彭思穎,趙鵬飛,常明山,楊 娟,楊振德
(1.廣西大學(xué) 林學(xué)院,廣西南寧 530004;2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西林業(yè)有害生物天敵繁育工程技術(shù)研究中心,廣西南寧 530002;3.崇左市森林病蟲防治檢疫站,廣西崇左 532200)
黃野螟(Heortia vitessoides)為鱗翅目(Lepidoptera)草螟科(Crambidae)典型的單食性害蟲,嚴(yán)重危害珍貴樹種土沉香(Aquilaria sinensis)[1]。土沉香是我國特有的珍貴鄉(xiāng)土樹種,被國家林業(yè)和草原局列為國家二級重點保護野生植物[2-3]。黃野螟幼蟲啃食葉片,影響土沉香的光合作用和植株生長發(fā)育;其幼蟲具有暴食性,發(fā)生時,數(shù)日內(nèi)可將葉片與嫩梢吃光,持續(xù)為害時可導(dǎo)致土沉香整株死亡。黃野螟幼蟲爆發(fā)嚴(yán)重地區(qū)的沉香葉片被害率可達80%以上[4],直接制約土沉香的大面積推廣和種植,嚴(yán)重影響沉香香料產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
昆蟲行為可反應(yīng)昆蟲形態(tài)學(xué)和生理學(xué)特性,對昆蟲行為進行觀察是研究特定昆蟲生理生化及更深入特性的現(xiàn)實基礎(chǔ)[5]。黃野螟是目前我國沉香種植產(chǎn)區(qū)重點防治對象。對于黃野螟的形態(tài)學(xué)、生理學(xué)特性研究較多[6-8],但缺乏關(guān)于其幼蟲生長發(fā)育特異性的行為學(xué)研究。本研究對黃野螟幼蟲生長發(fā)育中的普遍行為進行系統(tǒng)歸納,旨在從理論上豐富黃野螟的研究,為今后深入開展黃野螟的研究及其林間防治提供理論依據(jù)。
目前,對黃野螟的防治以化學(xué)防治為主。對黃野螟化學(xué)防治的研究多集中在藥劑的篩選與復(fù)配方面[9-10],涉及的藥劑種類少。本研究選取林業(yè)生產(chǎn)中常用于黃野螟防治的7 種生物農(nóng)藥作為供試藥劑,通過室內(nèi)毒力測試篩選出最高效的生物藥劑,旨在為林業(yè)生產(chǎn)中黃野螟的綠色防治提供理論依據(jù)。
黃野螟蟲卵及幼蟲均采自廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院老虎嶺土沉香林區(qū)(108°22′~108°34′E,22°46′ ~22°55′N)。將采回的蟲卵和幼蟲置于溫度(28 ± 2)℃、濕度(70 ± 5)%及光照周期12 h/12 h(L/D)的恒溫培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)。
寄主植物土沉香的幼葉、老葉均采自廣西林科院珍貴樹種種植基地。取葉片置于樣品袋內(nèi),立即帶回實驗室用于后續(xù)試驗。
試供藥劑有蘇云金桿菌(美國杜邦公司)、球孢白僵菌(北美聯(lián)邦農(nóng)大集團)、6%乙基多殺菌素(美國陶氏益農(nóng)公司)、34%乙多·甲氧酰肼(美國陶氏益農(nóng)公司)、20%氯蟲苯甲酰胺(美國杜邦康寬公司)、3%苯氧威(北京鑫敦豐公司)和20%滅幼脲(美國陶氏益農(nóng)公司)。
1.2.1 林間觀察
2020年4月5日— 6月6日(黃野螟幼蟲初發(fā)期),在廣西林科院老虎嶺土沉香林區(qū)每7 天進行1次廣泛觀察,記錄黃野螟幼蟲的林間發(fā)生情況及林間行為。
1.2.2 室內(nèi)飼養(yǎng)
在光照恒溫培養(yǎng)箱中,培育蟲卵、飼養(yǎng)幼蟲。在培養(yǎng)箱內(nèi)投入同一批采集的黃野螟蟲卵或幼蟲,每個培養(yǎng)箱內(nèi)放置3 個卵塊或100 ~120 頭幼蟲。每日補充足量新鮮土沉香葉片喂養(yǎng)幼蟲,觀察并記錄從卵期開始的各蟲態(tài)發(fā)生歷期及主要習(xí)性。
