劉 婷，解曉菲，王玉雪，王 怡，張 燚，楚龍燕，李建平，張建民*，夏鵬亮*

1. 長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北省荊州市荊州區(qū)荊秘路266 號(hào) 434000

2. 湖北省煙草公司恩施州公司，湖北省恩施市施州大道119 號(hào) 445000

棉鈴蟲(chóng)（Helicoverpa armigera）屬于鱗翅目（Lepidoptrea）夜蛾科（Noctuidae），為我國(guó)煙草生產(chǎn)上的重要害蟲(chóng)之一，主要啃食煙草的嫩葉、嫩莖，影響煙葉的產(chǎn)量和質(zhì)量［1］。目前我國(guó)對(duì)棉鈴蟲(chóng)的防治方法仍以化學(xué)防治為主，然而化學(xué)農(nóng)藥的長(zhǎng)期濫用造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，并導(dǎo)致棉鈴蟲(chóng)對(duì)多種常用殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生了耐藥性，防治效果不理想［2］。利用天敵昆蟲(chóng)進(jìn)行生物防治可有效減少環(huán)境污染，規(guī)避棉鈴蟲(chóng)耐藥等問(wèn)題。

步甲科（Carabidae）昆蟲(chóng)屬于鞘翅目（Coleoptera）肉食亞目，大多數(shù)具有捕食性，目前已有多種步甲科昆蟲(chóng)被證實(shí)對(duì)不同害蟲(chóng)具有良好的防控能力。黃潮龍等［3］研究發(fā)現(xiàn)步甲科昆蟲(chóng)雙斑青步甲（Chlaenius bioculatus）幼蟲(chóng)對(duì)6 個(gè)齡期的草地貪夜蛾（Spodoptera frugiperda）均具有較好的捕食作用，且對(duì)1 齡草地貪夜蛾幼蟲(chóng)的捕食量最高，日捕食量達(dá)278.29 頭。趙同貴等［4］通過(guò)觀察步甲科昆蟲(chóng)毛婪步甲（Harpalus griseus）的捕食行為，發(fā)現(xiàn)毛婪步甲主要以成蟲(chóng)捕食獵物為主，且一頭成蟲(chóng)一天可捕食6.36頭黏蟲(chóng)（Mythimna separata）。耶氣步甲（Pheropsophus jessoensis）屬步甲科，屁步甲屬（Pheropsophus），日常棲息于濕氣較大的土壤縫隙中或含有較多腐殖質(zhì)的枯葉下［5-6］，其成蟲(chóng)期長(zhǎng)、攻擊力強(qiáng)、捕食范圍廣，對(duì)害蟲(chóng)具有較強(qiáng)的捕食能力。李忠誠(chéng)［7］分析了耶氣步甲成蟲(chóng)的捕食習(xí)性，發(fā)現(xiàn)耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)大螟（Sesamia inferens）、菜青蟲(chóng)（Pieris rapae）等害蟲(chóng)均存在捕食行為，且可捕食卵、幼蟲(chóng)（若蟲(chóng)）、蛹和成蟲(chóng)多種蟲(chóng)態(tài)，是一種具有開(kāi)發(fā)利用潛力的天敵昆蟲(chóng)。本課題組前期通過(guò)田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在恩施煙草種植區(qū)，耶氣步甲對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)存在捕食行為，但關(guān)于耶氣步甲對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)捕食功能的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。為此，分析了室內(nèi)條件下耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)、搜尋效應(yīng)以及耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食棉鈴蟲(chóng)高齡（4～6齡）幼蟲(chóng)的干擾反應(yīng)，旨在為利用耶氣步甲成蟲(chóng)防控?zé)熖锩掴徬x(chóng)幼蟲(chóng)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

