谷蠹的趨光行為及部分影響因素研究

王爭艷, 苗世遠(yuǎn), 魯玉杰, 孫 雷

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院, 河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心, 糧食儲藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心, 鄭州 450001)

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谷蠹的趨光行為及部分影響因素研究

王爭艷*, 苗世遠(yuǎn), 魯玉杰, 孫 雷

(河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院, 河南糧食作物協(xié)同創(chuàng)新中心, 糧食儲藏安全河南省協(xié)同創(chuàng)新中心, 鄭州 450001)

為探討昆蟲的趨光性和燈光誘捕技術(shù)在儲糧害蟲防治中的應(yīng)用,在實驗室條件下探究了光源波長、光強(qiáng)、蟲齡、蟲口密度和饑餓處理對谷蠹成蟲趨光行為的影響。結(jié)果表明,在可見光區(qū),谷蠹趨光性較強(qiáng)的波長范圍在530 nm和575 nm,在紫外光區(qū),谷蠹趨光性較強(qiáng)的波長為365、385和395 nm。在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi),谷蠹的趨光性隨光強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大。隨著日齡的增加,趨光性先增強(qiáng)后逐漸減弱,10～15日齡成蟲的趨光性最強(qiáng)。隨著成蟲饑餓處理時間的延長,谷蠹的趨光性先增強(qiáng)后減弱,饑餓處理2 d的趨光性最強(qiáng)。隨著釋放蟲口密度的增加,谷蠹的趨光性增強(qiáng)。研究結(jié)果為谷蠹燈光誘捕技術(shù)的研究和應(yīng)用提供了一些參考。

谷蠹; 趨光性; 光波波長; 光強(qiáng); 生理狀態(tài); 擁擠度

谷蠹[Rhyzoperthadominica(Fabricius)]屬鞘翅目長蠹科,是一種廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)的蛀食性儲糧害蟲,在我國各省市均有分布。谷蠹具有兼性為害的特點(diǎn),既可以為害田間作物,又可以為害儲藏期間的糧食[1]。谷蠹對小麥和稻谷等糧食的危害不亞于玉米象和米象,甚至更甚[2-3]。未蛀入糧食內(nèi)部的幼蟲喜食糧食的胚部,降低種用糧的發(fā)芽率。此外,其在蛀食糧粒時產(chǎn)生大量粉末碎屑,使糧堆的孔隙度降低,阻礙熏蒸劑的擴(kuò)散[4]。這種效應(yīng)除了降低熏蒸劑的防治效果外,還造成亞致死劑量的藥劑接觸,導(dǎo)致谷蠹對磷化氫的抗性發(fā)展迅速[5-6]。針對谷蠹難以防治的特點(diǎn),對其開展綜合治理策略勢在必行。由于谷蠹具有趨光和善飛的習(xí)性,可以選擇燈光誘捕技術(shù)作為化學(xué)熏蒸防治的替代方法。

影響昆蟲趨光行為的因素很多。其中,光源波長對昆蟲趨光行為的影響最為顯著[7]。研究發(fā)現(xiàn)不同種類的昆蟲對光源波長的選擇行為存在差異[8-9]。另外,昆蟲對光波的選擇性與光照強(qiáng)度有密切聯(lián)系,如在弱光的條件下,棉鈴蟲的最佳趨性波段為515 nm;然而在強(qiáng)光的條件下,其最佳趨性波段為370 nm[10]。此外,昆蟲自身的生理狀態(tài)和環(huán)境因素都會對昆蟲的趨光行為產(chǎn)生影響[9, 11-12]。因此,為了推廣谷蠹的燈光誘捕技術(shù),本文擬通過室內(nèi)研究明確波長、光強(qiáng)以及谷蠹生理因素對其趨光行為的影響,并在此基礎(chǔ)上討論燈光誘捕技術(shù)在谷蠹防治中的可行性。

1 材料與方法

1.1 試蟲

谷蠹蟲源采自廣西桂林市,在河南工業(yè)大學(xué)儲糧害蟲生態(tài)研究室用水分含量13%的小麥籽粒添加少量碎麥粒在(32±1)℃,70%±5% RH條件下飼養(yǎng)多代。

