取食農田殘膜對大蠟螟種群延續的影響

喬小燕,王 斌,孫九勝,孫 晨,崔 磊,槐國龍,陳波浪

(1.新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所,烏魯木齊 830091;2.新疆農業大學資源與環境學院,烏魯木齊 830052)

0 引 言

【研究意義】農田殘膜會使得耕地質量水平降低[1-8],大蠟螟體內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,研究取食農田殘膜對大蠟螟種群延續的影響。對大蠟螟生物降解農田殘膜的應用有實際意義。【前人研究進展】大蠟螟(Galleriamellonella)屬鱗翅目、螟蛾科、蠟螟亞科、蠟螟屬的完全變態昆蟲[17]。目前,對大蠟螟有關降解塑料的研究主要偏向于其腸道微生物對塑料的降解,即提取并驗證大蠟螟體內具有降解聚乙烯能力的菌株[9-11,13],也有一些通過對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其生長的影響側重于對其當代生長的影響[18]。【本研究切入點】取食聚乙烯塑料對大蠟螟種群延續影響的研究較少。需研究取食農田殘膜對大蠟螟種群延續的影響。【擬解決的關鍵問題】以新疆農田殘膜為飼料,研究大蠟螟生物降解新疆農田殘膜對其種群延續的影響。為大蠟螟生物降解農田殘膜的研究與應用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 飼料及蟲源

飼養原料:新疆農田殘膜(NTCM)、麥麩(MF)

NTCM采集自國家灰漠土土壤肥力與肥料長期監測站;MF采購于新疆烏魯木齊。

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,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,放入冰箱內冷藏備用。

供試蟲源:由山西農業大學林學院實驗室提供,該種群于2017年建立,已連續飼養15代以上。

試驗時間:2021年。

試驗地點:新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所實驗室。

1.1.2 儀器與設備

恒溫培養箱(天津市泰斯特儀器有限公司DH6000A型)、溫濕度計(安逸佳G-337)、萬分之一電子天平(梅特勒-托利多儀器(上海市)有限公司AL104)、游標卡尺(精度0.02 mm)、塑料養蟲盒(長寬高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100、上海梏湘光學儀器有限公司)和鑷子等。

1.2 方 法

飼養環境清潔消毒:室內地面用1∶500的84消毒液,培養箱四周的墻壁、窗、試驗臺等用1∶100的84消毒液,培養箱、養蟲盒、鑷子等用75%酒精溶液消毒。

在室內恒溫、恒濕、暗室條件下,即30℃、60%±10% RH(相對濕度),以麥麩(MF)和新疆農田殘膜(NTCM)不同比例混合人工飼養大蠟螟2個世代,每一世代經歷階段為卵-幼蟲-蛹-成蟲-卵,具體操作為:將山西農業大學院實驗室提供的同一產卵期的80粒卵放入64 cm3孵化瓶之日起飼養30 d,將重量為0.100 0～0.200 0 g幼蟲挑出放入空養蟲盒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農田殘膜(50%NTCM處理)、5.000 0 g農田殘膜(100%NTCM處理)的養蟲盒、每盒10頭,待其蛹化再將蟲蛹及時取出單獨放在養蟲盒,再等其羽化后將雌雄成蟲成對放入裝有產卵紙片的產卵盒,因成蟲虹吸式口器退化,故成蟲期不喂食,待成蟲交配產卵后取出卵片。整個過程觀察記錄各階段歷期,統計幼蟲體重體長、取食量、蛹重蛹長、產卵量、孵化率、成蟲重量及體長等。再將同一時期所產卵按上述同樣的方法飼養下一世代。每處理3個重復,綜合分析取食新疆農田殘膜對大蠟螟種群延續的影響。

