張晶霞,黃少逞
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4種LED光源對甘藍(lán)蚜繁殖的影響
張晶霞,黃少逞
(江西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,江西 南昌 330022)
為探明LED光源對甘藍(lán)蚜繁殖的影響,在實(shí)驗(yàn)室條件下觀察了暗期使用紅、藍(lán)、綠和白色4種LED光源對甘藍(lán)蚜繁殖的影響,以暗期不使用光照作為對照組,結(jié)果表明:(1)藍(lán)光下若蚜逃逸率顯著高于對照組,綠光和白光下則顯著低于對照組;(2)綠光下成蚜一生產(chǎn)仔蚜數(shù)顯著高于對照組;(3)凈增值率0、內(nèi)稟增長率r和周限增長率均大于對照組。這些研究結(jié)果初步揭示了暗期使用4種LED光源可能有利于甘藍(lán)蚜繁殖。
甘藍(lán)蚜;繁殖;發(fā)光二極管
甘藍(lán)蚜(Linnaeus) 屬同翅目蚜科,主要分布于內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、山西和河北等地[1],農(nóng)村一般俗稱菜蚜。甘藍(lán)蚜具刺吸式口器,主要刺吸十字花科蔬菜汁液,一方面使菜葉變黃、卷縮、生長不良,特別是蔬菜苗期受害;另一方面在刺吸蔬菜汁液時(shí)傳播病毒,誘發(fā)蔬菜病毒病,嚴(yán)重影響十字花科蔬菜等的產(chǎn)量和質(zhì)量[2]。LED是一種能夠直接將電能轉(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體器件,LED燈顏色有紅色、綠色、藍(lán)色等,與傳統(tǒng)光源如日光燈、高壓鈉燈和熒光燈等相比,它具有體積小、其亮度高、可視角度廣、壽命長、波長窄、波長類型豐富等許多優(yōu)點(diǎn),且有誘殺害蟲的作用[3-4]?,F(xiàn)在部分地區(qū)長時(shí)間使用同一種藥劑,導(dǎo)致甘藍(lán)蚜的抗藥性增強(qiáng),使甘藍(lán)蚜對藥劑的敏感性產(chǎn)生了很大的變化[5]。隨著LED制造技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,其在城市亮化工程中得到了廣泛的應(yīng)用[6],在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)補(bǔ)光的應(yīng)用也具有較大潛力[7],然而光照與昆蟲的生活習(xí)性及行為等密切相關(guān)[8-9]。然而夜間五光十色的LED光照相當(dāng)于在24 h循環(huán)光周期的暗期延長了光照時(shí)間,昆蟲如何響應(yīng)這些夜間光環(huán)境改變則亟待研究。為此,本項(xiàng)目以甘藍(lán)蚜作為研究對象,通過室內(nèi)控制實(shí)驗(yàn),模擬城市亮化環(huán)境,測試了4種LED光源對甘藍(lán)蚜存活和繁殖等的影響,以期為城市亮化工程中害蟲的預(yù)測預(yù)報(bào)等提供理論依據(jù)。
于南昌市區(qū)(28.8°N,115.9°E)小青菜上采集甘藍(lán)蚜成蚜,室內(nèi)用小青菜飼養(yǎng)、繁殖1代以上。用毛筆將室內(nèi)繁殖1代以上的成蚜轉(zhuǎn)至小青菜上,小青菜葉柄端用濕紙巾包扎以保鮮,置于墊有濕濾紙的塑料培養(yǎng)皿內(nèi),待觀察到有初產(chǎn)若蚜后,剔除成蚜,確保每培養(yǎng)皿內(nèi)1頭初產(chǎn)若蚜供實(shí)驗(yàn)用。
光期(07:00—22:00)的培養(yǎng)皿暴露在日光燈(光照強(qiáng)度500~700 lx)下,暗期(22:00—07:00)則將培養(yǎng)皿分別放置在5個(gè)遮光紙箱內(nèi),其中4個(gè)紙箱內(nèi)分別使用紅色、藍(lán)色、綠色和白色LED光源(光照強(qiáng)度均為200 lx),第5個(gè)紙箱(對照組)不使用任何光照,分別記為L15:R9、L15:B9、L15:G9、L15:W9和L15:D9共5個(gè)光處理。上述實(shí)驗(yàn)在人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行,溫度(22±0.5)℃,75%±2%。上述實(shí)驗(yàn)均于每日07:00觀察和記錄若蚜的逃逸和存活、成蚜后的產(chǎn)仔及存活情況,并將所產(chǎn)仔剔除,每處理觀察10個(gè)以上初產(chǎn)若蚜。
