孫 艷, 馮麗凱, 張學(xué)坤, 劉 政*

(1. 新疆農(nóng)墾科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 石河子 832000; 2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室, 北京 100193)

溫度對棉黑蚜生長發(fā)育和繁殖的影響

孫 艷1,2, 馮麗凱1, 張學(xué)坤1, 劉 政1*

(1. 新疆農(nóng)墾科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 石河子 832000; 2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室, 北京 100193)

在室內(nèi)5個溫度梯度(18、21、24、27、30℃)下,組建棉黑蚜的實驗種群生命表,探討溫度對棉黑蚜在棉花寄主上生長發(fā)育、存活和繁殖的影響。結(jié)果表明:18、21、24、27、30℃時,棉黑蚜若蟲的總發(fā)育歷期分別為10.46、7.4、6.07、4.98、4.52 d;成蟲壽命分別為25.4、21.5、18.4、13.8、13.3 d;成蟲產(chǎn)蚜量分別為57.5、68.9、64.8、49.6、30.8頭。隨著溫度的升高,棉黑蚜若蟲的發(fā)育歷期、成蟲壽命顯著縮短,產(chǎn)蚜量隨溫度升高先增加后減少。種群的內(nèi)稟增長率在27℃最大。溫度對棉黑蚜的生長發(fā)育和繁殖有顯著影響,本研究結(jié)果對棉黑蚜預(yù)測預(yù)報和綜合防治具有重要意義。

棉黑蚜; 溫度; 棉花; 發(fā)育歷期; 繁殖力

新疆是我國重要的優(yōu)質(zhì)棉基地,新疆棉花生產(chǎn)和出口在全國乃至世界都占有不可替代的地位。棉花蚜蟲是影響新疆棉花生產(chǎn)的重要因素之一,棉黑蚜AphisatrataZhang是棉花苗期的重要害蟲。在我國,棉黑蚜僅分布于西北內(nèi)陸棉區(qū)的新疆、寧夏和甘肅。全新疆棉黑蚜都有分布,其中北疆發(fā)生較南疆為重。棉黑蚜主要以成蟲、若蟲在葉背和嫩莖上吸食植物汁液,導(dǎo)致作物葉片卷縮、幼苗萎蔫,甚至枯死。在棉花上,棉黑蚜群集于棉苗嫩頭、子葉、真葉反面,吸食汁液,導(dǎo)致幼葉彎曲皺縮,生長點枯萎脫落,棉株矮化畸形,生長停滯15 d以上,花蕾減少,產(chǎn)量下降[1]。棉黑蚜取食過程中分泌的蜜露則誘發(fā)霉菌產(chǎn)生,覆蓋在棉花莖葉和嫩梢表面,影響其正常的光合作用,同時還傳播病毒病,使得棉花產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重下降[2]。

溫度影響蚜蟲的生長發(fā)育和種群動態(tài)[3-4]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)5月中上旬棉黑蚜進(jìn)入棉田,之后迅速繁殖,到6月中旬時達(dá)到種群最高峰,7月初種群數(shù)量迅速減少,甚至消失,期間溫度可能對棉黑蚜的種群消長起到至關(guān)重要的作用。有關(guān)棉黑蚜的研究集中于命名[5-6]、形態(tài)和鑒別特征[7-8]、染色體組型分析[9]、防治[10-12]、誘導(dǎo)抗性[1],溫度對棉黑蚜生長發(fā)育的影響以及種群參數(shù)的研究相對缺乏。本試驗研究了不同溫度下棉黑蚜個體發(fā)育和繁殖情況,建立了棉黑蚜實驗種群生命表,旨在為新疆地區(qū)棉黑蚜成災(zāi)機理、預(yù)測測報及防治工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

試驗所需的棉黑蚜于2015年6月中旬采自新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗田棉花嫩葉(棉花整個生育期未施農(nóng)藥),在光照培養(yǎng)箱內(nèi)用棉花嫩葉飼養(yǎng)3代以后作為供試材料,飼養(yǎng)條件為:溫度(24±1)℃,濕度60%±5%,光周期L∥D=14 h∥10 h。為了防止種群擁擠,每隔2 d將新產(chǎn)若蚜轉(zhuǎn)移至新采集的棉花嫩葉上直到試驗開始,選取棉黑蚜成蟲作為母體試驗材料。

1.2 供試植物和溫度設(shè)置

供試棉花品種‘海高-49號’,由石河子大學(xué)李國英老師繁育。在新疆農(nóng)墾科學(xué)院試驗田內(nèi)種植供試棉花品種(棉花整個生育期未施農(nóng)藥),待棉花長至7、8片真葉時,采摘棉花葉片飼養(yǎng)棉黑蚜。試驗在PQX-330B-22HM型人工氣候箱(寧波萊?？萍加邢薰?內(nèi)進(jìn)行,試驗溫度設(shè)置為恒溫18、21、24、27、30℃,濕度為60%±5%,光周期L∥D=14 h∥10 h。

