氟蟲腈對(duì)紅火蟻與黑頭酸臭蟻干擾競(jìng)爭(zhēng)的影響

高 燕，何余容，齊國(guó)君，張金強(qiáng)，鐘 鋒，呂利華*

(1．廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，廣州 510640;2．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣州 510642)

在我國(guó)紅火蟻Solenopsis invicta Buren的入侵區(qū)域發(fā)現(xiàn)，黑頭酸臭蟻Tapinoma melanocephalum Fabricius能夠抑制紅火蟻入侵，并可與紅火蟻長(zhǎng)期共存 (Zheng et al.，2007;李軍等，2008;宋偵東等，2010)。室內(nèi)對(duì)抗試驗(yàn)表明黑頭酸臭蟻工蟻對(duì)紅火蟻工蟻具有明顯的攻擊行為，紅火蟻表現(xiàn)出被動(dòng)的防御和逃避現(xiàn)象 (高燕等，2011)。野外試驗(yàn)結(jié)果表明，黑頭酸臭蟻與紅火蟻對(duì)于食物誘餌表現(xiàn)出不同的食物喜好性，這可能促進(jìn)二者共存(鄭基煥和張潤(rùn)杰，2010)?？梢?，黑頭酸臭蟻有望成為與紅火蟻相抗衡的本地競(jìng)爭(zhēng)種。

本文利用亞致死劑量的氟蟲腈處理紅火蟻，測(cè)定藥劑處理后紅火蟻和本地螞蟻黑頭酸臭蟻在個(gè)體水平和群體水平上的攻擊強(qiáng)度，這對(duì)于了解入侵紅火蟻與本地螞蟻的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制以及加強(qiáng)紅火蟻發(fā)生區(qū)本地螞蟻群落優(yōu)勢(shì)種的保護(hù)和利用均具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試蟲體和藥劑

供試紅火蟻實(shí)驗(yàn)種群采自廣州市蘿崗區(qū)黃麻村，其田間采集、室內(nèi)蟻群分離及飼養(yǎng)參照呂利華等方法 (呂利華等，2006)。根據(jù)頭部寬度區(qū)分為大型工蟻 (頭寬大于1.35 mm)，中型工蟻 (頭寬1.0～1.35 mm)以及小型工蟻 (頭寬小于1.0 mm)。

供試黑頭酸臭蟻實(shí)驗(yàn)種群采自廣州市蘿崗區(qū)黃麻村，在25±2℃、相對(duì)濕度70%條件下用蜂蜜塊、黃粉蟲飼養(yǎng)。

5%氟蟲腈乳油，廣東省植保蔬菜專用藥劑中試廠提供。

1.2 紅火蟻和黑頭酸臭蟻毒力測(cè)定

將細(xì)土用18目標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)過篩，然后放置在120℃干燥箱烘30 min，冷卻至室溫后稱取20 g倒入口徑89 mm、高68 mm塑料杯中。

將5%氟蟲腈乳油用丙酮稀釋，分別配置成濃度為5、10、20、30、40、50 μg/mL的溶液處理紅火蟻;配置成濃度為 20、40、60、80、100、120 μg/mL的溶液處理黑頭酸臭蟻。每個(gè)濃度取5mL藥液滴入塑料杯內(nèi)20g細(xì)土中，用藥匙將土與藥液混勻，并平鋪杯底。向每個(gè)杯中分別隨機(jī)放入至少30頭供試螞蟻，24 h后記錄死亡情況。供試蟻不能站立的定為死亡。每個(gè)濃度重復(fù)4次。

1.3 紅火蟻與黑頭酸臭蟻間個(gè)體攻擊性測(cè)定

將5mL氟蟲腈稀釋液滴入塑料杯中，并與細(xì)土混勻，再將分離出的紅火蟻的大、中、小型工蟻分別放入不同的塑料杯中 (方法如1.1)，置于25℃條件下觀察。24 h后用毛筆挑出能夠站立行走的紅火蟻工蟻置于新的空白保鮮盒中。

在一對(duì)一攻擊性測(cè)定試驗(yàn)時(shí)，從保鮮盒中取出經(jīng)藥劑處理的紅火蟻工蟻和未經(jīng)藥劑處理的黑頭酸臭蟻各1頭，分別置于2支豎著的觀察管(直徑15 mm、長(zhǎng)10 mm的兩端通透的短管)中，管內(nèi)壁涂上滑石粉以防止供試蟻逃逸。

