溫度與取食對越冬后馬鈴薯甲蟲飛行能力的影響

郭利娜， 郭文超， 吐爾遜， 何 江， 許建軍

（1.石河子大學農學院，石河子 832003； 2.新疆農業科學院植物保護研究所，烏魯木齊 830091）

溫度與取食對越冬后馬鈴薯甲蟲飛行能力的影響

郭利娜1， 郭文超2＊， 吐爾遜2， 何 江2， 許建軍2

（1.石河子大學農學院，石河子 832003； 2.新疆農業科學院植物保護研究所，烏魯木齊 830091）

［目的］探明馬鈴薯甲蟲的遷飛規律，為防止馬鈴薯甲蟲的擴散提供依據。［方法］通過昆蟲飛行磨系統測定溫度和營養條件對越冬后馬鈴薯甲蟲飛行能力的影響。［結果 ］馬鈴薯甲蟲雄蟲飛行能力稍大于雌蟲，但無顯著性差異。溫度≤25℃時，越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲的飛行能力大于越冬后補充營養3d的成蟲，在30℃和33℃時饑餓狀態與補充營養的馬鈴薯甲蟲飛行能力無明顯差別，35℃和38℃越冬后補充營養的馬鈴薯甲蟲飛行能力大于饑餓3d的馬鈴薯甲蟲。饑餓3d的馬鈴薯甲蟲在常溫下更容易遷飛。［結論］溫度對越冬后馬鈴薯甲蟲的飛行能力影響較大，越冬后馬鈴薯甲蟲起飛溫度為23℃，25～33℃是越冬后馬鈴薯甲蟲的最適飛行溫度。

越冬后馬鈴薯甲蟲； 飛行磨； 飛行能力； 溫度與營養

馬鈴薯甲蟲［Leptinotarsa decemlineata（Say）］是世界馬鈴薯生產上著名的毀滅性檢疫害蟲之一［1］。1855年首次報道了馬鈴薯甲蟲作為農作物害蟲在美國科羅拉多州馬鈴薯產區造成嚴重危害［2］。該蟲主要通過幼蟲和成蟲取食寄主莖葉對馬鈴薯等茄科作物造成危害。其飛行擴散能力強，危害重，在馬鈴薯始花期和薯塊形成期為害對產量影響最大，可以造成減產30%～50%，有時高達90%甚至絕收［3］，同時還傳播馬鈴薯褐斑病（Rhizoctonia solani）和環腐病（Clavibacter michiganensissubsp.sepedonicus）等［4］。目前分布于歐洲、非洲、亞洲和北美洲的40多個國家和地區［5］。我國自1993年在新疆霍城縣首次發現馬鈴薯甲蟲以來［6］，目前新疆大部分區域均有分布。越冬代馬鈴薯甲蟲出土后飛行是馬鈴薯甲蟲擴散的主要階段之一，而溫度與營養對越冬代馬鈴薯甲蟲的飛行起關鍵作用，因此研究溫度、取食與越冬代馬鈴薯甲蟲飛行的關系，對于探索馬鈴薯甲蟲遷飛擴散規律具有重要意義。從20世紀50年代起，人們開始研究馬鈴薯甲蟲的飛行，發現馬鈴薯甲蟲飛行有3種方式：小范圍內低空短距離飛行、高空非自主飛行和長距離飛行［7－8］；20世紀80年代以后開始研究不同環境條件對馬鈴薯甲蟲飛行的影響［9－13］。研究發現馬鈴薯甲蟲在氣溫低于20℃時，不飛行；超過22℃時，飛行活躍，飛行活躍高峰在22～28℃之間；超過35℃時，成蟲飛行活動停止，并很快出現死亡現象［14］。在自然條件下太陽光為散射光時，成蟲不表現飛行活動，太陽光直射地面時，飛行活動才出現，較強的太陽光下成蟲的飛行活動較頻繁，而且光照強度越強飛行越活躍［9］。20世紀90年代，主要從生理方面研究馬鈴薯甲蟲的飛行［14－16］。1990年Ferro D N 對定居階段的馬鈴薯甲蟲飛行類型進行了描述，研究了越冬后的馬鈴薯甲蟲產卵與飛行之間的關系，發現越冬代馬鈴薯甲蟲在產卵前很小一部分數量的飛行距離大于200 m。未取食的雌蟲不產卵，取食的馬鈴薯甲蟲產卵量平均為22粒／d［16］。Caprio M A等研究了食物和喂養時間對馬鈴薯甲蟲飛行的影響，未取食馬鈴薯甲蟲的飛行速度、飛行距離、飛行時間都大于補充營養的馬鈴薯甲蟲，而且食物越缺乏飛行距離越大［9］。本試驗明確不同溫度與營養對越冬代馬鈴薯甲蟲飛行能力的影響，探索馬鈴薯甲蟲遷飛規律，為進一步提出有效控制馬鈴薯甲蟲擴散的方法和手段提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

