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        不同溫度條件下白眉野草螟對(duì)小麥和玉米的選擇與利用

        2021-12-15 07:10:46戰(zhàn)一迪李海珍遲寶杰劉勇趙春青

        戰(zhàn)一迪,李海珍,遲寶杰,劉勇,趙春青*

        不同溫度條件下白眉野草螟對(duì)小麥和玉米的選擇與利用

        戰(zhàn)一迪1,李海珍2,遲寶杰1,劉勇1,趙春青1*

        1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 山東 泰安 271018 2. 山東省青島市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心, 山東 青島 266071

        白眉野草螟(Eversmann)是我國(guó)小麥的突發(fā)害蟲(chóng)。其幼蟲(chóng)危害起身和拔節(jié)期麥苗, 減產(chǎn)嚴(yán)重。但其是否能夠危害同期直播或套種玉米尚有待研究。明確在不同溫度條件下,白眉野草螟對(duì)小麥和玉米的選擇適應(yīng)性,可為該蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)預(yù)警和持續(xù)有效控制提供依據(jù)。在18 ℃、23 ℃和27 ℃ 3個(gè)溫度條件下,測(cè)定了白眉野草螟幼蟲(chóng)對(duì)小麥和玉米2種寄主植物的取食選擇性,并統(tǒng)計(jì)比較了幼蟲(chóng)的體重和食物利用率。方差分析結(jié)果表明,食物因素對(duì)白眉野草螟初孵幼蟲(chóng)在不同時(shí)間的選擇性影響顯著(24 h:<0.05; 72 h:<0.01)。在23 ℃和27 ℃條件下,均表現(xiàn)24 h后顯著趨向取食玉米(<0.05);在18 ℃、23 ℃和27 ℃條件下,均表現(xiàn)出72 h后顯著偏向于取食小麥(<0.05)。溫度和食物對(duì)白眉野草螟幼蟲(chóng)期的食物利用率的影響交互作用顯著(<0.01)。幼蟲(chóng)體重受溫度、食物影響顯著(<0.01)。隨溫度升高,體重呈下降趨勢(shì)。在23 ℃時(shí),白眉野草螟取食小麥幼蟲(chóng)體重顯著高于取食玉米(<0.05),其他溫度條件下無(wú)顯著性差異;18 ℃時(shí),取食小麥?zhǔn)澄锢寐首罡撸?0.05),并顯著高于取食玉米;27 ℃時(shí),對(duì)玉米的利用率顯著高于小麥(<0.05)。研究表明,白眉野草螟可能危害黃淮海冬麥區(qū)直播或套種苗期玉米。

        白眉野草螟; 溫度; 農(nóng)作物; 交互作用

        害蟲(chóng)暴發(fā)是其內(nèi)在生理特點(diǎn)與外界環(huán)境因子相互作用的結(jié)果。影響昆蟲(chóng)生存的生態(tài)環(huán)境因素分為生物因素和非生物因素。非生物因素主要有溫濕度、降水、光和風(fēng)等,生物因素主要包括食物、寄主和天敵等。在非生物因素中,溫度是影響昆蟲(chóng)分布、生長(zhǎng)發(fā)育、存活和繁殖等生命活動(dòng)的最主要因素[1-4]。昆蟲(chóng)是變溫動(dòng)物,昆蟲(chóng)的生理生化特點(diǎn)及代謝過(guò)程會(huì)隨環(huán)境溫度的變化而變化,全球氣候變暖條件下,溫度對(duì)變溫動(dòng)物的影響更為顯著,會(huì)直接影響昆蟲(chóng)的發(fā)生規(guī)律,從而決定其空間分布[5-8]。在生物因素中,食物是決定昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育及存活的主要因素。在自然條件下,溫度與食物2因素共同作用,決定昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育歷程和分布范圍[9]。

