菜粉蝶在不同溫度下的實驗種群生命表

徐世才, 延志連, 賀 民, 張 維, 王 璐

(1.延安大學生命科學學院,延安 716000; 2.延安大學附中,延安 716000)

沙芥[Pugionium cornutum(Linn.)Gaertn.],別名沙蓋、山羊沙芥、山蘿卜,是十字花科沙芥屬2年生草本植物,是我國的特有種。它是我國近年來新開發的一種野生蔬菜和藥材植物[1],目前已在寧夏、陜西、蒙古、甘肅等地大規模人工馴化[2]。菜粉蝶(Pieris rapae L.)屬鱗翅目,粉蝶科,幼蟲稱菜青蟲。世界各國均有分布,主要為害十字花科蔬菜,為新型蔬菜沙芥主要優勢種害蟲之一。國內外學者在菜粉蝶的生物學習性、防治措施等方面有過較多研究報道[3-6],但對以沙芥飼養的菜粉蝶各蟲態的發育速率、與溫度之間的關系研究尚未見報道。本文主要以沙芥為食物構建菜粉蝶實驗種群生命表,研究不同溫度對菜粉蝶各蟲態發育的影響,為沙芥田菜粉蝶的預測預報與綜合防治提供一定的依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

從沙芥田采集菜粉蝶成蟲,以沙芥作為食物在室內飼養幼蟲,獲得發育一致的菜粉蝶卵和幼蟲。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度處理和測定方法

在人工氣候箱(RXZ型,寧波江南儀器廠生產)內設置16、19、22、25 ℃和28 ℃(溫度誤差為±0.5 ℃)5個溫度梯度處理;光照為L∥D=14 h∥10 h,相對濕度為78%～80%(相對濕度誤差為±5%)。取發育一致的菜粉蝶同齡卵放于培養皿中(d=15 cm)(將脫脂棉薄層平鋪在培養皿底,用純凈水濕潤,再鋪上濾紙),每處理1日齡卵100粒,置于不同溫度梯度的人工氣候箱中,待卵孵化后,用沙芥進行飼養。每日 09：00、16：30 、21 ：00 觀察 3 次,記錄不同溫度下各蟲態的存活率和發育歷期。全代發育歷期,均采用卵歷期+幼蟲歷期+蛹歷期[5-6]。成蟲期用羽化的個體雌雄配對,每個處理10對,重復3次,繼續觀察其在該溫度下成蟲的逐日存活率和產卵量,直至死亡。

1.2.2 生命表的組建

對不同溫度處理下產的卵進行追蹤觀察,記錄進入每一蟲態開始至結束的活蟲數、死亡數,并計算死亡率,組建生命表。

1.3 計算方法

菜粉蝶各蟲態的發育速率與溫度之間的關系和種群趨勢指數的計算均采用丁巖欽[9]方法。

2 結果與分析

2.1 溫度對菜粉蝶發育歷期的影響

溫度對菜粉蝶各蟲態的發育歷期及發育速率有顯著影響(表 1),在 16、19 、22、25、28 ℃時 ,世代歷期分別為 49.52、42.18 、37.02、30.88、20.38 d。世代歷期從16℃時的49.52 d縮短為28℃時的20.38 d。由此表明,在16～28℃溫度范圍內,溫度對菜粉蝶的發育有明顯的促進作用,溫度越高,該蟲發育速率越快,完成世代所經歷的時間越短。

表1 菜粉蝶在不同溫度下的發育歷期

2.2 溫度對菜粉蝶存活率的影響

溫度對菜粉蝶的存活率有顯著影響(圖1)。其中,在19～28℃時卵孵化率較高,均為96%左右。16℃時卵孵化率相對較低為86%。幼蟲的存活率在22～28℃時相對較高。這些都說明溫度低于16℃對菜粉蝶卵孵化率和幼蟲的存活率有較大影響。成蟲在28℃時的羽化率最高,說明高溫能促進成蟲的羽化。不同溫度處理下的菜粉蝶世代存活率分別為16℃下34%;19℃下52%;22℃下64%;25℃下69%;28℃下70%,由此可以看出,在16～28℃范圍內菜粉蝶的世代存活率隨著溫度的升高而升高。菜粉蝶在5種溫度處理下的全世代存活率呈拋物線趨勢,經擬合,符合下列拋物線程圖 S=-0.325 4t2+17.284 1t-159.1(R2=0.999 3),式中t為試驗溫度(℃);S為世代存活率(%)。當環境溫度為26.5℃時,菜粉蝶的世代存活率最高,其理論值為70.4%。

