姚成層，鄭藝翔，茍長青，馮宏祖

（塔里木大學(xué)農(nóng)學(xué)院/ 南疆農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理兵團重點實驗室/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部阿拉爾作物有害生物科學(xué)觀測實驗站/ 南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，新疆 阿拉爾 843300）

近年來隨著人類發(fā)展進程的加快，全球氣候變暖已經(jīng)成為公認(rèn)的氣候現(xiàn)象，其中表現(xiàn)為夏季高溫提前和極端高溫天氣增多，極端氣候如炎熱或嚴(yán)重干旱可能導(dǎo)致種群或物種迅速死亡[1]。昆蟲是變溫動物，在宏觀上，過高的環(huán)境溫度會使昆蟲的生長發(fā)育、生殖及存活等受到嚴(yán)重影響[2]，從而導(dǎo)致存活率降低、發(fā)育速度減緩、引起體型畸形等；在微觀上，主要表現(xiàn)為機體蛋白質(zhì)發(fā)生變性，細(xì)胞膜通透性、酶結(jié)構(gòu)及特征改變，水分喪失等[3]。例如暴露在40 ℃的溫度下中黑盲蝽Adelphocoris suturalis卵孵化率較常溫飼養(yǎng)的下降20%左右，綠盲蝽Apolygus lucorum若蟲及成蟲暴露在40 ℃的溫度下無法存活[4]；蔡沖等[5]用35～39 ℃高溫暴露處理菊方翅網(wǎng)蝽Corythucha marmorata2 h，其產(chǎn)卵前期顯著延長，F(xiàn)1代卵孵化率和存活率顯著下降；呂昭智等[6]發(fā)現(xiàn)，在30～38 ℃溫度范圍內(nèi)棉蚜Aphis gossypii存活率緩慢降低，從42 ℃開始迅速降低。

牧草盲蝽Lygus pratensis屬半翅目Hemiptera盲蝽科Mirida，是我國棉花生產(chǎn)中的一類主要害蟲，是新疆棉田害蟲盲蝽科的優(yōu)勢種。其取食寄主范圍廣、種類多，包括作物、雜草等26 科88 種[7]。近年來隨著轉(zhuǎn)蘇云金桿菌 （Bacillus thuringiensis,Bt）基因棉花的大面積推廣種植以及農(nóng)業(yè)行業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，牧草盲蝽對棉田的危害有加重的趨勢，并對棗、櫻桃和葡萄等多種作物的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅[8]。牧草盲蝽全年發(fā)生4～5 代，世代重疊。越冬代每年3 月下旬出蟄，在6 月上旬遷入棉田，7 月中旬和8月中旬在棉田出現(xiàn)2 次種群高峰。南疆因獨特的氣候條件和地理位置成為全國棉花主要產(chǎn)區(qū)。牧草盲蝽作為南疆棉田害蟲的優(yōu)勢種群，其在棉田取食的危害階段正值全年溫度最高的6-8 月，其中南疆阿拉爾市2022 年7 月最高氣溫達(dá)40.6 ℃，陽光直射棉田葉下溫度可達(dá)46 ℃左右。因此，在高溫環(huán)境下牧草盲蝽會受到不同程度的短時高溫脅迫影響。

前人在10～35 ℃范圍內(nèi)分別研究了溫度對牧草盲蝽種群生長發(fā)育和繁殖的影響[9-10]，但這些研究都基于恒定溫度下的低溫或是適溫，并未報道短時極端高溫對牧草盲蝽生存和生殖的影響。因此，分別對牧草盲蝽的卵、若蟲和成蟲進行短時高溫暴露處理，研究高溫暴露對其存活和生殖的影響，為棉田牧草盲蝽種群動態(tài)預(yù)測提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

牧草盲蝽采集于新疆維吾爾自治區(qū)阿拉爾市，試驗蟲源為采集后室內(nèi)飼養(yǎng)繁殖后的第2 代。具體飼養(yǎng)方法如下：將采集的牧草盲蝽成蟲置于溫度（25±1）℃，相對濕度為（70±10）%，光周期（光/暗時間）為15 h/9 h，光照強度5 000 lx 的人工氣候箱內(nèi)，采用茍長青等[11]報道的寄主植物花椰菜繼代飼養(yǎng)，選初孵（1 齡）至5 齡若蟲及羽化24 h 內(nèi)成蟲供試。收集產(chǎn)卵后的花椰菜以及孵化的若蟲放入上述飼養(yǎng)條件的人工氣候箱孵化及飼養(yǎng)。

