3種綠肥對(duì)黏蟲營養(yǎng)生理的影響

吳菲菲 張蕾 程云霞

摘要 為探索綠肥推廣種植對(duì)黏蟲暴發(fā)可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)，本研究測定了黏蟲對(duì)綠肥的營養(yǎng)利用情況及綠肥中營養(yǎng)物質(zhì)和次生物質(zhì)對(duì)黏蟲取食量的影響。分別測定了黏蟲對(duì)紫云英Astragalus sinicus L.、毛葉苕子Vicia villosa Roth、箭筈豌豆V.sativa L.等3種綠肥的營養(yǎng)利用情況，并用玉米Zea mays L.作為對(duì)照，對(duì)這4種植物的相關(guān)營養(yǎng)物質(zhì)和次生物質(zhì)含量進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：4種植物對(duì)黏蟲幼蟲的取食、食物利用、食物轉(zhuǎn)化、消化以及幼蟲的生長速度等有不同的影響。取食綠肥的5齡幼蟲相對(duì)生長率、相對(duì)取食率、食物利用率和食物轉(zhuǎn)化率明顯低于取食玉米的試蟲，近似消化率則高于取食玉米的試蟲。取食植物中總蛋白含量與幼蟲相對(duì)取食量呈顯著負(fù)相關(guān)（r=-0.988，P=0.012），次生物質(zhì)類黃酮、單寧、總皂苷、總酚含量與幼蟲的取食量無相關(guān)性（P>0.05）。紫云英、毛葉苕子和箭筈豌豆對(duì)黏蟲幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)存在顯著差異，但它們均不利于黏蟲幼蟲的生長發(fā)育，其成為黏蟲潛在寄主的可能性較低，這些綠肥的推廣種植應(yīng)不會(huì)導(dǎo)致黏蟲的暴發(fā)。

關(guān)鍵詞 綠肥; 黏蟲; 營養(yǎng)利用; 潛在寄主; 次生物質(zhì)

中圖分類號(hào)： S 435.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019495

Abstract The potential impacts of extensive utilization of green manures on the outbreak risk of Mythimna separata were investigated. The feeding amount and nutritional utilization of M.separata on three green manures， Astragalus sinicus L.， Vicia villosa Roth， and V.sativa L.， and its effects on the secondary metabolites were determined using Zea mays L. as the control in this study; meanwhile， the composition of nutrition and secondary metabolites in four plants were analyzed. The results showed that the four plants had different effects on the feeding， food utilization， food conversion， digestibility and larval growth of M.separata. The relative growth rate， relative feeding rate， food utilization rate， and food conversion rate of the 5th-instar larvae fed on green manures were significantly lower than those on corn. However， the approximate digestibility was higher than that on the control. The total protein content in tested plants was significantly negatively correlated with the relative feeding rate of larvae （r=-0.988， P=0.012）. There was no significant correlation between the content of secondary metabolites （flavonoids， tannins， total saponins， and total phenols） and the feeding amount of M.separata larvae （P>0.05）. There were significant differences between the nutritional effects of A.sinicus， V.villosa and V.sativa on M.separata larvae. Moreover， these three green manures imposed adverse effects on the growth and development of M.separata larvae. Therefore， the potential possibility of these green manures as natural hosts of this pest is low. The extensive utilization of these green manures might not contribute to the outbreak of M.separata.

Key words green manure; Mythimna separata; nutritional utilization; potential host; secondary substances

黏蟲Mythimna separata（Walker）屬鱗翅目Lepidoptera夜蛾科Noctuidae，是暴發(fā)性遷飛害蟲，為世界性的禾本科作物主要害蟲，幼蟲食性廣，可取食糧食、綠肥等多種作物[1-2]，嚴(yán)重發(fā)生時(shí)不僅能夠吃光植株葉片，還可取食禾本科作物的穗部，給糧食安全生產(chǎn)帶來嚴(yán)重威脅[3]。隨著各地耕作制度、氣候條件變化以及黏蟲自身適應(yīng)性等因素的影響，黏蟲的發(fā)生為害也出現(xiàn)了新的特點(diǎn)和趨勢[4]。因此，研究黏蟲在不同寄主植物上的取食行為有助于更好地防止其發(fā)生。