供試馬鈴薯甲蟲采自烏魯木齊市安寧渠鎮國家農業示范區馬鈴薯試驗田，采集越冬后剛出土的馬鈴薯甲蟲成蟲，放入直徑為12cm的培養皿中，每皿5頭。

1.2 測試方法

本研究使用的昆蟲飛行磨系統由河南佳多科工貿有限責任公司設計和制造。該系統包含24個吊飛裝置，每個懸吊裝置由飛行磨和自動計數器與計時器組成。懸吊臂為直徑0.5mm，長30cm的細鋼絲。取下懸吊在飛行磨上的吊臂，再把銅絲末端彎成小環沾取少量502膠，迅速粘于供試馬鈴薯甲蟲腹部，馬鈴薯甲蟲飛行方向與銅絲方向保持直角，然后將吊臂放在飛行磨上進行飛行能力測試。

1.3 試驗方法

田間采集剛出土的馬鈴薯甲蟲分兩種處理：（1）越冬出土取食前饑餓3d的馬鈴薯甲蟲；（2）越冬出土后充分取食3d的馬鈴薯甲蟲，用田間采集的新鮮馬鈴薯葉片飼養（品種為‘紫花白’）。兩種處理供試昆蟲的飼養條件：25℃，濕度50%，光周期為L∥D＝16h∥8h，培養3d后在不同溫度下測試供試昆蟲的飛行能力。溫度設置：20、23、25、30、33、35、38℃。每個處理測試70頭。

1.4 測試環境條件

研究環境的溫濕度由三菱重工恒溫恒濕機組控制（型號：MDC265AC／MAUC265），進行高溫測試時利用電暖氣輔助加熱，低溫利用溫濕機組進行控制；濕度控制在50%左右。光照用時控器進行控制，在吊飛過程中一直保持穩定的光照，光照強度在700lx左右。

1.5 數據統計

利用飛行磨數據采集軟件對馬鈴薯甲蟲的飛行距離、飛行時間與飛行速度等進行數據記錄和初步分析。用統計軟件SPSS 16.0與EXCEL進行飛行能力的相關分析。

2 結果與分析

2.1 溫度對越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行能力的影響

2.1.1 溫度對越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行速度的影響

越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲成蟲起始活動溫度為20℃，雌蟲與雄蟲的飛行速度分別為0.805、0.901km／h，在25℃時達到最高飛行速度，分別為1.211、1.228km／h（p＞0.05）；33℃時越冬后饑餓3d雄蟲的飛行速度大于雌蟲（p＜0.05），在其他測試溫度下雌雄蟲的飛行速度無差別。越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲的平均速度在25℃時最高為0.220km／h；與20、33、35 ℃時的飛行速度差異極顯著（p＜0.01）；與23、30℃時的飛行速度無顯著性差異（p＞0.05）。單個越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲最大的飛行速度為4.341km／h（表1）。

