玉米田三種昆蟲發育速率與溫度曲線擬合

朱瑩,顧輝杰,楊益眾*

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玉米田三種昆蟲發育速率與溫度曲線擬合

朱瑩1,2,顧輝杰1,楊益眾1*

1. 揚州大學園藝與植物保護學院, 江蘇 揚州 225002 2. 揚州職業大學數學科學學院, 江蘇 揚州 225009

為了更好地了解昆蟲的生長發育與溫度之間的關系，本文研究了玉米田三種昆蟲:亞洲玉米螟、粘蟲、小地老虎的發育速率與溫度之間的關系。分別用直線和Logistic曲線定量地描述恒溫和變溫狀態下這三種昆蟲的生長發育與溫度之間的關系。結果表明：Logistic曲線擬合度優于直線擬合，直線擬合方便計算出昆蟲的發育起點溫度和有效積溫；Logistic曲線可用于計算出昆蟲發育率最快時的溫度閾值。涉及昆蟲發育速率和溫度之間關系的計算可以綜合應用以上兩種方法，以達到最佳預測效果。本研究也為開展其它昆蟲的準確測報或繁殖培育提供范例。

亞洲玉米螟; 粘蟲; 小地老虎; 有效積溫法則; Logistic曲線

亞洲玉米螟（Güenée）屬鱗翅目（Lepitoptera）螟蛾科（Pyralidae），為多食性害蟲，其寄主主要有玉米、高粱等糧食作物和棉花、甘蔗等經濟作物[1]。粘蟲（Walker）屬鱗翅目、夜蛾科（Noctuidae），為世界性遷飛型害蟲，其寄主有麥類、玉米等糧食作物和棉花、豆類等經濟作物[2]。小地老虎（Rottemberg）屬鱗翅目、夜蛾科，主要危害玉米、高粱以及棉花等作物的幼苗和葉片[3]。在玉米生長期間，這三種鱗翅目害蟲時常對玉米造成很大的危害，是導致我國玉米產量不穩定的重要因素之一。已有許多專家學者對這三種昆蟲的生長發育進行了大量研究[4-8]。法國昆蟲學家雷米爾（Reaumur）于1735年在其著作《昆蟲自然史》中率先提出有效積溫的概念[9]。對于昆蟲來說，也遵循這一原則，只是昆蟲的發育溫度必須是發育起點（用表示）以上的溫度，因此該公式變為：

·(-)=，或=+，或=(-)/

其中，為發育歷期（1/記為發育速率），為發育期間平均溫度，為常數。該法則的應用有一定局限：一是發育起點溫度一般在恒溫條件下易于測得，這與昆蟲在自然變溫條件下的發育有一定差異；二是該法則是以發育速率與溫度成線性關系為前提，而昆蟲的生長發育與溫度的關系嚴格意義上呈形曲線關系[10]。在最適宜溫度范圍內，昆蟲的發育速率隨著溫度的上升而加快，高于或低于這個溫度范圍，其發育速率呈非線性。本文對玉米地三種昆蟲的發育速率和溫度關系分別進行直線擬合及Logistic曲線擬合并進行比較，為玉米田害蟲的精準測報提供了更佳方法。

1 材料與方法

為了更準確地描述這三種昆蟲的生長發育與溫度的關系，本文依據前人對玉米螟、粘蟲、小地老虎的研究數據，應用統計分析軟件SPSS 23對這三種昆蟲的發育速率和溫度的關系分別進行直線擬合及Logistic曲線擬合，以此比較昆蟲生長發育與溫度的關系在線性與非線性狀況下的擬合度，為害蟲的精準測報提供更佳方法。

