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蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵和低龄幼虫的捕食能力

2021-12-20廖江花胡恒志韩露露

生物安全学报 2021年4期
关键词:低龄甲虫虫卵

刘 娟, 廖江花, 李 超, 胡恒志, 韩露露, 刘 霞, 牛 平

新疆农业大学农学院,农林有害生物监测与安全防控重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830052

马铃薯甲虫Leptinotarsadecemlineata(Say)隶属鞘翅目Coleoptera叶甲科Chrysomelidae (Khelifietal.,2015),是世界公认的对马铃薯具有毁灭性危害的害虫。马铃薯甲虫的成虫和幼虫主要以茄科植物叶片为食,尤其喜食马铃薯叶片(Bragardetal.,2020),通常造成马铃薯减产30%~50%,严重时可导致马铃薯绝收。自传入新疆后,该虫迅速在马铃薯上扩散,对我国的马铃薯产业产生巨大影响。我国于2009年将其列入《全国农业植物检疫性有害生物名单》。目前,马铃薯甲虫的防治多为化学防治。马铃薯甲虫对各种环境有极强的适应能力(王玉晗等,2020),在防治的2~4年后,马铃薯甲虫已对大部分已注册的化学农药开始产生抗药性(Alyokhinetal.,2008; Michaeletal.,2018)。因此,防治马铃薯甲虫已不再局限于单一的化学防治,研究人员开始探索化学防治、生物防治、物理防治、农业防治等相结合的防治方法。

马铃薯甲虫的天敌包括昆虫、两栖动物、蜘蛛、线虫、真菌等200多种。其中:捕食性天敌包括二点益蝽Perillusbiculatus(Fab.)、斑腹刺益蝽Podisusmaculiventris(Say)(杨帅等,2016; Casagrande,1985)等;病原微生物包括球孢白僵菌Beauveriabassiana(Bals.) Vuill和苏云金杆菌Bacillusthuringiensis(张生芳,1994a,1994b; Loganetal.,1987; O′Neil & Canas,2005)。研究人员在中国的马铃薯甲虫适生区调查到54种天敌,多以中华通草蛉Chrysoperlasinica(Tjeder)、蓝蝽Zicronacaerula(Linn.)、多异瓢虫Adoniavariegata(Goeze)、蠋蝽Armachinensis(Fallou)等捕食性天敌为主。

蠋蝽隶属于半翅目Hemiptera蝽科Pentatomidae益蝽亚科Asopinae,是一种重要的捕食性天敌,分布于北京、天津、四川、新疆、云南、浙江等地(邹德玉等,2016)。蠋蝽的若虫和成虫可以捕食多种鳞翅目和鞘翅目幼虫。在已知的马铃薯甲虫天敌中,蠋蝽的人工饲养技术已经取得明显进展,正进行规模化养殖(李娇娇等,2016; 廖平等,2019; 潘明真等,2018; 张健等,2017; Zouetal.,2013)。而蠋蝽防治田间害虫的研究,也只针对榆紫叶甲Ambrostomaquadriimopressum(Motschulsky)(张晓军等,2016)、双斑长跗萤叶甲Monoleptahieroglyphica(Motschulsky)(陈静等,2007)、黄栌胫跳甲Ophridaxanthospilota(Baly.)(陈倩等,2020)、小菜蛾Plutellaxylostella(Linn.)(唐艺婷等,2020a)、斜纹夜蛾Spodopteralitura(Fabricius)(唐艺婷等,2020b)、草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda(J.E.Smith)(王燕等,2019)等捕食功能作用研究,而有关蠋蝽对马铃薯甲虫的捕食功能作用研究较少,仅在郭文超等(2011)、冯丽凯等(2013)的研究中提到过蠋蝽捕食马铃薯甲虫,且在冯丽凯等(2013)的研究中,蠋蝽对马铃薯甲虫卵和低龄幼虫的平均捕食量为7.3粒和15.4头,可证明蠋蝽确实为马铃薯甲虫的天敌昆虫。

本研究通过拟合捕食者的捕食功能反应模型及搜寻效应,在实验室内研究了蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵和低龄幼虫的捕食作用,以期为确定蠋蝽控制马铃薯甲虫的最佳释放比例提供科学依据,为马铃薯甲虫的有效防控提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

蠋蝽成虫来自湖南省林业科学院,在新疆农业大学农学院农林有害生物监测与安全防控重点实验室饲养,先用柞蚕蛹连续饲养3代,然后用印度谷螟Plodiainterpunctella(Hübner)饲养。每个养虫皿中释放4头蠋蝽成虫(2♀+2♂),置于智能人工培养箱内,培养箱温度为(27±1)℃、相对湿度(70±5)%,每天更换印度谷螟幼虫和蛹。

