苜蓿盲蝽對(duì)紫花苜蓿植株生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

郭江龍，高占林，劉振宇，竇亞楠，安靜杰，劉忠寬，黨志紅，李耀發(fā)

(1.河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所/河北省農(nóng)業(yè)有害生物綜合防治工程技術(shù)研究中心/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北北部作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北保定 071000；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，石家莊 050051)

0 引 言

【研究意義】苜蓿盲蝽(AdelphocorislineolatusGoeze)屬半翅目盲蝽科，廣泛分布于歐亞地區(qū)[1]。在我國(guó)主要分布在新疆、內(nèi)蒙古、東北、甘肅、河北、山東、浙江和湖南的北部[2]，每年可發(fā)生2～4代，以卵在苜蓿等植物的枯枝落葉內(nèi)越冬。苜蓿盲蝽寄主范圍十分廣泛，嗜食棉花、苜蓿等[3-4]。該蟲在紫花苜蓿(Medicagosativa)田發(fā)生數(shù)量大、危害嚴(yán)重，成蟲和若蟲刺吸危害紫花苜蓿嫩葉后，造成局部組織壞死，隨著葉片的生長(zhǎng)而出現(xiàn)孔洞，并產(chǎn)生明顯皺縮，整個(gè)葉片破爛，嚴(yán)重時(shí)造成葉片干枯、脫落；刺吸危害花蕾和子房后，造成干枯并脫落，使植株花梗光禿[5-6]，降低紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)。近年來(lái)，由于全球氣候變化、轉(zhuǎn)基因棉大面積推廣以及種植結(jié)構(gòu)調(diào)整等原因，盲蝽類害蟲的發(fā)生日益嚴(yán)重[7]，給苜蓿鮮草生產(chǎn)造成了極大損失。而隨著我國(guó)畜牧業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及“振興奶業(yè)苜蓿發(fā)展行動(dòng)”的推行[8]，對(duì)以紫花苜蓿為主的優(yōu)質(zhì)牧草需求量呈逐年增加的趨勢(shì)。苜蓿盲蝽對(duì)紫花苜蓿的危害加重勢(shì)必會(huì)威脅我國(guó)畜牧業(yè)的良性發(fā)展。因此，研究苜蓿盲蝽種群數(shù)量與紫花苜蓿產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)系將從害蟲種群生態(tài)學(xué)的角度解析該害蟲災(zāi)變機(jī)制，并為該害蟲預(yù)警和種群調(diào)控策略提供重要依據(jù)。【前人研究進(jìn)展】紫花苜蓿是世界范圍內(nèi)栽培歷史最久、種植面積最廣的多年生豆科植物，因具有豐富的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和維生素種類且產(chǎn)草量高、抗逆性強(qiáng)、品質(zhì)高以及適口性好等特點(diǎn)，被稱為“牧草之王”[9-10]，主要分布在我國(guó)西北、華北、東北等地。前期研究表明，灌溉方式、施肥以及品種等因素會(huì)對(duì)紫花苜蓿的產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)造成影響。郭學(xué)良等[11]研究表明，地下滴管和噴灌2年收獲紫花苜蓿產(chǎn)量達(dá)37 905和34 410 kg /hm2，較漫灌增產(chǎn)分別為24.3%和13.11%；馬鐵成等[12]研究表明，紫花苜蓿的株高和產(chǎn)量隨施肥量的增大而增大；郭仰東等[13]通過對(duì)5種紫花苜蓿品種的產(chǎn)量和品質(zhì)分析發(fā)現(xiàn)，WL168HQ和WL298HQ的干草產(chǎn)量、粗蛋白含量以及飼喂價(jià)值高于其他品種。害蟲取食危害也會(huì)對(duì)苜蓿產(chǎn)生影響，主要包括株高、生物量以及生理等變化。隨著牛角花齒薊馬(Odontothripsloti)蟲口數(shù)量的增大，紫花苜蓿的株高和生物量均顯著下降[14]；經(jīng)苜蓿斑蚜(TherioaphistrifoliiMacchiati)危害后，苜蓿幼苗葉綠素含量明顯降低，超氧化物歧化酶、過氧化物酶和多酚氧化酶活性增強(qiáng)[15]；薊馬取食苜蓿后，苜蓿葉片中含硫或含苯環(huán)氨基酸的含量顯著上升，而與谷胱甘肽代謝通路相關(guān)的氨基酸及其衍生物含量顯著下降[16]。【本研究切入點(diǎn)】有關(guān)苜蓿盲蝽危害如何影響紫花苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)鮮有報(bào)道。苜蓿是我國(guó)草牧業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在生產(chǎn)栽培過程中，蟲害(蚜蟲、薊馬以及盲蝽等)嚴(yán)重影響苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)，使其失去加工價(jià)值，制約著我國(guó)畜牧業(yè)的發(fā)展。需研究苜蓿盲蝽危害對(duì)紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】采用罩籠接蟲法，測(cè)定不同蟲口密度苜蓿盲蝽刺吸危害對(duì)紫花苜蓿株高、分枝數(shù)、莖葉比、干重、粗蛋白和粗脂肪含量，以及相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)等生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響，分析苜蓿盲蝽危害對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，為田間苜蓿盲蝽的合理防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 紫花苜蓿