1.2.3 取食量測定
經(jīng)野外和室內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn),黃野螟4 齡幼蟲的擴散能力強,反應(yīng)靈敏,且該齡段幼蟲在葉片充足的情況下可連續(xù)取食,故選取黃野螟4齡幼蟲為試蟲。
非選擇測定:以4齡幼蟲為試蟲,試驗前將其置于通風(fēng)處饑餓處理6 h,稱量試蟲重量。取玻璃培養(yǎng)皿,在底部鋪置濕潤濾紙保濕葉片;以嫩葉和老葉為試驗組,取土沉香同一枝條上生長狀況相同的兩片新鮮嫩葉或老葉,稱量后將其放入玻璃培養(yǎng)皿中;每個培養(yǎng)皿中放入1頭試蟲,用棉紗布封住培養(yǎng)皿;將培養(yǎng)皿置于溫度(26±2)℃、相對濕度(70±5)%和光周期16 h/8 h(L/D)人工氣候箱內(nèi),每處理重復(fù)30 次,另設(shè)空白組(不放入幼蟲),測量對應(yīng)葉片的失水率。24 h 后測量葉片質(zhì)量及幼蟲體重,統(tǒng)計對應(yīng)數(shù)據(jù)。
選擇測定:以4齡幼蟲為試蟲,試驗前將其置于通風(fēng)處饑餓處理6 h,稱量試蟲重量。采用Jermy 葉碟法(Leaf disc test)[11],略有改進。取玻璃培養(yǎng)皿,在底部鋪置濕潤濾紙保濕葉碟;在同株土沉香上摘取生長狀況相同的新鮮嫩葉和老葉,每一葉片上取4片葉碟,同一培養(yǎng)皿中交替、均勻放置12片嫩葉和老葉葉碟;每個培養(yǎng)皿放入1頭試蟲,用棉紗布封住培養(yǎng)皿;將培養(yǎng)皿置于溫度(26 ± 2)℃、相對濕度(70±5)%和光周期16 h/8 h(L/D)人工氣候箱內(nèi),每處理30組重復(fù)。24 h后稱量試蟲及其糞便的重量。
計算取食偏好指數(shù)(Feeding preference index,F(xiàn)PI)、幼蟲相對生長率(Relative growth rate,RGR)、近似消化率(Approximate digestibility,AD)、食物利用率(Efficiency of conversion of ingested food,ECI)和食物轉(zhuǎn)化率(Efficiency of conversion of digested food,ECD)[11-12]。
1.2.4 耐饑餓測定
廣西地區(qū)黃野螟高發(fā)期集中在4—11月,根據(jù)天氣網(wǎng)(https://www.tianqi.com)提供的每月氣溫,結(jié)合溫度對黃野螟幼蟲發(fā)育的影響[12],以10、25、26.5、28和30 ℃的溫度條件作為試驗條件(10 ℃為黃野螟越冬溫度),以生長一致的4 齡黃野螟幼蟲為試蟲,將試蟲置于底部鋪有濕潤紗布的玻璃培養(yǎng)皿中,每個培養(yǎng)皿放入3頭試蟲,在10、25、26.5、28和30 ℃的溫度下培養(yǎng),每個溫度下培養(yǎng)10 個培養(yǎng)皿,記錄對應(yīng)溫度下試蟲的死亡時間,測定黃野螟幼蟲的耐饑餓能力。
1.2.5 耐藥性測定
采用浸葉法,參照NY/T 1154.12-2008[13]標(biāo)準(zhǔn)進行生物測定,略有改動。以蒸餾水為對照,以球孢白僵菌、蘇云金桿菌、乙基多殺菌素、乙多·甲氧酰肼、氯蟲苯甲酰胺、苯氧威和滅幼脲為試驗農(nóng)藥,以100、500 和1 000 倍3 個梯度分別稀釋試驗農(nóng)藥備用。用噴壺模擬降水,將配置好的藥劑均勻噴灑在新鮮的土沉香葉片上,葉片晾干30 min 后,放入鋪有濕潤濾紙的玻璃培養(yǎng)皿內(nèi),每個培養(yǎng)皿放置兩片處理葉片,放入5頭試蟲,置于溫度(28±2)℃、濕度(70±5)%和光照周期12 h/12 h(L/D)的恒溫培養(yǎng)箱觀察,24 h統(tǒng)計試蟲死亡數(shù)量,以試蟲不能正常爬行或鑷子輕觸且不做反應(yīng)為死亡標(biāo)準(zhǔn),每處理3 次重復(fù),每組30頭試蟲[14-16]。
