王 杰，邸 寧，蔣瑞鑫，王 甦，李 姝，張 帆

(北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)環(huán)境保護(hù)研究所，北京 100097)

大草蛉Chrysopapallens(Rambur)，屬脈翅目Neuroptera草蛉科Chrysopidae，其成蟲和幼蟲均可取食多種害蟲，具有捕食量大、適應(yīng)性強(qiáng)、年發(fā)生世代數(shù)多、成蟲壽命長且產(chǎn)卵量大等特點(diǎn)，是農(nóng)林害蟲生物防治中極具研究和應(yīng)用價值的天敵昆蟲(趙敬釗，1988；李姝等，2019)。近年來，有關(guān)大草蛉的研究工作主要集中于解剖學(xué)及組織學(xué)(陶淑霞，2004；張海強(qiáng)，2009)、人工飼養(yǎng)及人工飼料(張帆等，2004；林美珍，2007)以及光周期與滯育關(guān)系(時愛菊等，2008)等方面。為明確大草蛉對害蟲的控制作用及尋找適合的人工規(guī)?；曫B(yǎng)食物，不少學(xué)者以幼蟲發(fā)育歷期、幼期存活率、雌成蟲繁殖力及種群的內(nèi)稟增長率為衡量指標(biāo)，研究了棉蚜AphisgossypiiGlover、豆蚜AphiscraccivoraKoch、豆大薊馬Megalurothripsusitatus(Bagnall)、煙粉虱Bemisiatabaci(Gennadius)等作為大草蛉的獵物的適合度(El-Serafietal.，2000；劉爽等，2011；唐良德等，2017)。其中，豆蚜由于耐高溫能力較強(qiáng)(宮亞軍等，2006)，可作為夏季高溫季節(jié)多種天敵昆蟲的補(bǔ)充食料而受到了較為廣泛的關(guān)注(Yuetal.，2013)。

作為研究食物對昆蟲的生長發(fā)育影響的重要方法之一，生命表技術(shù)能夠全面描述種群的發(fā)展、存活和繁殖。Chi和Liu(1985)和Chi(1988)將昆蟲種群的年齡分化和雄性種群充分考慮在內(nèi)制作了年齡-齡期兩性生命表，可以較為準(zhǔn)確的用于生態(tài)學(xué)研究和生物防治。程麗媛等(2014)采用年齡-齡期兩性生命表方法，評價豌豆修尾蚜Megourajaponica(Matsumura)作為大草蛉人工繁殖獵物的適合度。而Yu等(2013)也采取相同的年齡-齡期兩性生命表的方法研究了在22℃時以豆蚜為食的大草蛉的生命表，為豆蚜作為大草蛉適合食物提供了理論支持，但尚未有人在常溫下(25℃)下評價以豆蚜為食的大草蛉的生長發(fā)育情況。

大草蛉作為天敵昆蟲被越來越多地應(yīng)用于田間害蟲的生物防治，并取得了良好的效果(李映萍，1982)，然而食物匱乏導(dǎo)致饑餓成為昆蟲在自然界經(jīng)常面臨的一種普遍現(xiàn)象(Rion and Kawecki，2007)。蚜蟲在高繁殖速率和天敵豐富的共同影響下，其集群分布具有高度的時空異質(zhì)性特征(李丹等，2010)，當(dāng)將大草蛉用于防治田間蚜蟲時，使擴(kuò)散能力有限的大草蛉幼蟲面臨多種形式的食物短缺問題。在缺乏獵物時，天敵昆蟲的生存受到影響，種群數(shù)量的發(fā)展受到限制，并且捕食性天敵的捕食活動和食性也會受到影響(田仲等，2007)。有關(guān)饑餓對天敵昆蟲影響的研究多集中在捕食性瓢蟲(田仲等，2007；李陽等，2016)，且多從饑餓程度對天敵的生長發(fā)育、捕食功能反應(yīng)的影響等方面進(jìn)行研究，僅有鄒運(yùn)鼎等(2000)研究了不同饑餓程度對大草蛉雄成蟲捕食作用的影響，研究饑餓對其幼蟲捕食的影響有利于明確饑餓對不同天敵的捕食作用影響是否存在差異性或同質(zhì)性，也為進(jìn)一步了解天敵昆蟲在田間的捕食及生存策略奠定基礎(chǔ)，而關(guān)于不同饑餓程度對大草蛉幼蟲捕食的影響尚未報道。

