煙粉虱的耐寒能力與自然越冬北界分析*

崔洪瑩, 郭慧娟, 戈 峰

(中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所,農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害鼠害綜合治理研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101)

煙粉虱[Bemisia tabaci(Gennadius)]又名棉粉虱、甘薯粉虱、一品紅粉虱等,屬同翅目(Homoptera)粉虱科(Aleyrodidae)小粉虱屬(Bemisia)的多食性昆蟲(chóng)。近幾十年來(lái),由于大量溫室、大棚等保溫栽培設(shè)施的出現(xiàn),煙粉虱借助人類(lèi)的運(yùn)輸活動(dòng),通過(guò)花卉、苗木等載體已傳播到整個(gè)熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū),現(xiàn)已廣泛分布在除南極洲以外的其他各洲的90多個(gè)國(guó)家和地區(qū)[1-2]。目前,也是我國(guó)蔬菜、作物生產(chǎn)上的一種重要害蟲(chóng)[3]。

昆蟲(chóng)的越冬是其時(shí)間上對(duì)自然環(huán)境適應(yīng)的重要生態(tài)對(duì)策。能否越冬以及越冬的蟲(chóng)態(tài)和數(shù)量直接與來(lái)年該蟲(chóng)的發(fā)生密切相關(guān),也是其測(cè)報(bào)與早春防治的基礎(chǔ)。已有的研究表明,隨著溫室、大棚等保溫栽培設(shè)施的大量出現(xiàn),煙粉虱可以在我國(guó)從南到北的溫室、大棚內(nèi)越冬[3]。但對(duì)于我國(guó)煙粉虱在田間的自然越冬北界至今為止沒(méi)有報(bào)道,只在個(gè)別地區(qū)有一定的記錄。如煙粉虱在浙江臺(tái)州以北地區(qū)不能露地越冬[4];在江蘇江淮地區(qū)可在雙膜覆蓋的大棚和日光溫室等保護(hù)地設(shè)施中越冬,但不能在野外露地越冬[5];湖北省仙桃市和江西省南昌市的內(nèi)部測(cè)報(bào)資料顯示,煙粉虱可能能在當(dāng)?shù)匾巴庠蕉?/p>

本研究在室內(nèi)耐寒性測(cè)定的基礎(chǔ)上,選擇5個(gè)地區(qū)進(jìn)行煙粉虱的田間越冬調(diào)查,并根據(jù)越冬調(diào)查地的等溫線(xiàn),繪出了煙粉虱在我國(guó)的可能自然越冬北界的模型圖,旨在進(jìn)一步明確煙粉虱自然越冬北界,為煙粉虱早期測(cè)報(bào)技術(shù)和控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 室內(nèi)煙粉虱耐寒性測(cè)定

試驗(yàn)所用的B型煙粉虱蟲(chóng)源采自中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院溫室,然后在中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所室內(nèi)25℃人工培養(yǎng)箱用番茄(籠罩：長(zhǎng) 40 cm,寬 30 cm,高40 cm)繼代飼養(yǎng)。用吸蟲(chóng)管吸取煙粉虱成蟲(chóng)40頭,放入裝有番茄葉片的直徑為9 cm的塑料培養(yǎng)皿中,然后分別置于2、0、-4、-8 ℃人工培養(yǎng)箱中,分別在 0.5、1、2、3、4、8、12 、16、20、24 h 觀(guān)察記錄成蟲(chóng)的存活情況。重復(fù)4次。試驗(yàn)所用的煙粉虱均為同批次、同1日齡的成蟲(chóng)。根據(jù)以下公式計(jì)算煙粉虱在時(shí)間t時(shí)死亡率Pt：

為明確不同溫度下煙粉虱死亡的時(shí)間,應(yīng)用邏輯斯蒂方程進(jìn)行模擬死亡率與低溫暴露時(shí)間之間的關(guān)系。其中,LT50是導(dǎo)致個(gè)體 50%死亡所需的時(shí)間;用SPSS作Probit regression估計(jì) LT50[6-8]。

1.2 野外調(diào)查

根據(jù)煙粉虱內(nèi)部調(diào)查資料,選擇在煙粉虱越冬期間(2009年2月14-22日)對(duì)湖北省的仙桃市(可能能越冬的地方)和孝感市(位于仙桃市北面,看是否仍可以越冬)、江西省的南昌市(可能能越冬的地方)和九江市(位于南昌市北面,看是否仍可以越冬)、浙江省的金華市等地溫室大棚和露地進(jìn)行煙粉虱自然越冬北界調(diào)查。