1.2 趨光行為測定裝置

將由玻璃嚴(yán)密粘合而成的長方體(56 cm×8 cm×8 cm)用作谷蠹趨光行為的測定裝置,如圖1所示。整個裝置用黑色不透光的膠帶粘貼嚴(yán)密,并設(shè)置可移開的上蓋用來觀察通道內(nèi)試蟲的分布情況。裝置底部貼有整張白色濾紙便于昆蟲爬行和計數(shù),并避免昆蟲鉆入縫隙躲藏。裝置一端外部放置光源。自光源入射端至另一端將裝置分為趨光通道、感光區(qū)和釋放區(qū)三部分,各區(qū)長度分別為40、8和8 cm。各區(qū)之間用不透光的玻璃板隔開,玻璃板與裝置底部留有0.5 cm的間隙,作為昆蟲爬行的通道。趨光通道中離光源越近亮度越大。將趨光通道底部的濾紙每間隔8 cm做一標(biāo)記線,作為一個分級,共分為5個等級。離光源越近等級越高,最近處為5級,最遠(yuǎn)處為1級。利用WGD-8A組合式多功能光柵光譜分析儀測定主波長和半波帶寬來選擇試驗所使用的光源。試驗共選取10個光源,分別為紫外光(4種)、紫光、藍(lán)光、翠綠光、綠光、黃光和紅光光源,主波長分別為365、375、385、395、430、450、495、530、575和620 nm,半波帶寬均為5 nm。光源通過裝置一端的中心孔(d=3 cm)射入趨光通道。進(jìn)行趨光行為觀察之前,首先通過調(diào)整光源與觀察裝置的相對距離設(shè)定試蟲釋放區(qū)的光強(qiáng)。由于可見光與紫外光光強(qiáng)測量無法統(tǒng)一,因此將光強(qiáng)按照兩個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一,即趨光通道1區(qū)內(nèi),可見光強(qiáng)度為1 500 lx,紫外光強(qiáng)度為0.1 mW/cm2。

圖1 趨光反應(yīng)裝置示意圖Fig.1 Diagram of the phototaxis test device

1.3 谷蠹趨光行為觀察

從培養(yǎng)瓶中不區(qū)分性別地隨機(jī)挑選特定生理狀態(tài)的活躍成蟲放入培養(yǎng)皿中備用。除了在評價日齡的影響時,使用特定日齡的試蟲外,其他試驗均選擇10～15日齡的試蟲進(jìn)行生測。為消除試驗準(zhǔn)備過程中光經(jīng)歷對試蟲趨光行為的影響,試驗前將試蟲放在全暗環(huán)境下適應(yīng)1 h以上[9-10],然后將其轉(zhuǎn)入觀察裝置的釋放區(qū),10 min后記錄試蟲在趨光通道內(nèi)各區(qū)域的分布情況。除了在評價釋放密度的影響時,一次性分別釋放10、20、30和40頭試蟲外,其他試驗均一次性釋放30頭試蟲。每次測定的試蟲均只使用一次。每個處理重復(fù)5次。所有試驗均在自制的暗室內(nèi)進(jìn)行,測試的環(huán)境條件為(32.0±1)℃,75%±5% RH。除了在評價燈光波長對趨光行為的影響時,使用所有的光源外,其他試驗均選用綠光光源(主波長530 nm)。

評價日齡的影響時,分別選取羽化后1、5、10和15日齡的試蟲進(jìn)行測定;評價饑餓處理的影響時,將試蟲從培養(yǎng)瓶中挑出后放入空培養(yǎng)瓶中分別饑餓12、24、36和48 h后測定,以同日齡的正常取食試蟲為對照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

記錄趨光通道內(nèi)各分布區(qū)的試蟲數(shù)和總試蟲數(shù)后,計算趨光指數(shù)[13]。試蟲對某種光源的趨光指數(shù)越大,表明試蟲對其趨光性越強(qiáng)。

趨光指數(shù)(%)=

利用方差分析和Duncan’s新復(fù)極差法評價光源種類、光源強(qiáng)度、日齡、釋放密度和饑餓處理時間對試蟲趨光行為的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 光源波長對谷蠹成蟲趨光行為的影響

谷蠹成蟲對10種光源都表現(xiàn)出一定的趨光性(趨光指數(shù)>0)。在可見光中(圖2a),試蟲對主波長530 nm和575 nm的光源的趨光指數(shù)最高,說明試蟲對這兩種光源的趨性最強(qiáng),對主波長為450、495和620 nm的光源的趨性稍弱,對主波長430 nm的光源的趨性最弱(P<0.05)。在紫外光區(qū)(圖2b),試蟲對主波長為365、385和395 nm的光源的趨性較強(qiáng),但對主波長為375 nm的光源的趨性較弱(P<0.05)。由于谷蠹成蟲對綠光最為敏感,因此在進(jìn)一步的試驗中選擇綠光測試光強(qiáng)、日齡、蟲口密度和饑餓處理對谷蠹趨光性的影響。

圖2 不同光源下成蟲的趨光指數(shù)Fig.2 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults under different lights

2.2 光強(qiáng)對谷蠹成蟲趨光行為的影響

燈光強(qiáng)度越大,谷蠹成蟲的趨光行為越強(qiáng)(圖3)。20 000和10 000 lx光強(qiáng)度下谷蠹的趨光指數(shù)顯著高于5 000、2 500和1 500 lx光強(qiáng)度下的趨光指數(shù)(P<5%)。

2.3 日齡對谷蠹成蟲趨光性影響

隨日齡的增加,谷蠹成蟲的趨光性逐漸增加(圖4)。10日齡和15日齡試蟲的趨光性顯著高于1日齡和5日齡的成蟲(P<5%)。趨光指數(shù)隨成蟲日齡變化表現(xiàn)為10～15日齡達(dá)高峰值,20日齡趨光性顯著降低(P<5%)。

