草地螟成蟲期補充營養與其生殖力的關系

張李香, 范錦勝, 王貴強*

(1.黑龍江大學農業資源與環境學院,哈爾濱 150080; 2.中國農業科學院甜菜研究所,哈爾濱 150080)

草地螟成蟲期補充營養與其生殖力的關系

張李香1,2, 范錦勝1, 王貴強1*

(1.黑龍江大學農業資源與環境學院,哈爾濱 150080; 2.中國農業科學院甜菜研究所,哈爾濱 150080)

[目的]明確草地螟成蟲期營養質量與生殖力之間的關系,為探索草地螟綜合治理的新途徑提供理論依據。[方法]應用實驗生物學技術室內研究了草地螟成蟲羽化后逐日取食10%蜂蜜水(Ⅰ組)、5%蜂蜜水(Ⅱ組)、羽化后當日取食10%蜂蜜水,而后逐日取食清水(Ⅲ組)和羽化后逐日取食清水(Ⅳ組)4種營養液對成蟲壽命和生殖力的影響。[結果]成蟲期飼喂不同的營養物質對其產卵前期、產卵量與雌蛾平均壽命影響顯著,但對雄蛾的平均壽命及卵的孵化率無顯著影響。取食試驗Ⅰ組的雌蛾其產卵前期(5.71 d)、產卵量(359.14粒/頭)及平均壽命(21.0 d)高于Ⅱ組、Ⅲ組及Ⅳ組的;取食試驗Ⅰ組、Ⅱ組的雌蛾,其產卵歷期分別為 10.57、8.0 d,兩處理間差異不顯著;取食試驗Ⅲ組、Ⅳ組的雌蛾,其產卵歷期分別為4.0、3.14 d,兩處理間雖無顯著差異,卻顯著短于取食Ⅰ組、Ⅱ組的產卵歷期。[結論]草地螟雌成蟲期營養質量是影響草地螟種群變動的重要因素。

草地螟; 成蟲期營養; 生殖能力

草地螟(LoxostegesticticalisL.)隸屬鱗翅目螟蛾科,為一世界廣布、突發性害蟲[1],其幼蟲具群集性、轉主為害性及雜食性等特點[1-3],往往造成農牧業生產上的巨大損失[3-4]。中國東北地區是草地螟的重發區[5],黑龍江省又是草地螟主要遷入危害區,其中黑龍江中西部的齊齊哈爾、大慶、綏化、黑河、哈爾濱等常年干旱農牧區更是常發區,大暴發年也會波及東部的佳木斯、牡丹江市部分市縣及北部大興安嶺地區[6]。草地螟在黑龍江省主要為害大豆、苜蓿、甜菜、向日葵等作物[7]。近年來隨著農田耕作栽培制度的改變,農田生態環境相應亦發生了較大的變化,致使草地螟的為害呈現加重趨勢。因此,及時有效地防控草地螟已成為當前植保工作的熱點課題。以往在昆蟲種群發生與密度波動研究中,認為生殖力是維持其種群密度的關鍵因素,而營養因素又是影響昆蟲生殖力的最重要的生態學因素之一[8-9]。現有研究表明,草地螟成蟲期需要補充營養,有取食花蜜的習性[10],成蟲取食花蜜可明顯提高其產卵數量[11],顯見自然界中蜜源植物的種類及分布對其補充營養具有重要意義。然而,目前國內外關于草地螟成蟲期營養與其產卵量關系的報道甚少[11-12]。因此,本研究選擇不同質量的營養液飼喂新羽化的草地螟成蟲,觀測營養質量與生殖力之間的關系,為探索草地螟綜合治理的新途徑提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 蟲源及幼蟲飼養

草地螟成蟲采自黑龍江大學校園的草坪綠地,卵孵化后幼蟲用藜(Chenopodium albumL.俗名灰菜)飼養。成蟲和幼蟲的飼養條件為(26±1)℃,L∥D=16 h∥8 h,RH70%～80%。