2.1.2 溫度對越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行距離的影響

越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲在20℃時飛行距離最近，雌蟲為0.010km，雄蟲為0.019km；30℃時飛行距離最遠分別為0.295、0.333km；越冬后饑餓3d的雌蟲飛行距離隨著溫度的升高而增大，到30℃達到最遠后又隨著溫度的升高而下降；雄蟲的飛行距離總體上大于雌蟲，但沒有顯著性差別；越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲平均飛行距離在30℃時最遠，與25℃無顯著性差異（p＞0.05），與20、33、35℃時的平均飛行距離差異極顯著（p＜0.01）（表1）。

2.1.3 溫度對越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行時間的影響

在20℃時越冬后饑餓3d的雌雄馬鈴薯甲蟲飛行時間分別為0.024、0.044h，其飛行時間隨著溫度的上升而延長，在30℃時飛行時間均達到最大值，分別為0.347h和0.373h，之后隨著溫度的上升而縮短；30℃時越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲飛行時間與其余溫度的飛行時間差異極顯著（p＜0.01）（表1）。

表1 越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲的飛行能力1）（新疆烏魯木齊市，2010）

2.2 溫度對越冬后補充營養3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行能力的影響

2.2.1 溫度對越冬后補充營養3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行速度的影響

越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲在20℃開始活動，雌雄蟲飛行速度分別為0.560km／h和0.623km／h，在30℃時飛行速度達到最高，分別為0.950km／h和1.210km／h；30℃時越冬后補充營養3d雄蟲的飛行速度大于雌蟲（p＜0.05），其他測試溫度下飛行速度無差異。越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲平均速度30℃時最高，達到1.080km／h，與20、23、33、35、38℃時的飛行速度差異極顯著（p＜0.01）；與25℃時的飛行速度有顯著性差異（p＜0.05）。單個越冬代補充營養3d的馬鈴薯甲蟲最大的飛行速度為2.713km／h（表2）。

2.2.2 溫度對越冬后補充營養3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行距離的影響

越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲20℃時飛行距離最近，雌雄蟲均為0.002km，30℃雌雄蟲的飛行距離最遠，分別為0.217km和0.289km；在25℃時越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲雄蟲的飛行距離大于雌蟲（p＜0.01），其他溫度下雌雄蟲的飛行距離差異不顯著。越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲平均飛行距離在30℃時與其他各溫度的平均飛行距離差異極顯著（p＜0.01）（表2）。

2.2.3 溫度對越冬后補充營養3d馬鈴薯甲蟲成蟲飛行時間的影響

越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲溫度為30℃時飛行時間最長，溫度較低或較高的情況下飛行時間較短；雌蟲與雄蟲的飛行時間在23、25、33℃時有顯著性差異，其余溫度下飛行時間差異不顯著；在30℃時補充營養3d的馬鈴薯甲蟲平均飛行時間與20、23、33、35、38 ℃下的平均飛行時間存在極顯著差異（p＜0.01），與25℃時的平均飛行時間無顯著性差異（p＞0.05）（表2）。

表2 越冬后補充營養3d馬鈴薯甲蟲的飛行能力1）（新疆烏魯木齊市，2010）

2.3 馬鈴薯甲蟲營養條件與飛行能力的關系

2.3.1 不同營養條件下飛行能力比較

不同溫度下越冬后補充營養3d與饑餓3d馬鈴薯甲蟲飛行速度比較：在＜30℃時越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲成蟲與越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲成蟲飛行速度有顯著性差異，在≥30℃時兩種營養狀況的越冬后馬鈴薯甲蟲成蟲飛行速度沒有顯著性差別。馬鈴薯甲蟲越冬后饑餓3d的飛行速度20～35℃之間速度變化較大，越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲飛行速度在所測試的溫度范圍內變化幅度較小（表3）。

不同溫度下越冬后補充營養3d與饑餓3d馬鈴薯甲蟲飛行距離比較：在＜30℃時越冬后饑餓3d的成蟲與補充營養3d的成蟲平均飛行距離差異極顯著（p＜0.01），越冬后饑餓3d成蟲的飛行距離遠大于補充營養3d成蟲的飛行距離。在30、33℃時越冬后饑餓3d成蟲的飛行距離與補充營養3d的成蟲沒有差異，當溫度≥35℃時越冬后補充營養3d的成蟲飛行距離大于饑餓3d的成蟲（表3）。