2 結果與分析

2.1 玉米螟生長發育與實驗室不同恒溫的關系

朱傳楹[4]等得到的玉米螟3種蟲態發育的數據。對此，以統計分析軟件SPSS 23分別進行直線擬合及Logistic曲線擬合見表1和圖1。

表 1 玉米螟三種蟲態的發育速率與溫度關系擬合的曲線方程

圖 1 玉米螟三個蟲態發育速率與溫度關系的擬合曲線（A-C）

2.2 粘蟲生長發育與實驗室不同恒溫的關系

李秀珍[5]等研究了粘蟲在不同溫度條件下發育速率的熱量需求，得到了粘蟲各蟲態在不同溫度條件下的發育速率數據。經統計軟件擬合獲得的各項數據、方程如表2和圖2。

表 2 粘蟲各蟲態的發育速率與溫度關系擬合的曲線方程

圖 2 粘蟲各蟲態發育速度與溫度關系的擬合曲線（A-E）

2.3 小地老虎生長發育與實驗室不同恒溫的關系

楊建全[6]等通過試驗，得到了小地老虎各蟲態在不同溫度下的發育速率數據。擬合獲得的各項數據、方程如表3和圖3。

表 3 小地老虎各蟲態的發育速率與溫度關系擬合的曲線方程

圖 3 小地老虎各蟲態發育速率與溫度關系的擬合曲線（A-E）

2.4 變溫條件下昆蟲發育速率與溫度關系曲線

在自然變溫或實驗室變溫條件下，可以獲得變溫條件下昆蟲的生長發育與大氣溫度（或室內變溫）的關系。簡富明等[7]研究了實驗室自然變溫條件下粘蟲的生長發育狀況，獲得有關數據。分別擬合了自然變溫條件下粘蟲發育速率與溫度的關系見表4和圖4。

表 4 粘蟲各蟲態自然變溫下發育速率與溫度關系擬合曲線方程

圖 4 粘蟲變溫下各蟲態發育速率與溫度關系的曲線擬合（A-D）

3 結論與討論

本文運用Logistic曲線對三種昆蟲生長發育與溫度的關系進行了嘗試，無論是恒溫還是變溫條件下，擬合度2表明，以Logistic曲線擬合的昆蟲發育速率與溫度的關系均優于直線擬合的結果，說明Logistic曲線的擬合更符合昆蟲發育的實際情況。綜上，涉及昆蟲發育速率和溫度之間關系的計算，利用直線回歸法可方便計算出昆蟲的發育起點溫度和有效積溫；Logistic曲線則可方便地計算出昆蟲發育率最快時的溫度閾值。因此，在研究溫度與昆蟲發育關系時，可以根據實際需求綜合應用以上這兩種曲線擬合方法，以達到最佳的害蟲預測效果。本研究也為開展其它昆蟲的準確測報或繁殖培育提供范例。

[1] 周大榮,何康來.玉米螟綜合防治技術[M].北京:金盾出版社,1995:9-13

[2] 夏聲廣,王桂躍,韓海亮.鮮食玉米病蟲害診斷與防治原色生態圖譜[M].廣東:廣東科技出社,2015:64-67

[3] 洪曉月.農業昆蟲學[M].北京:中國農業出版社,2017:122-125

[4] 朱傳楹,張增敏.玉米螟發育起點溫度估計[J].黑龍江農業科學,1988,11(2):26-28

[5] 李秀珍,龔佩瑜,吳坤君.粘蟲在不同溫度下的生命表及其發育的熱量需要[J].昆蟲學報,1992,35(4):415-421

[6] 楊建全,陳家驊,張玉珍,等.小地老虎的發育歷期、發育起點溫度與有效積溫[J].福建農業大學學報,1998,27(4):510-512

[7] 簡富明.粘蟲生物學特性研究[J].貴州農業科學,1987,16(6):23-29

[8] Manel S, Debouzie D. Logistic regression and continuation ratio models to estimate insect development under variable temperature[J]. Ecological Modeling, 1997,98(2-3):237-243

[9] 胡萌萌,張雷剛,呂軍利.從生態學到人類生態學:人類生態覺醒的歷史考察[J].西北農林科技大學學報:社會科學 版,2014,14(4):156-160

[10] 尚玉昌.普通生態學[M].北京:北京大學出版社,2002:41-43

Fitting of the Developmental Rate and Temperature Curves of Three Kinds of Insects on Maize Field

ZHU Ying1,2, GU Hui-jie1, YANG Yi-zhong1*

1.225002,2.225009,

In order to better understand the relationship between growth and temperature of insects, the relationship between the growth rate and temperature of five kinds of insect:,,were studied. The relationship between the growth and temperature of these five insects was quantitatively described by linear and Logistic curves. The fitting degree of the Logistic curve is better than that of the straight line fitting, which can calculate the starting temperature and effective accumulated temperature of the insect. The Logistic curve can be used to calculate the temperature threshold when the insect development rate is the fastest. The calculation of the relationship between the growth rate of insects and the temperature can be applied to the above two methods to achieve the best prediction effect. This study also provides an example for the accurate measurement or reproduction of other insects.

;;; law of effective accumulated temperature; Logistic curve

S435

A

1000-2324(2019)01-0124-04

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.01.028

2018-01-20

2018-03-14

轉基因農業生態風險監測與控制技術重大專項課題(2016ZX08012-004);江蘇省普通高校研究生科研創新計劃項目(KYLX16-1401);2017年度揚州市職業大學校級科研課題(2017ZR19)

朱瑩(1973-),男,博士研究生,副教授,研究方向:昆蟲生態學. E-mail:yzzy5188@163.com

Author for correspondence. E-mail:yzyang@yzu.edu.cn