柞蠶蛹膠囊飼養(yǎng)蠋蝽對(duì)其捕食枸杞棉蚜功能的影響

戴文昊,張志林,姜雄,李可琢,段立清

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019；2.國(guó)家林業(yè)和草原局森林和草原病蟲害防治總站遼寧沈陽 110034；3.烏蘭察布市森林病蟲防治檢疫站內(nèi)蒙古集寧 012000)

蠋蝽Aram chinensis又名蠋敵，屬半翅目Hemiptera蝽科Pentatomidae蠋蝽屬AramHahn，在我國(guó)北方地區(qū)分布廣泛[1]。可捕食鱗翅目Lepidoptera、鞘翅目 Coleoptera等40余種農(nóng)林害蟲[2]，在我國(guó)東北地區(qū)、內(nèi)蒙古大興安嶺地區(qū)1 a發(fā)生1～2代，在北京地區(qū)1 a發(fā)生2～3代[3-5]。蠋蝽適應(yīng)性強(qiáng)、食性廣，可進(jìn)行人工繁殖飼養(yǎng)。用柞蠶蛹飼養(yǎng)蠋蝽，人工釋放防治榆紫葉甲Ambrostoma quadriimopressum、黃刺蛾Cnidocampa flavescens，蟲口密度顯著降低并在自然環(huán)境中定殖形成種群而長(zhǎng)期有效抑制蟲口數(shù)量[4]。人工釋放蠋蝽防治榆藍(lán)葉甲Pyrrhalta aenescens[6]、雙斑長(zhǎng)跗螢葉甲Monolepta hieroglyphica取得了良好效果[7]。蠋蝽還用于防治甜菜害蟲[8]及美國(guó)白蛾Hyphantria cunea[9]等，是應(yīng)用較多、開發(fā)利用潛力較大的捕食性天敵之一。

我國(guó)西北地區(qū)廣泛種植枸杞，其具有較高的食用藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。棉蚜Aphis gossypii、枸杞木虱Poratrioza sinicaYang＆Li等危害枸杞枝葉及果實(shí)，是枸杞產(chǎn)區(qū)主要害蟲[10]。枸杞棉蚜可導(dǎo)致枸杞減產(chǎn)20%左右并可間接傳播植物病毒[11]。過量使用化學(xué)農(nóng)藥，可導(dǎo)致天敵昆蟲大量死亡，嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡。長(zhǎng)期施藥易使害蟲產(chǎn)生抗藥性，并造成農(nóng)藥殘留超標(biāo)和環(huán)境污染，嚴(yán)重影響枸杞品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境[12]。構(gòu)建生物防治體系替代化學(xué)防治，利用蠋蝽等重要捕食性天敵食性廣和易定殖等特點(diǎn)進(jìn)行人工飼養(yǎng)，可為防治枸杞棉蚜開辟一條新途徑。

功能反應(yīng)是衡量天敵昆蟲對(duì)害蟲捕食能力的重要指標(biāo)，通過搜尋效應(yīng)、處理時(shí)間及最大捕食量來評(píng)價(jià)捕食能力[13]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，蠋蝽在野生枸杞林有分布且可捕食枸杞棉蚜等枸杞害蟲，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)蠋蝽對(duì)枸杞棉蚜的控制能力具有重要意義。如何提供充足、安全的飼料是大規(guī)模人工飼養(yǎng)蠋蝽面臨的重要問題。研究表明，柞蠶蛹是良好食料，蠋蝽直接刺吸取食柞蠶蛹時(shí)，分泌酶液進(jìn)行體外消化，導(dǎo)致柞蠶蛹快速死亡變質(zhì)，也會(huì)造成蠋蝽大量死亡，增加飼養(yǎng)成本。用柞蠶蛹膠囊飼養(yǎng)對(duì)蠋蝽的生長(zhǎng)發(fā)育無顯著影響[14]，但柞蠶蛹膠囊飼養(yǎng)蠋蝽對(duì)其捕食能力是否有影響尚不清楚。筆者在室內(nèi)比較柞蠶蛹膠囊和柞蠶蛹飼養(yǎng)對(duì)蠋蝽各蟲態(tài)捕食功能反應(yīng)，分析柞蠶蛹膠囊對(duì)蠋蝽捕食能力的影響，研究種內(nèi)干擾作用，為田間釋放確定合理密度提供理論依據(jù)，為建立枸杞害蟲生物防治體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 蠋蝽在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)科技園區(qū)采集、在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人工飼養(yǎng)的2齡若蟲，分別使用柞蠶蛹和柞蠶蛹膠囊飼養(yǎng)[14]。1齡若蟲無捕食能力，不作為供試材料。枸杞棉蚜在科技園區(qū)枸杞林內(nèi)采集后在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用盆栽枸杞苗飼養(yǎng)，蟲態(tài)為無翅成蚜。柞蠶蛹購(gòu)買后在實(shí)驗(yàn)室5℃恒溫冰箱內(nèi)冷藏儲(chǔ)存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 柞蠶蛹膠囊飼料制作 將潔凈的試驗(yàn)器材放置于超凈工作臺(tái)內(nèi)，紫外線消毒1 h。選取冷藏儲(chǔ)存的鮮活柞蠶蛹用清水浸泡洗凈表面雜質(zhì)，用1%84消毒液對(duì)體表進(jìn)行10 min浸泡消毒處理，蒸餾水沖洗3次去除表面消毒液，濾紙擦干柞蠶蛹后取出消化道棄置不用，將處理完畢的柞蠶蛹與蒸餾水按2∶1的質(zhì)量比放入粉碎機(jī)內(nèi)勻漿2 min，將勻漿液用3層醫(yī)用紗布過濾，濾液裝入密封容器中冷藏備用[14]。

