幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發育和生殖的影響

何 超，沈登榮，尹立紅，張 睿，袁盛勇，田學軍

（1.紅河學院生物科學與農學學院/云南省高校滇南特色生物資源研究與利用重點實驗室，云南 蒙自 661199；2.西南林業大學生物多樣性保護學院，昆明 650224）

井上蛀果斑螟（Assara inouei），隸屬于鱗翅目（Lepidoptera）螟蛾科（Pyralidae）。截至目前，井上蛀果斑螟雖在中國、日本和韓國等東亞國家有分布記述[1-2]，但僅為害我國云南地區并處于持續高發態勢，對云南石榴產業形成威脅[3]。云南為我國石榴產量最大地區之一，種植面積約8 000 hm2，年出口量約7萬t，貨值超1億美元[4]。井上蛀果斑螟成蟲一般將卵產在石榴花、果實萼筒周圍或表面不光滑處；幼蟲孵化后主要從花絲、萼筒、果皮等處潛入果實內取食，鉆蛀同時向外排出糞便，引起石榴裂果、腐爛和脫落，致使嚴重減產[5]。老熟幼蟲喜在風干石榴果實內化蛹，一個果實內可有多頭蛹。如防控不當，果園蟲果率60%以上，落果率30%以上，嚴重影響石榴產量和質量[6]。

研究表明，幼蟲密度對昆蟲生長發育、生活史及行為等影響顯著[7-8]。例如，二化螟（Chilo sup?pressalis）幼蟲在高密度條件下幼蟲期和蛹期顯著縮短，對成蟲壽命和產卵量無顯著影響[9]；小菜蛾（Plutella xylostella）在高幼蟲密度時幼蟲期和蛹期顯著延長，產卵量逐漸降低，密度過高或過低時，成蟲壽命均顯著縮短[10]。在恒定空間和有限食物條件下，幼蟲密度對昆蟲種群增長指數影響顯著。草地螟（Loxostege sticticalis）種群以10頭·瓶-1（瓶容積650 mL）[11]、二點委夜蛾（Athetislepigone）以5頭·瓶-1（瓶容積750 mL）[12]、馬鈴薯塊莖蛾（Phthorimaea operculella）以1頭·塊莖-（1塊莖質量13~26 g）[13]、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）以10頭·瓶-1（瓶容積850 mL）[14]幼蟲密度種群增長指數最高，而幼蟲密度過高或過低，均導致其種群增長指數降低。此外，幼蟲密度對幼蟲取食行為[15-16]、抗病能力[17]和成蟲飛行力[18]等亦有顯著影響，是昆蟲種群增長重要影響因素。因此，了解幼蟲密度對昆蟲生活史參數和種群增長影響，對分析害蟲種群動態及提高預測預報水平尤為重要。

井上蛀果斑螟田間調查表明，果園中一個被害石榴果實內平均有幼蟲5~10頭[5]，幼蟲常群居為害，但井上蛀果斑螟種群動態變化是否存在幼蟲密度調節作用尚不清楚。鑒于此，為明確幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發育和生殖的影響，本試驗研究不同幼蟲密度對井上蛀果斑螟各蟲態發育歷期、存活率和繁殖率等生物學參數變化，并比較其生命表參數，以期為分析井上蛀果斑螟種群數量動態變化規律提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

供試井上蛀果斑螟采于云南蒙自周邊石榴園，于實驗室內人工飼養多代，幼蟲飼喂酸綠籽石榴果皮，成蟲飼喂10%蔗糖水[19]。飼養環境條件為溫度（25±1）℃，相對濕度（70±10）%，光周期15 L∶9 D，光照強度5 500 lx。取發育良好初孵幼蟲作為供試蟲源。

