和变化。野外在白蜡树枝条上套60目纱网袋,放入林间采集或枝条饲养出的成虫,观察统计成虫寿命、各虫态历期、危害特点等。同时,在室内自然变温条件下,观察统计采集饲养的各虫态历期等。

1.4 数据处理 采用Microsoft Excel 软件及DPS数据处理软件处理分析数据。结果以“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 形态特征

成虫 雌虫体长(12.37±1.22) mm、头宽(1.84±0.14) mm,雄虫体长(10.55±1.04) mm、头宽(1.61±0.28) mm。雌虫体黑色,颜面大部、上颚和口须大部、后眶中部点斑、前胸背板后缘、小盾片大部、腹部2~7节背板后缘和侧缘狭边、腹板后缘、锯鞘基大部黄白色,腹部2~3节色泽稍淡;足黑褐色,前足股节大部、中足股节端部、前中足胫跗节、后足胫节基部1/4浅褐色;翅透明,前缘脉浅褐色,翅痣和其余翅脉黑褐色;头部和前胸背板光滑,无刻点和刻纹,光泽强;中胸背板包括小盾片具细小分散的刻点,中胸前侧片大部刻点细小但稍密集;腹部2~3背板大部光滑,刻纹模糊微弱,其余背板刻纹稍明显;触角25节,第3节1.1倍长于第4节。雄虫体色和构造与雌虫相似,但腹部5~7节腹板后缘黄白色横带较宽,下生殖板大部黄白色,腹部2~3节更窄长[6](图1)。

a.雌成虫;b.雄成虫图1 白蜡外齿茎蜂成虫

卵 体内卵长香蕉形,乳白或黄白色,长1.48(1.31~1.68) mm,基部圆钝,端部细尖,最宽处宽0.37(0.31~0.43) mm、最细处宽0.14(0.09~0.16) mm(图2a)。枝梢或叶轴茎内的卵,乳白色,吸水膨胀,主体长椭圆形,上端有一直立或圆或扁平细管状的卵柄(图2b,c)。卵主体长1.54(1.28~1.78) mm、宽0.77(0.58~0.90) mm,卵柄长0.52(0.37~0.70) mm、卵柄径0.15(0.12~0.20) mm。卵主体包被于卵槽内(图2d),卵槽长1.71(1.67~1.84) mm,宽0.95(0.76~1.08) mm。

幼虫 卵壳内小幼虫和初孵幼虫,通体乳白色,唯口器和单眼黑色(图3a);取食后,幼虫头部和肛上角突呈浅褐色,胴部中间有一绿色纵线。1龄幼虫体长(2.29±0.33) mm,头宽(0.40±0.02) mm。老熟幼虫体长(11.77±1.84) mm、头宽(1.40±0.12) mm、体宽2.48(1.82~3.12) mm(中胸)。头部及各节气门淡褐色,单眼、口器及腹末的锥尖状肛上角突深褐色,胴部乳白色或黄白色,各节背面及侧面具泡状褶皱。腹末背面和腹面具成簇的黄色刚毛。在枝梢髓道内蛀食的幼虫平伸,一旦离开,体型呈平躺式“S”状弯曲(图3b)。

蛹 离蛹。预蛹体淡白色或黄白色,体长10.55(6.72~12.56) mm、头宽1.41(1.10~1.69)mm、中胸体宽2.35(1.82~2.84) mm;头部与前胸明显分离,体挺直,不活动;头顶和前胸背板正中间各有1个小凹陷;中胸和后胸两侧向外隆起,3对胸足较小,连同足基部明显突起(图3c)。雌蛹体长(12.97±1.17) mm、头宽(1.93±0.15) mm;雄蛹体长(10.90±0.10 )mm、头宽(1.67±0.12) mm。触角抵达腹部第1~2节,多贴于翅芽末端;中足抵达腹末第3~4节;后足抵达腹部第7节。复眼褐色,整体黄白或乳白色,羽化前渐变黑色(图3d,e,f)。

