齡期、食料和密度對小地老虎幼蟲自殘的影響

關(guān)鍵詞：小地老虎；自殘；食料；密度；幼蟲齡期；校正自殘率

小地老虎（Agrotis ipsilon）屬鱗翅目（Lepidop-tera）夜蛾科（Noctuidae），也叫土蠶，切根蟲，是地老虎中危害最嚴(yán)重、分布最廣的種類，為世界性地下害蟲，可危害玉米、牧草、白菜、煙草和茶葉等多種作物，給我國農(nóng)業(yè)帶來巨大損失。據(jù)統(tǒng)計，小地老虎對我國農(nóng)作物產(chǎn)量造成的損失年均高達(dá)14.19萬噸。

自殘是一種同類相食的行為，對昆蟲種群消長和群落結(jié)構(gòu)調(diào)整起到重要作用，作為生態(tài)學(xué)和進化生物學(xué)研究的重要組成部分受到廣泛關(guān)注。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小地老虎成蟲特殊的產(chǎn)卵方式與產(chǎn)卵期長的特性使得生活在同一空間的各齡期幼蟲接觸頻繁，至使種內(nèi)競爭加劇。另外，昆蟲的行為一定程度上由食物決定，作為雜食性害蟲，小地老虎會在食物不適宜其生存繁衍之時遷移到其他作物上進行為害，自殘行為可能會發(fā)生改變。因此，研究齡期、食料和密度對小地老虎幼蟲自殘的影響，對于研究幼蟲種群動態(tài)規(guī)律和預(yù)測預(yù)報具有重要意義。

自殘行為在鱗翅目昆蟲中已有廣泛報道，例如棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）、甜菜夜蛾（Spo-doptera exigua]和草地貪夜蛾（Spodoptera frugiper-da）等。棉鈴蟲幼蟲在寄主植物不適宜的環(huán)境下會通過自殘來補充營養(yǎng)，取食含Na+飼料的幼蟲自殘率更低：高密度飼養(yǎng)下，甜菜夜蛾幼蟲的存活率、蛹重、成蟲產(chǎn)卵量、壽命和畸形率等指標(biāo)顯著低于對照：草地貪夜蛾幼蟲自殘率隨著密度和／或齡期的增長而增高。目前，國內(nèi)有關(guān)齡期、食料和密度對小地老虎自殘?zhí)匦杂绊懙南嚓P(guān)研究鮮有報道。

本研究測定了齡期、食料（煙草、白菜、玉米和人工飼料）和密度對小地老虎校正自殘率的影響，以及不同齡期幼蟲混合與取食不同食料種群混合對小地老虎被殘殺率的影響，并進一步分析齡期、食料和密度對小地老虎自殘行為的影響程度，通過多元逐步回歸分析，挖掘出對幼蟲自殘行為影響最大的因子，以期為摸清小地老虎種群動態(tài)規(guī)律與預(yù)測預(yù)報提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗材料

1.1.1供試?yán)ハx及食料小地老虎幼蟲于2022年6月采自貴州省貴陽市花溪區(qū)水庫農(nóng)田（106°27'～106°52'E， 26°11'～26°34' N，海拔1185m），帶回室內(nèi)以玉米、白菜、煙草和人工飼料為食料飼養(yǎng)。其中玉米品種為鄭單958、白菜為四季奶油小白菜、煙草為云煙87、人工飼料參照朱麗梅等的配方配制。不同種群小地老虎連續(xù)飼養(yǎng)5代后用于試驗。飼養(yǎng)和試驗條件均為：溫度（25+1）℃，相對濕度（80+5）%，光周期為L：D=14：10。

1.1.2主要儀器設(shè)備人工氣候箱（RX2-380C-3，寧波市科技園區(qū)新江南儀器有限公司）；冰柜（海爾BC/BD-519HCZ）；染料（達(dá)爾特，昆山駿臻化工有限公司）：紅、紫、青、粉紅、黃；玻璃飼養(yǎng)瓶：750mL，高15cm，直徑8.5cm。

1.2試驗設(shè)計及方法

1.2.1齡期、食料和密度對小地老虎自殘行為的影響

齡期判別參照王軾銘等的方法，試驗方法參照王道通等的方法，將4種寄主（小白菜、玉米、煙草和人工飼料）種群的小地老虎2～6齡幼蟲分別以30頭／瓶（1瓶為一個處理）的密度進行飼養(yǎng)，飼養(yǎng)瓶內(nèi)保證有新鮮充足食物，以1頭／瓶為對照（20瓶一個處理）。重復(fù)20次。置于人工培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)，定時補充食料、清理糞便，2d后觀察記錄幼蟲白殘情況，計算校正自殘率。在明確校正自殘率最高齡期基礎(chǔ)上，測定其余3種密度（5、10、20頭／瓶）下4種食料種群小地老虎的校正自殘率。