在無菌條件下，用軟膠塞將置于孔徑9 mm膠囊填充板上的Parafilm?M封口膜覆按壓出直徑9 mm、深2.5 mm的膠囊坑，用移液槍在膠囊坑內(nèi)注入柞蠶蛹濾液300 μL進(jìn)行膠囊灌裝，覆透明膠帶，密封制成相同劑量的整板膠囊(圖1)。4℃恒溫冰箱儲(chǔ)存。

圖1 柞蠶蛹膠囊飼料制作Fig.1 Making the Antherea pernyi capsule

1.2.2 膠囊飼料飼養(yǎng)對(duì)蠋蝽捕食枸杞棉蚜的影響

分別用柞蠶蛹及其膠囊飼料飼養(yǎng)蠋蝽2～5齡若蟲及成蟲。以培養(yǎng)皿(10 cm×2 cm)作為密閉活動(dòng)空間，枸杞棉蚜以 10，20，30，40，60 頭/皿設(shè)置密度梯度，新鮮枸杞葉片保濕處理后作為蚜蟲食物，不同飼料處理分別放入1頭不同蟲態(tài)蠋蝽，用保鮮膜密封，扎小孔保證空氣流通。每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，5個(gè)空白對(duì)照。在相同條件下記錄蠋蝽1 d中對(duì)棉蚜的捕食量，空白對(duì)照校正捕食量。進(jìn)行HollingⅡ功能反應(yīng)模型擬合[15-16]，方程N(yùn)a=aNtT/(1+aThNt)。式中:Na為天敵捕食量；a為瞬間攻擊率；Nt為被捕食者密度；T為獵物暴露于捕食者的時(shí)間，t=1(本實(shí)驗(yàn)獵物暴露時(shí)間為1 d)；Th為獵物處理時(shí)間。

搜尋效應(yīng)計(jì)算公式S=a/(1+aThNt)，式中:S為搜尋效應(yīng)值。

1.2.3 不同蟲期蠋蝽的種內(nèi)干擾 用上述試驗(yàn)方法飼養(yǎng)蚜蟲，各齡期蠋蝽設(shè)置5個(gè)密度梯度，分別為1，2，3，4，5 頭/皿，按照 1 頭蠋蝽 20 頭無翅成蚜設(shè)置比例，并使用上述方法為蚜蟲提供新鮮葉片。每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)并設(shè)置5個(gè)空白對(duì)照，校正捕食量。捕食量根據(jù)Hassell-Varley模型E=qP-m，模擬計(jì)算蠋蝽的種內(nèi)干擾系數(shù)[17-18]，E為平均捕食率，P為密度，m為種內(nèi)干擾系數(shù)，q為P=1頭時(shí)的最大捕食率。