供試紫花苜蓿品種為中苜3號(hào)，于河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)場(chǎng)(N38°57′20.91″，E115°26′36.43″)種植3 a后，于6月下旬刈割后，將紫花苜蓿移至花盆(直徑21 cm，高25 cm)中，轉(zhuǎn)移至陽(yáng)光溫室內(nèi)備用。

1.1.2 蟲源

苜蓿盲蝽成蟲于6月初采自滄州黃驊市陳家莊村紫花苜蓿田內(nèi)(N39°54′15.17″，E116°24′26.67″)，于河北省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所養(yǎng)蟲室內(nèi)飼養(yǎng)。將采集后的成蟲放置于帶有碎紙條的塑料養(yǎng)蟲盒(直徑12.5 cm，高12.5 cm)內(nèi)用新鮮蕓豆(Phaseolusvulgaris)飼喂，定期觀察飼養(yǎng)狀況并及時(shí)更換蕓豆，飼養(yǎng)條件為溫度(27±1)℃、相對(duì)濕度70%±5%，光周期L14∶D10。待成蟲產(chǎn)卵后，將卵移出進(jìn)行孵化，挑選健康且活潑的初羽化F1代成蟲備用。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

溫室內(nèi)采用盆栽罩籠接蟲的方法測(cè)定苜蓿盲蝽對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響。將準(zhǔn)備好的紫花苜蓿移栽到花盆中，每盆1叢，采用60目紗網(wǎng)(長(zhǎng)40 cm，寬40 cm，高100 cm)罩住，置于陽(yáng)光溫室內(nèi)并定期澆水。待紫花苜蓿長(zhǎng)至約10 cm高時(shí)，選取株數(shù)和長(zhǎng)勢(shì)一致的紫花苜蓿并接入苜蓿盲蝽初羽化成蟲，蟲量分別為：1、2、4和8頭/籠，并以無(wú)蟲處理為對(duì)照組，每個(gè)處理重復(fù)4次。每7 d調(diào)查1次罩籠內(nèi)苜蓿盲蝽活蟲數(shù)，并補(bǔ)充至最初的蟲量，一直保持到紫花苜蓿收獲。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定

株高和分枝數(shù)：在紫花苜蓿刈割前，統(tǒng)計(jì)每盆的分枝數(shù)，并用直尺測(cè)量每盆植株每個(gè)分支的自然高度。

干鮮重和莖葉比：紫花苜蓿刈割后，將植株的莖和葉分離，然后分別稱取莖鮮重和葉鮮重，計(jì)算莖葉比(莖鮮重/葉鮮重)。然后在105℃殺青30 min，在70℃烘干至恒重，稱取干物質(zhì)的重量。

粗蛋白：采用凱氏定氮法測(cè)定植株氮含量[17]，并采用如下公式計(jì)算粗蛋白含量。

粗蛋白含量=6.25×植株氮含量。

粗脂肪：參照差量法，使用索式脂肪提取器測(cè)定[18]。

中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)：中性洗滌纖維和酸性洗滌纖維的含量采用范氏洗滌纖維法測(cè)定[17]，相對(duì)飼喂價(jià)值采用如下公式計(jì)算[19]：

相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)=干物質(zhì)采食量(DMI)×可消化干物質(zhì)(DDM)/1.29；