20世紀(jì)90年代以來，由于化肥、農(nóng)藥等大量使用，使土壤中有機(jī)質(zhì)減少，土壤的保肥、保水能力下降，造成了環(huán)境污染[5]，為了提升土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)變得尤為重要，綠肥作為生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華[6]。綠肥不僅是改良土壤環(huán)境、提高土壤養(yǎng)分和增加作物產(chǎn)量與品質(zhì)的有效途徑，同時(shí)也是家畜的優(yōu)質(zhì)飼料[6]。綠肥產(chǎn)業(yè)對(duì)于保障和促進(jìn)我國農(nóng)牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展意義重大[7]。但我國綠肥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展受到病蟲害的嚴(yán)重限制，特別是在未來綠肥的推廣種植過程中，是否會(huì)帶來主要遷飛性害蟲黏蟲大暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，且綠肥作為橋梁植物是否會(huì)影響其他作物害蟲的發(fā)生亟待研究。

最近幾年由于我國對(duì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，政策向綠色農(nóng)業(yè)傾斜，綠肥的栽培面積不斷擴(kuò)大。為了探討綠肥推廣種植后對(duì)黏蟲暴發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的影響，宋琳琳等前期在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建了3種綠肥飼喂的黏蟲種群生命表，結(jié)果表明，取食紫云英Astragalus sinicus L.、長柔毛野豌豆Vicia villosa Roth（又稱毛葉苕子）和救荒野豌豆V.sativa L.（又稱箭筈豌豆）3種綠肥作物不利于黏蟲的生長發(fā)育（待發(fā)表）。為進(jìn)一步探究其對(duì)黏蟲產(chǎn)生不利影響的原因，本研究從營養(yǎng)生理的角度對(duì)其進(jìn)行了分析。植食性昆蟲需要從寄主植物上攝取其生長發(fā)育所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，包括蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素、核苷酸、碳水化合物、礦物質(zhì)和甾醇等。不同的寄主植物所含的營養(yǎng)物質(zhì)不同，植食性昆蟲幼蟲期取食的物質(zhì)對(duì)其生長發(fā)育繁殖影響重大。雖然研究發(fā)現(xiàn)植物一般都具有昆蟲所需要的營養(yǎng)成分，但不同植物種類所含營養(yǎng)的質(zhì)和量有很大的區(qū)別，這些區(qū)別足以影響到昆蟲的生長發(fā)育[8]。本研究以紫云英、毛葉苕子和箭筈豌豆3種綠肥為供試植物，玉米為對(duì)照，通過對(duì)黏蟲多個(gè)營養(yǎng)指標(biāo)的測定，并分析了綠肥植物中營養(yǎng)物質(zhì)和次生物質(zhì)的含量與黏蟲取食量之間的相關(guān)性，從不同角度評(píng)價(jià)綠肥是否會(huì)成為黏蟲的適宜寄主，明確了黏蟲對(duì)不同綠肥的利用情況，從而為進(jìn)一步探明綠肥與黏蟲之間的互作關(guān)系提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試植物：箭筈豌豆、毛葉苕子和紫云英種子均由河南省信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，紫云英種子選用‘信紫一號(hào)品種，毛葉苕子選用‘徐苕3號(hào)品種，箭筈豌豆選用‘蘇箭3號(hào)品種。將不同寄主種子催芽后用營養(yǎng)土在室內(nèi)種植于長方形花盆（高10 cm，長30 cm，寬15 cm）。試驗(yàn)所用為生長2周，高約30～40 cm的新鮮綠肥植株，種植過程中用有極細(xì)空隙且透光的罩子（40 cm×40 cm×60 cm）防止其他害蟲為害，試驗(yàn)前剪取植株地上部分以保證供試植物的新鮮度。