1.2 成蟲生殖力的觀測

將當日羽化的成蟲配對,分別置于320 mL塑料養蟲杯內(杯口罩有200目的尼龍紗)。成蟲期補充營養試驗,按羽化后逐日飼喂10%蜂蜜水(Ⅰ組)、羽化后逐日飼喂5%蜂蜜水(Ⅱ組)、羽化后當日飼喂10%蜂蜜水,而后逐日飼喂清水(Ⅲ組)和羽化后逐日飼喂清水(Ⅳ組)。每天更換成蟲期營養液及養蟲杯,記錄成蟲產卵量和存活情況,直至成蟲死亡。每個處理分別觀測20對成蟲。成蟲生殖力主要用平均產卵量、產卵前期、產卵歷期、成蟲壽命以及卵孵化率來表示。

1.3 數據的統計分析

各試驗處理間的不同參數經方差分析統計差異顯著后,用 Duncan多重比較法進行差異顯著性測定。

2 結果與分析

2.1 成蟲的繁殖力和壽命

草地螟成蟲羽化后補充不同營養物質對成蟲生殖力各項指標影響的觀測結果如表1所示。草地螟成蟲期補充營養對雌蛾產卵前期、產卵量及壽命的影響顯著(p＜0.05)。成蟲羽化后逐日取食Ⅳ組營養物質的雌蛾其產卵前期縮至最短,而成蟲期逐日取食Ⅰ組營養物質的雌蛾其產卵前期明顯延長,兩處理之間的產卵前期時間相差1.71 d(p＜0.05),表明草地螟成蟲羽化后逐日取食清水對成蟲的生殖具有促熟作用,導致草地螟雌蛾卵巢發育加速,卵發育成熟提前,產卵前期顯著縮短。對比試驗中,取食Ⅰ組營養物質的雌蛾其平均產卵量最多,取食Ⅲ組營養物質的雌蛾平均產卵量最少,兩處理之間相差196.14粒/頭。盡管逐日取食Ⅰ組營養物質的雌蛾的產卵歷期比取食Ⅱ組營養物質的長2.57 d,但方差分析結果表明其差異并不顯著(p＞0.05);成蟲羽化后逐日取食Ⅳ組營養物質的雌蛾,其產卵歷期最短,比羽化后取食Ⅲ組營養物質的雌蛾的產卵歷期雖然平均縮短約0.86 d,但是兩處理之間的差異并未達到顯著水平(p＞0.05)。成蟲期逐日取食Ⅰ組營養物質的雌蛾,其存活時間最長,平均壽命比逐日取食Ⅳ組營養物質的雌蛾壽命長10.86 d。然而,成蟲期補充營養對草地螟雄蛾的壽命并無顯著影響(p＞0.05)。

表1 成蟲期營養對草地螟生殖的影響1)

2.2 成蟲逐日產卵概率和逐日存活率

草地螟雌成蟲羽化后取食4種不同營養物質后的逐日產卵概率和逐日存活率見圖1～4。草地螟雌成蟲羽化后取食4種不同營養物質的產卵量呈現明顯的動態變化。統計分析不同營養物質對供試雌蛾逐日產卵概率的結果表明:取食Ⅰ組營養物質的雌蛾,其產卵高峰日發生在羽化后的第8天,至第11天后產卵量開始下降,第25天產卵終止(圖1);取食Ⅱ組營養物質的雌蛾,其產卵高峰日發生在羽化后的第11天,隨后產卵量急劇下降,并于第20天產卵終止(圖2);羽化后逐日取食Ⅲ組營養物質的雌蛾,其產卵高峰發生在羽化后的第8天,第9天始產卵量驟降,至第15天產卵終止(圖3);逐日取食Ⅳ組營養物質的雌蛾,其產卵高峰發生在羽化后第4天,第6天后產卵量驟減,至第9天產卵終止(圖4)。取食Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組和Ⅳ組營養的雌蛾,分別在羽化后第9、7、7天和第6天開始出現死亡。比較4種不同營養物質飼喂供試成蟲的逐日產卵概率和逐日存活率的試驗結果還表明:草地螟雌性成蟲在產卵結束后,仍會繼續存活取食一段時間,取食Ⅰ組、Ⅱ組、Ⅲ組和Ⅳ組營養物質的雌性成蟲,分別于羽化后的27、25、17 d和18 d全部死亡。