采用Excel 2019和SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析。
3 齡以上的黃野螟幼蟲普遍具有吐絲行為,并多以防御保護為目的。幼蟲進食時,會在取食的葉片上方吐絲,并粘結(jié)糞便形成保護層,避免取食中遭受天敵攻擊;遭受天敵進攻、人為抓捕等外界干擾時,幼蟲會主動吐絲,下落墜地,危機解除后再沿吐絲爬回樹冠繼續(xù)取食。4 齡幼蟲的反應(yīng)最迅速;5齡幼蟲化蛹的過程中,吐絲墜地,并粘結(jié)土粒形成蛹室,在蛹室內(nèi)完成化蛹。室內(nèi)沒有土粒的情況下,幼蟲會根據(jù)環(huán)境情況,或卷葉吐絲形成蛹室,或直接吐絲留一小口形成蛹室,再完成化蛹。
黃野螟卵塊多集中于嫩葉葉背,幼蟲孵化后,先取食卵殼,后取食葉片。1 ~2 齡幼蟲為聚集取食,由于其擴散能力差,多停留在孵化處進食,其啃食后的葉片多留下一層黃白色葉膜,并有部分葉脈保留;3 齡以后,幼蟲蟲體明顯變長,具備一定的擴散能力,在葉片啃食殆盡后,開始分散危害;4 齡幼蟲最活躍、反應(yīng)最靈敏;1 ~4 齡幼蟲取食行為連續(xù)而不間斷,5 齡幼蟲進入預(yù)蛹期,開始尋找化蛹場所,較少取食葉片。
在非選擇性取食條件下,黃野螟幼蟲對土沉香幼葉和老葉的取食偏好略有差異。4 齡幼蟲對嫩葉的取食偏好指數(shù)大于啃食老葉幼蟲;啃食嫩葉幼蟲的相對生長率、近似消化率和實物轉(zhuǎn)化率均大于啃食老葉幼蟲,食物利用率小于啃食老葉幼蟲(表1)。
在選擇性取食條件下,4 齡幼蟲對嫩葉的取食偏好指數(shù)大于啃食老葉幼蟲,啃食嫩葉幼蟲的相對生長率、食物利用率和食物轉(zhuǎn)化率均大于啃食老葉幼蟲,近似消化率略小于啃食老葉幼蟲(表1)。土沉香嫩葉是黃野螟的理想寄主。
表1 黃野螟幼蟲取食土沉香葉片的非選擇性和選擇性試驗Tab.1 Non-selective and selective experiments of H.vitessoides larva on feeding A.sinensis leaves
在25、28 和30 ℃溫度下,幼蟲第1 天的存活率低于26.5和10℃;第2天開始,25、26.5、28和30 ℃溫度下,幼蟲存活率急速下降;在25 和30 ℃溫度下,第3 天幼蟲全部死亡;在26.5℃溫度下,第5 天幼蟲全部死亡(圖1)。10 ℃溫度下,幼蟲存活率變化較緩,從第4天開始大幅下降,第7天幼蟲全部死亡。
圖1 不同溫度下黃野螟幼蟲存活率Fig.1 Survival rates of H.vitessoides larva at different temperatures
不同生物藥劑的幼蟲死亡率差異顯著(P<0.05)(表2)。稀釋100 倍藥劑中,乙多·甲氧蟲酰肼的幼蟲死亡率最高(91.77%),其次為乙基多殺菌素(81.65%),氯蟲苯甲酰胺最低(15%)。稀釋500 和1 000 倍藥劑中,乙多·甲氧蟲酰肼和乙基多殺菌素的幼蟲死亡率均最高(100%),其次為蘇云金桿菌(93.77%),氯蟲苯甲酰胺最低(12.16%)。
表2 7種藥劑對黃野螟幼蟲的毒殺測定結(jié)果Tab.2 Poisoning test of H.vitessoides larva by seven insecticides
隨濃度降低,乙基多殺菌素、乙多·甲氧蟲酰肼和滅幼脲的幼蟲死亡率升高,乙基多殺菌素和滅幼脲的幼蟲死亡率在不同濃度處理下差異顯著(P<0.05)。隨濃度降低,蘇云金桿菌與苯氧威的幼蟲死亡率呈先升后降的趨勢;球孢白僵菌與氯蟲苯甲酰胺的幼蟲死亡率呈先降后升的趨勢。