1.2 試驗器材

人工氣候箱（RXZ 型，寧波江南儀器廠制造）、體視鏡、養(yǎng)蟲籠、養(yǎng)蟲管（直徑25 mm，高85 mm）、脫脂棉、鑷子、毛筆、剪刀、花椰菜、濾紙等。

1.3 試驗設(shè)計

1.3.1試驗溫度設(shè)計與飼養(yǎng)條件。以養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)溫度25 ℃為正常飼養(yǎng)對照，人工氣候箱設(shè)置45 ℃、42 ℃、39 ℃、36 ℃、33 ℃5 個高溫處理（45 ℃處理3.4 h 后成蟲及各齡若蟲全部死亡，因此最高溫度設(shè)為45 ℃），牧草盲蝽卵處理1、2、3 h ，若蟲及成蟲處理2 h （因預(yù)試驗中發(fā)現(xiàn)各齡若蟲在45 ℃處理2 h 后全部死亡，本研究只統(tǒng)計了45 ℃處理若蟲1 h 的結(jié)果），處理后放入養(yǎng)蟲室觀察記錄。各溫度處理誤差為±1 ℃。人工氣候箱內(nèi)相對濕度為（70±10）%，光周期（光/ 暗時間）為15 h/9 h，光照強度為5 000 lx。

1.3.2卵的短時高溫暴露處理。選取有牧草盲蝽雌蟲產(chǎn)卵的花椰菜，用體視鏡計數(shù)產(chǎn)卵量，放入養(yǎng)蟲盒內(nèi)，經(jīng)高溫處理后將含有卵的花椰菜放入（25±1）℃氣候箱中自然孵化，對照組若蟲孵化2 d 后計數(shù)各處理的孵化率，并記錄卵的歷期。每個處理花椰菜含卵100 粒，重復(fù)3 次。以未做短時高溫暴露的卵為對照。

1.3.3若蟲的短時高溫暴露處理。采用養(yǎng)蟲管飼養(yǎng)若蟲。1～3 齡若蟲每管接入10 頭，4～5 齡若蟲每管接入5 頭，每個齡期若蟲試驗100 頭，重復(fù)3 次。記錄高溫處理下各齡若蟲存活率及1 齡若蟲發(fā)育歷期（其中45 ℃處理1 h）。判斷若蟲死亡標(biāo)準(zhǔn)：用小毛刷輕掃若蟲，如果若蟲可以爬行記為存活，否則記為死亡。將1 齡若蟲在5 個高溫條件下處理2 h 后放回養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)，飼養(yǎng)條件同上，記錄若蟲發(fā)育歷期以及成蟲羽化率，觀察不少于40 頭。以未經(jīng)短時高溫暴露的若蟲為對照。

1.3.4成蟲的短期高溫處理。取當(dāng)天羽化的雌雄成蟲按照數(shù)量比1∶1 放入養(yǎng)蟲管，處理結(jié)束4 h 后檢查成蟲的存活率。每個處理30 對成蟲，重復(fù)3次。成蟲開始產(chǎn)卵后，每日更換食物并記錄不少于30 只雌蟲的產(chǎn)卵量，當(dāng)雄蟲死亡時及時補充，直到雌蟲死亡。

1.3.5短期高溫處理后牧草盲蝽繁殖能力的測定。將當(dāng)天羽化的雌蟲、雄蟲分開，經(jīng)高溫暴露處理后，將雌雄蟲按數(shù)量比1∶1 配對飼于養(yǎng)蟲室。在試驗過程中若有雄蟲死亡，則補充雄蟲繼續(xù)觀察。每天定期更換食物，觀察并記錄成蟲的產(chǎn)卵數(shù)量，直至雌蟲死亡。每處理不少于30 對。在當(dāng)天羽化的雌蟲、雄蟲中隨機選擇30 對，一直在25 ℃條件下飼養(yǎng)，作為對照。