大蠟螟幼蟲體長測量:用鑷子小心將1頭大蠟螟幼蟲夾取放于試驗桌面,待其身體直線蠕動伸長時趕緊測其體長,依次測量。

蛹重、蛹長測量:每日定時觀察兩次(10:00,18:00),待蛹化有蛹出現及時測蛹重蛹長并分離至另一養蟲盒。

成蟲體重、體長測量:產卵結束后70℃烘烤20 min稱取死尸體重并量其體長。

1.3 數據處理

數據用Excel 97-2003和SPSS 21處理與分析,數據間用LSD法和獨立樣本T檢驗法比較。

2 結果與分析

2.1 麥麩、新疆農田殘膜不同配比條件下大蠟螟幼蟲取食差異

研究表明,兩代大蠟螟幼蟲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處理間無顯著差異。表1

表1 同世代不同處理大蠟螟幼蟲取食量差異

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取食量差異

大蠟螟幼蟲對農田殘膜和麥麩的總取食量隨殘膜添加量的增加而減小,第一代3個處理間總取食量差異顯著,第二代中50%NTCM處理分別與MF及100%NTCM處理無顯著差異,而MF處理總取食量顯著高于100%NTCM處理;MF處理總取食量第二代較第一代減少15.48%(P<0.05),50%NTCM處理總取食量第二代較第一代增加10.03%(P>0.05),100%NTCM處理總取食量第二代較第一代增加3倍(P>0.05)。 圖1

注:柱上不同小寫字母表示0.05顯著性水平下的差異比較,下同

2.2 麥麩、新疆農田殘膜不同配比對大蠟螟蛹的影響

2.2.1 對結繭率的影響

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

圖2 不同處理大蠟螟結繭率差異

2.2.2 對大蠟螟蛹重、蛹長的影響

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

圖 3 同世代不同處理大蠟螟蛹重、蛹長差異

3個處理第二代蛹重及蛹長均低于第一代(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差異

2.3 麥麩、新疆農田殘膜不同配比對大蠟螟成蟲的影響

2.3.1 對大蠟螟成蟲體重的影響

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 對大蠟螟成蟲體長的影響

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

圖 7 同世代不同處理雌雄蛾體長差異

雌蛾體長大于雄蛾體長,MF、50%NTCM、100%NTCM處理雌蛾體長較雄蛾體長至少高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差異

100%NTCM處理第二代雌蛾體長較第一代增加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差異

2.4 麥麩、新疆農田殘膜不同配比對大蠟螟成蟲產卵量的影響

研究表明,大蠟螟雌蛾產卵量隨殘膜量增加而減小,第一代3個處理間差異顯著,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處理產卵量較第一代增加0.23%(P>0.05)。圖9

注:不同小寫字母表示0.05顯著性水平下的差異比較,下同

2.5 麥麩、新疆農田殘膜不同配比對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

農田殘膜作為非常規食物,飼喂重量段為0.100 0～0.200 0 g大蠟螟幼蟲,能維持大蠟螟生長并完成4個蟲態階段且產卵,但農田殘膜并不能為大蠟螟提供充足且全面的營養成分,以麥麩作為輔助營養,與農田殘膜不同比例混合,得出大蠟螟蛹重、蛹長均隨殘膜量的增加而減小;以人工飼料為輔助營養,同聚乙烯微塑料不同比例配比飼喂大蠟螟幼蟲,也得出大蠟螟蛹重隨微塑料比例增加而降低[18]。兩結論均說明大蠟螟蛹重隨輔助營養飼料中聚乙烯塑料的添加比例增加而降低。

研究結果顯示隨著麥麩配比的增加,大蠟螟幼蟲取食農田殘膜的量減小,與文獻[14]得出的添加麥麩或蜂蠟等營養物質作為輔助碳源后,幼蟲塑料取食量下降的結論一致。

就取食新疆農田殘膜對大蠟螟種群延續影響而言,新疆農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,大蠟螟幼蟲第二代較第一代對新疆農田殘膜有更強的適應性;此外,大蠟螟產卵量雖隨殘膜量增加而減小,但100%NTCM處理第二代產卵量大于第一代。

4 結 論

以新疆農田殘膜和麥麩(輔助營養)不同配比飼養重量段0.100 0～0.200 0 g大蠟螟幼蟲2個世代,大蠟螟幼蟲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、蛹長均隨殘膜量的增加而減小,3個處理第二代蛹重及蛹長均低于第一代;不同處理對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無明顯變化規律;大蠟螟產卵量隨殘膜量增加而減小,100%NTCM處理第二代產卵量大于第一代(P>0.05),MF和50%NTCM處理第二代產卵量小于第一代(P<0.05);大蠟螟卵孵化率隨農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)。