a.雌蜂体内卵;b.梢茎内卵;c.叶轴茎内卵;d.叶轴茎内卵,示卵体与卵柄图2 白蜡外齿茎蜂卵形态

a.卵壳内即将孵化的小幼虫;b.枝梢蛀道内大龄幼虫;c.预蛹;d.白蛹;e-f.黑蛹图3 白蜡外齿茎蜂幼虫与蛹形态

2.2 生物学特性

2.2.1 生活史 白蜡外齿茎蜂在山东商河1 a发生l代,以预蛹越冬。翌年2月下旬、3月上旬(白蜡树液流动前后)陆续化蛹,4月上中旬起(顶梢生长约10~20 cm)成虫羽化,羽化高峰期视气温状况,在4月上旬或中旬。4月上中旬为产卵高峰期,4月下旬为幼虫孵化高峰期,5中下旬至6月上中旬达到危害高峰,致羽状复叶大量脱落。6月下旬至8月上旬绝大多数以老熟幼虫在1 a生枝条髓部滞育或休眠越夏,少量为近老熟幼虫;9—10月气温降低,未老熟幼虫仍可活动、略取食。10月下旬至11月上旬气温降至0 ℃以下时快速变为预蛹越冬。

2.2.2 生物学习性

2.2.2.1 成虫 成虫羽化与气温和树木发芽早晚密切相关。4月上旬或中旬气温较高,白蜡树主梢长10~20 cm时,成虫快速羽化。羽化前期雄蜂多,中后期雌蜂多。成虫羽化基本与新梢芽萌发一致,不同白蜡树种发芽时间不同,即使同一树种在不同立地条件下发芽时间也不相同,因此成虫羽化期持续较长。因早春气温常剧烈波动,不同年份成虫羽化最盛期不同,2014年为4月3—7日,2015年为4月14—17日,2016年为4月4—8日;羽化高峰期前10 d和前5 d气温变化见表1。成虫羽化高峰期集中且较短暂,多维持1~3 d。

表1 白蜡外齿茎蜂成虫羽化高峰期之前10 d和前5 d气温变化

幼虫老熟前横向咬穿枝条一侧的木质部,仅留韧皮部和表皮形成预羽化孔,并在预羽化之下的髓道内做好蛹室。预羽化孔在枝条表面形成以孔口为中心的近圆形晕圈。典型的晕圈略凹陷,直径5.16(4.46~6.38) mm,圆心处灰白色,其外围一圈黑色,最外围棕褐色或红褐色(图4a)。蛹羽化为成虫,视天气阴晴、温度高低等情况在枝梢髓道内静栖1~3 d;一旦温度高、天气晴好,大多在08∶00—13∶00羽化出孔,羽化期集中。成虫多在上午阳光照射枝条温暖时,咬圆形或近圆形羽化孔、顶开表皮盖钻出枝梢(图4b)。羽化孔处枝径8.03(4.38~15.11) mm,羽化孔径1.93(1.30~2.52) mm(图4c)。

a.预羽化孔晕圈;b.成虫正从羽化孔钻出;c.枝条上的羽化孔图4 白蜡外齿茎蜂成虫羽化及枝梢上的羽化孔

气温20 ℃以上、无风或风力较小的晴好天气成虫喜在10∶00—16∶00飞舞活动,尤其11∶00—14∶00最盛;气温适中、多云间阴天气时,11∶00—14∶00少量飞舞活动;18∶30—08∶30成虫鲜有飞舞、产卵等活动,多在枝叶上静栖不动。阴雨天气,成虫不活动。

初羽化成虫无卵或卵量少,须取食雨露、汁液补充营养才可完成卵的发育。交尾后第2~3天产卵。产卵前,成虫极为活跃,遇到合适部位,即停留刺探、产卵。每次产卵历时5~6 s;产卵后,短距离前行,可继续产卵,连产3~6枚即离开枝梢;休息后再产。成虫孕卵量23枚,最少12枚,最多43枚。

