喬小燕,王 斌,孫九勝,孫 晨,崔 磊,槐國(guó)龍,陳波浪

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】農(nóng)田殘膜會(huì)使得耕地質(zhì)量水平降低[1-8],大蠟螟體內(nèi)有能夠降解聚乙烯塑料的微生物菌株[9-16],而地膜主要成分就是聚乙烯,研究取食農(nóng)田殘膜對(duì)大蠟螟種群延續(xù)的影響。對(duì)大蠟螟生物降解農(nóng)田殘膜的應(yīng)用有實(shí)際意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】大蠟螟(Galleriamellonella)屬鱗翅目、螟蛾科、蠟螟亞科、蠟螟屬的完全變態(tài)昆蟲(chóng)[17]。目前,對(duì)大蠟螟有關(guān)降解塑料的研究主要偏向于其腸道微生物對(duì)塑料的降解,即提取并驗(yàn)證大蠟螟體內(nèi)具有降解聚乙烯能力的菌株[9-11,13],也有一些通過(guò)對(duì)取食聚乙烯塑料的大蠟螟糞便顯微鏡觀察和熱容量分析等方法證明大蠟螟可以降解聚乙烯塑料[14-16],大蠟螟直接取食聚乙烯塑料對(duì)其生長(zhǎng)的影響側(cè)重于對(duì)其當(dāng)代生長(zhǎng)的影響[18]。【本研究切入點(diǎn)】取食聚乙烯塑料對(duì)大蠟螟種群延續(xù)影響的研究較少。需研究取食農(nóng)田殘膜對(duì)大蠟螟種群延續(xù)的影響。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以新疆農(nóng)田殘膜為飼料,研究大蠟螟生物降解新疆農(nóng)田殘膜對(duì)其種群延續(xù)的影響。為大蠟螟生物降解農(nóng)田殘膜的研究與應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 飼料及蟲(chóng)源

飼養(yǎng)原料:新疆農(nóng)田殘膜(NTCM)、麥麩(MF)

NTCM采集自國(guó)家灰漠土土壤肥力與肥料長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)站;MF采購(gòu)于新疆烏魯木齊。

人工飼料配方[19-21]為奶粉、面粉、麥麩、蜂蠟、酵母粉、豆粉、蜂蜜各1份,甘油和玉米粉各0.6份。制備時(shí),先將配方中奶粉,面粉、麥麩、豆粉、玉米面和酵母粉混合均勻,再將甘油和蜂蜜加入拌勻,最后將加熱熔化的蜂蠟倒入混勻,放入冰箱內(nèi)冷藏備用。

供試蟲(chóng)源:由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供,該種群于2017年建立,已連續(xù)飼養(yǎng)15代以上。

試驗(yàn)時(shí)間:2021年。

試驗(yàn)地點(diǎn):新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 儀器與設(shè)備

恒溫培養(yǎng)箱(天津市泰斯特儀器有限公司DH6000A型)、溫濕度計(jì)(安逸佳G-337)、萬(wàn)分之一電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海市)有限公司AL104)、游標(biāo)卡尺(精度0.02 mm)、塑料養(yǎng)蟲(chóng)盒(長(zhǎng)寬高9.5×9.5×5.5(cm),盒蓋上均勻分布透氣孔)、塑料孵化瓶(圓柱形,體積64 cm3)、放大鏡(放大倍數(shù)100、上海梏湘光學(xué)儀器有限公司)和鑷子等。

1.2 方 法

飼養(yǎng)環(huán)境清潔消毒:室內(nèi)地面用1∶500的84消毒液,培養(yǎng)箱四周的墻壁、窗、試驗(yàn)臺(tái)等用1∶100的84消毒液,培養(yǎng)箱、養(yǎng)蟲(chóng)盒、鑷子等用75%酒精溶液消毒。