供試?yán)ハx：蟲源為廣西南寧田間采集的越冬代黏蟲成蟲，在實(shí)驗(yàn)室繼代飼養(yǎng)。幼蟲在9 cm×13 cm的玻璃瓶中以每瓶10頭的密度飼養(yǎng)，每天更換飼喂新鮮的玉米苗（30～50 cm高），待幼蟲出現(xiàn)身體脫水皺縮時(shí)，在瓶內(nèi)加入適量的過25目篩、含水量為10%～15%的沙土供其化蛹。成蟲羽化后，將雌雄成蟲配對(duì)，置于直徑9 cm、高20 cm的塑料透明養(yǎng)蟲罩中，并放入產(chǎn)卵紙，每日飼喂5%蜂蜜水補(bǔ)充營養(yǎng)。飼養(yǎng)溫度為（23±1）℃，光周期L∥D=14 h∥10 h，濕度為70%～80%。選取同一批孵化且發(fā)育一致的5齡幼蟲供試。

1.2 方法

1.2.1 黏蟲營養(yǎng)指標(biāo)的測定

參照蘇超等的測定方法[9]，對(duì)用玉米苗飼養(yǎng)至剛蛻皮的黏蟲5齡幼蟲進(jìn)行饑餓處理2 h，稱量取食前的幼蟲鮮重。以3種綠肥植物為處理，玉米為對(duì)照，每處理50頭供試幼蟲，重復(fù)3次。試蟲分別放入6 cm培養(yǎng)皿，每皿1頭，每頭飼以3 g新鮮供試植物，24 h后取出剩余食物，將幼蟲饑餓6 h排空糞便后稱其鮮重。將幼蟲、糞便及剩余食物在80℃下烘干至恒重，分別稱其干重。測定飼后不同綠肥及玉米的干濕比，飼后幼蟲的干濕比，同時(shí)采集同等狀態(tài)下的植物以及剛饑餓處理2 h后的5齡幼蟲200頭，稱其鮮重，進(jìn)行烘干后，記為取食前植物干重和取食前幼蟲干重。依照下列公式計(jì)算各營養(yǎng)指標(biāo)：

1.2.2 植物營養(yǎng)物質(zhì)和次生物質(zhì)含量測定

收集試驗(yàn)1.2.1節(jié)中黏蟲幼蟲取食過的植物組織，用于取食后次生物質(zhì)含量的測定。按照南京建成生物工程研究所試劑盒（植物可溶性糖含量測試盒，A145;總蛋白定量測定試劑盒，A045-3;總氨基酸測定試劑盒A026;植物類黃酮檢測試劑盒A142;植物總酚檢測試劑盒A143）的說明測定不同植物組織內(nèi)可溶性糖、可溶性蛋白、總氨基酸、類黃酮和總酚的含量，紫外分光光度計(jì)（UV-2100，UNICO）測定反應(yīng)物的吸光值（optical density，OD）。植物總皂苷和單寧含量使用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司所生產(chǎn)的試劑盒（單寧含量試劑盒DN-2-Y和總皂苷含量試劑盒ZZG-2-Y）進(jìn)行測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)中所得數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS 24軟件進(jìn)行方差分析和線性回歸分析。對(duì)于不符合正態(tài)性及方差齊性檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)n（x+1）對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)化后再進(jìn)行分析。采用Tukey，s HSD法比較取食不同植物葉片后幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)指標(biāo)以及不同植物的營養(yǎng)物質(zhì)、次生物質(zhì)含量的差異顯著性（P<0.05）。取食前后不同寄主植物中次生物質(zhì)含量的差異比較采用t檢驗(yàn)。用GraghPad Prism 6.01制作柱狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 取食不同植物對(duì)黏蟲幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)

對(duì)黏蟲5齡幼蟲營養(yǎng)指標(biāo)的結(jié)果分析表明，不同綠肥對(duì)黏蟲5齡幼蟲的營養(yǎng)效應(yīng)存在一定差異。黏蟲幼蟲對(duì)3種綠肥的近似消化率顯著高于玉米，但其食物利用率、食物轉(zhuǎn)化率、相對(duì)生長率、相對(duì)取食量均顯著低于玉米，說明與玉米相比較，黏蟲幼蟲不能充分利用這3種綠肥作為其適宜的寄主植物。黏蟲5齡幼蟲對(duì)毛葉苕子的食物利用率、食物轉(zhuǎn)化率和相對(duì)生長率均為負(fù)值，且與玉米、箭筈豌豆、紫云英均存在顯著性差異，說明毛葉苕子不能作為黏蟲的適宜寄主（表1）。

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（責(zé)任編輯：田 喆）