1.3 數(shù)據(jù)處理 使用Microsoft Excel和SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用最小二乘法計(jì)算功能反應(yīng)參數(shù)[19]。Duncan多重比較法分析捕食量差異。采用χ2檢驗(yàn)比較捕食功能反應(yīng)理論與實(shí)際捕食量的差異和種內(nèi)干擾中平均捕食率差異。種內(nèi)干擾的單頭捕食量采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析。功能反應(yīng)與種內(nèi)干擾擬合結(jié)果采用T檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 柞蠶蛹膠囊對(duì)蠋蝽不同蟲期的捕食枸杞棉蚜的功能反應(yīng) 2種飼養(yǎng)方式下，2～5齡蠋蝽對(duì)枸杞棉蚜的單日捕食量隨獵物密度的升高而增加，成蟲對(duì)獵物捕食量無明顯上升趨勢(shì)；蠋蝽3齡若蟲單日捕食量最高，成蟲捕食量最低。飼養(yǎng)的各齡期蠋蝽在不同獵物密度下單日捕食量，2種飼料間無顯著差異；僅蠋蝽5齡若蟲在獵物密度為60頭/皿時(shí)，取食柞蠶蛹的蠋蝽高于取食柞蠶蛹膠囊飼料的捕食量。(表1)

表1 柞蠶蛹和柞蠶蛹膠囊飼養(yǎng)的蠋蝽對(duì)不同獵物密度下枸杞棉蚜單日捕食量Tab.1 Daily average predation of different instars of A.chinensis on A.gossypii under different prey densities

柞蠶蛹及其膠囊飼喂下蠋蝽對(duì)枸杞棉蚜的捕食反應(yīng)無明顯差異，只有膠囊制劑飼養(yǎng)成蟲的功能反應(yīng)擬合方程相關(guān)系數(shù)低于柞蠶蛹飼養(yǎng)的相關(guān)系數(shù)(分別為r=0.44，r=0.93)，2～5齡若蟲的擬合結(jié)果均符合HollingⅡ型方程，而且相關(guān)系數(shù)相差不明顯。成蟲對(duì)枸杞棉蚜的捕食量低于若蟲，并與蚜蟲密度相關(guān)性不強(qiáng)。柞蠶蛹及其膠囊飼喂的蠋蝽3齡若蟲的理論最大捕食量為36.0頭和33.8頭，實(shí)際捕食量為21.4頭和23.0頭，捕食能力最強(qiáng)，卡方檢驗(yàn)理論值與實(shí)際值偏離程度無顯著差異。2，4，5齡的捕食能力低于3齡若蟲，成蟲捕食能力低于若蟲。不同處理?xiàng)l件下蠋蝽同一齡期的瞬間攻擊率(a)和獵物處理時(shí)間(Th)也無顯著差異。總的來說，柞蠶蛹和柞蠶蛹膠囊飼喂下，3齡的捕食量最大，a最高，Th最短；成蟲a最低、Th最長(zhǎng)、捕食量最小。(表2)

表2 柞蠶蛹和柞蠶蛹膠囊飼料飼養(yǎng)不同蟲態(tài)蠋蝽對(duì)枸杞蚜的捕食功能反應(yīng)比較Tab.2 Functional response of different intars of A.chinensis fed on A.pernyi pupa or its capsule prey on A.gossypii

2.2 柞蠶蛹膠囊對(duì)蠋蝽各蟲態(tài)捕食枸杞棉蚜搜尋效應(yīng)的影響 柞蠶蛹及其膠囊飼喂的蠋蝽各蟲態(tài)對(duì)枸杞棉蚜的搜尋效應(yīng)(S)均隨獵物密度的增加而降低；相同獵物密度下2種飼養(yǎng)方式的蠋蝽S值相近；3，4齡若蟲的S值隨密度增加而下降最多，2，5齡及成蟲的S值變化較小；3，4齡若蟲的S值均高于其它蟲態(tài)，即 3，4齡若蟲對(duì)獵物的搜尋效應(yīng)最高。(表3)

表3 不同發(fā)育階段蠋蝽捕食枸杞棉蚜的搜尋效應(yīng)(S)值Tab.3 Search effect of different instar of A.chinensis prey on Aphis gossypii

2.3 柞蠶蛹及其膠囊對(duì)不同發(fā)育階段蠋蝽捕食枸杞棉蚜功能的種內(nèi)干擾效應(yīng) 隨著自身密度的增加，蠋蝽對(duì)獵物的單頭捕食量均下降；相同獵物密度下柞蠶蛹及其膠囊飼喂的同齡蠋蝽對(duì)蚜蟲的平均捕食量無顯著差異(獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，P＞0.05)。其中，3齡若蟲捕食量在所有獵物密度梯度下捕食量均為最高。蠋蝽密度上升，平均捕食量降低，存在種內(nèi)干擾效應(yīng)。(表4)