因此，本研究構(gòu)建了常溫(25℃)下以豆蚜為食的大草蛉年齡-齡期兩性生命表；同時以食物利用率為指標(biāo)，研究分析了不同饑餓程度對大草蛉2齡和3齡幼蟲的捕食作用的影響，為大草蛉的人工飼養(yǎng)及田間應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

豆蚜：采集于北京市諾亞農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司溫室內(nèi)豇豆Vignaunguiculata(Linnaeus)上，室內(nèi)采用蠶豆ViciafabaLinnaeus作為寄主植物擴(kuò)繁并建立穩(wěn)定種群。蠶豆種子用清水沖洗一次后，置于白色塑料盆(長35 cm×寬20 cm×高8 cm)內(nèi)浸泡兩日，然后以蛭石為基質(zhì)種植于相同規(guī)格的塑料盆內(nèi)，蠶豆出苗5～6 cm后接種豆蚜，飼養(yǎng)多代。

大草蛉：成蟲采集于北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米ZeamaysLinnaeus，室內(nèi)以豆蚜為食物、蠶豆苗為產(chǎn)卵基質(zhì)飼養(yǎng)多代。所有試蟲均在溫度25℃±1℃、相對濕度55%±5%、光周期16 L∶8 D的人工氣候室內(nèi)飼養(yǎng)。

1.2 以豆蚜為食的大草蛉種群生命表構(gòu)建

大草蛉產(chǎn)卵后用剪刀剪斷卵柄，把足量的卵收集放入塑料培養(yǎng)皿(直徑90 mm，高15 mm)，置于溫度25℃±1℃、相對濕度55%±5%、光周期16 L∶8 D的人工智能氣候箱(型號：RXZ，寧波江南儀器廠)中。24 h后，用毛筆隨機(jī)挑取灰綠色的卵100粒，單粒置于塑料培養(yǎng)皿(直徑90 mm，高15 mm)中，繼續(xù)存放于人工智能氣候箱中培養(yǎng)。每隔12 h觀察并記錄每粒卵孵化的時間。孵化后，在培養(yǎng)皿中放入新鮮的帶有足量豆蚜的蠶豆葉片。每隔12 h觀察1次齡期變化，每天更換新鮮帶有豆蚜的蠶豆葉片，直至幼蟲化蛹結(jié)繭，記錄各齡期幼蟲的發(fā)育歷期、繭(蛹)期。

成蟲羽化(﹤6 h)后，按1∶1性比進(jìn)行配對放于圓柱形玻璃筒(直徑108 mm，高118 mm)中，每日放入足量新鮮帶有豆蚜的蠶豆葉片作為食物，玻璃筒用單層透氣棉布和橡皮筋封口。當(dāng)雌成蟲產(chǎn)卵后，每24 h收集一次卵，直至雌成蟲死亡。記錄雌成蟲的產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期及逐日產(chǎn)卵量。

采用Chi和Liu(1985)和Chi(1988)的年齡-齡期兩性生命表方法，生命表原始數(shù)據(jù)采用TWOSEX-MSChart軟件(Chi，2016)進(jìn)行計算和分析。參考程麗媛等(2014)中的計算方法，統(tǒng)計大草蛉每個發(fā)育階段的發(fā)育歷期、產(chǎn)卵前期(APOP)、總產(chǎn)卵前期(TPOP)、單雌產(chǎn)卵量、雌蟲壽命及種群參數(shù)凈生殖率(R0)、內(nèi)稟增長率(r)、平均世代周期(T)和周限增長率(λ)。其中，對特定年齡-齡期存活率(sxj，為1粒大草蛉的新生卵存活到年齡x齡期j的幾率)、特定年齡存活率(lx，為年齡x個體的存活率)、特定年齡-齡期繁殖力(fxj，表示雌成蟲在年齡x齡期j的平均產(chǎn)卵量)、種群特定年齡繁殖力(mx，為種群中年齡x的所有個體的平均繁殖力)進(jìn)行作圖分析。使用Bootstrap方法(100 000次)計算參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤(Huang and Chi，2013)。