干物質(zhì)采食量(DMI)=120/中性洗滌纖維(NDF)；

可消化干物質(zhì)(DDM)=88.9-0.779×酸性洗滌纖維(ADF)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均在Excel 2013軟件中整理匯總。不同處理間差異分析采用單因素方差分析(one-wayANOVA)，如果差異顯著則進(jìn)行Tukey’s HSD多重比較。方差分析前，采用Shapiro-Wilk test和Levene’s test對(duì)數(shù)據(jù)的正態(tài)性和方差齊性進(jìn)行檢驗(yàn)，如不符合參數(shù)分析條件，則將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，確定差異顯著水平為P<0.05。采用SPSS20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蟲口密度苜蓿盲蝽危害對(duì)紫花苜蓿生長(zhǎng)的影響

2.1.1 株高和分枝數(shù)

研究表明，隨著苜蓿盲蝽蟲口密度的增加，紫花苜蓿的株高呈顯著下降的趨勢(shì)(P<0.001)。與對(duì)照組株高相比，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組分別降低了7.53%、14.43%、34.58%和40.63%。不同處理間紫花苜蓿的分枝數(shù)無(wú)顯著差異(P=0.82)。圖1

注：不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)；下同

2.1.2 莖葉比和生物量

研究表明，隨著苜蓿盲蝽蟲口密度的增加，紫花苜蓿的莖葉比呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.001)。與對(duì)照組莖葉比相比，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組分別增高了10.90%、36.95%、38.06%和85.87%。隨著蟲口密度的增加，紫花苜蓿干重呈顯著下降的趨勢(shì)(P=0.009)。與對(duì)照組干重相比，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組分別降低了20.85%、25.06%、53.06%和52.78%。圖2

圖2 不同蟲口密度苜蓿盲蝽下紫花苜蓿莖葉比和干重變化Fig.2 Effects of A. lineolatus on the stem-leaf ratio and dry weight of M. sativa

2.2苜蓿盲蝽危害對(duì)紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)成分的影響

2.2.1 粗蛋白和粗脂肪含量

研究表明，紫花苜蓿粗蛋白含量在不同處理組間存在顯著差異(P=0.02)，與對(duì)照組粗蛋白含量相比，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組分別降低了0.26%、6.31%、3.26%和12.50%。紫花苜蓿粗脂肪含量在不同處理組間也存在顯著差異(P<0.001)，與對(duì)照組粗脂肪含量相比，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組分別降低了2.56%、12.82%、4.89%和22.14%。圖3

圖3 不同蟲口密度苜蓿盲蝽下紫花苜蓿粗蛋白和粗脂肪含量變化Fig.3 Effects of A. lineolatus on the crude protein and ether extract content of M. sativa

2.2.2 中性洗滌纖維(NDF)、酸性洗滌纖維(ADF)和相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)

研究表明，隨著蟲口密度的增加，紫花苜蓿的中性洗滌纖維(NDF)含量呈顯著上升趨勢(shì)(P<0.001)。對(duì)照組NDF為33.08%，苜蓿盲蝽1頭/籠組為33.07%，而2、4和8頭/籠組較對(duì)照組分別增高了6.83%、25.48%、26.78%。紫花苜蓿酸性洗滌纖維(ADF)含量在不同處理組間也存在顯著差異(P=0.02)，與對(duì)照組ADF相比，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組分別增高了4.41%、11.12%、8.59%和9.67%，但1～8頭/籠處理組間無(wú)顯著差異。圖4

圖4 不同蟲口密度苜蓿盲蝽下紫花苜蓿中性和酸性洗滌纖維含量變化Fig.4 Effects of A. lineolatus on the NDF content and ADF content of M. sativa

隨著蟲口密度的增加，紫花苜蓿的相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)呈顯著下降趨勢(shì)(P<0.001)。對(duì)照組RFV為204.14，苜蓿盲蝽1、2、4和8頭/籠處理組較對(duì)照組分別降低了0.56%、9.01%、21.85%和23.16%，其中4、8頭/籠處理組的RFV僅為159.53和156.85，顯著低于對(duì)照組。圖5

圖5 不同蟲口密度苜蓿盲蝽下紫花苜蓿相對(duì)飼喂價(jià)值變化Fig.5 Effects of A. lineolatus on the RFV of M. sativa