柞蚕蛹来自辽宁本溪,于4 ℃冰箱冷藏,以保证饲喂蠋蝽时柞蚕蛹处于活体状态。

印度谷螟幼虫来自新疆农业大学农学院昆虫生态实验室,于智能人工气候箱内饲养,饲养温度(28±1)℃、相对湿度(50±5)%、光周期L∶D=16∶8。

马铃薯甲虫的卵和低龄幼虫为实验室内人工养殖,每天更换新鲜的马铃薯叶片,确保马铃薯甲虫雌成虫的产卵量足够蠋蝽食用。

1.2 试验方法

在直径9 cm的一次性培养皿中放入1张湿润滤纸,每个培养皿分别放入5、10、15、20、25头马铃薯甲虫卵、低龄幼虫(1和2龄幼虫),再分别放入1头已饥饿24 h的蠋蝽成虫,24 h后检查并记录培养皿中的未被捕食的马铃薯甲虫卵数、低龄幼虫数,同时更换1次相同数量的马铃薯甲虫卵、低龄幼虫,每个处理重复5次。

1.3 数据处理

采用Excel、SPSS 21软件对所得数据进行统计分析,用Sigma Plot 12.0软件作图。

将Holling Ⅱ方程线性化后用最小二乘法求解a、Th的值(丁岩钦,1980)。

2 结果与分析

2.1 蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的捕食功能作用

蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵及低龄幼虫的捕食量如表1所示,T检验表明,当马铃薯甲虫的卵及低龄幼虫的密度分别为5粒·皿-1、5头·皿-1时,蠋蝽对卵及低龄幼虫的捕食量有差异,其他猎物密度下,捕食量无差异。

表1 蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵及低龄幼虫的捕食量

Holling II型圆盘方程拟合结果(表2)显示,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的功能反应方程分别为Na=0.2862N/(1+0.0198N)和Na=0.8400N/(1+0.0709N),拟合后的功能反应方程中1/N与1/Na之间的相关系数R值为0.8670、0.8929,均大于R0.05(0.8114),表明蠋蝽成虫的捕食量与马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的密度显著相关。当猎物密度N→∝时,Na为捕食量上限,即最大捕食量,此时,Na=1/Th。因此,24 h内,1头蠋蝽成虫捕食马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的上限分别为14粒和12头;捕食1粒马铃薯甲虫卵需要1.6632 h,捕食1头低龄幼虫需要1.8457 h;对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的瞬时攻击率分别为0.2862、0.8400;对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的控害效能a/Th值分别为4.1299、9.9526。

表2 蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的捕食功能反应及其参数估计

对马铃薯甲虫的卵及低龄幼虫的理论值与实际值进行适合性检验。经卡方适合性检验,χ2值均为0.220,小于χ2(0.05,16)=2.12,理论捕食量与实际捕食量吻合,说明模型能够反映蠋蝽成虫对马铃薯甲虫低龄幼虫的捕食变化规律(表3)。其拟合后曲线如图1。

表3 理论捕食量与实际捕食量比较及模型适合度检验

图1 蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的功能反应拟合图

2.2 蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的寻找效应

寻找效应是捕食过程中对寄主攻击的一种行为效应。由图2可知,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的寻找效应随着猎物密度的增加,均呈规律性下降,对卵的寻找效应变化下降缓慢,对低龄幼虫的寻找效应变化下降快速;在猎物密度相同的条件下,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫低龄幼虫的寻找效应高于对卵的寻找效应。

图2 蠋蝽成虫寻找效应与猎物密度的关系

3 讨论

本试验发现,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵及低龄幼虫的捕食作用受猎物密度影响,其捕食量随着猎物密度的增加而增加,但其捕食量的增加与马铃薯甲虫卵与低龄幼虫密度的增加不是线性关系,而是呈现一种减速增长,到达一定的密度后不再增长。蠋蝽成虫捕食马铃薯甲虫卵及低龄幼虫符合HollingⅡ圆盘方程。

在本试验中,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵及低龄幼虫具有较强的捕食能力。试验结果显示,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵及低龄幼虫的日最大捕食量分别为14粒和12头。冯丽凯等(2016)研究显示,苜蓿盲蝽AdelphocorislineolatusGoeze 对马铃薯甲虫1、2龄幼虫的日最大捕食量分别为11和9头。相比蠋蝽成虫对马铃薯甲虫的捕食能力,苜蓿盲蝽的捕食能力较低。蠋蝽对于马铃薯甲虫的控害能力较大,这对害虫生物防治应用非常有益。寻找效应是捕食过程中对寄主攻击的一种行为效应。蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵、低龄幼虫的寻找效应随着猎物密度的增加,均呈现规律性的下降。

蠋蝽是国内外应用较多的捕食性昆虫,对多种农林害虫具有较强的自然控制作用。根据本研究结果可知,蠋蝽成虫对马铃薯甲虫有一定的捕食能力,理论上可通过释放蠋蝽防治马铃薯甲虫。本研究还分析了蠋蝽捕食能力与马铃薯甲虫卵及低龄幼虫密度关系,为选择合适的蠋蝽释放比例提供理论依据。由于本试验只是在室内对蠋蝽成虫对马铃薯甲虫卵及低龄幼虫的捕食功能进行了初步研究,若处于自然环境条件下,则外界环境也可能影响蠋蝽对猎物的捕食效率。因此,确定蠋蝽对马铃薯甲虫的具体控害效能还需通过田间试验进一步评估。

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