若蚜逃逸率和死亡率實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS13.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行卡方檢驗(yàn),產(chǎn)仔蚜前期、產(chǎn)仔蚜歷期、產(chǎn)仔蚜后期、平均壽命(不包括逃逸蚜蟲)和成蚜一生產(chǎn)仔蚜數(shù)等進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA);除去逃逸蟲若蚜后繪制存活曲線,組建繁殖力生命表,并求生命表參數(shù)。
凈增值率計(jì)算公式:
0= ∑lm(1)
在一定實(shí)驗(yàn)條件下,每成蚜經(jīng)歷一個(gè)世代可產(chǎn)生的仔蚜,其中表示以日為單位的時(shí)間間隔,l表示同一天產(chǎn)出的一批若蟲發(fā)育至日齡時(shí)的存活率,m表示在期間內(nèi)存活的成蚜當(dāng)日平均每成蚜產(chǎn)若蚜數(shù);平均世代歷期()計(jì)算公式:
= (∑lmx) / (∑lm) (2)
在一定實(shí)驗(yàn)條件下,一個(gè)世代所需的平均歷期;內(nèi)稟增長率計(jì)算公式:
m= (ln0) /() (3)
在一定實(shí)驗(yàn)條件下,指種群中從母體出生到子代再產(chǎn)仔的平均時(shí)間;周限增長率計(jì)算公式:
在一定實(shí)驗(yàn)條件下,每一成蚜經(jīng)過單位時(shí)間后的增翻倍數(shù);種群倍增時(shí)間()計(jì)算公式:
= ln2 /m(5)
為種群數(shù)量增長一倍所需要的時(shí)間。
暗期使用不同LED光照對甘藍(lán)蚜若蚜的逃逸和存活有一定的影響(表1)。與對照組相比,紅色LED光照逃逸率差異不顯著,而藍(lán)光組逃逸率顯著高于對照組,綠光和白光組逃逸率顯著低于對照組;紅光組和綠光組的若蚜死亡率顯著高于對照組,藍(lán)光組和白光照若蚜死亡率與對照組差異不顯著。
表1 不同LED光源下若蚜逃逸率和死亡率
數(shù)字后有*表示與對照組相比差異顯著
紅光、藍(lán)光、綠光、白光和對照組蚜蟲壽命分別為(15.00 ± 8.62) d、(11.00 ± 7.62) d、(8.00 ± 7.87) d、(14.10 ± 7.23) d和(11.40 ± 4.98) d,與對照組相比,紅光和白光延長了甘藍(lán)蚜的壽命,藍(lán)光和綠光縮短了蚜蟲的壽命,但方差分析表明各組間差異不顯著(= 1.099,= 4, 30,= 0.375)(圖1)。
圖1 甘藍(lán)蚜在不同LED光源下的存活曲線
各光照條件下產(chǎn)仔蚜前期差異不大,都在8 d左右,最短的是藍(lán)光組(7 d),最長的是綠光組(8.5 d);產(chǎn)仔蚜歷期最長的是綠光組(11.00 d),最短的是對照組(3.50 d),但方差分析結(jié)果表明差異不顯著;產(chǎn)仔蚜后期差異亦不顯著,最長的為白光組的1.63 d。不同光照處理下,成蚜一生產(chǎn)仔蚜數(shù)差異顯著,綠光組高達(dá)81.00個(gè)仔蚜,對照組僅有16.75個(gè)。
表2 不同LED光源下甘藍(lán)蚜繁殖參數(shù)(df = 4)
表中繁殖參數(shù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,同一列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著 (Duncan多重比較,< 0.05)
暗期使用的不同LED光源對甘藍(lán)蚜生命表參數(shù)影響不同(表3)。對照組凈增值率0、內(nèi)稟增長率r和周限增長率均最小,而種群倍增時(shí)間最長;紅光下0最大,藍(lán)光下種群倍增時(shí)間最短。
表3 不同LED光源下甘藍(lán)蚜種群生命表參數(shù)
地球的自轉(zhuǎn)導(dǎo)致晝夜循環(huán),致使地球上許多生物產(chǎn)生了晝夜節(jié)律,當(dāng)夜間(暗期)給予光照之后,動(dòng)物的行為或生理可能發(fā)生改變[10-11]。暗期使用的LED光源對昆蟲行為學(xué)和生物學(xué)特性具有較為廣泛的影響,如暗期使用LED光照,可以顯著降低夜蛾類昆蟲的交配率、卵的孵化率和產(chǎn)卵量[12-13]。然而,昆蟲種類十分豐富,不同種類的昆蟲有其不同的適宜性策略。本研究結(jié)果證實(shí),LED光源對甘藍(lán)蚜繁殖有一定影響。