2.3 卵孵化率

試驗結果經方差分析表明:草地螟成蟲期補充營養對卵的孵化率并無影響(圖5),4種處理中卵的孵化率均超過89%。即使是取食清水的草地螟雌蛾,其卵的孵化率也達到96.76%。由此可見,草地螟雌蛾即便取食清水也不影響其卵巢發育,并可產出成熟可孵化的卵,此特性對其種群延續繁衍具有重要的生物學意義。雖然取食Ⅰ組營養物質雌蛾產的卵孵化率(89.85%)低于取食另外3組處理雌蛾的卵孵化率,但由于其產卵數量大(359.14粒/頭),顯著高于取食Ⅱ組、Ⅲ組、Ⅳ組營養物質雌蛾的產卵數量,因此,草地螟種群數量的增長仍以取食Ⅰ組營養物質的居高。

圖5 成蟲期營養對草地螟卵孵化率的影響

3 討論

關于昆蟲成蟲期營養在其生殖生物學中的作用已有報道,尤其是直翅目、半翅目、鞘翅目、鱗翅目等昆蟲,其成蟲羽化后需要繼續取食一段時間,以補充營養促進性細胞的發育成熟。例如:某些吸血類昆蟲成蟲期取食富含蛋白質的血液,可為卵黃發生和卵巢發育所需蛋白質的合成提供豐富的氨基酸[13];七星瓢蟲成蟲期取食的食料與其產卵量存在顯著的相關性[14];某些鱗翅目昆蟲成蟲期取食富含碳水化合物的蜜源植物后,其卵巢發育程度與成蟲期營養質量呈現顯著相關特性[13]。本文試驗研究結果證實:草地螟成蟲期補充營養的成分及取食營養物質所持續的時間是影響其生殖力的重要因子。成蟲羽化后逐日取食Ⅰ組營養物質的草地螟雌蛾,其產卵歷期、產卵量及壽命均高于取食其他營養物質的雌蛾,表明草地螟雌蛾羽化后取食10%的蜂蜜水有利于提高其生殖力;但取食Ⅰ組營養物質的草地螟雌蛾其產卵前期延長,顯示蜜源質量對雌蛾的卵巢發育具有重要的調控作用,但卻不能促進雌蛾卵巢的發育速度。羽化后取食Ⅲ組營養物質的草地螟雌蛾,其產卵數量顯著低于取食Ⅰ組營養物質雌蛾的產卵量,表明雌蛾取食10%蜂蜜水的持續時間能夠顯著影響其生殖能力。而羽化后取食Ⅲ組營養物質的草地螟雌蛾,其產卵量低于取食Ⅳ組營養物質的卵量,究其產生這一現象之原因,涉及碳水化合物調控雌蛾生殖生理機制,關于碳水化合物如何影響草地螟雌蛾生殖力的作用機理,還有待進一步的研究和探索。

草地螟成蟲羽化后獲取營養物質的質和量是影響其種群數量變動的重要因素之一。在自然生態系統中,草地螟羽化后其棲息地附近蜜源的有無和多寡是決定其種群增長的主要因子。而在農田生態系統農業生產實踐中,值草地螟成蟲羽化盛期適時開展中耕除草,滅殺田間、地埂和農田周圍環境的雜草,可減少草地螟成蟲期的營養來源;或適時播種農作物,避免草地螟成蟲補充營養期與作物盛花期相遇,有效減低草地螟成蟲的產卵量,既可有效保護農作物,還可收到良好的生態控制效果。

[1]張云慧,陳林,程登發,等.草地螟2007年越冬代成蟲遷飛行為研究與蟲源分析[J].昆蟲學報,2008,51(7):720-727.

[2]尹姣,曹雅忠,羅禮智,等.寄主植物對草地螟種群增長的影響[J].植物保護學報,2004,31(2):173-178.