將帶卵的花椰菜置于養(yǎng)蟲室孵化，飼養(yǎng)至成蟲記錄F1代雌成蟲比例。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 26 軟件對不同齡若蟲在不同溫度下的存活率和若蟲發(fā)育歷期、成蟲存活率與壽命、雌蟲產(chǎn)卵量進行單因素方差分析，對卵孵化率進行處理時間與溫度的雙因素方差分析。試驗數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布，且通過方差齊性檢驗。采用鄧肯多重范圍檢驗法進行簡單效應(yīng)分析（差異顯著性檢驗）。用t檢驗分析相同高溫暴露處理下雌雄成蟲存活率及壽命是否存在顯著性差異。組建不同暴露溫度下牧草盲蝽種群生命表。種群生命表中，下代期望產(chǎn)卵量為成蟲存活數(shù)量、雌成蟲比例和平均單雌產(chǎn)卵量的乘積，種群趨勢指數(shù)（I）由下代期望產(chǎn)卵量除以上代初始產(chǎn)卵量得出[4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 高溫暴露對牧草盲蝽卵孵化率的影響

雙因素方差分析結(jié)果顯示：短時高溫暴露對牧草盲蝽卵孵化率有顯著影響[處理時間：F（2，17）＝4.637，P＝0.021；處理溫度：F（5，17）＝213.184，P＝0.000]，處理時間與溫度的交互效應(yīng)對卵孵化率無顯著影響。從圖1 看出，卵孵化率隨著處理溫度升高和處理時間延長呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。33 ℃處理的卵孵化率未受到顯著影響，均在80%左右，從36 ℃處理3 h 至45 ℃各處理的卵孵化率逐漸下降，而≥39 ℃高溫暴露1 h 就會使孵化率顯著下降。其中，45 ℃處理2 h 卵孵化率降低為6.33%，45 ℃處理3 h 卵孵化率為0%。

圖1 短時高溫暴露下牧草盲蝽卵孵化率的比較

2.2 高溫暴露對牧草盲蝽若蟲各齡存活率的影響

經(jīng)過單因素方差分析，在同齡不同處理溫度下比較發(fā)現(xiàn)，1 齡[F（5，12）＝944.426，P＝0.000]、2 齡[F（5，12）＝420.179，P＝0.000]、3 齡[F（5，12）＝781.754，P＝0.000]、4 齡[F（5，12）＝921.382，P＝0.000]及5 齡[F（5，12）＝699.236，P＝0.000]若蟲的存活率在各梯度溫度下較對照均有極顯著差異，其中4 齡、5 齡若蟲在33～36 ℃的高溫暴露后存活率無顯著差異（表1）。

在同溫不同齡期的對比中發(fā)現(xiàn)，25 ℃對照[F（4，10）＝1.151，P＝0.388]、33 ℃[F（4，10）＝1.277，P＝0.342]、36 ℃[F（4，10）＝3.444，P＝0.051] 及42 ℃[F（4，10）＝2.210，P＝0.141]處理2 h 的各個齡期若蟲的存活率差異不顯著；其他溫度的不同齡期若蟲存活率與對照存在顯著或極顯著差異[39 ℃：F（4，10）＝12.235，P＝0.001；45 ℃：F（4，10）＝3.718，P＝0.042）]。

由表1 多重比較結(jié)果可知，在39 ℃的高溫下暴露2 h 后1 齡若蟲存活率顯著高于其他齡若蟲，42 ℃處理2 h 后1 齡與4 齡若蟲的存活率差異顯著，45 ℃處理1 h 后5 齡若蟲存活率顯著低于1 齡和2 齡若蟲。若蟲存活率呈現(xiàn)隨處理溫度升高而下降的趨勢，45 ℃對5 齡若蟲脅迫最重，存活率僅為8.00%。由各溫度下所有蟲齡若蟲的平均存活率可知，33～45 ℃的平均存活率與對照均有顯著差異，且各組高溫暴露處理間也均有顯著差異，45 ℃高溫暴露處理下平均存活率較對照下降83.66 百分點。

2.3 高溫暴露對牧草盲蝽若蟲發(fā)育歷期的影響

高溫暴露處理2 h 對若蟲發(fā)育歷期有顯著影響[F（4，10）＝4.038，P＝0.002]。由表1 可知，42 ℃、45 ℃處理的若蟲發(fā)育歷期較對照均顯著延長，且最長為45 ℃處理的17.76 d，較對照長1.07 d。