1.2.2不同齡期混合對小地老虎自殘行為的影響

按食料種類對4個小地老虎種群不同齡期的幼蟲進行染色標(biāo)記（用染料筆蘸取不同顏色的染料標(biāo)記不同齡期的幼蟲，均勻涂抹至幼蟲背部，風(fēng)干后進行試驗），隨后將不同種群各齡期幼蟲以密度為30頭／瓶進行混合飼養(yǎng)觀察，每個齡期（2齡、3齡、4齡、5齡和6齡）6頭幼蟲，1瓶為一個處理：每個齡期以1頭／瓶幼蟲為對照．20瓶一個處理。重復(fù)20次。其余同1.2.1。

1.2.3不同種群混合對小地老虎自殘行為的影響將個體大小一致的4個種群小地老虎的2齡幼蟲進行染色標(biāo)記，以飼養(yǎng)密度為24頭／瓶進行混合飼養(yǎng)觀察，每個種群6頭幼蟲，1瓶為一個處理，瓶中不放食料：以每個種群幼蟲1頭／瓶為對照，20瓶為一個處理。重復(fù)20次。試驗條件同1.2.1。其余齡期幼蟲重復(fù)如上操作。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

自殘率／被殘殺率（%）=被食幼蟲數(shù)／（飼養(yǎng)密度數(shù)-1）×100；校正自殘率（%）=（自殘率一死亡率）／（1-死亡率）×100。式中，死亡率為飼養(yǎng)密度1頭／瓶的各齡期死亡率。

得出的校正自殘率數(shù)據(jù)進行l(wèi)og（x+1）轉(zhuǎn)換后使用雙因素和單因素方差分析進行差異性檢驗，若差異顯著則用LSD法（方差齊性）或Tam-hane's T2（M）法（方差不齊）進行多重比較。使用多元逐步回歸分析校正自殘率／被殘殺率與齡期、食料和密度之間的關(guān)系。使用Microsoft Excel2019和SPSS 27.0軟件進行數(shù)據(jù)處理分析，數(shù)據(jù)可視化通過Origin 2021完成。

2結(jié)果與分析

2.1齡期、食料和密度（未混合）對小地老虎幼蟲自殘行為的影響

2.1.1 30頭／瓶密度下食料和齡期對小地老虎幼蟲校正自殘率的影響

不同食料小地老虎種群幼蟲校正自殘率隨齡期的增長均呈單峰變化，5齡幼蟲校正自殘率最高，2齡最低（圖1）。雙因素方差分析結(jié)果顯示，食料、齡期及交互作用對小地老虎幼蟲校正自殘率影響顯著（Plt;0.05），食料間的小地老虎幼蟲校正自殘率差異主要表現(xiàn)在人工飼料與小白菜、玉米、煙草之間。單因素方差分析結(jié)果表明，人工飼料種群（F=138.57，Plt;0.05）和小白菜種群（F=56.96，Plt;0.05）5齡小地老虎幼蟲校正自殘率顯著高于其他齡期，玉米種群（F=30.94．Plt;0.05）和煙草種群（F=40.01，Plt;0.05）4齡、5齡顯著高于其他齡期。

2.1.2密度和食料對小地老虎校正自殘率的影響

以校正自殘率最高的5齡幼蟲為研究對象，結(jié)果（圖2）表明，不同食料小地老虎種群幼蟲校正自殘率隨種群密度的增加而增加，其中人工飼料種群校正自殘率增幅較大。雙因素方差分析結(jié)果表明，食料差異和密度變化對小地老虎幼蟲校正自殘率有顯著影響（Plt;0.05），交互作用影響不明顯。單因素方差分析結(jié)果表明，人工飼料種群小地老虎幼蟲密度為30頭／瓶時校正自殘率顯著高于其他密度，20、10頭／瓶顯著高于5頭／瓶（F=8.28，Plt;0.05）；小白菜種群（F=5.61，Plt;0.05）和玉米種群（F=4.98，Plt;0.05）均為30頭／瓶小地老虎幼蟲校正自殘率顯著高于5頭／瓶。

2.2混合齡期和食料對小地老虎幼蟲自殘的影響

2.2.1混合齡期間的被殘殺率在30頭／瓶密度下，不同食料小地老虎幼蟲被殘殺率隨著齡期的增長呈現(xiàn)下降趨勢，2齡幼蟲被殘殺率最高，5齡最低（圖3）。單因素方差分析結(jié)果表明，人工飼料種群（F=374.15，Plt;0.05）與玉米種群（F=131.08，Plt;0.01）2齡和3齡幼蟲被殘殺率顯著高于其他齡期，小白菜種群（F=178.55，Plt;0.05）和煙草種群（F=258.27，Plt;0.05）2齡幼蟲被殘殺率顯著高于其他齡期。

2.2.2混合食料種群間的被殘殺率在24頭／瓶密度下，總體表現(xiàn)為玉米種群的被殘殺率較高，人工飼料種群的被殘殺率較低（圖4）。單因素方差分析結(jié)果表明，3齡（F=3.72，Plt;0.05）和4齡（F=3.91，Plt;0.05）玉米種群被殘殺率顯著高于同齡期的小白菜種群和煙草種群，5齡（F=16.20，Plt;0.05）玉米種群顯著高于同齡期的小白菜種群與人工飼料種群，6齡（F=23.93，Plt;0.05）小白菜種群顯著高于同齡期其他種群。