1.3 不同饑餓程度下大草蛉2齡和3齡幼蟲對食物的利用率

設(shè)置大草齡2齡與3齡幼蟲兩個蟲期，以及饑餓0、12 h和24 h三個不同程度的饑餓處理。每處理5次重復(fù)。幼蟲饑餓處理后置于電子天平(型號：METTLER AB135-S，瑞士梅特勒-托利多)上稱重(重量記為W1)，并將試驗所用大培養(yǎng)皿進(jìn)行稱重(重量記為M1)后，接入3日齡的新鮮豆蚜繼續(xù)稱重(重量記為M2)，然后每皿接入 1頭大草蛉幼蟲和不同數(shù)量的豆蚜(2齡幼蟲處理60頭/皿，3齡幼蟲處理150頭/皿)，置于與上述相同條件培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，24 h后取出，用毛筆輕輕挑出大草蛉幼蟲進(jìn)行稱重(重量記為W2)，然后再把培養(yǎng)皿中的蚜蟲和蚜蟲殘骸進(jìn)行稱重(重量記為M3)。大草蛉對食物利用率的計算公式：U=(W2-W1)/(M2-M1-M3)×100%，其中U:食物利用率(%)，W1：大草蛉幼蟲饑餓后體重(g)，W2：大草蛉幼蟲取食后體重(g)，M1：培養(yǎng)皿的重量(g)，M2：試驗開始前的蚜蟲和培養(yǎng)皿的重量(g)，M3：實驗結(jié)束時的蚜蟲殘骸和蚜蟲的重量(g)，W2-W1：幼蟲取食蚜蟲后的體重增量(g)，M2-M1-M3：幼蟲所取食的蚜蟲重量(g)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

不同饑餓程度下大草蛉2、3齡幼蟲對食物的利用率采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。對相同齡期不同饑餓時間幼蟲的食物利用率進(jìn)行單因素方差分析one-way ANOVA，并采用最小顯著法(LSD)進(jìn)行差異顯著性檢驗(P=0.01)；相同饑餓時間處理的幼蟲的食物利用率采用T檢驗(t-test)，進(jìn)行差異性分析(P=0.01)。

2 結(jié)果與分析

2.1 以豆蚜為食的大草蛉的發(fā)育歷期、雌成蟲壽命和繁殖力

在本研究條件下，大草蛉卵期為3.03 d，幼蟲中3齡幼蟲的發(fā)育歷期最長，為4.43 d，蛹期(包含預(yù)蛹期)為12.52 d，雌成蟲平均壽命為29.38 d。忽略成蟲之前發(fā)育歷期的不同，大草蛉的產(chǎn)卵前期(APOP)為7.10 d，總產(chǎn)卵前期(TPOP)為33.00 d，雌成蟲的個體繁殖力為325.76粒(表1)。

表1 以豆蚜為食的大草蛉發(fā)育歷期、雌成蟲壽命和繁殖力

2.2 以豆蚜為食的大草蛉特定年齡-齡期存活率

在本研究條件下，大草蛉卵的孵化率為88.00%，發(fā)育至蛹的存活率為44.00%，發(fā)育至雌蟲的存活率為21.00%。從第29～49天，雌成蟲的存活率穩(wěn)定，從第50天開始出現(xiàn)死亡的個體，至第59天時雌成蟲全部死亡(圖1)。大草蛉特定年齡-齡期存活率曲線存在重疊現(xiàn)象，可能是由于個體間發(fā)育速率不一致。

圖1 大草蛉特定年齡—齡期存活率(sxj)

2.3 以豆蚜為食的大草蛉特定年齡-齡期繁殖力

由大草蛉的特定年齡存活率(lx)曲線可以看出，在3～5 d時，存活率由100%下降至78%，隨后緩慢下降，在第16天時，大草蛉發(fā)育至蛹期，進(jìn)入成蟲期后，成蟲存活率較為穩(wěn)定。隨著時間的增長，雌蟲特定年齡-齡期繁殖力(fx6)和種群凈增殖力(lxmx)均是先增加后波動降低，在第42天均達(dá)到最大值(圖2)。單雌產(chǎn)卵總量最高為457粒，最低為228粒，單日產(chǎn)卵量最高達(dá)68粒。

圖2 大草蛉特定年齡存活率(lx)、雌蟲特定年齡-齡期繁殖力(fx6)和種群凈增殖力(lxmx)

2.4 以豆蚜為食的大草蛉各齡期壽命期望(exj)及年齡-齡期再生產(chǎn)價值(vxj)