不同溫度下越冬后補充營養3d與饑餓3d馬鈴薯甲蟲的飛行時間比較：結果顯示在越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲與越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲的平均飛行時間在20、33℃時有顯著性差異（p＜0.05），在25、30℃時平均飛行時間差異極顯著（p＜0.01）。總體上溫度低于35℃時饑餓3d成蟲的飛行時間大于補充營養3d的成蟲（表3）。

表3 不同溫度下營養條件與馬鈴薯甲蟲飛行能力的關系1） （新疆烏魯木齊市，2010）

2.3.2 不同營養條件下飛行能力與溫度之間的關系模型

本試驗研究了越冬后馬鈴薯甲蟲在不同溫度下飛行能力的變化。通過擬合性試驗，結果表明馬鈴薯甲蟲的飛行速度、飛行距離、飛行時間與溫度的關系符合拋物曲線（詳見圖1、2、3）。

溫度與越冬后馬鈴薯甲蟲飛行速度的關系：在20～35℃時越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲飛行速度與溫度的關系符合曲線方程y＝－0.007 3x2＋0.386 3x－3.932 6（R＝0.975 2）。越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲飛行速度符合曲線y＝－0.004 6x2＋0.264 8x－2.826 9（R＝0.905 1）。在低溫范圍內，馬鈴薯甲蟲的飛行速度隨著溫度的升高而加快，越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲在26.4℃速度達到理論最大值為1.178km／h，越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲在28.8℃時飛行速度達到理論最大值為0.984km／h；達到最大值后隨溫度的上升飛行速度逐漸下降（詳見表4、圖1）。

圖1 溫度與馬鈴薯甲蟲飛行速度的關系

溫度與越冬后馬鈴薯甲蟲飛行距離的關系：越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲的實際飛行距離與理論曲線y＝－0.004 0x2＋0.229 2x－3.009 2較為符合（R＝0.9051），由表1可知在低溫范圍內，越冬后饑餓3d馬鈴薯甲蟲的飛行距離隨著溫度的升高而加快，在28.7℃時飛行距離達到理論最大值每小時飛行0.274km，之后隨溫度的上升速度逐漸下降，到35℃時馬鈴薯甲蟲停止飛行。越冬后補充營養3d的馬鈴薯甲蟲實際飛行距離符合曲線y＝－0.002 5x2＋0.148 9x－2.014 2（R＝0.845 9），在29.8℃時最大理論飛行距離為0.203km（詳見表4、圖2）。

圖2 溫度與馬鈴薯甲蟲飛行距離的關系

溫度與越冬后馬鈴薯甲蟲飛行時間的關系：越冬后饑餓3d與補充營養3d的馬鈴薯甲蟲飛行時間變化規律分別符合曲線y＝－0.005 3x2＋0.295 3x－3.788 4（R＝0.952 5），y＝－0.002 4x2＋0.136 5x－1.747 3（R＝0.951 8），通過曲線方程分析可以看出馬鈴薯甲蟲的飛行時間在一定的溫度范圍內隨著溫度的上升而延長，越冬后饑餓3d溫度達到27.9℃時飛行時間達到理論最大值為0.324h，補充營養處理在28.4℃飛行時間達到理論最大值為0.194h。隨后隨著溫度的升高而降低，到35℃／38℃時完全停止飛行（詳見表4、圖3）。