在室內(nèi)恒溫、恒濕、暗室條件下,即30℃、60%±10% RH(相對(duì)濕度),以麥麩(MF)和新疆農(nóng)田殘膜(NTCM)不同比例混合人工飼養(yǎng)大蠟螟2個(gè)世代,每一世代經(jīng)歷階段為卵-幼蟲(chóng)-蛹-成蟲(chóng)-卵,具體操作為:將山西農(nóng)業(yè)大學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供的同一產(chǎn)卵期的80粒卵放入64 cm3孵化瓶之日起飼養(yǎng)30 d,將重量為0.100 0～0.200 0 g幼蟲(chóng)挑出放入空養(yǎng)蟲(chóng)盒24 h,后分別放入加有5.000 0 g麥麩(MF處理)、2.500 0 g麥麩+2.500 0 g農(nóng)田殘膜(50%NTCM處理)、5.000 0 g農(nóng)田殘膜(100%NTCM處理)的養(yǎng)蟲(chóng)盒、每盒10頭,待其蛹化再將蟲(chóng)蛹及時(shí)取出單獨(dú)放在養(yǎng)蟲(chóng)盒,再等其羽化后將雌雄成蟲(chóng)成對(duì)放入裝有產(chǎn)卵紙片的產(chǎn)卵盒,因成蟲(chóng)虹吸式口器退化,故成蟲(chóng)期不喂食,待成蟲(chóng)交配產(chǎn)卵后取出卵片。整個(gè)過(guò)程觀察記錄各階段歷期,統(tǒng)計(jì)幼蟲(chóng)體重體長(zhǎng)、取食量、蛹重蛹長(zhǎng)、產(chǎn)卵量、孵化率、成蟲(chóng)重量及體長(zhǎng)等。再將同一時(shí)期所產(chǎn)卵按上述同樣的方法飼養(yǎng)下一世代。每處理3個(gè)重復(fù),綜合分析取食新疆農(nóng)田殘膜對(duì)大蠟螟種群延續(xù)的影響。

大蠟螟幼蟲(chóng)體長(zhǎng)測(cè)量:用鑷子小心將1頭大蠟螟幼蟲(chóng)夾取放于試驗(yàn)桌面,待其身體直線蠕動(dòng)伸長(zhǎng)時(shí)趕緊測(cè)其體長(zhǎng),依次測(cè)量。

蛹重、蛹長(zhǎng)測(cè)量:每日定時(shí)觀察兩次(10:00,18:00),待蛹化有蛹出現(xiàn)及時(shí)測(cè)蛹重蛹長(zhǎng)并分離至另一養(yǎng)蟲(chóng)盒。

成蟲(chóng)體重、體長(zhǎng)測(cè)量:產(chǎn)卵結(jié)束后70℃烘烤20 min稱取死尸體重并量其體長(zhǎng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel 97-2003和SPSS 21處理與分析,數(shù)據(jù)間用LSD法和獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)法比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 麥麩、新疆農(nóng)田殘膜不同配比條件下大蠟螟幼蟲(chóng)取食差異

研究表明,兩代大蠟螟幼蟲(chóng)取食麥麩量均隨殘膜添加量的增加而減少(P<0.05),取食殘膜量隨添加殘膜量的增加而增加,其中50%NTCM與100%NTCM處理的取食殘膜量顯著高于MF處理,50%NTCM較MF處理高約0.05～0.18 g,100%NTCM較MF處理高約0.06～0.24 g,50%NTCM與100%NTCM處理間無(wú)顯著差異。表1

表1 同世代不同處理大蠟螟幼蟲(chóng)取食量差異

各處理第二代取食麥麩量較第一代減少,MF處理減少了0.15倍(P<0.05),50%NTCM處理減少0.29倍(P>0.05),而取食殘膜量增加,50%NTCM處理增加了2.7倍(P<0.05),100%NTCM處理增加了3倍(P>0.05)。表2

表2 相同處理不同世代大蠟螟幼蟲(chóng)取食量差異

大蠟螟幼蟲(chóng)對(duì)農(nóng)田殘膜和麥麩的總?cè)∈沉侩S殘膜添加量的增加而減小,第一代3個(gè)處理間總?cè)∈沉坎町愶@著,第二代中50%NTCM處理分別與MF及100%NTCM處理無(wú)顯著差異,而MF處理總?cè)∈沉匡@著高于100%NTCM處理;MF處理總?cè)∈沉康诙^第一代減少15.48%(P<0.05),50%NTCM處理總?cè)∈沉康诙^第一代增加10.03%(P>0.05),100%NTCM處理總?cè)∈沉康诙^第一代增加3倍(P>0.05)。 圖1

注:柱上不同小寫(xiě)字母表示0.05顯著性水平下的差異比較,下同

2.2 麥麩、新疆農(nóng)田殘膜不同配比對(duì)大蠟螟蛹的影響

2.2.1 對(duì)結(jié)繭率的影響

研究表明,大蠟螟兩代間,第一代結(jié)繭率隨殘膜量的比例增加而減小,MF與50%NTCM處理結(jié)繭率均顯著高于100%NTCM,前兩處理間無(wú)顯著差異。第二代結(jié)繭率由高到低依次為MF、100%NTCM、50%NTCM處理(P>0.05);MF處理第二代結(jié)繭率較第一代降低13.33%(P>0.05),50%NTCM處理第二代結(jié)繭率較第一代降低16.67%(P<0.05),而100%NTCM處理第二代結(jié)繭率較第一代增加13.34%(P>0.05)。圖2