試驗(yàn)時(shí)，將兩頭不同類型的供試螞蟻罩在同一觀察管中，肉眼近距離觀察螞蟻個(gè)體間的攻擊行為。螞蟻種間個(gè)體攻擊行為分為4個(gè)級(jí)別:I級(jí)為短時(shí)間觸角接觸 (≤1秒);Ⅱ級(jí)為長(zhǎng)時(shí)間觸角接觸 (≥1秒);Ⅲ級(jí)為翹起腹部，張開上顎擺出威脅的姿勢(shì)，或者一方用上顎迅速鋏對(duì)方;Ⅳ級(jí)為相互攻擊糾纏在一起，或者一方攻擊另一方(用上顎鋏或用螯針蟄) (Suarez，et al.，2002;Grangier et al.，2007)。持續(xù)觀察5 min，并記錄兩種螞蟻相互攻擊級(jí)別。供試螞蟻一對(duì)一處理共3個(gè)組合，每個(gè)組合重復(fù)20次。

1.4 紅火蟻與黑頭酸臭蟻間群體攻擊性測(cè)定

紅火蟻藥劑處理方法見1.3。群體攻擊強(qiáng)度測(cè)定在方盒 (55×55×33 mm)中進(jìn)行。將藥劑處理的紅火蟻工蟻與無(wú)藥處理的黑頭酸臭蟻個(gè)體數(shù)量均按照5∶1、3∶1、1∶1、1∶3、1∶5 比例相混合(李永忠等，1999)，而且紅火蟻大型工蟻數(shù)量占每處理總數(shù)的1/10。

將供試數(shù)量的紅火蟻工蟻放入直徑20 mm、長(zhǎng)40 mm的塑料直筒瓶 (內(nèi)壁靠近瓶口一半處、外壁都涂上滑石粉)中，并倒扣在方盒 (內(nèi)壁涂布滑石粉)內(nèi)。用手輕彈黑頭酸臭蟻“水試管”人工蟻巢，使工蟻掉落在方盒的直筒瓶外面。當(dāng)2種螞蟻分別置于直筒瓶?jī)?nèi)、外后，靜置5 min。試驗(yàn)時(shí)，迅速抽出塑料瓶讓兩種供試螞蟻群體充分接觸，相互攻擊20 min后，觀察各自的死亡情況，將打斗后死亡的及不能站立 (1 h內(nèi))的個(gè)體定為死亡個(gè)體，計(jì)算死亡率。每個(gè)處理重復(fù)15次。

1.5 數(shù)據(jù)處理

供試螞蟻間一對(duì)一攻擊性測(cè)定時(shí)的攻擊指數(shù)比較采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗(yàn)。兩種螞蟻群體攻擊時(shí)，不同螞蟻處理間死亡率比較進(jìn)行t檢驗(yàn)。所有統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)均采用SAS軟件 (SAS 9.0版本)進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅火蟻和黑頭酸臭蟻毒力測(cè)定

兩種螞蟻對(duì)5%氟蟲腈乳油的毒力回歸分析結(jié)果 (表1)表明，用5%氟蟲腈乳油處理2種供試蟻24 h，紅火蟻工蟻的LC50為18.13 μg/mL，黑頭酸臭蟻的LC50為34.48 μg/mL，說明紅火蟻比黑頭酸臭蟻對(duì)氟蟲腈更為敏感，敏感程度為1.9倍。紅火蟻的亞致死劑量 (LC40)為15.48 μg/mL。

表1 5%氟蟲腈乳油對(duì)2種螞蟻毒力Table 1 Toxicity of 5%fipronil EC on S.invicta and T.melanocephalum