供試?yán)ハx(chóng)耶氣步甲成蟲(chóng)和棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)均采自湖北省恩施土家族苗族自治州來(lái)鳳縣煙田，并于室內(nèi)人工飼養(yǎng)。耶氣步甲成蟲(chóng)用黃粉蟲(chóng)飼養(yǎng)于圓柱形塑料小盒（直徑為20 cm，高為20 cm）中。棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)用云煙87 煙葉飼養(yǎng)于培養(yǎng)皿（直徑為15 cm，高為1.5 cm）中。室內(nèi)飼養(yǎng)條件為溫度（25±2）℃，相對(duì)濕度70%±10%，光周期L/D為16 h/8 h。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 耶氣步甲成蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)

室內(nèi)條件下，在培養(yǎng)皿（直徑為15 cm，高為1.5 cm）內(nèi)放置一張無(wú)菌水浸濕的濾紙保濕，并放入充足的煙葉供棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)取食。在培養(yǎng)皿內(nèi)接入饑餓24 h的耶氣步甲成蟲(chóng)，然后放入不同齡期（4～6齡）和密度的棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)。棉鈴蟲(chóng)4齡幼蟲(chóng)密度梯度設(shè)置為10、15、20、25、30 頭/皿，5 齡幼蟲(chóng)密度梯度設(shè)置為3、6、9、12、15頭/皿，6齡幼蟲(chóng)密度梯度設(shè)置為1、3、5、7、9 頭/皿，同時(shí)設(shè)置無(wú)耶氣步甲成蟲(chóng)的處理作為對(duì)照，每組處理均設(shè)置5 次重復(fù)。在處理24 h 內(nèi)觀察耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的捕食行為，處理24 h后根據(jù)處理組中被捕食棉鈴蟲(chóng)數(shù)量與對(duì)照組中棉鈴蟲(chóng)死亡數(shù)量，計(jì)算耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的校正捕食量，計(jì)算公式如下：

使用Holling Ⅱ捕食功能反應(yīng)方程［8］擬合耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)，該方程如下：

式中：Na為捕食者對(duì)獵物的校正捕食量，頭；a為捕食者對(duì)獵物的瞬時(shí)攻擊率；Tr為總試驗(yàn)時(shí)間，d，本試驗(yàn)中Tr為1 d；N為獵物初始密度，頭/皿；Th為處理時(shí)間（捕食者處理1頭獵物的時(shí)間），d。

計(jì)算a與Th的比值（a/Th），分析耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的控害效能。

1.2.2 耶氣步甲成蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)

根據(jù)1.2.1 節(jié)中Holling II 捕食功能反應(yīng)方程擬合得到瞬時(shí)攻擊率（a）和處理時(shí)間（Th），通過(guò)搜尋效應(yīng)方程［9］計(jì)算耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)，該方程如下：

式中：S為搜尋效應(yīng)；a為捕食者對(duì)獵物的瞬時(shí)攻擊率；Th為處理時(shí)間，d；N為獵物初始密度，頭/皿。

1.2.3 耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食的干擾反應(yīng)

在墊有濕濾紙的培養(yǎng)皿（直徑為15 cm，高為1.5 cm）中接入饑餓24 h的耶氣步甲成蟲(chóng)，密度梯度設(shè)置為1、2、3、4、5頭/皿，并在培養(yǎng)皿中接入棉鈴蟲(chóng)4齡、5 齡和6 齡幼蟲(chóng)，密度分別設(shè)置為50、30、10 頭/皿，同時(shí)設(shè)置無(wú)耶氣步甲成蟲(chóng)的處理作為對(duì)照，每組處理設(shè)置5次重復(fù)。處理24 h后根據(jù)處理組中被捕食棉鈴蟲(chóng)數(shù)量與對(duì)照組中棉鈴蟲(chóng)死亡數(shù)量，計(jì)算耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的校正捕食量，校正捕食量計(jì)算公式同1.2.1節(jié)。耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的干擾反應(yīng)根據(jù)Hasse ll 模型［10］進(jìn)行擬合，該模型如下：