首次報(bào)道了LED光源對甘藍(lán)蚜逃逸率的影響,藍(lán)光下甘藍(lán)蚜逃逸率顯著高于對照組(即對藍(lán)光有負(fù)趨性),而綠光和白光下甘藍(lán)蚜逃逸率顯著低于對照組,這與同翅目另一種昆蟲灰飛虱不同,灰飛虱對藍(lán)光趨性率顯著大于綠光、白光和紅光[14];也與柑橘木虱對LED藍(lán)光和綠光具有良好的趨性不同[15],藍(lán)光下甘藍(lán)蚜的高逃逸率是否意味著藍(lán)光對甘藍(lán)蚜具有趨避作用則還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。
不同顏色LED光源對甘藍(lán)蚜產(chǎn)仔蚜的影響不同,各色光處理后,產(chǎn)仔蚜數(shù)均高于對照組,其中綠光下產(chǎn)仔蚜數(shù)顯著高于對照組;且各色光處理下凈增值率0、內(nèi)稟增長率m和周限增長率λ均大于對照組。根據(jù)類似實(shí)驗(yàn)二斑葉螨在紅、黃、綠、藍(lán)和白色LED燈光下的單雌產(chǎn)卵量不同,藍(lán)光下產(chǎn)卵量最高,黃光下產(chǎn)卵量最低,說明不同顏色的LED燈光對昆蟲產(chǎn)卵量有影響[16]。綜合分析表明,夜間延長光照可能有利于甘藍(lán)蚜的繁殖。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可控條件下所得,然而,室外或田間的環(huán)境多變,城市亮化和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)補(bǔ)光使用的LED光源是否有利于室外或田間的甘藍(lán)蚜種群增長,值得進(jìn)一步研究。
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Effects of LED Sources on Fecundity of(Homoptera: Aphididae)
ZHANG Jing-xia, HUANG Shao-cheng
(College of Life Sciences, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China)
To investigate the effects of LED sources on the fecundity of, the fecundity ofin four different LED sources (red, blue, green and white light) was observed under the laboratory conditions. No light was applied in the dark period in the control group. The results showed that: (1) escape rate of blue LED group was significantly higher than that of the control group, while the rates of green and white LED group were significantly lower than those of the control group. (2) off-springs per adult in green LED group was higher than those in the control group. (3) net rate of increase (0), intrinsic rate of increase(m) and finite rate of increase (λ) in four different LED sources group were higher than those in the control group. These results indicated that the fecundity ofcould increase when red, blue, green and white LED sources were applied in the dark period.
; fecundity; light emitting diode (LED)
S433.39
A
2095-3704(2018)03-0221-04
2018-04-17
張晶霞(1995—),女,本科,主要從事動(dòng)物生物學(xué)方面的研究,1172564339 @qq.com。
張晶霞, 黃少逞. 4種LED光源對甘藍(lán)蚜繁殖的影響[J]. 生物災(zāi)害科學(xué), 2018, 41(3): 221-224.
10.3969/j.issn.2095-3704.2018.03.49