        白眉野草螟(Eversmann)是我國(guó)小麥的突發(fā)害蟲(chóng)。主要以幼蟲(chóng)在近地表危害起身和拔節(jié)期的小麥幼苗,導(dǎo)致缺苗斷垅,危害嚴(yán)重可導(dǎo)致絕產(chǎn)[10,11]。截至2010年,國(guó)內(nèi)外對(duì)于白眉野草螟的研究較少,相關(guān)研究也主要報(bào)道了其分類學(xué)地位和全球分布范圍[12]。近幾年來(lái),隨著白眉野草螟在中國(guó)小麥產(chǎn)區(qū)的持續(xù)發(fā)生,關(guān)于其生物學(xué)特性、行為學(xué)和生理生化等方面的研究逐漸豐富,這對(duì)于尋找針對(duì)白眉野草螟的安全高效的防治手段,保障我國(guó)小麥糧食生產(chǎn)安全具有重要意義[13,14]。白眉野草螟為完全變態(tài)昆蟲(chóng),溫度和食料的變化對(duì)于其幼蟲(chóng)的發(fā)育歷期存在顯著影響。當(dāng)環(huán)境溫度恒定于13~29 ℃范圍內(nèi),白眉野草螟幼蟲(chóng)各齡期的發(fā)育歷期隨溫度的升高而明顯縮短,其7齡幼蟲(chóng)的比例也會(huì)隨著溫度的升高而增加,以小麥葉片作為主要食料的白眉野草螟幼蟲(chóng)相比較取食玉米葉片的幼蟲(chóng)具有更短的發(fā)育歷期[9,13]。在黃淮海冬麥區(qū),該蟲(chóng)是否可以危害春玉米或夏玉米,以及取食小麥和玉米對(duì)其蟲(chóng)體建成的影響有待明晰。本研究明確白眉野草螟幼蟲(chóng)在不同溫度條件下對(duì)小麥和玉米的選擇偏好性,為探明其災(zāi)變的生物生態(tài)學(xué)機(jī)制奠定基礎(chǔ)。以期在我國(guó)不同小麥、玉米種植區(qū)及小麥玉米連作區(qū),預(yù)測(cè)其潛在的分布及危害性,為持續(xù)有效控制其危害提供依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 蟲(chóng)源及食物

        白眉野草螟幼蟲(chóng)于2014年采自山東省萊州市麥田,人工氣候箱內(nèi),以小麥苗為食料繼代飼養(yǎng)。飼養(yǎng)條件為光周期LD 14:10 h,光照強(qiáng)度2000 lux,溫度23±0.5 ℃,相對(duì)濕度75±5%。3齡后單頭飼養(yǎng)至幼蟲(chóng)停止取食,老熟幼蟲(chóng)于含水量20%的無(wú)菌蛭石中化蛹,成蟲(chóng)羽化后置于50 cm×40 cm×30 cm飼養(yǎng)籠中,補(bǔ)充10%的蜂蜜水作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源,待其交配產(chǎn)卵。

        飼喂食物為小麥和玉米幼苗。小麥品種為魯麥21,玉米為鄭單958。室溫下,將小麥或玉米種子置于托盤(pán)內(nèi)紗布或卷紙上,保持濕潤(rùn),培育幼苗。小麥培養(yǎng)株高約為15 cm用于飼喂,玉米培養(yǎng)株高約為10 cm用于飼喂。

        1.2 不同溫度下白眉野草螟對(duì)小麥及玉米的取食偏好

        將小麥或玉米葉片剪成邊長(zhǎng)約為0.5 cm的塊狀,將2者等距離放入直徑為12 cm、底部墊有濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿中。將30頭初孵幼蟲(chóng)接入培養(yǎng)皿中央直徑2 cm的范圍內(nèi),在18 ℃、23 ℃和27 ℃條件下分別飼養(yǎng)。至24 h及72 h后,分別統(tǒng)計(jì)白眉野草螟幼蟲(chóng)在玉米或小麥葉片區(qū)取食的數(shù)量,計(jì)算選擇率。試驗(yàn)3次重復(fù)。

        1.3 不同溫度條件下白眉野草螟對(duì)不同食物的利用

        于18 ℃、23 ℃和27 ℃條件下,分別測(cè)試白眉野草螟幼蟲(chóng)對(duì)小麥和玉米的取食量及利用率。每個(gè)處理選取40頭1齡幼蟲(chóng),幼蟲(chóng)稱重后,轉(zhuǎn)移至高4 cm、直徑3 cm的養(yǎng)蟲(chóng)盒中單頭飼養(yǎng),每天更換新鮮葉片,稱重計(jì)算每頭幼蟲(chóng)取食量,以未接蟲(chóng)為對(duì)照。至幼蟲(chóng)老熟停止取食時(shí),蟲(chóng)體稱重。根據(jù)對(duì)照中食物重量的變化,校正幼蟲(chóng)期的取食量,計(jì)算白眉野草螟在不同溫度下對(duì)2種食物的取食量???cè)∈沉繛槿杖∈沉恐汀8鶕?jù)幼蟲(chóng)體重及幼蟲(chóng)期的總?cè)∈沉?,再?jì)算食物利用率。試驗(yàn)重復(fù)6次。

        1.4 數(shù)據(jù)分析

        依SPSS軟件對(duì)白眉野草螟初孵幼蟲(chóng)的食物偏好性,以及溫度和食物對(duì)白眉野草螟幼蟲(chóng)體重和食物利用率的影響進(jìn)行方差分析和Tukey - HSD多重比較,圖中結(jié)果均表示為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同溫度條件下白眉野草螟對(duì)小麥及玉米的取食偏好