式中：E為捕食作用率；P為捕食者初始密度，頭/皿；Q為搜尋常數(shù)；m為干擾常數(shù)；其中E=Na/NP；N為獵物初始密度，頭/皿；Na為捕食者對(duì)獵物的校正捕食量，頭。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2019 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；使用DPS 7.05 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并采用Duncan’s法進(jìn)行數(shù)據(jù)間差異的顯著性（P<0.05）檢驗(yàn)；使用Graph Pad Prism Version 8.0.2 軟件進(jìn)行方程擬合及繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的捕食行為

觀察耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的捕食行為，發(fā)現(xiàn)將饑餓24 h的耶氣步甲成蟲(chóng)置于放有棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的培養(yǎng)皿后，耶氣步甲成蟲(chóng)會(huì)馬上進(jìn)入搜尋狀態(tài)。在快接近棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)的觸角、下顎須和下唇須會(huì)左右晃動(dòng)，確定棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的位置后立刻進(jìn)入捕食狀態(tài)，并在進(jìn)入捕食狀態(tài)后30 s內(nèi)迅速鉗住體型相對(duì)較小的4齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)進(jìn)行取食。若有同類競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)則會(huì)先將棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)拖拽至煙葉下方再取食除頭殼外的全部蟲(chóng)體。對(duì)體型相對(duì)較大的5齡和6齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)，耶氣步甲成蟲(chóng)會(huì)多次試探并尋找最佳進(jìn)攻時(shí)機(jī)迅速咬住蟲(chóng)體的中段部位，如棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)劇烈掙扎，耶氣步甲成蟲(chóng)會(huì)暫時(shí)放棄捕食，待棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)趨于平靜后再次尋找時(shí)機(jī)咬住其受傷部位，至其不再掙扎后撕破體壁進(jìn)行取食（圖1）。

圖1 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)5齡和6齡幼蟲(chóng)的捕食Fig.1 Predation by adult P. jessoensis on 5th and 6th instar larvae of H. armigera

2.2 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的日捕食量

耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的日捕食量隨著棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度的增加而呈上升趨勢(shì)（圖2）。當(dāng)棉鈴蟲(chóng)4 齡、5 齡和6 齡幼蟲(chóng)密度分別為30、15、9頭/皿時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)的最大日捕食量分別為15.6、6.2、2.2頭。

圖2 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的日捕食量Fig.2 Daily predation amounts of adult P. jessoensis on 4th-6th instar larvae of H. armigera

2.3 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)

通過(guò)Holling Ⅱ捕食功能反應(yīng)方程擬合得到耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)方程（表1），分別為Na=1.065N/（1+0.034N）、Na=0.808N/(1+0.061N)和Na=0.816N/(1+0.264N)，各齡期捕食功能反應(yīng)方程中的決定系數(shù)（R2）均大于0.9，表明耶氣步甲成蟲(chóng)的日捕食量與棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的密度密切相關(guān)。耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的瞬時(shí)攻擊率（a）從大到小依次為4齡（1.065）>6齡（0.816）>5齡（0.808），控害效能（a/Th）分析顯示，耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)4～6 齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的控害效能從大到小依次為4 齡（33.281）>5齡（10.632）>6齡（2.519）。耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)4齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的捕食能力高于5齡和6齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)。

表1 耶氣步甲成蟲(chóng)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)捕食功能反應(yīng)方程及相關(guān)參數(shù)Tab.1 Predatory functional response equation and related parameters describing the behavior of adult P. jessoensis on 4th-6th instar larvae of H. armigera

2.4 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)

如圖3 所示，當(dāng)4 齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度為10、15、20、25、30頭/皿時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)分別為0.796 5、0.707 3、0.636 1、0.577 9、0.529 4。當(dāng)5齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度為3、6、9、12、15 頭/皿時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)分別為0.681 9、0.590 0、0.519 9、0.464 7、0.420 1。當(dāng)6 齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度為1、3、5、7、9 頭/皿時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)分別為0.645 5、0.455 1、0.351 5、0.286 3、0.241 5。其中，當(dāng)棉鈴蟲(chóng)4齡幼蟲(chóng)密度為10頭/皿時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)最高。結(jié)果表明，耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)隨著棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度的增加而降低。