2014—2016年采集枝条饲养出雌成虫39头,雄成虫31头,雌雄比为1.26∶1;2017年1—4月剖检、饲养出雌虫639头,雄虫318头,雌雄比为2.01∶1;2018年1—4月剖检、饲养出雌虫799头,雄虫405头,雌雄比为1.97∶1。连续5 a的雌雄比平均为1.94∶1。

成虫羽化当天即可交配。晴好天气11∶00—15∶00是交配高峰时间。交配时雌雄虫体多同向或半同向(约成50~90度角),较少成“一”字形的完全反向(图5)。交尾时长50~150 s,多为90 s左右,最长1次持续约350 s。

a.同向和“一”字形交尾状;b.半同向交尾状图5 白蜡外齿茎蜂成虫飞舞及交尾状

自然状态下,雌虫寿命1.3~14.0 d,雄虫寿命1.0~13.5 d。成虫较耐低温,不耐高温,气温超过27 ℃大多较快死亡(表2)。在最高温22~25 ℃的野外,雌虫寿命5~7 d,雄虫寿命4~5 d。交尾后,雄虫多于1~2 d内死亡。

表2 不同条件下白蜡外齿茎蜂成虫寿命

2.2.2.2 卵 成虫产卵期为每年4—5月。产卵部位在1 a生枝梢的主、侧梢茎或复叶叶轴的轴茎。同一个枝梢,成虫大多既产卵于梢茎,也产卵于叶轴轴茎。2015年调查白蜡树164个主梢,梢茎和叶轴均产卵的94个,占57.32%;只产卵于主梢茎的65个,占39.63%;只产卵于叶轴的5个,占3.05%。164个受害主梢上有效卵(已孵化)426粒,梢茎上237粒,占55.63%;叶轴上189粒,占44.37%。调查375个侧梢,只有20个梢茎上有卵,叶轴上均无卵。

从梢基部第1层级算起(不包括缺如、瘦细的1对托叶),白蜡树1 a生枝梢4—5月一般有5~6层羽状复叶。237枚有效卵在主梢茎各层级复叶间的分布为:第2层复叶之前,0.42%;第2-3层复叶间,31.65%;第3~4层复叶间,54.01%;第4~5层复叶间,13.92%。21枚有效卵在侧梢茎各层级复叶间的分布为:第2层复叶之前,19.05%;第2~3层复叶间,66.67%;第3~4层复叶间,14.29%。229枚卵在复叶叶轴的分布为:第1对小叶柄之前,49.78%;第1对小叶柄处,7.86%;第1~2对小叶柄间,38.43%;第2对小叶柄处,3.06%;第2对小叶柄之后,0.87%。189枚卵在不同层级复叶叶轴上的分布为:第2层,10.58%;第3层,55.56%;第4层,30.69%;第5层,3.17%。

主梢茎和侧梢茎上的卵主要分布在第2~4层复叶间。叶轴上的卵主要分布在第1对小叶柄之前和第1~2对小叶柄之间的轴茎上。而有卵的复叶叶轴主要分布在第3,4层上。

成虫产卵器刺入梢部或叶轴部产卵并非每次均成功。刺入后,产生小伤口,流出汁液,成虫常吸食补充营养;小伤口后期形成突起的褐色斑点,称之为产卵痕(图6a),中间为近菱形裂口或圆形开口状,这个特征在现场调查中较易识别;在较细的叶轴一侧,则明显可见卵体的鼓胀状(图6b,c,d)。

a.产卵痕;b-c.1 a生主梢茎内卵,示卵柄外露状;d.叶轴茎内卵,示卵体与卵柄图6 白蜡外齿茎蜂卵与产卵痕

调查78个枝梢的475个产卵痕,无卵的349个,占73.47%;有卵或孵化幼虫的126个,占26.53%。单枝梢(不含叶轴)上的产卵痕一般1~15个,最多37个;有卵量,一般1~6个,最多19个。单叶轴上的产卵痕一般1~5个,最多8个;产卵量,一般1个,最多5个。

