蔣正雄,吳道慧,羊紹武,李宜儒,楊智雄,楊茂興,陳永虹,陳 恒,陳國華,張曉明,2*

(1.云南農業(yè)大學植物保護學院,云南生物資源保護與利用國家重點實驗室,昆明 650201;2.瓦赫寧根大學與研究中心溫室園藝研究所,布萊斯維克 2265ZG)

番茄潛葉蛾Tutaabsoluta(又名Phthorimaeaabsoluta)于2017年入侵我國,并且在新疆、云南、陜西等地相繼發(fā)生為害[1]。番茄潛葉蛾主要以幼蟲為害。茄科植物的任一發(fā)育階段和任一地上部位均可遭到其為害,而我國屬于番茄種植的重要區(qū)域,該蟲帶來的潛在危害嚴重。目前,我國對番茄潛葉蛾的防治主要依賴化學殺蟲劑,但是藥劑的持續(xù)施用導致不同地域的番茄潛葉蛾種群產生了不同程度的抗藥性[2]。智利、巴西、阿根廷等國家相繼報道番茄潛葉蛾對擬除蟲菊酯、阿維菌素、殺螟丹、多殺霉素等藥劑產生了不同程度的抗性[3-5]。在歐洲,番茄潛葉蛾對酰胺類殺蟲劑茚蟲威產生了高抗性[6]。

生物防控是害蟲綜合治理中的重要組成部分。高效利用天敵生物資源,可將害蟲數(shù)量控制在經濟閾值以下[7]。南方小花蝽Oriussimilis隸屬于半翅目Hemiptera花蝽科Anthocoridae,可捕食鱗翅目Lepidoptera和半翅目等多個類群的害蟲,且在我國南方多個地區(qū)能夠一年四季利用其進行生物防控[8]。南方小花蝽在全國范圍內分布廣泛,是我國南方農田中的優(yōu)勢捕食性天敵類群之一?；砜评ハx是番茄潛葉蛾的有效捕食天敵,可用于田間防控番茄潛葉蛾[2],同時捕食麥蛾卵時南方小花蝽種群加倍時間最短,存活率、凈增殖率、壽命最高[9]。

在番茄潛葉蛾的防控過程中,化學殺蟲劑起著關鍵作用。溴氰菊酯是菊酯類殺蟲劑中毒力最高的一種,具有觸殺和胃毒作用,觸殺作用迅速,擊倒力強,對鱗翅目、直翅目、纓翅目、半翅目、雙翅目、鞘翅目等多種害蟲有效[10]。在多殺霉素、氯蟲苯甲酰胺、茚蟲威、溴氰菊酯等6種殺蟲劑中，溴氰菊酯對云南地區(qū)番茄潛葉蛾毒力較高,對室外3齡幼蟲24 h的LC50為2.140 mg/L,可作為目前防控該蟲的優(yōu)選殺蟲劑之一[11]。但溴氰菊酯對南方小花蝽的毒性較高,對5齡若蟲的LC50為0.025 mg/L,對成蟲的LC50為1.999 mg/L[12]。目前尚不明確在田間利用溴氰菊酯防控番茄潛葉蛾時,南方小花蝽對番茄潛葉蛾捕食能力及捕食行為的變化。本研究通過毒力測定明確溴氰菊酯對南方小花蝽成蟲的致死中濃度,利用Holling Ⅱ捕食功能反應模型分析南方小花蝽經LC50濃度溴氰菊酯處理后對番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲的捕食功能反應;并觀察溴氰菊酯致死中濃度處理后的南方小花蝽捕食行為的變化,為協(xié)調番茄潛葉蛾的化學防治和生物防治提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

供試蟲源:南方小花蝽采自云南農業(yè)大學紫花苜蓿試驗田,在云南生物資源保護與利用國家重點實驗室的溫室內利用辣椒Capsicumannuum和菜豆Phaseolusvulgaris飼養(yǎng) 3 代后進行試驗,試驗種群有1 000頭以上。番茄潛葉蛾采自云南玉溪市陽瑞農業(yè)科技發(fā)展有限公司實驗棚,帶回實驗室內利用番茄Solanumlycopersicum和馬鈴薯Solanumtuberosum繁殖5代以上,試驗種群約為 2 000頭,為敏感種群。