圖3 耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)Fig.3 Search efficiency of adult P. jessoensis on 4th-6th instar larvae of H. armigera

2.5 耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的干擾反應(yīng)

當(dāng)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度不變時(shí)，隨著耶氣步甲成蟲(chóng)密度的增加，耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的捕食作用率下降（圖4）。如表2所示，根據(jù)干擾反應(yīng)Hasse ll 模型擬合得到的耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食4～6 齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的干擾方程分別為E=0.353P-1.221、E=0.320 3P-1.238和E=0.201 3P-1.241，且決定系數(shù)（R2）均大于0.8，說(shuō)明該模型能較好地反映耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的影響。此外，當(dāng)耶氣步甲成蟲(chóng)密度為1～5 頭/皿時(shí)，耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4 齡（50 頭/皿）幼蟲(chóng)的日捕食量從17.6 頭減少至11.4 頭；對(duì)棉鈴蟲(chóng)5 齡（30 頭/皿）幼蟲(chóng)的日捕食量從9.6 頭減少至6.4 頭；對(duì)棉鈴蟲(chóng)6 齡（10 頭/皿）幼蟲(chóng)的日捕食量從2 頭減少至1 頭。耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的日捕食量和捕食作用率受自身密度的影響，且耶氣步甲成蟲(chóng)在捕食棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)時(shí)存在種內(nèi)干擾反應(yīng)。

圖4 不同密度的耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的捕食作用率Fig.4 Predation rates of adult P. jessoensis at different densities on 4th-6th instar larvae of H. armigera

3 討論

本研究中發(fā)現(xiàn)耶氣步甲成蟲(chóng)在捕食4 齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)時(shí)，會(huì)取食除頭殼外的全部蟲(chóng)體，而在捕食5～6齡棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)時(shí)，會(huì)咬住蟲(chóng)體的中段后撕開(kāi)體壁取食內(nèi)臟，這與李忠誠(chéng)［7］的研究結(jié)果一致。耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的日捕食量隨著棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度的增加呈上升趨勢(shì)，這與溪岸蠼螋（Labidura riparia）、蠋蝽（Arma custos）、龜紋瓢蟲(chóng)（Propylaea japonica）等天敵昆蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)的日捕食量隨棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度變化的趨勢(shì)相似［11-13］；耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)隨著棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度的增加而降低，這與側(cè)刺蝽（Andrallus spinidens）、環(huán)斑猛獵蝽（Sphedanolestes impressicollis）、六斑月瓢蟲(chóng)（Menochilus sexmaculata）、草棲鈍綏螨（Amblyseius herbicolus）等天敵昆蟲(chóng)在捕食獵物時(shí)搜尋效應(yīng)隨獵物密度變化的規(guī)律相似［14-17］。本研究中發(fā)現(xiàn)耶氣步甲成蟲(chóng)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)時(shí)存在種內(nèi)干擾反應(yīng)，故在大田釋放耶氣步甲成蟲(chóng)防治棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)時(shí)，應(yīng)考慮耶氣步甲成蟲(chóng)的密度以達(dá)到更好的防控效果。此外，本研究中分析了室內(nèi)條件下耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)、搜尋效應(yīng)以及耶氣步甲成蟲(chóng)密度對(duì)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的干擾反應(yīng)，后期可進(jìn)行大田試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證耶氣步甲成蟲(chóng)的捕食能力。

4 結(jié)論

在室內(nèi)條件下，耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)不同密度的棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的最大日捕食量分別可達(dá)15.6、6.2、2.2頭。耶氣步甲成蟲(chóng)對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的捕食功能反應(yīng)符合Holling Ⅱ模型，對(duì)棉鈴蟲(chóng)4～6齡幼蟲(chóng)的搜尋效應(yīng)隨著棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)密度的增加而降低。此外，耶氣步甲成蟲(chóng)捕食棉鈴蟲(chóng)4～6 齡幼蟲(chóng)時(shí)的日捕食量和捕食作用率受自身密度的影響，存在種內(nèi)干擾反應(yīng)。