不同形態指標用于二化螟幼蟲齡期劃分的研究

楊 眉， 田春暉， 孫富余， 劉欣宇， 于鳳泉

[1.遼寧省農業科學院植物保護研究所，遼寧沈陽 110161 ；2.中國農業大學有機循環研究院(蘇州)，江蘇蘇州 215100]

二化螟[Chilosuppressalis(Walker)]是農業生產中的重要害蟲之一，尤其對水稻及茭白的危害尤為嚴重。前人通過對水稻及茭白2種寄主二化螟種群的研究，發現兩者在生物學、形態學特征上存在一定的差別[1]。針對二化螟形態學的研究表明，二化螟不同寄主種群在頭殼寬度、個體大小、體長等指標上具有一定差異[2]。但以形態指標為依據對二化螟進行分齡的報道不多，且相關報道之間存在著較大的差異。宋慧英等于1958年針對二化螟幼蟲進行分齡研究，認為在田間宜采用體長、體色、體線等指標對二化螟幼蟲進行分齡[3]；危寅如于1980年利用幼蟲背板作為指標對二化螟幼蟲進行了分齡[4]；GB/T 15792—2009《水稻二化螟測報調查規范》 選取了二化螟幼蟲的頭殼寬度及體長作為分齡的指標[5]。除此之外，另有部分學者認為，幼蟲體寬等指標對二化螟幼蟲齡期的劃分也具有一定的指導意義[6-7]。

由于二化螟是鉆蛀性害蟲，蛀入水稻莖稈之后，各項防治措施均難以生效，故精準掌握二化螟幼蟲的齡期是化學防治的關鍵環節。Dyar測定了28種鱗翅目昆蟲各齡期幼蟲的頭殼寬度，發現幼蟲頭殼寬度與齡期呈指數模型關系，可用于幼蟲齡期的劃分[8]。本研究通過室內飼養二化螟，獲得各齡期幼蟲，完成頭殼寬度、體質量、體長及體寬等4項指標的測定，明確二化螟幼蟲的齡期，探索劃分二化螟幼蟲蟲齡的最佳形態指標，旨在為科學防治二化螟提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本研究于2021年在遼寧省農業科學院植物保護研究所進行。供試二化螟蟲采集自遼寧省東港市新興區土房北村水稻田，置于恒溫光照培養箱中用水稻植株繼代飼養，溫度設定為28 ℃，每日光照時間16 h、黑暗時間8 h。始終保持飼養種群數不少于2 000頭。2021年5月自新一代二化螟卵開始孵化直到幼蟲化蛹，每日在水稻植株中收集不少于20頭幼蟲，進行各項形態指標測量。

1.2 試驗方法

選取二化螟幼蟲的頭殼寬度、體長、體寬及體質量作為測定指標。其中，體質量采用梅特勒托利多ME204電子天平進行測量，其余指標采用Leica DVM6S型超景深顯微鏡進行拍照、測量。

1.3 數據處理與分析

根據Dyar法則對二化螟幼蟲蟲齡進行劃分。利用DPS 18.1統計分析軟件對測定的各項指標數值進行頻數分析，并繪制相應的頻次分布圖，確定幼蟲齡數。根據測定值，利用DPS 18.1統計分析軟件根據各個指標的數據計算其相應的平均值、標準誤差及變異系數。按照Crosby生長法則計算Brooks指數和Crosby指數，進而比較各個測量指標數值的合理性，當Crosby指數≤10%時，表明齡數劃分合理，計算公式如下所示：

式中：xn和xn-1分別表示二化螟n齡與n-1齡幼蟲各個待測指標的數值平均值；bn和bn-1分別表示第n和第n-1個Brooks指數。

2 結果與分析

2.1 二化螟幼蟲齡數的確定

從2021年5月13日至2021年8月24日，共對室內飼養繁育的464頭二化螟幼蟲進行了頭殼寬度、體質量、體長及體寬等4項指標的測量，并根據其測量值制作頻次分布圖。

2.1.1 二化螟幼蟲頭殼寬度分布 由二化螟幼蟲頭殼寬度的頻次分布圖(圖1)可知，二化螟幼蟲的頭殼寬度出現了相對明顯的7個分布區，其中的7個峰值分別出現在0.31、0.47、0.71、1.05、1.35、1.47、1.61 mm處。根據Dyar法則，二化螟幼蟲的齡期依據頭殼寬度可以被分為7齡。由表1可知，二化螟幼蟲頭殼寬度的Crosby指數絕對值均小于0.1，說明頭殼寬度指標可以用作二化螟幼蟲齡數的劃分，將二化螟幼蟲的齡期劃分為7齡是合理的。同時，參照GB/T 15792—2009《水稻二化螟測報調查規范》中“二化螟幼蟲發育進度分級指標”，印證了頭殼寬度可作為二化螟齡期劃分的指標。

