刘永华,阎雄飞,陆鹏飞,李鲜花,贺 英

(1榆林学院 陕西省陕北矿区生态修复重点实验室，陕西 榆林 719000；2北京林业大学 省部共建森林培育与森林保护教育部重点实验室，北京100083)

昆虫属于变温动物，外界环境温度能直接影响其新陈代谢，从而对其发育、繁殖、存活和种群动态产生重要影响[1]。只有在一定的温度范围内，昆虫的生命活动才能正常进行[2]，温度过高或过低都会对其生长发育产生不利影响[3]。尤其是在温带和寒带地区，冬季低温已成为昆虫存活的最大限制因子，直接影响着昆虫越冬虫态的成活率，并对翌年的种群基数、种群增长力以及危害程度起到决定性作用[4]。因此，昆虫对低温的耐受性直接影响着昆虫种群的发生和分布，低温胁迫对昆虫越冬虫态的影响研究已成为昆虫生态学研究的热点之一。

栎黄枯叶蛾(TrabalavishnougigantinaYang)属鳞翅目(Lepidoptera)枯叶蛾科(Lasioeampidae)昆虫，又名大黄枯叶蛾、黄绿枯叶蛾，主要分布于我国西北、华北和东北各省区，寄主广泛，主要危害栎类、沙棘、板栗、核桃、苹果、海棠等植物[5-7]。该虫自2008年开始在陕西吴起沙棘人工林中大面积暴发，此后为害面积不断增加，危害程度逐年加重，幼虫以沙棘叶片为食，虫口密度大时会将树叶全部吃光，严重影响沙棘生长，对沙棘的生态价值和经济效益产生巨大影响。栎黄枯叶蛾1年发生1代，以卵在枝条及枯枝落叶等处越冬，越冬卵的存活率决定了来年该虫的发生基数[8]。目前，对栎黄枯叶蛾的研究主要集中在生物生态学特性[8-14]、寄主选择性机制[15-16]等方面，而关于低温胁迫对其越冬卵的影响尚未见研究报道。本研究分析低温胁迫对栎黄枯叶蛾越冬卵的影响，旨在明确栎黄枯叶蛾越冬卵对低温的耐受性，从而为更深入地了解栎黄枯叶蛾的生物生态学特性、提高预测预报的准确性及制定合理的防治措施提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

栎黄枯叶蛾越冬卵采自陕西省吴起县人工沙棘林地，将其带回实验室后置于人工气候箱(RXZ 智能型，宁波江南仪器厂)中，在光照周期14 h/10 h(L/D)、温度(25±1) ℃、相对湿度(80±5)%条件下放置70 d，待其解除滞育后进行试验(前期研究发现，栎黄枯叶蛾卵在上述条件下大约50 d即开始解除滞育，70 d后滞育全部解除)。

1.2 低温胁迫强度对栎黄枯叶蛾卵的影响

据资料记载，陕北地区历史极端低温能达到-32 ℃，故本试验设置了-15，-20，-25，-30，-35，-40 ℃ 6个温度梯度(温度波动范围±1 ℃)，以25 ℃作为对照。将卵放入塑料瓶(高20 cm，直径10 cm)中的纱布上，置于6个温度处理的低温培养箱中，分别处理12，24，48 h后，即刻转移至人工气候箱(无光照，温度(25±1) ℃，相对湿度(80±5)%)内，每日观察记录卵的发育情况，直至30 d后卵不再孵化为止(前期研究表明，卵在25 ℃下发育历期约为20 d)，统计卵的存活率(未孵化卵干瘪变黑，经检查确认全部死亡，因此孵化率即为存活率)、发育历期，计算致死中温度(LT50)。每处理3 次重复，每重复100粒卵。

1.3 低温胁迫时间对栎黄枯叶蛾卵的影响

卵的处理方法同1.2节。将卵置于(-30±1) ℃的低温培养箱中，分别处理1，3，5，10，20，30，50 d后，即刻转移至人工气候箱(无光照，温度(25±1) ℃，相对湿度(80±5)%)内，以0 d为对照。每日观察记录卵的发育情况，直至30 d后卵不再孵化为止，统计卵的存活率、发育历期，计算致死中时间(Lt50)。每处理3 次重复，每重复100粒卵。