圖3 溫度與馬鈴薯甲蟲飛行時間的關系

表4 越冬后馬鈴薯甲蟲飛行能力與溫度之間的關系模型1）（新疆烏魯木齊市，2010）

3 討論

馬鈴薯甲蟲的飛行主要由光照、營養、溫度等外界因素刺激及一些生理因素引起。本研究選擇了溫度、營養兩因素研究越冬后馬鈴薯甲蟲的飛行能力。20世紀90年代Caprio M A等［9］曾研究了光照、溫度與食物對越冬后馬鈴薯甲蟲飛行能力的影響，研究發現越冬后馬鈴薯甲蟲飛行頻率隨著光照強度的增加而增加，越冬后饑餓14d的馬鈴薯甲蟲在低于20℃時沒有飛行行為，在20～25℃時飛行最活躍；饑餓的馬鈴薯甲蟲飛行的時間長、距離遠、速度大。而本研究發現越冬后饑餓3d的馬鈴薯甲蟲＜23℃時沒有出現飛行行為，在25～33℃之間的飛行能力最強。結果的差異也許是因為處理方法和試驗方法不同引起的，Caprio M A和Grafius E J的試驗設計為饑餓14d（補充營養14d）田間釋放觀察，主要是觀察在不同處理條件下越冬后馬鈴薯甲蟲的飛行頻率，而本試驗設計為越冬后饑餓3d（補充營養3d）利用昆蟲飛行磨進行測試不同處理條件下越冬后馬鈴薯甲蟲的飛行能力。

在營養與越冬后馬鈴薯甲蟲飛行能力的關系上本研究結論與前人研究結果基本一致，營養條件是影響馬鈴薯甲蟲飛行的另一重要因素，越冬后馬鈴薯甲蟲處于饑餓狀態時，其飛行速度、飛行距離與飛行時間均大于越冬后充分補充營養的馬鈴薯甲蟲；并且充分補充營養的馬鈴薯甲蟲飛行的個數所占的比例也明顯低于饑餓狀態的越冬后馬鈴薯甲蟲的飛行比例，表明越冬出土后馬鈴薯甲蟲尋找食物是其長距離飛行的重要原因之一。

本研究采用實驗生態學手段，利用計算機控制的昆蟲飛行磨系統模擬測試了越冬后馬鈴薯甲蟲的飛行能力及其與環境條件的關系，僅研究了越冬后馬鈴薯甲蟲成蟲在懸吊情況下的飛行能力，反映了相同光照條件下、溫度、營養條件對馬鈴薯甲蟲飛行能力的影響。在自然條件下，馬鈴薯甲蟲受不斷變化的光照強度、溫度與高空氣流的交互和疊加作用，其飛行活動遠比室內環境復雜。因此室內測試馬鈴薯甲蟲成蟲的飛行能力可能與田間測試結果存在一定差異。該試驗結果可反映環境因素對馬鈴薯甲蟲成蟲飛行的影響趨勢，可為研究馬鈴薯甲蟲的飛行規律和飛行機制提供一定的理論參考。

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Effects of temperature and feeding status on flight capacity of overwintering colorado potato beetles

Guo Lina1， Guo Wenchao2， Tuerxsun2， He Jiang2， Xu Jianjun2
（1.College of Agronomy，Shihezhi University，Shihezi832003，China；2.Institute of Plant Protection，Xinjiang Academy of Agricultural Sciences，Urumqi830091，China）

［Objective］To explore the flight capacity of the colorado potato beetles（CPB）and provide evidences for preventing CPB from dispersal.［Method］The flight capacity of the overwintering adults of CPB was surveyed through the computer-monitored flight-mill system at different temperatures and different feeding statuses.［Result］The capacity of males was stronger than the female adults，without significant difference.When the temperature was≤25℃，the overwintering adults of CPB unfed for three days were stronger than those fed ones，but their flight capacities were not significantly different at 30℃or 33℃.At 35℃or 38℃，the flight capacity of the fed adults was stronger than that of unfed ones.［Conclusion］Temperature had greater effect on flight capacity，and the optimum flight temperature range was 25℃－33℃.

overwintering colorado potato beetle； flight-mill system； flight capacity； temperature and feeding status

Q 968；S 435.32

A

10.3969／j.issn.0529-1542.2011.05.009

2010-10-18

2010-12-07

公益性行業（農業）科研專項（200803024，201103026）

＊ 通信作者 E-mail：gwc1966＠163.com