据观察,2015年4月16—24日日均温15.3 ℃(最低9.6 ℃、最高20.6 ℃),卵历期7~9 d;2016年4月7—17日日均温14.6 ℃(最低10.5 ℃、最高17.1 ℃),卵历期9~10 d。

2.2.2.3 幼虫 幼虫孵化后,先在卵壳内蜷缩、静栖一段时间。取食时,自卵的底端直接蛀入枝梢或叶轴的髓部,其木屑或虫粪充塞于卵包和蛀道内。在商河县,孵化高峰期一般为4月20日前后。2015—2017年,分别为4月24日、4月16日和4月23日。

幼虫卵化至老熟历期50~70 d,与枝内幼虫数量及营养有一定关系。

蛹室内,绝大部分幼虫头部朝向枝条生长方向,即预羽化孔在头部方向、虫体的上方,调查2 865个,只有32个、约1.12%的预羽化孔在尾部方向、虫体下方。老熟幼虫在蛹室基部一般不食不动,头部距孔口4.77(1.86~11.44) mm。调查3 042头老熟幼虫和预蛹,在枝条基部分布最多,占65.1%;中部次之,占28.9%;上部最少,占6.0%。秋梢未见危害状及越冬预蛹。

2.2.2.4 蛹 预蛹越冬后,翌年2月下旬、3月上旬树液开始流动时发育为白蛹,整个预蛹期约120 d。白蛹的持续期与气温密切相关,气温高则历期短;气温低则历期长。2016年2月中下旬,预蛹渐变为白蛹,至3月上旬几乎全为白蛹(复眼由淡白色渐变至红褐色)。白蛹历期较长,可达30 d;直至温度较高的3月末4月初,才开始变为黑蛹。蛹的后胸、头部先由纯白或乳白色渐变为淡黄褐色,然后中后胸渐变淡褐色、褐色、淡黑色,随后头部、腹部后几节、翅芽、腹部前几节、附肢等色渐变深、变褐、淡黑,直至全体变黑,双翅展好。10~20 ℃室温条件,蛹从中后胸渐黑至全黑,需36~48 h;由全黑至羽化、活动,需48~72 h。

3 讨论

据此前网上资料和相关文献[1,3,7-8],白蜡哈氏茎蜂HartigiaviatrixSmith(白蜡外齿茎蜂同物异名)初孵幼虫从当年新生枝条第1对叶柄处蛀入嫩枝髓部。作者通过观察研究确认,产于1 a生枝梢茎部和复叶叶轴上的卵孵化后,幼虫分别就近蛀入梢茎和叶轴髓部,危害叶轴髓部的幼虫取食至2~3龄后经叶轴基部直接蛀入梢茎髓部,与危害梢茎的幼虫混合危害1 a生枝梢。

2017年1—4月,在白蜡树枝条中共剖检出活虫1 111头,1 094头为正常的预蛹、蛹和成虫;另有17头老熟幼虫(仍呈典型的S状)经在室内培养皿中保湿饲养,2头渐变为预蛹状但仍未成功化蛹,其余未变态发育。后来,这部分幼虫在饲养过程中大部分染菌、干燥死亡,少部分虽饲养至6月中旬仍未变态而干燥死亡。2017年6月15日在商河县殷巷镇绳东村剖检白蜡树枝条时,发现2 a生枝条内有2头寄生蜂蛹。推测认为,在枝条内始终未变态的老熟幼虫不排除被天敌昆虫产卵寄生,可能由于条件不适或饲养不当,而未发育出天敌幼虫。

志谢:山东省商河县森保站王涛、王晶、王登利等帮助进行试验观察,特致谢意!

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