1.4 数据分析

试验数据采用DPS 13.5软件进行统计与分析，对不同处理间的存活率、发育历期等数据进行方差分析(ANOVA)，并采用Duncan’s新复极差法进行差异显著性比较。

致死中温度和致死中时间的计算公式[17]为：

S(x)=[exp(a-bx)]/[1+exp(a-bx)]。

式中：S(x)为昆虫种群在一定时间或低温下的死亡率(%)，x为温度T或者时间t，a和b为模型参数。当死亡率S(x)为50%时，即a-bx=0，x=a/b，x值即致死中温度(LT50)或致死中时间(Lt50)。

2 结果与分析

2.1 低温胁迫强度对栎黄枯叶蛾越冬卵的影响

栎黄枯叶蛾卵在-40 ℃下全部死亡，故只统计-15，-20，-25，-30和-35 ℃ 5个温度处理的数据。

2.1.1 发育历期 由表1可以看出，低温胁迫强度对栎黄枯叶蛾越冬卵的发育历期有显著影响。在-35 ℃低温处理12 h后，卵的发育历期为(35.65±3.56) d，与其他低温处理的发育历期相比显著延长(P<0.05)，而其他温度下卵的发育历期无显著差异(P>0.05)。在-35和-30 ℃低温下处理24 h后，卵的发育历期分别延长为(36.84±4.53)和(28.03±3.58) d，两者之间差异显著(P<0.05)，且均与其他低温处理的发育历期有显著差异(P<0.05)。低温处理48 h后，-35 ℃下卵的发育历期为(36.53±3.48) d，显著长于其他低温处理(P<0.05)，-30和-25 ℃下卵的发育历期分别为(30.55±6.12)和(29.45±5.46) d，二者之间无显著差异(P>0.05)，但显著长于≥-20 ℃下各处理的发育历期(P<0.05)。而在≥-20 ℃下处理12，24和48 h，卵的发育历期无显著差异(P>0.05)。以上结果表明，随着低温胁迫强度的加剧和低温时间的延长，卵的发育历期显著延长，发育显著变慢。

表1 不同低温处理下栎黄枯叶蛾越冬卵在25 ℃时的发育历期Table 1 Developmental duration of Trabala vishnou gigantina eggs at 25 ℃ with different low temperatures d

注:表中数据为“平均值±标准误”。同行数据后标不同小写字母表示Duncan’s多重比较差异显著(P<0.05)。表2同。

Note：Date in the table are “mean±SE”.Different letters in same row mean significant difference by Duncan’s multiple range test (P<0.05).The same as Table 2.

2.1.2 致死中温度 不同低温胁迫下栎黄枯叶蛾越冬卵的存活率见表2。由表2可知，栎黄枯叶蛾卵的存活率随温度的降低而下降，在-30和-35 ℃低温下分别处理12，24和48 h后，栎黄枯叶蛾卵的存活率显著低于其他处理(P<0.05)，而≥-30 ℃时处理时间对存活率几乎无影响(P>0.05)，而在-35 ℃低温下，随着处理时间的延长，存活率大幅度下降，处理24和48 h的存活率与处理12 h间差异显著(P<0.05)。采用致死中温度计算公式，可以很好地模拟栎黄枯叶蛾卵存活率与各低温处理的关系，计算可得低温处理12，24 和48 h后卵的致死中温度(LT50)分别为-33.45，-32.08和-30.69 ℃，这说明栎黄枯叶蛾越冬卵的抗寒能力很强，冬季低温对其存活率影响不大。

表2 不同低温处理对栎黄枯叶蛾卵存活率的影响Table 2 Survival rates of Trabala vishnou gigantina eggs with different low temperatures %

2.2 低温胁迫时间对栎黄枯叶蛾越冬卵的影响

2.2.1 发育历期 由表3可以看出，栎黄枯叶蛾卵在-30 ℃条件下处理不同时间后，其发育历期均有所延长，且与对照相比差异均达显著水平(P<0.05)，但在-30 ℃下处理不同时间对卵的发育历期并无显著影响(P>0.05)，说明低温可以延长卵的发育历期，但低温下放置时间长短对卵的发育历期并无明显影响。