供試藥劑:25 g/L溴氰菊酯(deltamethrin)乳油(德國拜耳公司)。

1.2 試驗方法

1.2.1南方小花蝽的毒力測定

本研究采用藥膜法,將供試藥劑用純水依次稀釋成0.375、0.500、0.625、0.750、0.875 mg/L共5個濃度,以純水為對照。取1 mL藥液倒入底部直徑2.5 cm、高 7.5 cm的指形管中,對照組倒入等量純水,然后迅速轉動指形管,使藥液均勻地涂于管內壁,立即將多余的藥液倒出,在室內自然風干后即成藥膜管。每支藥膜管接入羽化后24 h內的南方小花蝽10頭,每個濃度重復5次,放入棉球保濕,用紗網包扎指形管口。放于恒溫箱(型號BOXUN BIC-300),光周期為 L∥D=14 h∥10 h,相對濕度為60%～70%,光強度為20 000 lx,溫度為(25±1)℃,24 h后取出,觀察記錄南方小花蝽的死亡率[13]。

1.2.2溴氰菊酯處理對南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾作用的影響

將初羽化南方小花蝽成蟲引入LC50濃度溴氰菊酯處理的藥膜管,24 h后將存活的南方小花蝽單頭放入密度為10、20、30、40、50粒番茄潛葉蛾卵及1、5、10、15、20頭1齡幼蟲的培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)皿底部直徑5.5 cm,高1.5 cm。置于室溫24 h后檢查被取食的番茄潛葉蛾數(shù)量,每個密度重復5次。根據Holling描述的捕食功能反應Ⅱ型進行擬合Na=aNTr/(1+aThN),式中Na為捕食量,N是番茄潛葉蛾卵或1齡幼蟲的密度,a為捕食者對獵物的瞬時攻擊率,Tr是試驗的總時間(本試驗Tr為1 d),Th是處理時間(即捕食者捕食1頭獵物所用的時間),將試驗觀察到的捕食量折算成單位時間內(如1 d等)的捕食量,此時T=1,上式簡化為:Na=aN/(1+aThN),經兩邊各取倒數(shù)、展開、簡化可得:1/Na=1/(aN)+Th,令 1/Na=y,1/a=B,1/N=x,Th=A時變成直線方程y=A+Bx,可以用最小二乘法估算A和B。B=(n∑xy-∑xy)/[n∑x2-(∑x)2],A=∑y-B∑x/n,式中:n為試驗中捕食者-獵物密度的組數(shù),Na是根據擬合的圓盤方程計算的理論捕食量,當N→∞時即為捕食量上限[14]。

1.2.3溴氰菊酯處理對南方小花蝽搜尋番茄潛葉蛾的影響

根據Holling理論進行估算,搜尋效應與獵物密度的關系是:S=a/(1+aThN0),式中:S為搜尋效應,a為瞬時攻擊率,Th為天敵處理獵物的時間,N0為獵物密度[15]。

1.2.4溴氰菊酯處理對南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾行為的影響

行為觀察試驗于體視鏡下進行,觀察時間為1 h。南方小花蝽對番茄潛葉蛾卵及幼蟲的捕食過程可劃分為5種不同的活動:1)搜尋:南方小花蝽爬行過程中用口針左右敲打葉片,同時搖動觸角;2)捕食獵物:南方小花蝽發(fā)現(xiàn)番茄潛葉蛾卵及幼蟲后,迅速將口針刺入獵物體內,吸取體液至卵或幼蟲完全干癟后抽出口針,此過程觸角與身體軸方向垂直不動;3)休息:觸角伸向身體前方,口針回收至腹部,靜止不動;4)梳理肢體:用前足跗節(jié)梳理口針、觸角,或用后足摩擦腹部或翅;5)行走:保持觸角伸向前方,口針收回腹部,在皿內行走。

1.3 數(shù)據分析

捕食功能反應及搜尋效應數(shù)據采用Microsoft Excel 2010處理后,利用Origin 2019進行擬合。應用SPSS 25.0軟件,采用最小顯著差數(shù)法(LSD test)對捕食行為數(shù)據進行差異顯著性分析。根據毒力測定的結果,使用SPSS 25.0軟件計算毒力回歸方程的斜率、致死中濃度LC50、95置信區(qū)間(95%CI)及相關參數(shù)。