[3]尹姣,曹雅忠,羅禮智,等.草地螟對寄主植物的選擇性及其化學生態機制[J].生態學報,2005,25(8):1844-1852.

[4]張學哲.草地螟的識別與綜合防治[J].大豆通報,2007(1):14-16.

[5]陳曉,翟保平,宮瑞杰,等.東北地區草地螟(Loxostege sticticalis)越冬代成蟲蟲源地軌跡分析[J].生態學報,2008,28(4):1521-1535.

[6]王春榮,陳繼光,宋顯東,等.黑龍江省草地螟第三個暴發周期特點及成因分析[J].昆蟲知識,2006,43(1):98-104.

[7]羅禮智,黃紹哲,江幸福,等.我國2008年草地螟大發生特征及成因分析[J].植物保護,2009,35(1):27-33.

[8]蘇天運.營養因素對昆蟲生殖營養周期及生殖力的影響[J].四川動物,1986(4):21-23.

[9]Ueno Takatoshi.Reproduction and host-feeding in the solitary parasitoid waspPimpla nipponica(Hymenoptera:Ichneumonidae)[J].Invertebrate Reproduction and Development,1999,35(3):231-237.

[10]孫雅杰,陳瑞鹿,高月波,等.草地螟成蟲活動與幼蟲發育的觀察[J].吉林農業科學,2005,30(3):15-17.

[11]崔萬里.草地螟生物學特性的觀察[J].昆蟲知識,1992,29(5)289-292.

[12]李景茹,魏倩,崔萬里,等.草地螟成蟲生物學特性觀察[J].黑龍江農業科學,1982(5):38-40.

[13]江幸福,羅禮智,胡毅.成蟲期營養對甜菜夜蛾生殖和飛行的影響[J].植物保護學報,2000,27(4):327-332.

[14]陳志輝,陳蛾英,嚴福順.食料對于七星瓢蟲取食和生殖的影響[J].昆蟲學報,1980,23(2):141-147,118.

Relationships between the nutritional contents and the fecundity of Loxostege sticticalis L.adults

Zhang Lixiang1,2, Fan Jinsheng1, Wang Guiqiang1
(1.College of Agricultural Resources and Environment,Heilongjiang University,Harbin150080,China;2.Research Institute of Sugarbeet,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin150080,China)

[Objective]It is aimed to understand the relationships between the compensatory nutrition and the fecundity ofLoxostege sticticalisL.,so as to find a new way to control the pest.[Method]The newly emerged moths ofL.sticticalisL.were fed individually with four levels of compensatory nutrition,10%honey dilution every day(I),5%honey dilution every day(Ⅱ),10%honey dilution the first day and then water the rest days(Ⅲ),or water every day in the laboratory(Ⅳ).[Result]The mean pre-oviposition,fecundity and longevity of female moths fed by different nutritions were significantly different;the average in the treatmentⅠwas higher than those of the treatmentsⅡ,ⅢorⅣ,and the mean pre-oviposition,fecundity and longevity of female adults in the treatmentⅠwere 5.71 d,359.14 eggs and 21.0 d,respectively.There were no obvious effects of compensatory nutrition conditions on male adult longevity and egg hatching rate.Furthermore,there were no significant differences on the ovipositional period of female adults between the treatmentⅠandⅡ,or the treatmentⅢandⅣ;their ovipositional period were 10.57 d and 8.0 d,4.0 d and 3.14 d,respectively;but the differences between the treatmentⅠandⅡand the treatmentⅢandⅣwere significant.The female adult age-specific oviposition probability were affected by the compensatory nutrition.[Conclusion]The compensatory nutrition was a key factor affecting the population dynamics.

Loxostege sticticalisL.; compensatory nutrition; fecundity

Q 965

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2011.02.012

2010-03-08

2010-04-11

黑龍江省博士后基金(LBH-Z07031);黑龍江省教育廳科學技術研究面上項目(11531293);國家甜菜產業技術體系建設經費(NYCYTX-25);國家牧草產業技術體系建設經費(NYCYTX-37);黑龍江省國際間合作交流項目(WJ09B03)

*通信作者E-mail:gqwang53@126.com