2.2 氟蟲腈處理的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間個(gè)體攻擊性測(cè)定

氟蟲腈LC40劑量處理的紅火蟻工蟻與黑頭酸臭蟻工蟻間一對(duì)一攻擊試驗(yàn)結(jié)果 (圖1)表明:黑頭酸臭蟻與藥劑處理的紅火蟻大型、中型和小型工蟻間攻擊級(jí)別Ⅰ和Ⅱ分別占總數(shù)的65%、90%和90%;級(jí)別Ⅲ分別占35%、10%和5%;級(jí)別Ⅳ分別占0、0和5%。結(jié)果說明黑頭酸臭蟻與處理的紅火蟻間攻擊級(jí)別集中在Ⅰ和Ⅱ，雙方間攻擊性較弱，頂多擺出威脅的姿勢(shì)，缺乏實(shí)質(zhì)性打斗。黑頭酸臭蟻與氟蟲腈處理的三種類型紅火蟻工蟻間攻擊指數(shù)分別為1.70、1.25和1.30，且三者間差異不顯著 (p=0.05)(表2)?？梢?，紅火蟻經(jīng)LC40劑量氟蟲腈處理后，在與黑頭酸臭蟻一對(duì)一競(jìng)爭(zhēng)中，紅火蟻工蟻多態(tài)型對(duì)其攻擊能力的幫助不大。

圖1 亞致死劑量 (LC40)氟蟲腈處理的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間一對(duì)一攻擊級(jí)別分布圖Fig.1 Aggressive level between S.invicta treated with sublethal concentration(LC40)of fipronil and T.melanocephalum in one－to－one competition

表2 亞致死劑量 (LC40)氟蟲腈處理的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間一對(duì)一攻擊性測(cè)定Table 2 Aggressive ability of S.invicta treated with sublethal concentration(LC40)of fipronil against T.melanocephalum in one－to－one competition

2.3 氟蟲腈處理的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間群體攻擊性測(cè)定

經(jīng)氟蟲腈LC40劑量處理紅火蟻24 h后，將紅火蟻工蟻從塑料杯中取出，放入空白的保鮮盒中繼續(xù)觀察20 min，獲得在未參與試驗(yàn)的紅火蟻工蟻的死亡率3.67%，即為攻擊試驗(yàn)的對(duì)照死亡率。

經(jīng)氟蟲腈LC40劑量處理后的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間群體攻擊試驗(yàn)結(jié)果表明 (表3)，相互攻擊后紅火蟻死亡率為2.67%～10.00%，而黑頭酸臭蟻的死亡率為0～0.67%。當(dāng)紅火蟻與黑頭酸臭蟻數(shù)量均為10頭時(shí)，紅火蟻死亡率為2.67%，明顯高于黑頭酸臭蟻 (t=104.17，p=0.0001)，說明黑頭酸臭蟻的攻擊強(qiáng)度明顯強(qiáng)于紅火蟻，而紅火蟻的反擊能力極弱。當(dāng)藥劑處理的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間數(shù)量比為5∶1、3∶1和1∶1時(shí)，紅火蟻死亡率與對(duì)照死亡率3.67%無(wú)明顯差異，黑頭酸臭蟻各組死亡率也無(wú)明顯變化。當(dāng)紅火蟻數(shù)量保持不變，黑頭酸臭蟻數(shù)量從10頭增加到30頭和50頭時(shí)，黑頭酸臭蟻工蟻群體死亡率從0.67%下降到0.13%;而紅火蟻死亡率從2.67%分別上升到10%和8%。試驗(yàn)結(jié)果表明，黑頭酸臭蟻對(duì)紅火蟻的攻擊強(qiáng)度隨著黑頭酸臭蟻工蟻數(shù)量的增加而增強(qiáng)。

表3 亞致死劑量 (LC40)氟蟲腈處理的紅火蟻與黑頭酸臭蟻間群體攻擊強(qiáng)度比較Table 3 Aggressive ability between S.invicta treated with sublethal concentration(LC40)of fipronil and T.melanocephalum in group level