大棚蔬菜和雜草上的調(diào)查方法為隨機(jī)選擇50個(gè)大棚,每個(gè)大棚選3個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)選3株,5個(gè)重復(fù);在大棚附近的露地蔬菜和雜草上,共調(diào)查72個(gè)地方,每個(gè)地方選3個(gè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)選3株,3個(gè)重復(fù)。在上述調(diào)查點(diǎn)中,系統(tǒng)調(diào)查了煙粉虱若蟲(chóng)、偽蛹、成蟲(chóng)等各個(gè)蟲(chóng)態(tài)。

1.3 煙粉虱越冬北界的模擬分析

(1)初始工作：通過(guò)對(duì)煙粉虱發(fā)生地的經(jīng)緯度、中國(guó)行政區(qū)圖和中國(guó)氣象站點(diǎn)經(jīng)緯度和氣候資料分析,采用ArcGIS軟件建立煙粉虱越冬北界模型。所做模型中氣象站點(diǎn)的數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心和氣象共享網(wǎng)站;年份為1951年1月2日-2007年12月31日。

(2)將中國(guó)氣象站點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)據(jù)生成面數(shù)據(jù);利用中國(guó)行政區(qū)圖將Krige of Export_Outport圖層進(jìn)行Mask;生成等溫線(xiàn)。

(3)在生成的等溫線(xiàn)圖上,進(jìn)行越冬北界溫度標(biāo)注。

2 結(jié)果與分析

2.1 B型煙粉虱的耐寒性

對(duì)B型煙粉虱成蟲(chóng)低溫下的存活率Pt和低溫暴露時(shí)間t之間存在的關(guān)系進(jìn)行擬合分析。結(jié)果表明,在4、0、-2、-8℃下兩者的關(guān)系均符合邏輯斯蒂曲線(xiàn)方程(p＜0.01;R2＞0.84)(圖1)。由這些邏輯斯蒂曲線(xiàn)方程,得出了表1中的B型煙粉虱低溫暴露后死亡率和暴露時(shí)間,參數(shù)b表示死亡速率,a/b表示B型煙粉虱在不同溫度的致死中時(shí)[9-10]。表1結(jié)果顯示,煙粉虱在-2℃和-8℃暴露時(shí)死亡率很高,LT50在-2℃和-8℃分別為4.74 h和1.7 h;而4℃和0 ℃分別為13.86 h和 12.07 h;它們之間有明顯差異。統(tǒng)計(jì)分析表明,低溫對(duì)B型煙粉虱存活的效果極顯著(F=341.03,df=3,p＜0.001);暴露時(shí)間的效果亦極顯著(F=362.94,df=9,p＜0.001)。

在不同溫度下,暴露時(shí)間越長(zhǎng),煙粉虱的死亡率越高;溫度越低,死亡速率越快。在剛開(kāi)始的1 h之內(nèi),煙粉虱的死亡速率沒(méi)有明顯差異,但隨著暴露時(shí)間延長(zhǎng),死亡速率出現(xiàn)明顯差異。在-8℃時(shí),煙粉虱在2 h時(shí)表現(xiàn)出急劇死亡的現(xiàn)象。煙粉虱在-2℃和-8℃暴露20 h將導(dǎo)致100%成蟲(chóng)死亡。由此可見(jiàn),暴露時(shí)間和溫度是導(dǎo)致煙粉虱死亡率增加的重要因素。

圖1 B型煙粉虱在不同溫度下時(shí)間與死亡率的邏輯斯蒂曲線(xiàn)

表1 B型煙粉虱低溫暴露后死亡率和暴露時(shí)間的邏輯斯蒂回歸模型參數(shù)估計(jì)

圖2 不同溫度下B型煙粉虱的死亡率隨時(shí)間的變化

2.2 煙粉虱田間越冬調(diào)查

對(duì)湖北省仙桃市和孝感市、江西省南昌市和九江市、浙江省金華市調(diào)查(表2)表明,仙桃市、南昌市和金華市在越冬期間(2009年2月14日-22日)的露地和大棚均發(fā)現(xiàn)煙粉虱的存在;南昌市以北的九江市只在大棚發(fā)現(xiàn)煙粉虱的存在,仙桃市以北的孝感市大棚與露地均沒(méi)有發(fā)現(xiàn)煙粉虱的存在。