1.2 幼蟲密度設置及各蟲態生物學參數觀測

幼蟲期：共設6個幼蟲密度處理：分別為1，5、10、15、20和25頭·皿-（1Φ=9 cm）。幼蟲孵化當天開始試驗。按照上述設定密度分別將健康1日齡幼蟲放至裝有適量新鮮酸石榴皮玻璃培養皿內，人工氣候箱內飼養觀察，環境條件同上。10皿一組為1個處理，其中1頭·皿-1密度處理重復10次，其余密度處理重復3次。每日8:00、14:00和20:00定時觀察幼蟲發育情況，根據幼蟲取食情況，更換新鮮石榴皮并清理蟲糞，直至幼蟲發育至老熟，記錄統計幼蟲存活情況和發育時間。

預蛹期：待老熟幼蟲停止取食，爬至飼料、皿底或皿蓋等處結繭后，即進入預蛹期，觀察方法同幼蟲期，記錄老熟幼蟲進入預蛹時間。

蛹期：老熟幼蟲化蛹2 d后，將其逐個取出，辨別雌、雄后，分別從各密度處理中隨機取雌、雄蛹各30頭，逐個稱蛹質量，重復3次。將不同密度處理中所化蛹單頭放入玻璃試管（直徑1.5 cm、高10 cm）中，濕棉塞封口，避免羽化后交配。每日觀察記錄發育情況，直至羽化結束。記錄蛹羽化時間及羽化數量。

成蟲期：選取不同密度處理組羽化12 h內健康成蟲5對，按雌、雄比1∶1隨機配對，放入840 mL透明塑料養蟲杯（直徑10 cm，高12 cm）中飼養，杯口覆紗布，杯內放蘸10%蔗糖水的脫脂棉球補充營養，放入硫酸紙供其產卵，每處理重復3次。每日10:00觀察記錄成蟲產卵及存活情況，直至成蟲全部死亡。記錄成蟲產卵前期、產卵期時間節點及產卵量。

卵期：取上述不同密度處理組成蟲24 h內初產卵，置于培養皿內（≥50粒），皿內放蘸有無菌水濕棉球保濕，蓋上皿蓋。每處理重復3次。每日觀察孵化情況，統計蟲卵孵化率。

1.3 井上蛀果斑螟種群生命表組建

根據不同幼蟲密度下井上蛀果斑螟羽化率、成蟲性比、產卵量和卵孵化率等參數，按照吳坤君等方法組建井上蛀果斑螟不同幼蟲密度種群生命表[20]，計算種群增長指數（I）。

1.4 數據處理與分析

采用SPSS19.0統計分析試驗數據，不同處理間用Duncan's新復極差法檢驗差異顯著性，其中幼蟲死亡率、化蛹率、羽化率、成蟲畸形率和卵孵化率經反正弦轉換后分析。用Excel 2010軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲存活率的影響

由圖1可知，幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲存活率有顯著影響（F=16.52，P<0.01）。幼蟲存活率以10頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為69.59%，其次為15頭·皿-1，為65.67%，二者無顯著差異；幼蟲存活率以25頭·皿-1幼蟲密度處理最低，為36.12%。1、5和20頭·皿-1幼蟲密度處理存活率分別為51.78%、62.64%和44.50%，三者差異顯著。

圖1 幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲存活率的影響Fig.1 Effectsof larval density on larval survival rateof Assara inouei

2.2 幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發育的影響

由表1可知，幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲、蛹發育歷期和蛹質量有顯著影響（幼蟲期：F=4.97，P<0.05；蛹期：F=3.48，P<0.05；雌蛹質量：F=10.23，P<0.01；雄蛹質量：F=8.95，P<0.01），但對預蛹期無顯著影響（F=1.47，P>0.05）。幼蟲和蛹均以25頭·皿-1幼蟲密度處理較長，分別為20.36 d和8.56 d；均以15頭·皿-1幼蟲密度處理較短，分別為18.32 d和7.01 d，且1、5和10頭·皿-1密度處理幼蟲和蛹發育歷期均無顯著差異。井上蛀果斑螟雌、雄蛹質量隨幼蟲密度增大而減小，雌、雄蛹質量均以1頭·皿-1密度處理最高，分別為17.18和15.27 mg；25頭·皿-1幼蟲密度蛹重較輕，分別為14.16和13.24 mg，且5、10和15頭·皿-1密度處理間無顯著差異。