將二化螟幼蟲頭殼寬度(y)與齡期(x)進行回歸分析，二者呈指數模型，其擬合的回歸方程為：

y=0.272 7e0.299 2x。

該回歸方程的決定系數(r2)為0.931 4，說明二化螟幼蟲頭殼寬度與齡期具有較高的相關度，再次驗證頭殼寬度可用于二化螟幼蟲齡期的確定。

2.1.2 二化螟幼蟲體質量分布 對各個齡期二化螟幼蟲的體質量進行測定，并繪制頻次分布圖(圖2)。結果顯示，各個齡期二化螟幼蟲的體質量頻次分布呈現出3個相對集中的區域，而非像頭殼寬度呈現7個區域。由表2可知，1～7齡二化螟幼蟲測得的體質量平均值分別是0.000 5、0.001 5、0.003 3、0.014 8、0.032 1、0.054 3、0.058 8 g，1～6齡期二化螟幼蟲的體質量差異顯著(P<0.05)。二化螟幼蟲體質量的Crosby指數絕對值均大于0.1，說明體質量指標不適宜用作二化螟幼蟲齡數的劃分。

2.1.3 二化螟幼蟲體長分布 對各個齡期二化螟幼蟲的體長進行測定，并繪制頻次分布圖(圖3)。結果顯示，各個齡期二化螟幼蟲的體長頻次分布并未顯示出明顯的集中區域。由表3可知， 1～7齡二化螟幼蟲測得的體長平均值分別是1.296、5.143、8.207、13.841、15.803、18.625、19.328 mm，1～6齡期二化螟幼蟲體長差異顯著。二化螟幼蟲的Crosby指數存在大于0.1的現象，說明體長指標不適宜用作二化螟幼蟲齡數的劃分。

表1 二化螟幼蟲頭殼寬度測定值與Crosby指數

表2 二化螟幼蟲體質量測定值與Crosby指數

2.1.4 二化螟幼蟲體寬分布 對各個齡期二化螟幼蟲的體寬進行測定，并繪制頻次分布圖(圖4)。結果顯示，各個齡期二化螟幼蟲的體寬頻次分布并未顯示出明顯的集中區域。由表4可知，1～7齡二化螟幼蟲測得的體寬平均值分別是0.241、0.607、1.189、1.652、2.069、2.874、2.876 mm，1～6齡期的體寬差異顯著。二化螟幼蟲的Crosby指數存在大于0.1的現象，說明體寬指標同樣不適宜用作二化螟幼蟲齡數的劃分。

2.3 田間二化螟幼蟲齡期的判定

由圖5可知，分別對在遼寧省盤錦市盤山縣壩墻子鎮姜家村水稻田采集的200頭各齡幼蟲進行頭殼寬度的測定，并對相關數值進行線性擬合。結果表明，姜家村水稻田所采集的二化螟幼蟲的頭殼寬度測定結果與室內培養試驗結果一致，顯示二化螟幼蟲共有7個齡期，姜家村水稻田二化螟1～7齡幼蟲的頭殼寬度平均值分別為0.299、0.494、0.755、1.040、1.327、1.524、1.729 mm。將田間二化螟幼蟲頭殼寬度與齡期進行擬合，二者呈指數模型，由此證明頭殼寬度作為二化螟幼蟲的分齡指標是可靠的。

表3 二化螟幼蟲體長測定值與Crosby指數

表4 二化螟幼蟲體寬測定值與Crosby指數

3 結論與討論

二化螟嚴重危害我國水稻生產，明確其幼蟲齡期劃分是準確預測預報和科學防治二化螟的重要技術基礎。本研究對二化螟各齡期幼蟲的頭殼寬度、體寬、體長及體質量進行了測定并分析，結果表明，二化螟幼蟲頭殼寬度隨著齡數的增大而呈顯著增加的趨勢，且二者間存在指數相關關系，與Dyar的研究[8]一致。在二化螟的體質量、體長及體寬指標方面，雖然同樣會隨著齡數的增加而增大，但均存在Crosby指數絕對值>0.1的現象，因此并不能作為二化螟分齡的具體指標。二化螟幼蟲的頭殼寬度會隨著每次蛻皮而呈現顯著增長，而體長、體質量、體寬等不會因二化螟幼蟲的蛻皮而導致蛻皮前后的相關指標呈現出顯著的差異[9]。因此，將頭殼寬度作為二化螟幼蟲的分齡指標更為準確可靠。章金明等研究了甜菜夜蛾幼蟲體質量、體長及頭殼寬度用于甜菜夜蛾幼蟲分齡的可行性，結果表明，頭殼寬度可作為分齡指標[10]，本研究結論與之一致。賀春玲等同樣研究發現，頭殼寬度相對于體質量、體長更適合作為長木蜂幼蟲齡期劃分的生長指標[11]。

由于生長環境條件的不同，二化螟幼蟲的齡數、齡期都會有所變化。本研究將供試的二化螟幼蟲劃分為7齡，而在已報道的其他研究中，常出現二化螟被劃分為6齡的現象。危寅如于1980年將二化螟幼蟲劃分為6齡，而宋慧英于1958年則將其劃分為7齡。陳建明等在研究二化螟取食茭白和水稻后的生物學特征表現時，發現少數二化螟存在著8齡甚至9齡的現象[12]。由此可見，不同研究者的調查方法或環境的不同對于二化螟齡數的鑒別均有著顯著影響。本研究明確了遼寧地區二化螟的齡數及其分齡的最佳形態指標，為研究二化螟幼蟲生長發育、預測預報蟲害發生時間，從而進行科學有效的防治提供了技術支持。