2 結果與分析

2.1 溴氰菊酯對南方小花蝽的毒力測定

溴氰菊酯對南方小花蝽的毒力測定結果如表1所示,其毒力回歸方程為y=0.951x-2.278,LC50為0.599 mg/L。

表1 溴氰菊酯對南方小花蝽的毒力Table 1 Toxicity of deltamethrin to Orius similis

2.2 溴氰菊酯處理對南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾作用的影響

南方小花蝽成蟲經溴氰菊酯處理后對番茄潛葉蛾的捕食功能反應基本符合Holling Ⅱ模型,南方小花蝽對番茄潛葉蛾的捕食量隨獵物密度的增加而上升,最后趨于穩(wěn)定。經溴氰菊酯處理后南方小花蝽成蟲對番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲控害效能、日最大捕食量皆低于對照組,且處理獵物時間延長(表2)。

表2 南方小花蝽成蟲對番茄潛葉蛾的捕食功能反應模型參數(shù)Table 2 The model parameters of the predation functional response of Orius similis adults to Tuta absoluta

2.3 溴氰菊酯處理對南方小花蝽搜尋番茄潛葉蛾的影響

隨著番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲密度的增加,南方小花蝽成蟲的搜尋效應逐漸下降(圖1)。此外,在LC50濃度的溴氰菊酯處理下,南方小花蝽成蟲對番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲的搜尋效應皆有所下降(圖1)。

2.4 溴氰菊酯處理對南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾行為的影響

溴氰菊酯對南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾卵的影響如圖2a所示,經LC50濃度溴氰菊酯處理后,南方小花蝽對番茄潛葉蛾卵的搜尋、行走、捕食、靜止、整理行為皆有顯著影響,其中南方小花蝽搜尋(F1,9=16.749,P=0.003)、行走(F1,9=78.086,P=0.000)、捕食(F1,9=39.757,P=0.000)行為時間皆顯著縮短,而靜止(F1,9=310.474,P=0.000)及梳理(F1,9=391.140,P=0.000)時間顯著延長。南方小花蝽捕食1齡幼蟲的行為,與捕食卵的行為變化大致相同,同樣為搜尋(F1,9=18.379,P=0.002)、行走(F1,9=108.461,P=0.000)、捕食(F1,9=38.795,P=0.000)行為時間顯著縮短,靜止(F1,9=813.718,P=0.000)及梳理(F1,9=203.223,P=0.000)時間顯著延長(圖2b)。且經溴氰菊酯處理后,南方小花蝽成蟲對番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲的捕食量均顯著下降(F1,9=10.000,P=0.013)(圖2c)。

圖1 南方小花蝽對番茄潛葉蛾的搜尋效應Fig.1 Searching efficiency of Orius similis against Tuta absoluta

3 結論與討論

捕食功能反應能夠反映捕食性天敵對害蟲的控害能力[16]。使用化學農藥防治目標害蟲的同時,作為非靶標生物的天敵也受到影響,天敵昆蟲接觸藥劑后對自身捕食及尋找等方面產生一定的影響。Silva等通過對巴西不同地區(qū)的番茄潛葉蛾2齡幼蟲進行毒力測定,發(fā)現(xiàn)溴氰菊酯對該蟲的LC50在100 ～600 mg/L之間[4],高于本研究溴氰菊酯對南方小花蝽的LC50。因此,在田間利用溴氰菊酯防控番茄潛葉蛾時,勢必會對南方小花蝽的生存能力造成一定影響。本研究明確了LC50濃度溴氰菊酯處理南方小花蝽對其捕食能力及捕食行為有顯著的影響。