3 結(jié)論與討論

亞致死劑量 (LC40)氟蟲腈處理后紅火蟻行動(dòng)遲緩，好斗性明顯減弱，結(jié)果個(gè)體攻擊性和群體攻擊強(qiáng)度發(fā)生了明顯變化。紅火蟻未經(jīng)藥劑處理時(shí)，黑頭酸臭蟻與紅火蟻工蟻之間攻擊級(jí)別多集中在級(jí)別Ⅲ (高燕等，2011);而氟蟲腈處理后，攻擊級(jí)別Ⅰ和Ⅱ所占比例變大，級(jí)別Ⅲ比例減少，結(jié)果說明兩者間的攻擊性降低，而且即使在紅火蟻活力很弱時(shí)黑頭酸臭蟻也不會(huì)主動(dòng)攻擊紅火蟻，黑頭酸臭蟻攻擊性不強(qiáng)。在群體攻擊試驗(yàn)中，紅火蟻未經(jīng)藥劑處理時(shí)，黑頭酸臭蟻死亡率明顯高于紅火蟻 (高燕等，2011);而經(jīng)氟蟲腈處理后，紅火蟻死亡率明顯高于黑頭酸臭蟻。由此可見，氟蟲腈處理明顯改變了紅火蟻的競(jìng)爭(zhēng)能力，尤其是降低了紅火蟻中型工蟻和小型工蟻的攻擊能力。劉杰等利用氟蟲腈防治紅火蟻時(shí)，常常發(fā)現(xiàn)灌巢1周后的紅火蟻蟻巢中有黑頭酸臭蟻建巢 (劉杰等，2006)。宋偵東等研究表明灌巢處理對(duì)本地螞蟻數(shù)量和種類的影響較小，與對(duì)照相比，差異不顯著 (宋偵東等，2009)。因此，田間用一定劑量氟蟲腈乳油處理紅火蟻蟻巢不僅可以減少紅火蟻工蟻數(shù)量和攻擊能力，而且對(duì)黑頭酸臭蟻影響較小，從而一定程度上提高了本地螞蟻的競(jìng)爭(zhēng)能力。

一定劑量農(nóng)藥處理紅火蟻使紅火蟻攻擊行為和攻擊能力明顯下降，這可能是本地螞蟻進(jìn)入灌巢后紅火蟻蟻巢的原因之一。Rao等報(bào)道，當(dāng)紅火蟻種群中工蟻數(shù)量在30到480頭時(shí)，本地螞蟻Mononorium minimum(Buckley)、Pheidole dentate(Mayr)、S.molesta(Say)、Tetramorium bicarinatum(Nylander)和M.pharonis(L.)會(huì)攻擊甚至消滅紅火蟻工蟻 (Rao and Vinson，2004)。一旦紅火蟻大部分工蟻被消滅，上述螞蟻就會(huì)捕食紅火蟻的卵和幼蟻。當(dāng)紅火蟻種群中工蟻數(shù)量下降到60頭，雖然本地螞蟻 (Forelius sp.)不能侵入紅火蟻蟻巢中，但能阻止紅火蟻工蟻離巢覓食。因此可以在紅火蟻防治中選用合適的化學(xué)藥劑和適當(dāng)施藥量，這樣既可使紅火蟻種群數(shù)量降至最低，又維持其對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，從而提高本地螞蟻、捕食性天敵的競(jìng)爭(zhēng)力。

氟蟲腈是由法國(guó)羅納－普朗克公司20世紀(jì)80年代末開發(fā)的新型吡唑類廣譜殺蟲劑。在紅火蟻防治中，氟蟲腈經(jīng)常被推薦用于野外紅火蟻的灌巢藥劑之一 (陳煥瑜等，2006)。氟蟲腈施用于田間后，除了對(duì)昆蟲的直接殺死作用以外，隨著個(gè)體間接觸藥量的差異以及時(shí)間的推移，對(duì)部分個(gè)體還存在著亞致死效應(yīng)，包括害蟲生物學(xué)和生態(tài)學(xué)行為的改變、抗藥性的發(fā)展等 (Hassani et al.，2005;黃誠(chéng)華等，2006;李曉濤等，2006;Decourtye et al.，2009)。除了對(duì)靶標(biāo)昆蟲的亞致死影響以外，氟蟲腈對(duì)其他非靶標(biāo)生物，包括微生物、植物、高等動(dòng)物以及人類均存在亞致死效應(yīng)這一普遍現(xiàn)象，而這方面的研究在國(guó)內(nèi)外尚是空白。深入研究氟蟲腈在生態(tài)系統(tǒng)中的深遠(yuǎn)影響，對(duì)于合理使用該藥，減少其不良副作用將具有積極意義。本研究?jī)H在室內(nèi)條件下初步研究了亞致死劑量氟蟲腈處理紅火蟻，對(duì)紅火蟻與黑頭酸臭蟻間干擾競(jìng)爭(zhēng)的影響，氟蟲腈野外灌巢后對(duì)二者競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)際效果有待進(jìn)一步研究。

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