圖3 不同光強(qiáng)的綠光燈下谷蠹成蟲的趨光指數(shù)Fig.3 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different light intensities under green light

圖4 同一光照(綠光)下不同日齡的谷蠹成蟲的趨光指數(shù)Fig.4 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different ages under green light

2.4 釋放蟲口密度對谷蠹的趨光性影響

當(dāng)釋放蟲口密度增大時,谷蠹成蟲的趨光性增強(qiáng)(圖5)。與同時釋放10頭和20頭的試蟲相比,同時釋放30、40和50頭試蟲時谷蠹成蟲的趨光指數(shù)升高(P<0.05)。

2.5 饑餓時間對谷蠹趨光性的影響

在0～2 d內(nèi),隨著饑餓處理時間的延長,谷蠹成蟲的趨光行為逐漸增強(qiáng),至2 d達(dá)到峰值。而后隨著饑餓時間的增長,其表現(xiàn)的趨光行為逐漸減弱(P<0.05)(圖6)。

圖5 同一光照(綠光)下不同釋放密度的谷蠹成蟲的趨光指數(shù)Fig.5 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different release densities under green light

圖6 同一光照(綠光)下不同饑餓處理時間的 谷蠹成蟲的趨光指數(shù)Fig.6 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different starvation periods under green light

3 結(jié)論與討論

光源波長是影響昆蟲趨光行為的最主要因素,不同昆蟲種類對光源波長的敏感性也有差異[14],因此選擇特異性波長的誘捕光源,有利于針對性地開展害蟲誘捕,而減少對天敵等有益昆蟲的傷害。在本試驗中,谷蠹成蟲對可見綠光(530 nm)和黃光(570 nm)和紫外光(365、385和395 nm)的趨性最強(qiáng),并且光源的強(qiáng)度會影響谷蠹的趨光性。已有研究表明,燈光波長的混用具有誘捕增效作用[15]。在以后光源的篩選工作中,可以進(jìn)一步評價兩類光源的混用增效作用。谷蠹通常羽化3～4 d交配和產(chǎn)卵,而本試驗發(fā)現(xiàn)谷蠹的趨光行為隨日齡的增加而增加,10～15日齡時達(dá)到峰值。谷蠹感光敏感期與其交配和產(chǎn)卵期的重疊有助于提高燈光誘捕對谷蠹種群的控制效果。

除光源波長外,其他因素也會影響燈光的誘捕效果?？紤]到誘捕光源必須懸掛一定的高度,才能擴(kuò)大光波的照射范圍,引發(fā)更多的昆蟲產(chǎn)生感應(yīng)。因此,可以推斷凡是能夠影響昆蟲飛行行為或活躍程度的因素都會影響燈光誘捕效果。Cox等發(fā)現(xiàn)除溫度外,蟲口密度和饑餓處理都會影響谷蠹的起飛行為。蟲口密度和饑餓處理時間與谷蠹的起飛頻率正相關(guān)[16]。本研究發(fā)現(xiàn),在一定的范圍內(nèi),隨著蟲口密度和饑餓處理時間的增加,谷蠹的趨光行為增強(qiáng)。這說明昆蟲的起飛行為與趨光行為正相關(guān)。蟲口密度較高時,谷蠹的起飛和趨光性強(qiáng),有利于提高燈光誘捕效率。而短時間的饑餓處理后谷蠹的起飛和趨光行為增強(qiáng),意味著可在糧庫糧食輪換的間隙,使用燈光誘捕藏匿在倉房縫隙中的谷蠹,避免其二次感染新入倉的糧食。

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(責(zé)任編輯：田 喆)

Phototaxis behavior ofRhyzoperthadominica(Fabricius)

Wang Zhengyan, Miao Shiyuan, Lu Yujie, Sun Lei

(School of Food Science and Technology, Collaborative Innovation Centre of Henan Grain Crops, Henan Collaborative Innovation Centre of Grain Storage and Security; Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

To discuss the insect phototaxis and popularize the application of light trapping technology in the integrated management of stored product pests, the effects of light wavelength, light intensity,insect age, population density and deprivation of food on the phototactic behavior ofRhyzoperthadominica(Fabricius) adults were evaluated under the laboratory conditions. The results showed that beetles showed higher phototaxis to 530 and 575 nm wavelengths within the visible light spectrum. Within the ultraviolet light spectrum, beetles showed higher phototaxis to the wavelengths of 365 nm, 385 nm and 395 nm. Within a certain range of light intensity, their phototaxis increased with the increment of light intensity. With the increment of the age, their phototaxis initially reached to a plateau at the age of 10-15 days and then shrank; with the increment of starvation period, their phototaxis initially reached to a plateau after 2 d of starvation and then shrank; with the increment of the insect density, their phototaxis increased. These data provide some

to the research and application of light trapping ofR.dominica.

Rhyzoperthadominica; phototaxis; light wavelength; light intensity; biological status; crowding

2015-11-07

2015-12-05

河南工業(yè)大學(xué)人才基金(150434); 國家自然科學(xué)基金 (31272360)

Q 967

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.05.012

* 通信作者 E-mail: zywangedu@163.com