1.3 試驗方法

1.3.1 若蟲發(fā)育歷期

從培養(yǎng)的棉黑蚜種群中隨機選擇無翅雌成蟲若干頭,并轉(zhuǎn)移到離體的棉花圓形葉片上生產(chǎn)若蚜。選取24 h內(nèi)新產(chǎn)若蚜(盡可能為不同克隆)用于試驗,各溫度處理用新生產(chǎn)的若蚜60頭。用軟毛筆刷將若蚜分別單頭轉(zhuǎn)移到新鮮葉片背面,將葉片放置底部鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿(直徑6 mm)內(nèi)并編號。將各處理的單頭棉黑蚜放置在人工氣候培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行實驗室飼養(yǎng)。如棉黑蚜個體在 24 h 內(nèi)死亡不計入試驗數(shù)據(jù)。培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙每天加濕,每 2～3 d更換一次棉花葉片。棉黑蚜若蟲每天觀察一次分別記錄蛻皮和死亡情況。

1.3.2 雌成蟲壽命和繁殖力

從棉黑蚜若蚜經(jīng)過4次蛻皮成為成蚜開始,每天記錄成蚜的死亡數(shù)和日產(chǎn)蚜數(shù),同時將每天新產(chǎn)的若蚜移除,直到所有處理中蚜蟲全部死亡時停止觀察和記錄。與若蟲發(fā)育和存活試驗相似,整個試驗過程中每2～3 d更換1次新鮮幼嫩的棉花葉片。

1.4 數(shù)據(jù)處理

通過構(gòu)造生命表所示每個年齡間隔(x)時間下每天特定年齡存活率(lx)和繁殖率(mx)來表現(xiàn)溫度對棉黑蚜生活史的影響。通過Birch[13]提出的方法計算生命表相應(yīng)參數(shù):凈繁殖力(R0)、平均世代周期(T0)和內(nèi)稟增長率(rm)。不同溫度下棉黑蚜各齡期發(fā)育時間、壽命、繁殖率等采用SPSS 17.0進(jìn)行單因素方差分析(ANOVA),如果差異顯著再進(jìn)行多重比較(LSD,P<0.05),軟件Origin 7.5作圖。每頭蚜蟲都需要記錄以下數(shù)據(jù): 從出生到開始產(chǎn)蚜?xí)r間,日繁殖數(shù)量,日死亡率。

R0=Σlxmx

Σe-rmxlxmx=1

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下棉黑蚜各齡若蟲的發(fā)育歷期

從圖1看出,在18～30℃范圍內(nèi)棉黑蚜若蟲均能完成發(fā)育,發(fā)育歷期隨溫度升高而縮短。溫度對各個齡期若蟲的發(fā)育有顯著影響。各齡若蟲齡期均在18℃下最長,1～4齡若蟲齡期分別為(2.95±0.07)、(2.30±0.07)、(2.44±0.07)、(2.77±0.08)d;30℃下最短,1～4齡若蟲期分別為(1.08±0.04)、(1.03±0.02)、(1.12±0.04)、(1.33±0.06)d。各齡若蟲期除了在27℃與30℃下差異不顯著外,其他各溫度下均有顯著差異。整個若蟲期在5個不同溫度條件下均有顯著差異。

2.2 雌成蟲壽命和繁殖力

溫度對棉黑蚜雌成蟲壽命和繁殖力影響也較大(圖2),隨溫度升高,雌成蟲壽命逐漸縮短。雌成蟲平均壽命由18℃的25.41 d縮短至30℃的13.27 d,除了27℃與30℃下差異不顯著外,其他各溫度下雌成蟲壽命均有顯著差異。雌成蟲繁殖力隨溫度升高先增加后降低。其中以21℃時繁殖力最高,為68.9頭,但與24℃無顯著差異, 27℃時成蟲的繁殖力有明顯下降。平均每頭雌成蟲產(chǎn)蚜量在18、21、24、27、30℃時分別為57.5、68.9、64.8、49.6、30.8頭。

圖1 5個恒定溫度下棉花寄主上棉黑蚜若蟲不同齡期發(fā)育歷期Fig.1 Developmental periods of Aphis atrata nymphs on cotton at five constant temperatures

圖2 棉花上棉黑蚜雌成蟲壽命、繁殖力(每雌產(chǎn)蚜量)Fig.2 Mean longevity, fecundity of Aphis atrata female on cotton