本研究條件下大草蛉1粒新生卵的期望壽命為22.73 d，新孵化的1齡幼蟲的期望壽命為22.09 d，日齡為21 d的雌蟲的期望壽命為34.29 d。大草蛉在卵期的期望壽命最低，隨著年齡延長，期望壽命有所增加(圖3)。本研究條件下大草蛉1個新生卵的生產(chǎn)價值(v01)為1.11，隨著年齡及齡期增長，生產(chǎn)價值逐漸增高；同其它齡期相比，雌成蟲生產(chǎn)價值最大，峰值出現(xiàn)在第36天，為161.85(圖4)。

圖3 大草蛉的各年齡-齡期壽命期望(exj)

圖4 大草蛉各齡期的生產(chǎn)價值(vxj)

2.5 以豆蚜為食的大草蛉種群生命表參數(shù)

綜合考慮個體的存活率和壽命，大草蛉種群的內(nèi)稟增長率r為0.1197 d-1，周限增長率λ為1.1076 d-1，凈生殖率R0為68.41粒/個體，種群世代平均周期T為41.36 d，粗繁殖力GRR為329.64粒(表2)。

表2 大草蛉種群生命表參數(shù)

2.6 饑餓對大草蛉食物利用率的影響

在相同饑餓的程度下，大草蛉3齡幼蟲的食物利用率顯著高于2齡幼蟲(t0h=-8.877，P<0.01；t12h=9.894，P<0.01；t24h=9.953，P<0.01)。隨著饑餓程度的增加，大草蛉2齡幼蟲和3齡幼蟲的食物利用率均逐漸增大，在不同程度的饑餓處理間存在極顯著差異(2齡幼蟲利用率：F(2,12)=329.212，P<0.01；3齡幼蟲利用率：F(2,12)= 330.472，P<0.01)，其中，未饑餓的2齡幼蟲的食物利用率最低，為4.46%；饑餓24 h的3齡幼蟲的食物利用率最高，為20.76%(表3)。

表3 饑餓對大草蛉幼蟲食物利用率的影響(%)

3 結(jié)論與討論

以豆蚜為食物時，本研究條件下(25℃，RH 55%±5%，16 L∶8 D)的大草蛉卵、1齡、2齡、3齡幼蟲和蛹期的發(fā)育歷期分別為3.03、3.10、3.39、4.43和12.52 d，略短于趙敬釗(1988)報道的大草蛉在25℃時的各發(fā)育歷期(卵3.4 d、1齡幼蟲3.2 d、2齡幼蟲3.4 d、3齡幼蟲4.5 d及蛹期13.3 d)，但幼蟲期和蛹期均略長于張帆等(2004)的研究結(jié)果(幼蟲期6.41 d、蛹期10.86 d)，這可能與供試的大草蛉種群差異、試驗環(huán)境溫濕度控制精度有關(guān)。Yu等(2013)研究了22℃時大草蛉以豆蚜為食物的兩性生命表，其卵、幼蟲和蛹的發(fā)育歷期分別為4.3 d、10.9 d及12.6 d，均稍長于本研究條件下的各齡期發(fā)育歷期(表1)，這與陳澤坦等(2017)研究發(fā)現(xiàn)麗草蛉Chrysopaformosa各蟲態(tài)的發(fā)育歷期隨著溫度的升高而縮短的趨勢一致，均表明溫度是調(diào)節(jié)昆蟲發(fā)育速率的關(guān)鍵因素之一。

大草蛉以豌豆修尾蚜為獵物時(程麗媛等，2014)，除2齡幼蟲外，其它發(fā)育階段歷期均長于本研究結(jié)果，說明大草蛉以豆蚜為食的適合度高于豌豆修尾蚜。本研究大草蛉雌成蟲壽命為29.38 d，低于28℃時以棉蚜(39.67 d)、麥長管蚜Sitobionavenae(Fabricius)(34.60 d)、玉米蚜Rhopalosiphummaidis(Fitch)(36.95 d)和夾竹桃蚜AphisneriiBoyer de Fonscolombe(83.33 d)為食的大草蛉雌成蟲壽命(El-Serafietal.，2000)。此外，本研究大草蛉實驗種群的粗繁殖力(329.64粒)、周限增長率(1.1076 d-1)及內(nèi)稟增長率(0.1197 d-1)均略低于Yu等(2013)報道的22℃時以豆蚜為食物的。食物來源(El-Serafietal.，2000；孫麗娟等，2013)、光照(Nakahira and Arakawa，2005)及溫度(牟吉元等，1984)等都能影響大草蛉發(fā)育歷期、壽命及繁殖力等生命表參數(shù)，這可能是造成上述差異的原因。因此，綜合生長發(fā)育及繁殖力等參數(shù)來看，豆蚜是大草蛉較為合適的室內(nèi)人工飼養(yǎng)替代獵物。