圖2 不同處理大蠟螟結(jié)繭率差異

2.2.2 對(duì)大蠟螟蛹重、蛹長(zhǎng)的影響

研究表明,大蠟螟蛹重、蛹長(zhǎng)均隨殘膜量的比例增加而減小,其中第二代3個(gè)處理間蛹重及蛹長(zhǎng)均無(wú)顯著差異,但第一代MF和50%NTCM處理蛹重、蛹長(zhǎng)均顯著高于100%NTCM。圖3

圖 3 同世代不同處理大蠟螟蛹重、蛹長(zhǎng)差異

3個(gè)處理第二代蛹重及蛹長(zhǎng)均低于第一代(P>0.05),MF、50%NTCM、100%NTCM處理第二代蛹重分別較第一代低11.60%、39.81%、14.62%,蛹長(zhǎng)分別較第一代低15.27%、20.53%、5.78%。圖4

圖4 不同世代相同處理蛹重及蛹長(zhǎng)差異

2.3 麥麩、新疆農(nóng)田殘膜不同配比對(duì)大蠟螟成蟲(chóng)的影響

2.3.1 對(duì)大蠟螟成蟲(chóng)體重的影響

研究表明,不同處理下,第一代大蠟螟雌雄蛾的體重均隨殘膜量的比例增加而減小(P>0.05),第二代大蠟螟雌雄蛾體重由高到低依次為MF、100%NTCM、50%NTCM(P>0.05)。圖5

注:柱上不同小寫(xiě)字母代表同一世代不同處理間雌雄蛾體重差異顯著性(0.05顯著性水平下的差異比較),下同

各處理雌蛾體重均大于雄蛾體重,MF、50%NTCM、100%NTCM處理雌蛾體重較雄蛾體重分別至少高1.32%、3.17%、3.64%,各處理差異均不顯著。圖6

圖6 同世代相同處理雌雄蛾體重差異

各處理第二代雌雄蛾體重均低于第一代(P>0.05),其中MF、50%NTCM、100%NTCM處理第二代雌蛾體重較第一代降低依次為22.88%、23.85%、11.63%,第二代雄蛾體重較第一代降低依次為23.84%、30.16%、5.98%。表3

表3 同一處理不同世代雌雄蛾體重差異

2.3.2 對(duì)大蠟螟成蟲(chóng)體長(zhǎng)的影響

研究表明,第一代大蠟螟雌雄蛾體長(zhǎng)均隨殘膜添加量增加而減小,各處理間雄蛾體長(zhǎng)無(wú)顯著差異,50%NTCM處理分別與MF和100%NTCM處理雌蛾體長(zhǎng)無(wú)顯著差異,MF處理雌蛾體長(zhǎng)較100%NTCM處理高7.23%(P<0.05);第二代雌雄蛾體長(zhǎng)由高到低依次為100%NTCM、MF、50%NTCM處理,100%NTCM處理雄蛾體長(zhǎng)較MF和50%NTCM分別高15.89%、17.22%(P<0.05),100%NTCM處理雌蛾體長(zhǎng)較MF和50%NTCM分別高20.37%、19.48%(P<0.05),MF和50%NTCM處理間無(wú)顯著差異。圖7

圖 7 同世代不同處理雌雄蛾體長(zhǎng)差異

雌蛾體長(zhǎng)大于雄蛾體長(zhǎng),MF、50%NTCM、100%NTCM處理雌蛾體長(zhǎng)較雄蛾體長(zhǎng)至少高10.62%、10.94%、6.91%。其中第一代MF和50%NTCM處理雌雄蛾體長(zhǎng)差異顯著,100%NTCM處理差異不顯著,第二代MF和100%NTCM處理雌雄蛾體長(zhǎng)差異顯著,50%NTCM處理差異不顯著。圖8

圖 8 同世代相同處理雌雄蛾體長(zhǎng)差異

100%NTCM處理第二代雌蛾體長(zhǎng)較第一代增加25.63%(P<0.05),MF和50%NTCM處理較第一代減小(P>0.05),依次減小1.90%、0.83%;50%NTCM和100%NTCM處理雄蛾體長(zhǎng)第二代較第一代增加(P>0.05),依次增加0.41%、16.57%,而MF處理雄蛾體長(zhǎng)較第一代減小2.71%(P>0.05)。表4