表4 各發(fā)育階段蠋蝽自身密度對(duì)捕食枸杞棉蚜量的影響 單位：頭Tab.4 Predation of different instar of Aram chinensis prey on Aphis gossypii unit：head

在一定的生存空間內(nèi)，天敵與獵物的密度比例增加，捕食者與獵物生存空間同時(shí)受到壓縮會(huì)產(chǎn)生種內(nèi)干擾現(xiàn)象。利用Hassell-Varley模型擬合得出蠋蝽各蟲態(tài)的種內(nèi)干擾方程，蠋蝽成蟲與Hassell模型擬合度相關(guān)系數(shù)較低，其他蟲態(tài)的擬合相關(guān)性較高，χ2檢驗(yàn)無顯著差異。3齡若蟲的最大捕食率最高、種內(nèi)干擾系數(shù)相對(duì)較低，成蟲的捕食率最低。柞蠶蛹及其膠囊飼喂對(duì)2～5齡蠋蝽若蟲最大捕食率、種內(nèi)干擾無顯著影響。(表5)

表5 柞蠶蛹及其膠囊飼喂不同蟲態(tài)蠋蝽捕食枸杞棉蚜的種內(nèi)干擾Tab.5 Intraspecific interference of A.chinensis fed on A.pernyi pupa and its capsule prey on A.gossypii

3 結(jié)論與討論

柞蠶蛹膠囊飼養(yǎng)對(duì)蠋蝽捕食枸杞棉蚜的功能沒有明顯影響，可用柞蠶蛹膠囊替代柞蠶蛹大量人工飼養(yǎng)蠋蝽，不僅易于管理，且降低成本[14]；3齡若蟲的最大捕食量大、搜尋效應(yīng)高，種內(nèi)干擾相對(duì)較低，是野外釋放的最佳蟲期。李國(guó)平等制作半固體飼料飼養(yǎng)日本通草蛉Chrysoperla nipponensis捕食荻草谷網(wǎng)蚜Macrosiphum miscanthi降低蟲口數(shù)量[20]，程英等人工制作非蟲源飼料飼養(yǎng)七星瓢蟲Coccinella septempunctata捕食豆蚜Aphis craccivora的功能反應(yīng)[21]和張?zhí)熹仁褂萌斯わ暳巷曫B(yǎng)龜紋瓢蟲Propylea japonica捕食棉蚜Aphis gossypii[22]，均與天然食料無差異。由于蠋蝽的廣食性，改變飼料對(duì)其捕食性影響較小，這與麥蛾Sitoroga cerealella卵飼養(yǎng)東亞小花蝽Orius insidiosus捕食西花薊馬Frankliniella occidentalis[23]、地中海粉斑螟Ephestia kuehniella飼養(yǎng)異色瓢蟲Harmonia axyridis捕食豆蚜[24]對(duì)捕食功能反應(yīng)的影響結(jié)果相似。

研究表明，獵物的體型大小和活動(dòng)能力均會(huì)影響天敵的捕食偏好性。捕食者更偏好捕食體型大、活動(dòng)能力低的獵物，降低在食物獲取中的投入[25]，減少捕獵次數(shù)和獵物處理時(shí)間，有利于生存和繁殖[26-27]。捕食蚜蟲對(duì)蠋蝽功能反應(yīng)、生長(zhǎng)發(fā)育及有效定殖情況有待進(jìn)一步研究。很多天敵如七星瓢蟲捕食低齡草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda幼蟲[28]、枸杞木虱P.sinica[29]存在明顯的種內(nèi)干擾，蠋蝽對(duì)枸杞棉蚜的捕食也存在明顯的種內(nèi)干擾，在田間釋放時(shí)應(yīng)根據(jù)枸杞林內(nèi)棉蚜的蟲口密度選擇釋放密度，在保證效果的同時(shí)避免天敵昆蟲競(jìng)爭(zhēng)增加過度防治。

使用天敵昆蟲進(jìn)行生物防治的關(guān)鍵在于天敵的繁育和釋放。只有在適當(dāng)?shù)尼尫艜r(shí)間繁育大量?jī)?yōu)質(zhì)天敵昆蟲才能達(dá)到預(yù)期效果。本研究表明，3齡若蟲的捕食能力最高，是田間釋放防治枸杞棉蚜的最佳時(shí)期。但外部環(huán)境因子、捕食者的喜食偏好及害蟲的防御都會(huì)影響野外防治效果，蠋蝽在自然條件下對(duì)枸杞棉蚜的捕食能力還有待進(jìn)一步研究。