2.3 幼蟲密度對井上蛀果斑螟化蛹、羽化和雌雄性比的影響

從表2可看出，幼蟲密度對井上蛀果斑螟化蛹率和成蟲畸形率有顯著影響（化蛹率：F=15.49，P<0.01；成蟲畸形率：F=9.51，P<0.01），但對羽化率和成蟲雌雄性比無顯著影響（羽化率：F=0.68，P>0.05；雌雄性比：F=0.82，P>0.05）。化蛹率以15頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為98.83%，其次為10頭·皿-1，為97.42%，二者無顯著差異；化蛹率以25頭·皿-1幼蟲密度處理最低，為76.67%。成蟲畸形率以25頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為7.27%，其次為20頭·皿-1，為6.59%，二者無顯著差異；15頭·皿-1幼蟲密度處理成蟲畸形率較低，為2.24%，但與1、5和10頭·皿-1幼蟲密度處理無顯著差異。

表1 幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲期、蛹期和蛹質量的影響Table 1 Effects of larval density on larval duration,pupal duration and pupal mass of Assara inouei

表2 幼蟲密度對井上蛀果斑螟化蛹和羽化的影響Table 2 Effects of larval density on pupation and eclosion of Assara inouei

2.4 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲產卵前期和產卵期的影響

由圖2可知，幼蟲密度對井上蛀果斑螟產卵前期和產卵期有顯著影響（產卵前期：F=6.47，P<0.01；產卵期：F=12.33，P<0.01）。產卵前期以25頭·皿-1幼蟲密度處理較長，為3.43 d，其次為1頭·皿-1，為3.20 d，二者無顯著差異；以15頭·皿-1幼蟲密度處理較短，為1.52 d，且與10頭·皿-1密度處理無顯著差異。產卵期以15頭·皿-1幼蟲密度處理較長，為7.61 d，其次為10頭·皿-1，為7.33 d，二者無顯著差異；以25頭·皿-1幼蟲密度處理較短，為5.29 d，且與20頭·皿-1幼蟲密度處理無顯著差異。

圖2 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲產卵前期和產卵期的影響Fig.2 Effects of larval density on pre-oviposition duration and oviposition duration of adult Assara inouei

表3 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲壽命和生殖力的影響Table 3 Effects of larval density on longevity and fecundity of adult Assara inouei

2.5 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲壽命和生殖力的影響

從表3可看出，幼蟲密度對井上蛀果斑螟雌、雄成蟲壽命和平均單雌產卵量有顯著影響（雌蟲壽命：F=12.47，P<0.01；雄蟲壽命：F=10.69，P<0.01；平均單雌產卵量：F=58.09，P<0.01），但對卵孵化率無顯著影響（F=0.26，P>0.05）。雌成蟲壽命以1頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為17.43 d，其次為15頭·皿-1，為17.07 d；以25頭·皿-1幼蟲密度處理最短，為14.18 d；且1、5、10和15頭·皿-1密度處理間無顯著差異。雄成蟲壽命以15頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為16.64 d，其次為10頭·皿-1，為16.39 d，二者無顯著差異；以25頭·皿-1幼蟲密度處理較短，為13.83 d，且與20頭·皿-1幼蟲密度處理無顯著差異。平均單雌產卵量隨幼蟲密度增加而逐漸減少，以1頭·皿-1幼蟲密度處理最高，為90.36粒，以25頭·皿-1幼蟲密度處理最少，為42.15粒。

2.6 不同幼蟲密度下井上蛀果斑螟種群生命表

根據各幼蟲密度處理個體存活率和生殖力構建井上蛀果斑螟實驗種群生命表，其中起始幼蟲數假定為100頭，各發育階段生長發育和生殖數據為實際觀測平均值（見表4）。幼蟲密度為15頭·皿-1，井上蛀果斑螟種群增長指數最大，經一個世代后，種群數量增加26.52倍，其次為10頭·皿-1，種群數量增加24.59倍；而幼蟲密度為20和25頭·皿-1，經一個世代后，種群數量分別僅增加10.64倍和4.57倍。種群增長指數（y）與幼蟲密度（x）之間呈拋物線趨勢：y=-2.142x2+12.157x+7.578（R2=0.8697）。