        在18 ℃、23 ℃和27 ℃ 3個(gè)溫度條件以及24 h和72 h 2個(gè)時(shí)間條件下,不同食物小麥和玉米顯著影響了白眉野草螟幼蟲(chóng)的取食偏好(24 h:F1, 12=7.149,<0.05; 72 h: F1, 12=70.625,<0.01)。溫度對(duì)白眉野草螟幼蟲(chóng)的取食偏好沒(méi)有顯著影響(24 h: F2, 12=0.076,>0.05; 72 h:F2, 12=0.177,>0.05)。溫度和食物只對(duì)孵化后24 h的幼蟲(chóng)的交互作用顯著(24 h: F2, 12=4.252,<0.05; 72 h: F2, 12=1.584,>0.05)。

        在18 ℃時(shí),白眉野草螟幼蟲(chóng)對(duì)小麥和玉米的選擇性沒(méi)有明顯差異,而在23℃和27℃, 24 h后,初孵幼蟲(chóng)選擇玉米的比率顯著高于小麥(<0.05)(圖1);72 h后,選擇小麥的比例均顯著高于玉米(<0.05),而且不受溫度變化的影響(圖2),表明白眉野草螟初孵幼蟲(chóng)開(kāi)始傾向于選擇玉米,但隨日齡增加,更傾向于選擇小麥。

        圖1 白眉野草螟1日齡幼蟲(chóng)對(duì)食物的偏好性

        注:不同字母表示差異顯著(<0.05),下同。

        Note: Different letters showed significant difference at 0.05 level. The same as follows.

        圖2 白眉野草螟3日齡幼蟲(chóng)對(duì)食物的偏好性

        2.2 白眉野草螟對(duì)小麥和玉米的取食及利用

        方差分析結(jié)果表明,白眉野草螟幼蟲(chóng)體重受溫度(F2, 30=12.405,<0.01)和食物(F2, 30=15.575,<0.01)影響顯著。溫度和食物對(duì)白眉野草螟幼蟲(chóng)期的食物利用率的影響交互作用顯著(F2, 30=18.439,<0.01)。其他未見(jiàn)顯著性差異。

        在3個(gè)溫度條件下,白眉野草螟幼蟲(chóng)體重隨溫度升高有下降趨勢(shì)。在23 ℃時(shí),取食小麥幼蟲(chóng)體重顯著高于取食玉米(<0.05),其他溫度條件下無(wú)顯著性差異(圖3);18 ℃時(shí),取食小麥?zhǔn)澄锢寐首罡?<0.05),并顯著高于取食玉米;27 ℃時(shí),對(duì)玉米的利用率顯著高于小麥(<0.05)(圖4)。

        圖3 取食小麥和玉米白眉野草螟老熟幼蟲(chóng)體重

        圖4 白眉野草螟幼蟲(chóng)對(duì)小麥及玉米的利用率

        3 討論

        白眉野草螟1日齡幼蟲(chóng)偏向于取食玉米,且溫度越高選擇性越強(qiáng)(圖1)。但不同溫度下72 h后,更傾向于選擇小麥(圖2)。其取食選擇性隨發(fā)育時(shí)期的變化而變化??赡苁怯捎诿缙谟衩赘m于白眉野草螟初孵幼蟲(chóng)選擇定位。而玉米苗中的高濃度的主要次生化合物丁布DIMBOA,又可能在一定程度上阻止了其取食,使白眉野草螟幼蟲(chóng)逐漸趨于選擇小麥葉片取食[15-16]。在使用玉米和大豆對(duì)東亞飛蝗的飼育中發(fā)現(xiàn),初期的蝗蝻主要以玉米為食,而后期則增加了取食大豆的次數(shù)和份量[17]。因此我們推測(cè),在黃淮海冬麥區(qū),白眉野草螟對(duì)直播的春玉米苗期可能會(huì)造成危害;但對(duì)早春麥田套種玉米,因其更趨向于選擇小麥,危害可能較輕。