由表2還可知,大棚內(nèi)煙粉虱每株平均數(shù)量明顯比露地多,蟲(chóng)態(tài)主要以成蟲(chóng)為主;在露地自然條件下煙粉虱主要在雜草上越冬,越冬蟲(chóng)態(tài)主要為卵和偽蛹,其中湖北省仙桃市婆婆草、酸模、荔枝草上越冬的煙粉虱平均每株分別為24.20、12.00、8.44頭,在江西省南昌市和浙江省金華市的一年蓬上越冬的煙粉虱平均每株分別為2.89頭和0.96頭。盡管在湖北省仙桃市大棚附近的蔬菜上亦發(fā)現(xiàn)煙粉虱成蟲(chóng)的存在,但不能證明煙粉虱在露地條件下能以成蟲(chóng)的蟲(chóng)態(tài)存在,可能為大棚內(nèi)擴(kuò)散所致。

表2 煙粉虱在野外不同地點(diǎn)不同寄主上的數(shù)量

2.3 煙粉虱的越冬北界

表2調(diào)查顯示,煙粉虱可以在湖北省仙桃市、江西省南昌市和浙江省金華市的自然條件下越冬,但在其北面如湖北省孝感市、江西省九江市不能越冬。為了更好地了解煙粉虱在全國(guó)范圍內(nèi)可能的自然越冬北界,以湖北仙桃(圖3a)、江西南昌(圖 3b)、浙江金華(圖3c)1月份的平均溫度為標(biāo)準(zhǔn)在全國(guó)做等溫線(xiàn),模擬了煙粉虱在全國(guó)自然條件下可能的越冬北界模型圖。

圖3紅色部分代表野外煙粉虱可以越冬的地區(qū),其他地區(qū)為非越冬區(qū)。其中,仙桃市、南昌市、金華市 1月份的等溫線(xiàn)溫度分別為 3.5、4℃和4.5℃。各地區(qū)的等溫線(xiàn)溫度有一定的差異,故根據(jù)其等溫線(xiàn)得出的模型圖略有差異。從圖3可以看出,煙粉虱越冬北界的界點(diǎn)大體為浙江省金華市,江西省南昌市,湖北省仙桃市,四川省和云南省,大約為北緯28°,東經(jīng)115°左右 。

3 討論

室內(nèi)測(cè)定顯示,煙粉虱有一定的耐低溫能力,在0℃以上的溫度環(huán)境中,煙粉虱不會(huì)出現(xiàn)急性死亡;但0℃以下則開(kāi)始出現(xiàn)死亡,且隨著溫度的降低和處理時(shí)間的延長(zhǎng),煙粉虱的死亡率迅速上升,當(dāng)溫度低于-2℃、持續(xù)16 h以上時(shí)煙粉虱全部死亡。

根據(jù)野外調(diào)查,明確了湖北省仙桃市、江西省南昌市和浙江省金華市的煙粉虱可以在自然條件下越冬,而它們的北面,如湖北省孝感市、江西省九江市煙粉虱不能越冬。浙江省杭州市也為煙粉虱的非越冬區(qū)[4]。作者的結(jié)果建議,湖北省仙桃市、江西省南昌市和浙江省金華市可以作為煙粉虱的自然越冬北界,其越冬北界模型圖有助于了解煙粉虱在全國(guó)各地的越冬狀況。

室內(nèi)耐寒性測(cè)定顯示,在4℃下煙粉虱的致死中時(shí)為13.86 h,但金華、南昌、仙桃市的1月份平均溫度均低于4℃,煙粉虱仍可以安全越冬,說(shuō)明煙粉虱在田間實(shí)際的越冬耐寒能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于室內(nèi)測(cè)定值。而且,田間調(diào)查到的越冬蟲(chóng)態(tài)只是偽蛹和卵。盡管在仙桃市大棚附近的蔬菜上發(fā)現(xiàn)成蟲(chóng),但并不能保證是野外越冬的煙粉虱,至于煙粉虱的成蟲(chóng)能否在野外越冬,以及全國(guó)更多地方的野外實(shí)際越冬狀況,還有待進(jìn)一步的研究。

此外,由于近年來(lái)Q型煙粉虱發(fā)生越來(lái)越多,本研究調(diào)查的野外煙粉虱生物型是Q型還是B型尚待鑒定。盡管如此,由于本研究首次探討了煙粉虱在我國(guó)的自然越冬北界分布,無(wú)疑可為煙粉虱早期測(cè)報(bào)和越冬控制提供科學(xué)依據(jù)。

圖3 以不同地區(qū)1月份平均氣溫等溫線(xiàn)模擬的煙粉虱可能的越冬北界模型圖

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