菜粉蝶在不同溫度下的實驗種群生命表

徐世才, 延志連, 賀 民, 張 維, 王 璐

(1.延安大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,延安 716000; 2.延安大學(xué)附中,延安 716000)

沙芥[Pugionium cornutum(Linn.)Gaertn.],別名沙蓋、山羊沙芥、山蘿卜,是十字花科沙芥屬2年生草本植物,是我國的特有種。它是我國近年來新開發(fā)的一種野生蔬菜和藥材植物[1],目前已在寧夏、陜西、蒙古、甘肅等地大規(guī)模人工馴化[2]。菜粉蝶(Pieris rapae L.)屬鱗翅目,粉蝶科,幼蟲稱菜青蟲。世界各國均有分布,主要為害十字花科蔬菜,為新型蔬菜沙芥主要優(yōu)勢種害蟲之一。國內(nèi)外學(xué)者在菜粉蝶的生物學(xué)習(xí)性、防治措施等方面有過較多研究報道[3-6],但對以沙芥飼養(yǎng)的菜粉蝶各蟲態(tài)的發(fā)育速率、與溫度之間的關(guān)系研究尚未見報道。本文主要以沙芥為食物構(gòu)建菜粉蝶實驗種群生命表,研究不同溫度對菜粉蝶各蟲態(tài)發(fā)育的影響,為沙芥田菜粉蝶的預(yù)測預(yù)報與綜合防治提供一定的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

從沙芥田采集菜粉蝶成蟲,以沙芥作為食物在室內(nèi)飼養(yǎng)幼蟲,獲得發(fā)育一致的菜粉蝶卵和幼蟲。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度處理和測定方法

在人工氣候箱(RXZ型,寧波江南儀器廠生產(chǎn))內(nèi)設(shè)置16、19、22、25 ℃和28 ℃(溫度誤差為±0.5 ℃)5個溫度梯度處理;光照為L∥D=14 h∥10 h,相對濕度為78%～80%(相對濕度誤差為±5%)。取發(fā)育一致的菜粉蝶同齡卵放于培養(yǎng)皿中(d=15 cm)(將脫脂棉薄層平鋪在培養(yǎng)皿底,用純凈水濕潤,再鋪上濾紙),每處理1日齡卵100粒,置于不同溫度梯度的人工氣候箱中,待卵孵化后,用沙芥進行飼養(yǎng)。每日 09：00、16：30 、21 ：00 觀察 3 次,記錄不同溫度下各蟲態(tài)的存活率和發(fā)育歷期。全代發(fā)育歷期,均采用卵歷期+幼蟲歷期+蛹?xì)v期[5-6]。成蟲期用羽化的個體雌雄配對,每個處理10對,重復(fù)3次,繼續(xù)觀察其在該溫度下成蟲的逐日存活率和產(chǎn)卵量,直至死亡。

1.2.2 生命表的組建

對不同溫度處理下產(chǎn)的卵進行追蹤觀察,記錄進入每一蟲態(tài)開始至結(jié)束的活蟲數(shù)、死亡數(shù),并計算死亡率,組建生命表。

1.3 計算方法

菜粉蝶各蟲態(tài)的發(fā)育速率與溫度之間的關(guān)系和種群趨勢指數(shù)的計算均采用丁巖欽[9]方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對菜粉蝶發(fā)育歷期的影響

溫度對菜粉蝶各蟲態(tài)的發(fā)育歷期及發(fā)育速率有顯著影響(表 1),在 16、19 、22、25、28 ℃時 ,世代歷期分別為 49.52、42.18 、37.02、30.88、20.38 d。世代歷期從16℃時的49.52 d縮短為28℃時的20.38 d。由此表明,在16～28℃溫度范圍內(nèi),溫度對菜粉蝶的發(fā)育有明顯的促進作用,溫度越高,該蟲發(fā)育速率越快,完成世代所經(jīng)歷的時間越短。

表1 菜粉蝶在不同溫度下的發(fā)育歷期

2.2 溫度對菜粉蝶存活率的影響

溫度對菜粉蝶的存活率有顯著影響(圖1)。其中,在19～28℃時卵孵化率較高,均為96%左右。16℃時卵孵化率相對較低為86%。幼蟲的存活率在22～28℃時相對較高。這些都說明溫度低于16℃對菜粉蝶卵孵化率和幼蟲的存活率有較大影響。成蟲在28℃時的羽化率最高,說明高溫能促進成蟲的羽化。不同溫度處理下的菜粉蝶世代存活率分別為16℃下34%;19℃下52%;22℃下64%;25℃下69%;28℃下70%,由此可以看出,在16～28℃范圍內(nèi)菜粉蝶的世代存活率隨著溫度的升高而升高。菜粉蝶在5種溫度處理下的全世代存活率呈拋物線趨勢,經(jīng)擬合,符合下列拋物線程圖 S=-0.325 4t2+17.284 1t-159.1(R2=0.999 3),式中t為試驗溫度(℃);S為世代存活率(%)。當(dāng)環(huán)境溫度為26.5℃時,菜粉蝶的世代存活率最高,其理論值為70.4%。