昆蟲行為是昆蟲生理生化特性的直接表現(xiàn),對昆蟲行為的探索是深入研究特定昆蟲的基礎(chǔ)。林間調(diào)研和室內(nèi)飼養(yǎng)觀察到黃野螟大齡幼蟲吐絲落地,粘結(jié)土塊化蛹越冬,隱蔽性高;成蟲羽化交尾后即可大量產(chǎn)卵于葉背,不及時發(fā)現(xiàn)并防治將為后期監(jiān)測與防治埋下隱患;黃野螟初孵幼蟲體短、食量小,停留在卵殼周圍取食葉片,發(fā)生初期難直接觀察到,具有一定的隱蔽性;幼蟲發(fā)育至具有一定擴散能力的階段時,其食量開始暴增,這一階段的蟲害發(fā)生具有暴發(fā)性,若前期幼蟲數(shù)量未被及時控制,在此階段大量幼蟲暴食葉片,使植株葉片嚴(yán)重受損,影響植株光合作用和生長,對土沉香人工林造成嚴(yán)重危害??筛鶕?jù)幼蟲生長發(fā)育期普遍存在的取食行為和吐絲行為建立林間監(jiān)測黃野螟發(fā)生的防線。本研究豐富了黃野螟相關(guān)的基礎(chǔ)研究,有利于今后針對這一領(lǐng)域展開更深入的研究。但研究結(jié)果僅限于黃野螟幼蟲期的特征行為,對成蟲存在的蜜源補充與交尾產(chǎn)卵行為還需后期繼續(xù)探索。
黃野螟幼蟲偏好土沉香嫩葉,原因可能是昆蟲多以嗅覺定位寄主,嫩葉與老葉的氣味不同,對黃野螟幼蟲的引誘效果不同[15]。本研究中,啃食嫩葉黃野螟幼蟲的相對生長率和食物轉(zhuǎn)化率均高于啃食老葉黃野螟幼蟲,這可能是因為取食經(jīng)歷也會在一定程度上影響幼蟲的取食偏好[16]。對土沉香幼葉的偏好為林間監(jiān)測黃野螟幼蟲提供理論基礎(chǔ),同時也可為相關(guān)防治工作的開展提供理論參考。黃野螟幼蟲對土沉幼葉具有高轉(zhuǎn)化率且取食后具有高相對生長率,可為今后室內(nèi)飼養(yǎng)并研究黃野螟幼蟲的相關(guān)課題提供理論基礎(chǔ)。
溫度作為最基礎(chǔ)的環(huán)境因子之一影響著昆蟲的交配、繁殖、免疫和生長等諸多生命活動[17],昆蟲對溫度的適應(yīng)能力決定其分布及種群動態(tài)[18]。黃野螟幼蟲在26.5、28、25 和30 ℃溫度下分別可存活5、4、3和3天,說明26.5 ~28 ℃存在最適宜幼蟲發(fā)育的溫度,高于28 ℃的溫度不適宜幼蟲生長發(fā)育。黃野螟幼蟲在10 ℃溫度下的存活率曲線與其他溫度存在較大差異,一方面是低溫抑制幼蟲的生命活動,減少其體內(nèi)積蓄能量的消耗,另一方面是在低溫脅迫下,部分幼蟲可能會提前進入預(yù)蛹期以度過低溫時段,此時無需進食,也能存活一段時間。在廣西地區(qū),黃野螟的危害期為4月初至11月底,時間跨度大,溫度變化大,如春冬兩季的溫度相對夏秋季更低,而溫度將對黃野螟幼蟲的生存情況產(chǎn)生較大影響。
藥劑防治是控制大規(guī)模蟲害發(fā)生的有效手段,目前針對黃野螟的防治以藥防為主[5]。生物農(nóng)藥作用高效,環(huán)境友好,是防治林間害蟲的理想藥劑。本試驗結(jié)果表明,除氯蟲苯甲酰胺外,黃野螟幼蟲對球孢白僵菌、蘇云金桿菌、乙基多殺菌素、乙多·甲氧蟲酰肼、苯氧威和滅幼脲都存在一定程度的敏感性,乙基多殺菌素、乙多·甲氧蟲酰肼對黃野螟幼蟲的毒殺效果最顯著。乙基多殺菌素直接作用于昆蟲神經(jīng)中煙堿型乙酰膽堿受體和r-氨基丁酸受體,致使其對興奮性或抑制性的信號傳遞反應(yīng)不敏感,影響昆蟲正常的神經(jīng)活動,直至蟲體死亡[19]。乙多·甲氧蟲酰肼是甲氧蟲酰肼和乙基多殺菌素的混劑,其中的甲氧蟲酰肼對鱗翅目昆蟲幼蟲和卵具有選擇毒殺性,幼蟲取食藥劑后即停止進食,并產(chǎn)生蛻皮反應(yīng),由于不能完全蛻皮導(dǎo)致幼蟲脫水、饑餓而死;對環(huán)境及非靶標(biāo)生物安全,且持效期長;抗藥性發(fā)展慢,是較理想且高效的殺蟲劑[20]。藥劑施用濃度是影響其有效性的重要因素之一。經(jīng)室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn),供試的多種藥劑均隨濃度變化出現(xiàn)較大的致死率差異,且不同藥劑的毒殺效果隨濃度變化的趨勢不一??稍鲈O(shè)濃度梯度并施用于林間,實地探究最適有效濃度,以平衡實際防治效果與成本投入。