年齡-齡期生命表是研究昆蟲種群動態(tài)變化的一種重要工具。正如Yu等(2013)在22℃時以豆蚜為食物構(gòu)建的大草蛉的兩性生命表一樣，本研究在25℃構(gòu)建的大草蛉特定年齡-齡期存活率曲線也存在重疊現(xiàn)象(圖1)，這是由于個體間發(fā)育速率不一致導(dǎo)致的。本實驗中生命期望(exj)是以年齡齡期存活率(sxj)為基礎(chǔ)計算的，并沒有假設(shè)種群發(fā)育是一致的，能夠說明不同齡期或性別的同一年齡個體間發(fā)育速率存在差異性，因此可以被用于推斷種群在此條件下的存活率(Yang and Chi，2006)，本研究條件下的大草蛉最大生產(chǎn)價值出現(xiàn)在雌蟲階段，即第36天，與Yu等(2013)的研究結(jié)果相近，說明雌蟲由于其具有繁殖能力而使其最具生產(chǎn)價值。

當(dāng)人工飼養(yǎng)的天敵昆蟲應(yīng)用于田間時，缺乏獵物的現(xiàn)象時常發(fā)生，而饑餓會影響捕食者的捕食活動和食性，進(jìn)而影響天敵昆蟲生存和控害效果(蘇建偉和盛承發(fā)，2000；田仲等，2007)。有研究表明，饑餓對七星瓢蟲Coccinellaseptempunctata成蟲、異色瓢蟲Harmoniaaxyridis3～4齡幼蟲和成蟲的捕食功能反應(yīng)類型及捕食量沒有顯著影響(鄒運(yùn)鼎等，1999；田仲等，2007)。而本研究中，饑餓對大草蛉2齡、3齡幼蟲的食物利用率存在顯著影響，和鄒運(yùn)鼎等(2000)發(fā)現(xiàn)饑餓對大草蛉雄成蟲捕食量沒有顯著影響的結(jié)果不同，這可能是與大草蛉的齡期及食物不同有關(guān)。

目前，有關(guān)饑餓對天敵昆蟲的影響多從饑餓程度對天敵的生長發(fā)育、捕食功能反應(yīng)、捕食行為的影響等方面進(jìn)行研究(田仲等，2007；李陽等，2016；陳俊諭等，2016)，而食物利用率是昆蟲對食物利用的重要指標(biāo)(李愷等，2007)。本研究評價了不同饑餓程度對大草蛉2齡、3齡幼蟲的食物利用率的影響。大草蛉3齡幼蟲在相同饑餓的程度下顯著高于2齡幼蟲，說明大草蛉3齡幼蟲取食時，能比2齡幼蟲更好地對食物進(jìn)行消化，同時也表明隨著齡期的增長，大草蛉體內(nèi)的各個系統(tǒng)也逐漸發(fā)育完全，尤其是消化系統(tǒng)(Lee and Lee，2005)。隨著饑餓程度的增加，大草蛉2齡、3齡幼蟲對食物的利用率也逐漸增大，說明在一定條件下，饑餓能促進(jìn)大草蛉幼蟲對食物的利用，這與張海平等(2017)發(fā)現(xiàn)饑餓處理后蠋蝽ArmachinensisFallou成蟲取食量同對照相比有顯著提高的結(jié)果一致。這也說明在特殊情況下，適當(dāng)?shù)酿囸I能夠提升天敵的捕食能力，進(jìn)而提高其對害蟲的控制效果(Jeschke and Tollrian，2005)，這對于田間應(yīng)用時提高對害蟲的生物防治效果是非常重要的。

天敵昆蟲耐饑能力的強(qiáng)弱是影響其能否在低獵物密度下存活并且建立種群的重要因素，也是決定其能否實現(xiàn)商品化進(jìn)行遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)囊粋€重要因子(張海平等，2017)。本研究僅評估了不同饑餓程度對大草蛉2齡、3齡幼蟲的食物利用率的影響，而饑餓對大草蛉的捕食行為、生長發(fā)育及繁殖力等的影響尚未明確。此外，食物利用率是否與饑餓程度線性相關(guān)，幼蟲對食物的利用是否存在極限值，以及饑餓程度影響食物利用率的蟲體生理生化機(jī)制也有待更進(jìn)一步研究。