本研究結果表明,在LC50濃度溴氰菊酯處理下,南方小花蝽成蟲對番茄潛葉蛾的功能反應模型基本符合Holling Ⅱ模型,但模型參數(shù)均有所改變,其對番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲的單頭處理時間延長,從而減少了日最大捕食量,同時對幼蟲的瞬時攻擊率下降,這與大多數(shù)研究相同,如楊國慶等通過對擬水狼蛛Piratasubpiraticus施加3種化學殺蟲劑的亞致死濃度,發(fā)現(xiàn)該蟲對獵物的處置時間延長、捕食速率和尋找效應下降[17]。本試驗結果表明,LC50濃度的溴氰菊酯對南方小花蝽捕食能力有一定消極影響,不利于該蟲對番茄潛葉蛾的防控。搜尋效應是天敵在取食或寄生過程中對害蟲攻擊的一種行為效應。南方小花蝽成蟲對番茄潛葉蛾的搜尋效應均隨獵物密度的增加而降低,而當南方小花蝽成蟲經過LC50濃度溴氰菊酯處理后,其對不同密度的獵物搜尋效應皆低于對照,李宜儒等通過對南方小花蝽噴施吡蟲啉,發(fā)現(xiàn)了該蟲對西花薊馬Frankliniellaoccidentalis的控制作用與搜尋效應皆有所下降[18];同時王峰巍等采用吡蟲啉處理異色瓢蟲Harmoniaaxyridis也發(fā)現(xiàn)該蟲的搜尋效應下降[19]。

圖2 南方小花蝽對番茄潛葉蛾的捕食行為及捕食量Fig.2 Predatory behavior and capacity of the Orius similis on Tuta absoluta

捕食行為是捕食性天敵防治害蟲效果的重要指標之一,而捕食性天敵在接觸農藥后,存活個體及后代的生物學行為會發(fā)生一些顯著變化[20]。因此,研究溴氰菊酯對捕食性天敵南方小花蝽行為的影響,對合理使用殺蟲劑、保護天敵、害蟲可持續(xù)治理都有重要意義。本研究發(fā)現(xiàn)經LC50濃度溴氰菊酯處理后,南方小花蝽對番茄潛葉蛾卵及1齡幼蟲捕食過程中的搜尋、捕食和行走時間顯著縮短,而靜止和梳理時間延長。Stapel等發(fā)現(xiàn)亞致死濃度吡蟲啉會延長中紅側溝繭蜂Microplitismediator搜尋行為的時間[21];Yang等也表明LC50濃度螺蟲乙酯會使麗蚜小蜂Encarsiaformosa的搜尋行為顯著延長[22]。這可能是由于天敵昆蟲在搜尋寄主的過程中,嗅覺感受器發(fā)揮著極其重要的作用[23],施用化學殺蟲劑后,天敵昆蟲的嗅覺感受器受到抑制,導致接受食物信息時受阻,尋找獵物所需時間延長。昆蟲的取食行為取決于從化學感受器來的感覺信號的輸入[24],阻斷對取食刺激物有反應的感受器的信號輸入或者刺激特異性的抑制型感覺細胞,取食行為將會受到抑制[25]。本研究中南方小花蝽行走、捕食等行為時間皆顯著縮短,Jones等采用擬除蟲菊酯處理溫帶臭蟲Cimexlectularius,也發(fā)現(xiàn)其捕食行為受到了顯著的抑制[26]。這可能是因為菊酯類農藥能作用于“外Ca2+-ATP酶”系統(tǒng),造成軸突膜的滲透性改變,進而阻斷信號,使天敵昆蟲逐漸進入麻痹狀態(tài),致使取食獵物捕食和行走時間縮短,靜止時間延長。昆蟲梳理是為了確保自己的感覺器官清潔、與外界交流、并對完成其他生理機能有著重要作用的一種行為[27]。南方小花蝽的梳理時間顯著延長,可能與上述原因一致,因為信號的傳遞受阻從而導致梳理時間延長,但也有可能是因為LC50濃度藥劑處理導致南方小花蝽處于中毒狀態(tài),身體機能受損,間接或直接影響了梳理行為,具體作用機制有待后續(xù)進一步研究。

溴氰菊酯對南方小花蝽的捕食能力有負面影響,表現(xiàn)為南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾的效能下降,同時捕食行為受到抑制。但目前化學殺蟲劑仍是控制番茄潛葉蛾的有效手段,且溴氰菊酯在防治番茄潛葉蛾時具有較好的效果,因此了解溴氰菊酯LC50濃度對南方小花蝽捕食番茄潛葉蛾能力的影響,有助于協(xié)調生物防治與化學防治的關系,同時南方小花蝽在溴氰菊酯環(huán)境下對番茄潛葉蛾的控制作用變化規(guī)律及體內的生理反應機制還需要進一步研究。