3 討 論

紫花苜蓿接入不同密度的苜蓿盲蝽，植株的高度表現(xiàn)出明顯差異，隨著密度的增加，株高逐漸降低。苜蓿盲蝽為害后，紫花苜蓿的莖葉比呈上升趨勢(shì)而干重呈下降趨勢(shì)，與Jensen等[20]的研究結(jié)果類似。其原因可能是苜蓿盲蝽通過口針刺吸紫花苜蓿的生長(zhǎng)點(diǎn)，造成葉片皺縮，減少光合作用面積，從而降低了植物碳同化物，抑制了植株生長(zhǎng)并降低了產(chǎn)量[21]。

多種指標(biāo)可以衡量紫花苜蓿的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，如粗蛋白含量、粗脂肪含量以及相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)等[22]。粗蛋白主要分布于紫花苜蓿的葉中，隨莖葉比的增加而下降，是反映紫花苜蓿營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高低的重要指標(biāo)。昆蟲危害會(huì)影響植株或葉片中的蛋白含量，吳永敷等[23]研究發(fā)現(xiàn)，與健康苜蓿相比，薊馬為害后苜蓿粗蛋白含量下降11.56%；高勇等[24]研究發(fā)現(xiàn)，綠盲蝽危害后櫻桃、葡萄、棗和桃葉片內(nèi)蛋白質(zhì)含量均呈下降趨勢(shì)。研究結(jié)果與以上研究相類似，苜蓿盲蝽危害后紫花苜蓿粗蛋白含量均呈下降趨勢(shì)，可能是苜蓿盲蝽取食危害后植株內(nèi)蛋白質(zhì)合成受阻或降解加速，降低了營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[24]。脂肪是苜蓿中的重要成分，具有芳香氣味，可為動(dòng)物提供大量的能源物質(zhì)，是評(píng)價(jià)苜蓿適口性的指標(biāo)之一[25]。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)苜蓿盲蝽取食危害后，紫花苜蓿的粗脂肪含量也呈下降趨勢(shì)，這與吳永敷等[23]研究的結(jié)果一致。

紫花苜蓿的NDF是測(cè)定植物細(xì)胞壁或纖維成分的一個(gè)指標(biāo)，主要包括木質(zhì)素、纖維素、半纖維和硅酸鹽[22,26]。NDF含量是影響家畜采食的一個(gè)重要因素，含量高則適口性差，反之則適口性強(qiáng)[22]。紫花苜蓿的ADF是NDF經(jīng)酸性洗滌劑溶液消煮處理，去除酸性洗滌劑溶解物后的產(chǎn)物，主要包括纖維素、木質(zhì)素和硅酸鹽，其含量越高，則家畜對(duì)牧草的消化率越低[22]。品種、種植方式以及害蟲危害等因素會(huì)影響紫花苜蓿NDF和ADF的含量，進(jìn)而影響紫花苜蓿的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[22,23,27]。研究發(fā)現(xiàn)，不同密度苜蓿盲蝽危害后紫花苜蓿的NDF和ADF含量存在顯著差異，與對(duì)照組相比，接蟲處理后紫花苜蓿的NDF和ADF含量均呈上升趨勢(shì)。吳永敷等[23]研究發(fā)現(xiàn)，薊馬危害后苜蓿的粗纖維含量較健康植株分別高了12.18%和3.46%。相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)是評(píng)價(jià)牧草營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的綜合指標(biāo)，其數(shù)值越大，該牧草營(yíng)養(yǎng)價(jià)值越高[28]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著蟲口密度的增加，紫花苜蓿的RFV呈遞減趨勢(shì)，對(duì)照組RFV最高，其主要原因可能是紫花苜蓿經(jīng)苜蓿盲蝽危害后，NDF和ADF含量升高，干物質(zhì)采食量(DMI)和可消化干物質(zhì)(DDM)下降，最終導(dǎo)致RFV降低，損害了紫花苜蓿的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。

4 結(jié) 論

苜蓿盲蝽危害影響了紫花苜蓿的RFV(P<0.001)，對(duì)照組RFV為204.14，接蟲密度1、2、4和8頭/籠處理后，紫花苜蓿的RFV分別較對(duì)照組降低了0.56%、9.01%、21.85%和23.16%。苜蓿盲蝽危害在一定程度上降低了紫花苜蓿的株高、干重、粗蛋白含量、粗脂肪含量以及相對(duì)飼喂價(jià)值(RFV)，降低紫花苜蓿的產(chǎn)量和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。