2.3 溫度對種群生命參數(shù)的影響

通過組建不同溫度條件下棉黑蚜的實驗種群生命表,計算出各主要生命參數(shù)(圖3)。 棉黑蚜在不同溫度下的凈增殖率曲線如圖,在18～30℃范圍內(nèi),凈增殖率以21℃為最高 (67.68),在其他溫度下,凈增殖率均有不同程度的降低,平均世代周期以30℃最短 (8.53 d)。內(nèi)稟增長率隨溫度升高而上升,在27℃時達(dá)到最大,而后下降。

3 討論

溫度是重要的環(huán)境因子,對蚜蟲的生長發(fā)育、存活和繁殖有顯著影響[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn),在18～30℃范圍內(nèi),棉黑蚜若蟲、成蟲均能正常發(fā)育,且若蟲發(fā)育歷期和成蟲壽命隨溫度的升高而縮短,各齡若蟲期及成蟲壽命均在18℃時最長,30℃時最短。各齡若蟲期27℃和30℃之間差異不顯著,其他各溫度下發(fā)育歷期有顯著差異。整個若蟲期的發(fā)育歷期在各溫度下均有顯著差異。本研究探討了溫度對棉黑蚜在棉花寄主上的發(fā)育和繁殖的影響,基本明確了棉黑蚜若蟲的發(fā)育歷期、成蟲壽命和繁殖力。

圖3 棉花上棉黑蚜種群生命表參數(shù)Fig.3 Life table parameters of Aphis atrata on cotton

在昆蟲種群生態(tài)學(xué)中,生命表提供了最完整的有關(guān)種群存活、發(fā)展、齡期差異,繁殖以及種群生長參數(shù)的信息[17]。昆蟲生物學(xué)特性的評價指標(biāo)除了比較昆蟲的生長發(fā)育、壽命、取食和產(chǎn)卵能力等[18],還包括內(nèi)稟增長率rm和凈增殖率R0等昆蟲種群動態(tài)參數(shù)[19-21]。內(nèi)稟增長率是反映特定環(huán)境條件下種群增長能力的重要參數(shù)[22],較高的生殖力或較快的發(fā)育速度均可導(dǎo)致種群較高的內(nèi)稟增長率,在本研究中,隨溫度升高,雌成蟲壽命逐漸縮短,每雌產(chǎn)蚜量隨溫度升高先增加后減少,平均每雌產(chǎn)蚜量21℃達(dá)到最高。凈增殖率以21℃為最高(67.68),內(nèi)稟增長率在27℃時達(dá)到最大,而后下降。這主要是因為在30℃下,雖然發(fā)育快,但由于雌成蟲壽命縮短,繁殖力顯著下降,致使其內(nèi)稟增長率降低(0.472)。溫度是影響昆蟲生長發(fā)育的重要環(huán)境因素,研究溫度與昆蟲生長發(fā)育參數(shù)之間的關(guān)系,能為害蟲監(jiān)測預(yù)警提供依據(jù)。上述研究結(jié)果為科學(xué)分析棉黑蚜的種群動態(tài),準(zhǔn)確預(yù)測其在田間發(fā)生危害時期提供了理論依據(jù)。

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(責(zé)任編輯：田 喆)

Effects of temperature on development and reproduction ofAphisatrata

Sun Yan1,2, Feng Likai1, Zhang Xuekun1, Liu Zheng1

(1. Institute of Plant Protection, Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Sciences, Shihezi 832000, China;2. Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, State Key Laboratory forBiology of Plant Diseases and Insect Pests, Beijing 100193, China)

The developmental duration, survival and fecundity ofAphisatratawere investigated under five constant temperatures (18, 21, 24, 27 and 30℃) in the laboratory. The results showed that the nymph developmental durations under the temperature of 18,21,24,27 and 30℃ were 10.46,7.4, 6.07,4.98, and 4.52 d, respectively, and adult developmental durations were 25.4, 21.5, 18.4, 13.8, and 13.3 d, respectively. The average numbers of progeny were 57.5, 68.9, 64.8, 49.6,and 30.8 at 18, 21, 24, 27,and 30℃, respectively. The developmental durations ofA.atrataat different stages became shorter with increasing temperature from 18 to 30℃, but the average aphid production increased firstly and then decreased with increasing temperature from 18 to 30℃. The intrinsic rate of increase (rm) ofA.atratapopulation was highest at 27℃. Temperature had significant effects on developmental duration, survival and fecundity ofA.atrata. These results may provide parameters for development of a reliable pest population prediction system and management strategy.

Aphisatrata; temperature; cotton; developmental duration; fecundity

2016-08-04

2016-11-02

新疆農(nóng)墾科學(xué)院青年基金(YQJ201505);植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室開放基金(SKLOF201511)

S 435.622

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.03.019

* 通信作者 E-mail: lzh8200@126.com