2.2.2 致死中时间 由表3可知，与对照相比在-30 ℃条件下，随着处理时间的延长，除处理5 d的存活率略有增加外，其余处理栎黄枯叶蛾卵的存活率均有所下降。但-30 ℃低温处理10 d以内，各处理的存活率均无显著差异(P>0.05)。-30 ℃处理20,30和50 d后，越冬卵的存活率分别为48.39%,25.5%和10.45%，均显著低于对照(P<0.05)。采用致死中时间计算公式，可以很好地模拟计算栎黄枯叶蛾卵存活率与低温处理时间的关系，得到-30 ℃低温下卵的致死中时间(Lt50)为19.63 d，这也说明栎黄枯叶蛾越冬卵的抗寒能力较强。

表3 -30 ℃低温处理不同时间后栎黄枯叶蛾卵在25 ℃时的发育历期和存活率Table 3 Developmental duration and survival rate of Trabala vishnou gigantina eggs at 25 ℃ after -30 ℃ treatment for different treatment durations

注:表中数据为“平均值±标准误”。同列数据后不同小写字母表示Duncan’s多重比较差异显著(P<0.05)。

Note：Date in the table are “mean±SE”.Different letters in same column mean significant difference by Duncan's multiple range test(P<0.05).

3 讨 论

昆虫抗冻耐寒能力的测定与分析是昆虫低温生态学的重要研究内容，其中致死中温度和致死中时间2个指标可以用来定量分析低温对昆虫的伤害作用[17]，从而可以反映出昆虫对低温的耐受力。本试验发现，栎黄枯叶蛾越冬卵低温处理12，24和48 h的致死中温度分别为-33.45，-32.08和-30.69 ℃，-30 ℃低温条件下的致死中时间为19.63 d。根据资料记载，陕北地区平均极端最低温度为-22～-27 ℃，且持续时间很短，所以陕北地区冬季低温对栎黄枯叶蛾越冬卵的伤害很小，大部分卵可以安全越冬。

本研究结果表明，栎黄枯叶蛾越冬卵在-35，-30和-25 ℃低温下分别处理12，24和48 h后，其发育历期显著长于其他处理，并且在≤-30 ℃低温下卵的存活率大幅下降，证明低温胁迫强度增大不仅使卵的发育速率下降，而且会造成卵大量死亡。对其他昆虫如沙葱萤叶甲(Galerucadaurica)[18]、宽翅曲背蝗(Pararcypleramicropterameridionalis)[19]、飞蝗(Locustamigratoria)[20]等越冬卵的研究也证实了这一点，并且低温胁迫对昆虫其他虫态的生长发育都会造成类似的影响[21-23]。栎黄枯叶蛾越冬卵在经历了高强度低温胁迫后，对其所孵化幼虫、蛹和成虫是否造成影响，还需进一步研究。

昆虫的滞育是指在不利环境到来之前，昆虫能够主动停止发育而进入一个代谢降低、抗逆性增强的过程[24]，是昆虫对环境条件长期适应的结果，在昆虫的生存、进化和繁殖等方面发挥着重要的作用[25]。一直以来，人们对滞育与抗寒性之间是否具有相关性，认识上还存在分歧，但是越来越多的研究表明，滞育与抗寒性之间关系密切，滞育对昆虫抗寒性的提高有明显的促进作用[19,26]。前期研究表明，栎黄枯叶蛾越冬卵也要经过一定时间的滞育，滞育是否能提高该虫抗寒性还有待于进一步验证。

在昆虫低温生物学中，伤害低温总和、过冷却点、冷伤害昏迷恢复时间等也被看作昆虫耐寒性评价的重要指标，下一步应深入研究栎黄枯叶蛾的上述指标，并且探究这些指标与该虫致死温度和时间的关系，以便更准确地判断该虫的抗冻耐寒能力。

本研究结果对栎黄枯叶蛾灾情的预测预报具有重要的应用价值，在实际工作中，可将本研究的致死中温度和致死中时间与当地气象数据结合，从而大致判断该害虫发生的范围以及其越冬情况，并预报虫害发生量和发生期，进而及时采取合理的防治措施。