表 4 同一處理不同世代雌雄蛾體長(zhǎng)差異

2.4 麥麩、新疆農(nóng)田殘膜不同配比對(duì)大蠟螟成蟲(chóng)產(chǎn)卵量的影響

研究表明,大蠟螟雌蛾產(chǎn)卵量隨殘膜量增加而減小,第一代3個(gè)處理間差異顯著,第二代差異不顯著;除100%NTCM處理外其余處理產(chǎn)卵量第二代均小于第一代,MF處理減小46.92%(P<0.05) ,50%NTCM處理減小37.23%(P<0.05),而100%NTCM處理產(chǎn)卵量較第一代增加0.23%(P>0.05)。圖9

注:不同小寫(xiě)字母表示0.05顯著性水平下的差異比較,下同

2.5 麥麩、新疆農(nóng)田殘膜不同配比對(duì)大蠟螟卵孵化率的影響

研究表明,大蠟螟兩代間卵孵化率均隨農(nóng)田殘膜添加量增加而減小(P>0.05),第二代孵化率小于第一代(P>0.05),MF、50%NTCM、100%NTCM處理第二代孵化率較第一代依次降低10.35%、5.20%、9.27%。圖10

圖 10 不同處理卵孵化率差異

3 討 論

農(nóng)田殘膜作為非常規(guī)食物,飼喂重量段為0.100 0～0.200 0 g大蠟螟幼蟲(chóng),能維持大蠟螟生長(zhǎng)并完成4個(gè)蟲(chóng)態(tài)階段且產(chǎn)卵,但農(nóng)田殘膜并不能為大蠟螟提供充足且全面的營(yíng)養(yǎng)成分,以麥麩作為輔助營(yíng)養(yǎng),與農(nóng)田殘膜不同比例混合,得出大蠟螟蛹重、蛹長(zhǎng)均隨殘膜量的增加而減小;以人工飼料為輔助營(yíng)養(yǎng),同聚乙烯微塑料不同比例配比飼喂大蠟螟幼蟲(chóng),也得出大蠟螟蛹重隨微塑料比例增加而降低[18]。兩結(jié)論均說(shuō)明大蠟螟蛹重隨輔助營(yíng)養(yǎng)飼料中聚乙烯塑料的添加比例增加而降低。

研究結(jié)果顯示隨著麥麩配比的增加,大蠟螟幼蟲(chóng)取食農(nóng)田殘膜的量減小,與文獻(xiàn)[14]得出的添加麥麩或蜂蠟等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)作為輔助碳源后,幼蟲(chóng)塑料取食量下降的結(jié)論一致。

就取食新疆農(nóng)田殘膜對(duì)大蠟螟種群延續(xù)影響而言,新疆農(nóng)田殘膜和麥麩不同配比飼喂大蠟螟兩代,各處理第二代取食麥麩量較第一代減少,而取食殘膜量較第一代增加,大蠟螟幼蟲(chóng)第二代較第一代對(duì)新疆農(nóng)田殘膜有更強(qiáng)的適應(yīng)性;此外,大蠟螟產(chǎn)卵量雖隨殘膜量增加而減小,但100%NTCM處理第二代產(chǎn)卵量大于第一代。

4 結(jié) 論

以新疆農(nóng)田殘膜和麥麩(輔助營(yíng)養(yǎng))不同配比飼養(yǎng)重量段0.100 0～0.200 0 g大蠟螟幼蟲(chóng)2個(gè)世代,大蠟螟幼蟲(chóng)取食麥麩量隨殘膜添加量的增加而減少,取食殘膜量隨添加殘膜量的增加而增加,各處理第二代取食麥麩量較第一代減少,而取食殘膜量較第一代增加;大蠟螟蛹重、蛹長(zhǎng)均隨殘膜量的增加而減小,3個(gè)處理第二代蛹重及蛹長(zhǎng)均低于第一代;不同處理對(duì)大蠟螟雌雄蛾體重影響不顯著,且各處理第二代雌雄蛾體重均低于第一代,而不同處理大蠟螟雌雄蛾體長(zhǎng)無(wú)明顯變化規(guī)律;大蠟螟產(chǎn)卵量隨殘膜量增加而減小,100%NTCM處理第二代產(chǎn)卵量大于第一代(P>0.05),MF和50%NTCM處理第二代產(chǎn)卵量小于第一代(P<0.05);大蠟螟卵孵化率隨農(nóng)田殘膜添加量增加而減小(P>0.05),第二代孵化率小于第一代(P>0.05)。