圖1 菜粉蝶在不同溫度的存活率曲線

2.3 溫度對菜粉蝶雌蟲壽命及產(chǎn)卵量的影響

溫度對菜粉蝶雌成蟲壽命及單雌產(chǎn)卵量的影響見表2。不同溫度下菜粉蝶成蟲壽命隨著溫度的升高而逐漸縮短,成蟲壽命在16℃時可達8.62 d,而在28℃只有3.01 d。從表2可以看出,19～25℃為菜粉蝶產(chǎn)卵的最適溫區(qū),此溫度區(qū)域內(nèi)雌蟲產(chǎn)卵量高于其他溫區(qū)。在25℃時產(chǎn)卵量最大,平均每雌產(chǎn)卵量為120.13粒,其次為22℃,為118.56粒/雌;19℃時為115.29粒/雌。而在高溫 28℃和低溫16℃的產(chǎn)卵量都相對較低,為110.01粒/雌,說明高溫和低溫對菜粉蝶產(chǎn)卵有一定的影響。

表2 溫度對菜粉蝶雌蟲壽命與繁殖力的影響

2.4 不同溫度下菜粉蝶的實驗種群生命表

環(huán)境溫度對菜粉蝶的存活和繁殖均有一定的影響,根據(jù)不同溫度下各發(fā)育期存活率和成蟲繁殖力資料組建了菜粉蝶實驗種群生命表(表3)。

表3 不同溫度下的菜粉蝶實驗種群生命表

表中的起始卵數(shù)為100粒,各發(fā)育階段的死亡率為實際觀察值,性比假設(shè)為 1∶1(實際為 1∶0.998)。由表3可以看出,溫度對菜粉蝶存活的影響因發(fā)育期不同而異。在16～28℃內(nèi),卵、幼蟲、蛹、成蟲發(fā)育的最適溫區(qū)為22～28℃,在該溫區(qū)內(nèi),卵的孵化率、幼蟲的存活率、蛹的羽化率均最高;低溫對卵孵化率的影響程度大于高溫,隨著溫度升高,卵的孵化率隨之升高。就整個世代的存活情況來說25℃的存活率最高。種群增長趨勢指數(shù)與溫度之間的關(guān)系呈拋物線趨勢,經(jīng)擬合,符合下列拋物線方程：I=-0.238 1t2+12.143t-114.42(R2=0.998 4),其中：I為種群趨勢指數(shù),t為環(huán)境溫度。當(dāng)環(huán)境溫度為26.56℃時,I取得理論上的最大值40.35,即在26.56℃下,經(jīng)過一個世代后,種群數(shù)量達到原來的40.35倍。這說明菜粉蝶在適合的溫度下,繁殖生存能力是相當(dāng)強的。

4 討論

本研究以沙芥為食物,組建了不同溫度下菜粉蝶實驗種群生命表,分析了溫度對菜粉蝶的存活率、繁殖的影響,并計算出不同溫度下的種群趨勢指數(shù)。種群生命表分析表明,在恒溫22～28℃內(nèi),菜粉蝶的種群趨勢指數(shù)較高,說明該溫區(qū)是菜粉蝶繁殖的最適區(qū),而且在26.5℃時,菜粉蝶的種群趨勢指數(shù)達到最大,這說明菜粉蝶生存和繁殖的最適溫度為26.5℃,所以在外界溫度達到該溫區(qū)或26.5℃附近時應(yīng)加強對菜粉蝶的防治,16℃時種群增長受到較大制約,種群趨勢指數(shù)僅為28℃時的48.7%,說明相對低溫時,菜粉蝶的繁殖生存能力相對較弱,應(yīng)減少農(nóng)藥的使用量。同時這些研究結(jié)果在生產(chǎn)實踐中對分析該蟲種群動態(tài)和合理防治菜粉蝶具有一定的指導(dǎo)意義。

實驗種群生命表所表明的種群動態(tài)和自然種群實際情況尚存在一定差別,影響菜粉蝶種群動態(tài)的因素較多,如施用化學(xué)農(nóng)藥、不同的耕作方式等。所以得出的結(jié)論有待于進一步到實踐中驗證。

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