表4 不同幼蟲密度下井上蛀果斑螟試驗種群生命表Table 4 Population life table of Assara inouei at different larval densities

3 討論

試驗結果表明，幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發育和生殖有顯著影響。幼蟲密度小于15頭·皿-1，種群增長指數隨幼蟲密度增加逐漸增加，且幼蟲和蛹發育歷期、成蟲畸形率和雌成蟲壽命無顯著差異；幼蟲密度大于15頭·皿-1，幼蟲存活率、化蛹率和種群增長指數均隨幼蟲密度增加顯著減少，但幼蟲和蛹發育歷期隨幼蟲密度增加顯著延長。表明井上蛀果斑螟適于群體生活，但在特定生存空間，井上蛀果斑螟幼蟲密度過高或過低均不利于該蟲生長發育和生殖。

井上蛀果斑螟幼蟲在密度偏低條件下，幼蟲密度對幼蟲和蛹發育歷期、化蛹率及成蟲產卵期影響較小，雖幼蟲存活率顯著減小，但蛹質量和單雌產卵量等值均保持較高水平，其在1、5和10頭·皿-1幼蟲密度時種群指數變化小，表明井上蛀果斑螟在低幼蟲密度下種內干擾和競爭相對高密度條件下并不激烈，這與孔海龍等對小菜蛾[10]、草地螟[11]研究結果一致。井上蛀果斑螟幼蟲在低密度下，由于種內競爭較小，食物資源充足，故蛹質量較大。庾琴等研究表明，蛹質量對梨小食心蟲（Grapholitha molesta）成蟲產卵量影響顯著，其質量與產卵量呈正相關[21]，本試驗研究結果也符合這一規律。

井上蛀果斑螟幼蟲在高密度下，幼蟲死亡率顯著增加，幼蟲和蛹發育歷期顯著延長，蛹質量、化蛹率、羽化率、成蟲壽命及單雌產卵量等均顯著減少。研究表明，昆蟲種群內密度過大時，種群內部對空間和食物競爭激烈，影響其種群數量增長[22]。本試驗中，井上蛀果斑螟在高密度幼蟲條件下，幼蟲期飼料在不同密度處理下均充足，不存在食物競爭，成蟲期生存環境和補充營養亦完全一致，因此幼蟲競爭生存空間，導致種群數量減少。井上蛀果斑螟幼蟲在高密度下，幼蟲和蛹發育歷期均顯著延長，與李艷等對二點委夜蛾[12]，馬艷粉等對馬鈴薯塊莖蛾[13]研究結果一致。孔海龍等對草地螟研究結果表明，在高幼蟲密度下，幼蟲發育歷期縮短，但蛹歷期顯著延長[11]。戴長庚等研究二化螟發現，高幼蟲密度下，幼蟲和蛹發育更快[9]。以上與本研究結果存在差異，表明幼蟲密度效應與昆蟲種類密切相關。

在自然條件下，種內密度效應是昆蟲對生境內種群密度過高的一種適應性反應，可通過降低后代數量使種群數量達到平衡[23]。井上蛀果斑螟幼蟲密度為15頭·皿-1，各蟲態發育最好，種群增長指數最大；但當幼蟲密度大于15頭·皿-1，種群增長指數顯著減小，表明井上蛀果斑螟幼蟲期存在密度制約效應及密度臨界值，本試驗條件下，該蟲密度臨界值為15頭·皿-1。在特定空間，井上蛀果斑螟幼蟲密度超過臨界值時發生明顯密度效應，使該蟲種群數量顯著減少。

綜上所述，井上蛀果斑螟幼蟲期存在密度制約效應及密度臨界值，幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發育和生殖有顯著影響。但在自然條件下，昆蟲種間密度效應還受到環境、寄主和天敵等因素影響，其變化情況有待進一步研究。