表1 經(jīng)短時高溫暴露2 h 后各齡期牧草盲蝽的存活率及若蟲歷期比較

2.4 高溫暴露對牧草盲蝽成蟲存活率的影響

高溫暴露2 h 對牧草盲蝽雌蟲和雄蟲的存活率均有極顯著影響[F雌蟲（5，12）＝265.495，P＝0.000；F雄蟲（5，12）＝358.206，P＝0.000]。由表2 可知，39～45 ℃下暴露2 h 的雌雄成蟲存活率均較對照顯著降低，而33～36 ℃下暴露2 h 對雌雄蟲存活率均無顯著影響；在36 ℃以上高溫暴露2 h 條件下，溫度每升高1 個梯度（3 ℃），雌雄成蟲存活率都會顯著下降。此外，t檢驗結(jié)果表明，在45 ℃高溫下暴露2 h 的雌蟲存活率顯著高于雄蟲（t＝3.712，df＝4，P＝0.021）。

高溫暴露2 h 對牧草盲蝽雌成蟲的壽命無顯著影響[F（5，12）＝0.946，P＝0.486]，但對雄成蟲的壽命有顯著影響[F（5，12）＝3.996，P＝0.023]，45 ℃下暴露2 h 會導(dǎo)致雄成蟲壽命顯著縮短1.66 d （表2）。此外，t檢驗結(jié)果表明，在25～45 ℃下雌成蟲壽命均顯著高于雄成蟲 （25 ℃組、33 ℃組、36 ℃組、39 ℃組、42 ℃組、45 ℃組雌雄蟲壽命t檢驗值分別為5.24、15.755、15.688、15.329、4.972、5.323，df＝4，P＜0.005）。

表2 牧草盲蝽成蟲在不同高溫下暴露2 h 后的存活率和壽命

2.5 高溫暴露對牧草盲蝽繁殖力的影響

方差分析結(jié)果顯示，高溫暴露對牧草盲蝽雌蟲的產(chǎn)卵前期及產(chǎn)卵量有顯著影響[F產(chǎn)卵前期（5，179）＝2.736，P＝0.021；F產(chǎn)卵量（5，179）＝18.829，P＝0.000]。

由表3 可知，在33～42 ℃下暴露2 h，牧草盲蝽的產(chǎn)卵前期較對照變化不顯著；45 ℃下暴露2 h，牧草盲蝽產(chǎn)卵前期與對照相比顯著延長1.19 d，較36 ℃下暴露2 h 的顯著延長1.06 d。單雌產(chǎn)卵量在33～45 ℃內(nèi)隨著處理溫度的遞增而下降，39～45 ℃下暴露2 h 的單雌產(chǎn)卵量與對照相比均顯著下降，在45 ℃下暴露2 h 的單雌產(chǎn)卵量下降至157.83 粒。

表3 牧草盲蝽雌蟲在不同高溫下暴露2 h 后的產(chǎn)卵前期及單雌產(chǎn)卵量

2.6 牧草盲蝽在不同高溫下暴露后的種群生命表

由表4 可知，對照牧草盲蝽的種群趨勢指數(shù)最高，達(dá)到62.65。在5 個梯度的高溫下暴露2 h 后，36 ℃處理的種群趨勢指數(shù)最高（52.82），略高于33 ℃處理，這是由于33 ℃處理和36 ℃處理的雌成蟲比例存在差異；36～45 ℃處理下種群趨勢指數(shù)呈下降趨勢，其中在45 ℃下的種群趨勢指數(shù)為0。

表4 牧草盲蝽在不同高溫下暴露2 h 后的種群生命表

3 討論與結(jié)論

昆蟲屬于變溫動物，溫度變化直接作用于昆蟲孵化、生長發(fā)育、生殖等生物學(xué)過程，從而影響種群的消長動態(tài)與分布范圍[12]。極端高溫直接影響昆蟲飛行、取食、存活及繁殖等[13]，因此了解昆蟲對高溫的適應(yīng)能力，對抗逆境機理研究及蟲害控制都有重要意義[14]。

牧草盲蝽作為南疆棉田的主要害蟲，對高溫有較強的適應(yīng)性。本研究表明，與25 ℃（對照）處理相比，33 ℃處理1～3 h 的卵孵化率差異不顯著，且與張孝峰[15]報道的在恒溫25 ℃下的牧草盲蝽卵孵化率（77.40%）相近；36 ℃處理1～3 h 后存活率平均仍為72.44%，說明33～36 ℃高溫暴露1～3 h 對其孵化率影響較小。本研究中在39 ℃處理3 h 后的牧草盲蝽卵孵化率為56.67%，較對照下降25.67 百分點，且隨著處理溫度的進一步升高，牧草盲蝽卵的孵化率顯著下降，說明39 ℃以上的高溫環(huán)境對其種群的發(fā)展是明顯不利的。