2.3小地老虎幼蟲自殘行為與食料、齡期和密度的回歸分析

2.3.1（未混合）小地老虎幼蟲校正自殘率與食料、齡期和密度的關(guān)系

回歸分析結(jié)果（表1）表明，齡期、密度和食料對小地老虎幼蟲校正自殘率存在顯著影響（Plt;0.01），其中，齡期對小地老虎幼蟲校正自殘率影響最大（26.80%），密度次之（19.10%），食料最小（4.40%）（圖5）。

2.3.2（混合）小地老虎幼蟲被殘殺率與食料、齡期和密度的關(guān)系

回歸分析結(jié)果（表2）顯示，齡期對小地老虎幼蟲被殘殺率影響顯著（Plt;0.05），解釋了11%的幼蟲被殘殺率變異。

3討論與結(jié)論

與低齡幼蟲相比，高齡幼蟲蟲體發(fā)育更為完善，對食物和資源的需求也更高，尤其是在高種群密度條件下，一些昆蟲會通過殘食同種個體滿足自身的養(yǎng)分需求。本試驗證明，齡期對小地老虎幼蟲白殘行為有顯著影響，校正白殘率隨齡期的增加而增大，在5齡達(dá)到最高，6齡開始降低。這與對草地貪夜蛾幼蟲的研究結(jié)果較為一致。自殘行為在4齡時加快，5齡達(dá)到最高，6齡幼蟲可能由于進食多和準(zhǔn)備化蛹等原因?qū)е缕湫袆泳徛Ｕ詺埪拭黠@降低。不同齡期幼蟲混合時被殘殺對象偏向于2齡、3齡幼蟲，獲勝者為高齡幼蟲，此結(jié)果也與草地貪夜蛾幼蟲的研究結(jié)果較為一致。

食料能反映出昆蟲對寄主的適應(yīng)性和偏好程度，取食棉花的棉鈴蟲幼蟲自殘率顯著低于取食花生的，說明棉花是棉鈴蟲的最適寄主；取食玉米的草地貪夜蛾幼蟲自殘率顯著低于取食其他寄主的，且蛹重更大，化蛹期更短，說明玉米是草地貪夜蛾的最適寄主。本試驗證明了食料對小地老虎自殘行為產(chǎn)生顯著影響，同種密度下取食4種不同食料種群的幼蟲校正自殘率有所不同，自殘程度按大小排序依次為人工飼料種群gt;小白菜種群gt;玉米種群gt;煙草種群，表明煙草為小地老虎的最適寄主，幼蟲對人工飼料的喜好較差，導(dǎo)致自殘加重。不同種群幼蟲混合后被殘殺的對象也有所不同，整體表現(xiàn)為玉米種群被殘殺率最高，人工飼料種群被殘殺率最低。很多研究顯示，玉米是小地老虎的適宜寄主，推測可能與玉米種群小地老虎的營養(yǎng)成分有關(guān)，被取食后更易滿足自身的營養(yǎng)需求，因此表現(xiàn)出較高的被殘殺概率，而人工飼料種群因缺乏某些必要的營養(yǎng)成分，導(dǎo)致被取食率低，具體原因還有待進一步分析。

在有限的空間和食物條件下，高密度飼養(yǎng)下昆蟲自殘行為發(fā)生的頻率及強度顯著高于低密度飼養(yǎng)，可能是因為高密度環(huán)境增加了幼蟲接觸概率，從而導(dǎo)致自殘率大幅度提升。本試驗證明，密度對小地老虎自殘行為有顯著影響，校正自殘率隨著密度的增加而增高，這與前人研究結(jié)果一致。

昆蟲在發(fā)生自殘行為的同時也帶來了風(fēng)險，病原體會通過自殘行為進行傳播。齡期、食料和密度三者綜合比較的結(jié)果證明，齡期是影響小地老虎幼蟲自殘行為的最關(guān)鍵因素。可能由于齡期越高幼蟲體內(nèi)所含的病原體顆粒量越多（平均每35.1mg的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)就含有5x10微粒的病原體），并且齡期越大，食量會越大，攻擊性越強，使得齡期成為小地老虎幼蟲自殘行為的主導(dǎo)作用。由于齡期只解釋了自殘率和被殘殺率少部分變異量，所以具體影響因素還有待研究。

本試驗證明，齡期、食料和密度均對小地老虎幼蟲自殘有顯著影響，且齡期的影響最大。另外，饑餓程度、光照周期、體重、溫度等也是影響鱗翅目害蟲自殘行為的重要因素。小地老虎為遷飛性害蟲，能夠輕易在我國南北方遷移擴散，其自殘行為還待進一步系統(tǒng)探索。