圖1 菜粉蝶在不同溫度的存活率曲線

2.3 溫度對菜粉蝶雌蟲壽命及產卵量的影響

溫度對菜粉蝶雌成蟲壽命及單雌產卵量的影響見表2。不同溫度下菜粉蝶成蟲壽命隨著溫度的升高而逐漸縮短,成蟲壽命在16℃時可達8.62 d,而在28℃只有3.01 d。從表2可以看出,19～25℃為菜粉蝶產卵的最適溫區,此溫度區域內雌蟲產卵量高于其他溫區。在25℃時產卵量最大,平均每雌產卵量為120.13粒,其次為22℃,為118.56粒/雌;19℃時為115.29粒/雌。而在高溫 28℃和低溫16℃的產卵量都相對較低,為110.01粒/雌,說明高溫和低溫對菜粉蝶產卵有一定的影響。

表2 溫度對菜粉蝶雌蟲壽命與繁殖力的影響

2.4 不同溫度下菜粉蝶的實驗種群生命表

環境溫度對菜粉蝶的存活和繁殖均有一定的影響,根據不同溫度下各發育期存活率和成蟲繁殖力資料組建了菜粉蝶實驗種群生命表(表3)。

表3 不同溫度下的菜粉蝶實驗種群生命表

表中的起始卵數為100粒,各發育階段的死亡率為實際觀察值,性比假設為 1∶1(實際為 1∶0.998)。由表3可以看出,溫度對菜粉蝶存活的影響因發育期不同而異。在16～28℃內,卵、幼蟲、蛹、成蟲發育的最適溫區為22～28℃,在該溫區內,卵的孵化率、幼蟲的存活率、蛹的羽化率均最高;低溫對卵孵化率的影響程度大于高溫,隨著溫度升高,卵的孵化率隨之升高。就整個世代的存活情況來說25℃的存活率最高。種群增長趨勢指數與溫度之間的關系呈拋物線趨勢,經擬合,符合下列拋物線方程：I=-0.238 1t2+12.143t-114.42(R2=0.998 4),其中：I為種群趨勢指數,t為環境溫度。當環境溫度為26.56℃時,I取得理論上的最大值40.35,即在26.56℃下,經過一個世代后,種群數量達到原來的40.35倍。這說明菜粉蝶在適合的溫度下,繁殖生存能力是相當強的。

4 討論

本研究以沙芥為食物,組建了不同溫度下菜粉蝶實驗種群生命表,分析了溫度對菜粉蝶的存活率、繁殖的影響,并計算出不同溫度下的種群趨勢指數。種群生命表分析表明,在恒溫22～28℃內,菜粉蝶的種群趨勢指數較高,說明該溫區是菜粉蝶繁殖的最適區,而且在26.5℃時,菜粉蝶的種群趨勢指數達到最大,這說明菜粉蝶生存和繁殖的最適溫度為26.5℃,所以在外界溫度達到該溫區或26.5℃附近時應加強對菜粉蝶的防治,16℃時種群增長受到較大制約,種群趨勢指數僅為28℃時的48.7%,說明相對低溫時,菜粉蝶的繁殖生存能力相對較弱,應減少農藥的使用量。同時這些研究結果在生產實踐中對分析該蟲種群動態和合理防治菜粉蝶具有一定的指導意義。

實驗種群生命表所表明的種群動態和自然種群實際情況尚存在一定差別,影響菜粉蝶種群動態的因素較多,如施用化學農藥、不同的耕作方式等。所以得出的結論有待于進一步到實踐中驗證。

[1]徐世才,張治科,李延清,等.不同溫度和不同浸種時間對沙芥種子萌發的影響[J].種子,2007,26(1)：9-11.

[2]徐世才,周茂林,賈培軍,等.沙芥田菜蛾自然種群生命表的研究[J].安徽農業科學,2006,34(17)：4340-4341,4344.

[3]黃水金,李偉紅.菜粉蝶滯育的誘導因素研究[J].江西農業學報,2001,2(13)：45-47.

[4]徐世才,張修謙,劉長海,等.菜粉蝶發育起點溫度和有效積溫的研究[J].長江蔬菜,2009(20)：64-66.

[5]徐汝梅,成新躍.昆蟲種群生態學-基礎與前言[M].北京：科學出版社,2005.

[6]丁巖欽.昆蟲數學生態學[M].北京：科學出版社,1994.