本研究還表明，短時高溫對牧草盲蝽若蟲存活率和若蟲發(fā)育歷期有顯著影響。李國平等[4]發(fā)現(xiàn)，36 ℃處理4 h 綠盲蝽存活率為54.58%，中黑盲蝽存活率為50.28%，較對照均顯著下降。本研究中，牧草盲蝽若蟲在39 ℃處理2 h 平均存活率為58.33%，在42 ℃處理2 h 平均存活率為33.93%，45 ℃處理1 h 存活率為11.67%，可得出結(jié)論：42 ℃以上高溫暴露2 h 對牧草盲蝽若蟲有很明顯的致死作用。值得一提的是，棉田害蟲棉蚜的若蚜在46 ℃處理1 h 條件下的存活率僅為3.27%[6]，牧草盲蝽若蟲在45 ℃處理1 h 下的存活率為11.67%，可推測在夏季極端高溫環(huán)境下棉田牧草盲蝽若蟲比棉蚜若蚜有更高的存活率。在若蟲發(fā)育歷期受溫度影響方面，綠盲蝽和中黑盲蝽的若蟲發(fā)育歷期都較對照延長[15]，本研究中在經(jīng)歷短時高溫后牧草盲蝽若蟲發(fā)育歷期也表現(xiàn)出延長的趨勢。

南疆地區(qū)夏季溫度高，降水少，且極端高溫天氣多，1960-2014 年的55 年內(nèi)極高溫升高1.43 ℃[16]。在南疆阿拉爾市2021 年7 月29-30 日出現(xiàn)全年最高溫度39.9 ℃，通過手持氣候儀測得太陽直射棉田葉下溫度在45 ℃以上。白順心[17]在南疆阿拉爾田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在2021 年7 月24 日前后棉田牧草盲蝽數(shù)量達(dá)到全年最高峰，此后下降，一直持續(xù)到8 月中旬。本研究中45 ℃處理2 h 后牧草盲蝽雌雄成蟲存活率迅速下降至34.44%和23.33%。這些結(jié)果說明過高溫度對牧草盲蝽種群有明顯的抑制作用。此外，本研究中雌蟲存活率及壽命均高于雄蟲，表明牧草盲蝽雌蟲相比雄蟲對高溫脅迫有更強的耐受能力。

高溫不僅影響昆蟲的存活率及壽命，對其生殖產(chǎn)卵也有非常重要的影響。產(chǎn)卵前期與產(chǎn)卵量呈反比趨勢，原因可能有2 點：一是昆蟲在經(jīng)歷高溫后內(nèi)分泌系統(tǒng)的變化會抑制生長發(fā)育相關(guān)激素的合成[18-20]，從而影響生殖；二是在受到高溫脅迫后昆蟲體內(nèi)會產(chǎn)生大量熱激蛋白保護機體免受損害[21]，由于更多的蟲體能量用于熱激蛋白生成致使產(chǎn)卵量下降[22]。本研究結(jié)果表明：在相同處理時間下，牧草盲蝽單雌產(chǎn)卵量隨處理溫度升高而下降；牧草盲蝽經(jīng)33～42 ℃處理2 h 后的產(chǎn)卵前期變化不顯著，但暴露在45 ℃高溫下會對牧草盲蝽雌蟲產(chǎn)卵前期造成顯著影響，從而間接影響種群的發(fā)展。

綜上，牧草盲蝽對高溫脅迫有一定的耐受能力，但高溫對牧草盲蝽個體發(fā)育和種群發(fā)展有不利影響。本研究結(jié)果可為我國新疆南疆夏季高溫環(huán)境下棉田牧草盲蝽種群動態(tài)的預(yù)測提供借鑒，但田間濕度、施藥等田間管理操作的時間和強度、天敵昆蟲種群及高溫對寄主植物的影響等都會對其種群發(fā)展產(chǎn)生影響，因此，為提高預(yù)測準(zhǔn)確度，還需要關(guān)注更多因素深入研究。