        在18、23、27 ℃ 3個(gè)溫度條件下,白眉野草螟老熟幼蟲(chóng)體重隨溫度升高呈下降趨勢(shì)。取食小麥的蟲(chóng)體重顯著高于取食玉米的(23 ℃)(圖3)。說(shuō)明較低溫度下,小麥為食物更適合于白眉野草螟的蟲(chóng)體建構(gòu)。在此3個(gè)溫度條件下,隨著溫度的升高,白眉野草螟對(duì)玉米的食物利用率逐漸提高(圖4)。該結(jié)果表明,在最適的生長(zhǎng)發(fā)育范圍內(nèi),白眉野草螟更喜食小麥,且小麥較玉米更適合其生長(zhǎng)發(fā)育[18]。但當(dāng)溫度高于其最適生長(zhǎng)發(fā)育溫度時(shí),白眉野草螟幼蟲(chóng)對(duì)玉米的食物利用率逐漸升高[12]。由此推斷,麥?zhǔn)蘸笤谙募据^高溫度條件下,部分麥田中發(fā)生的白眉野草螟幼蟲(chóng)也可通過(guò)取食玉米繼續(xù)完成生長(zhǎng)發(fā)育,老熟幼蟲(chóng)在小麥田和玉米田中均可結(jié)土繭進(jìn)入預(yù)蛹及蛹期。因此,我們認(rèn)為麥?zhǔn)蘸竺缙谙挠衩卓梢宰鳛榘酌家安菝募闹髦参铩?/p>

        就白眉野草螟成蟲(chóng)產(chǎn)卵特性來(lái)看,其85%的卵主要產(chǎn)于土縫及土表,其次是玉米葉片、玉米莖桿、小麥葉片和小麥秸稈等處[19]。說(shuō)明其成蟲(chóng)的產(chǎn)卵對(duì)小麥和玉米沒(méi)有明顯的選擇偏向性。黃淮海冬麥區(qū)冬小麥-夏玉米的種植模式,為白眉野草螟的發(fā)生創(chuàng)造了有利條件,這也可能是白眉野草螟近年蔓延暴發(fā)為害的原因之一[18]。

        4 結(jié) 論

        隨溫度升高,白眉野草螟幼蟲(chóng)對(duì)玉米的食物利用率提高,但體重呈下降趨勢(shì)。黃淮海冬麥區(qū)冬季和早春白眉野草螟以危害小麥為主,也可以危害春玉米;冬小麥-夏玉米連作模式中,小麥成熟后,部分幼蟲(chóng)可繼續(xù)危害苗期夏玉米,完成生長(zhǎng)發(fā)育。

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        Preference and Feeding of(Eversmann) (Lepidoptera: Crambidae) to Wheat and Maize at Different Temperatures

        ZHAN Yi-di1, LI Hai-zhen2, CHI Bao-jie1, LIU Yong1, ZHAO Chun-Qing1*

        1.271018,2.266071,

        (Eversmann) (Lepidoptera: Crambidae) has outbroken as insect pest of wheat in China. Its larvae severely damaged wheat plant from standing to jointing stages and caused substantial yield losses in wheat crop. However, whether it can damage direct seeding or interplanting maize at the same time remains to be studied. In order to provide a basis for the monitoring, early warning as well as the sustainable and effective control of, its preference and adaptability to wheat and maize under different temperatures was investigated. The food preferences oflarvae to wheat and maize were observed at 18, 23 and 27 ℃, and the body weight and food conversion efficiency of the larvae were calculated.Variance analysis showed that food factor had a significant effect on the preference of the newly hatched larvae at different times (24 h:<0.05; 72 h:<0.01). The proportions of the preference of the newly hatchedlarvae to maize were significant higher than those to wheat at 23 ℃ and 27 ℃ after 24 h ingestion (<0.05), while theproportions to wheat were significant higher at 18 ℃, 23℃ and 27 ℃ after 72 h ingestion (<0.05). The interaction of temperature and food on the food conversion efficiency in larval stage was significant (<0.01). Larval weight was significantly affected by both temperature and food (<0.01). The body weight decreased with the increase of temperature. At 23 ℃, the body weight of larvae feeding on wheat was significantly higher than that of maize (<0.05), and there was no significant difference at other temperatures. At 18 ℃, the food conversion efficiency of the larvae feeding on wheat, which was significantly higher than that of feeding on maize, was the highest compared to other temperatures (<0.05). While the food conversion efficiency of maize was significantly higher than that of wheat at 27 ℃ (<0.05). The results showed thatmight damage maize seedling in direct seeding or interplanting area in Huanghuaihai winter wheat region.

        (Eversmann); wheat; maize; crop; interaction

        Q968

        A

        1000-2324(2021)05-0764-05

        2021-06-18

        2021-06-23

        山東省自然科學(xué)基金(ZR2020MC121);國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2017YFD0201705)

        戰(zhàn)一迪(1994-),女,博士研究生,主要從事小麥害蟲(chóng)研究. E-mail:zhanyidi@sdau.edu.cn

        通訊作者:Author for correspondence. E-mail:zhaochunq@ sdau.edu.cn

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