新蚜蟲癘霉感染致病蚜蟲的空間分布特征及其理論抽樣技術(shù)

陳 斌， 和淑琪， 杜廣祖， 李正躍

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，生物多樣性控制病蟲害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，生物多樣性控制作物病蟲害應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程研究中心，昆明 650201）

新蚜蟲癘霉［Pandor a neoaphidis （Remaudière＆ Hennebert）Hu mber］（蟲霉目：蟲霉科）是分布范圍廣、流行性強(qiáng)的蚜科?；韵x生真菌［1－2］，常引發(fā)桃蚜的流行病，在桃蚜種群自然控制中具有重要作用［2－3］，也是云南省昆明地區(qū)十字花科蔬菜蚜蟲病原真菌的主要種類［4－5］。國(guó)內(nèi)外已對(duì)新蚜蟲癘霉的分布與生物學(xué)［5－7］及其應(yīng)用［8－9］等方面進(jìn)行了研究報(bào)道。邱麗絢等［10］對(duì)小白菜田蘿卜蚜（Lipaphis er ysi mi）（原誤定為菜縊管蚜Rhopal osiphu m pseudobr assicae）新蚜蟲疫霉的空間分布進(jìn)行了研究，而對(duì)于發(fā)生流行普遍的新蚜蟲癘霉在甘藍(lán)田桃蚜種群的空間分布型及田間調(diào)查理論抽樣技術(shù)尚未見報(bào)道。生物種群的空間分布型是生物在特定空間中存在特征，研究蟲生真菌在甘藍(lán)田桃蚜種群中的空間分布特征，對(duì)深入研究其流行規(guī)律、準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及合理利用具有重要意義。因此，本研究立足于云南特殊的地理氣候環(huán)境條件下桃蚜及新蚜蟲癘霉在十字花科蔬菜中發(fā)生流行普遍的實(shí)際，系統(tǒng)調(diào)查，采用空間分布特征指標(biāo)分析其空間分布格局，并對(duì)其抽樣技術(shù)進(jìn)行了擬合，為深入研究和利用該蟲生真菌提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1．1 調(diào)查地點(diǎn)及調(diào)查方法

調(diào)查地點(diǎn)：設(shè)在云南中部昆明市嵩明縣蔬菜基地，N25°05′～25°28′，E102°40′～103°20′。屬典型的溫帶、暖溫帶和北亞熱帶混合型氣候，年均氣溫14℃，全年分為雨季和旱季，每年6－8月份為雨季，降水充沛，濕度較大，9月到第2年5月為旱季，濕度較低。主要種植蔬菜、玉米、馬鈴薯和水稻等作物。

調(diào)查方法：2009年1－12月，選擇種植管理水平基本一致的甘藍(lán)田，每塊田隨機(jī)抽樣10株，檢查計(jì)數(shù)每株被感染桃蚜數(shù)量。每月上、中、下旬各調(diào)查一次，每次調(diào)查10塊田。統(tǒng)計(jì)每塊田桃蚜被新蚜蟲癘霉感染的數(shù)量，用Taylor冪法則測(cè)定其聚集度，用Iwao回歸方程測(cè)定其在不同時(shí)間的空間分布型，分析其空間分布特征。

1．2 空間分布型測(cè)定

1．2．1 聚集度指標(biāo)檢驗(yàn)

按照 叢 生 指 標(biāo)［11］、m＊／m 指 標(biāo)［12］、擴(kuò) 散 系 數(shù)C［13］、Ca指標(biāo)［14］、負(fù)二項(xiàng)式分布 K 指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，各指標(biāo)的計(jì)算公式如下：

叢生指標(biāo)I：I＝S2／m－1，當(dāng)I＞0時(shí)為聚集分布；當(dāng)I＝0時(shí)為隨機(jī)分布；當(dāng)I＜0時(shí)為均勻分布。

m＊／m指標(biāo)：即平均擁擠度與其平均密度之比，當(dāng)m＊／m＞1時(shí)為聚集分布；當(dāng)m＊／m＝1時(shí)為隨機(jī)分布；當(dāng)m＊／m ＜1時(shí)為均勻分布。

擴(kuò)散系數(shù)C：C＝S2／m，當(dāng)C＞1時(shí)為聚集分布；當(dāng)C＝1時(shí)為隨機(jī)分布；當(dāng)C＜1時(shí)為均勻分布。

Ca指標(biāo)：Ca＝（S2／m－1）／m，當(dāng)Ca＞0時(shí)為聚集分布；Ca＝0時(shí)為隨機(jī)分布；Ca＜0時(shí)為均勻分布。

Water負(fù)二項(xiàng)式分布K 指標(biāo)：K＝m2／（S2－1）。當(dāng)K＜0時(shí)為均勻分布；當(dāng)K→＋∞時(shí)為隨機(jī)分布；當(dāng)0＜K＜8時(shí)為聚集分布。

1．2．2 線性回歸方程檢驗(yàn)

Iwao m＊－m 檢驗(yàn)［15］：m＊＝α＋βm，其中，α為分布的基本成分按大小分布的平均擁擠度，β為基本成分的空間分布圖式。當(dāng)α＞0時(shí)，個(gè)體間相互吸引；當(dāng)α＝0時(shí)，分布的基本成分是單個(gè)個(gè)體；當(dāng)α＜0時(shí)，個(gè)體間相互排斥。當(dāng)β＞1時(shí)為聚集分布；β＝1時(shí)為隨機(jī)分布；β＜1時(shí)為均勻分布。

Tayl or冪法則檢驗(yàn)［16］：lg S2＝l g（α）＋b l g（m）。當(dāng)b＞1時(shí)呈聚集分布；b＝1時(shí)呈隨機(jī)分布；b＜1時(shí)呈均勻分布。

1．2．3 聚集原因分析

用Blackit h聚集均數(shù)λ［13］：λ＝×γ，其中γ為自由度為2 Kc、概率為0．5時(shí)的χ2分布值。當(dāng)λ＞2時(shí)，其聚集原因是由病原體本身的習(xí)性和環(huán)境條件或由其中一個(gè)因素所引起；當(dāng)λ＜2時(shí)，其聚集原因則是由于環(huán)境條件所引起。

1．3 抽樣技術(shù)

2＋β－1），式中：n為理論抽樣數(shù)；x為平均密度（頭／樣方）；t為一定置信度下t分布值。取概率保證值t＝1．96，允許誤差 D＝0．1、0．2、0．3，0．4，0．5；α、β為Iwao回歸式中的參數(shù)。建立理論抽樣模型，計(jì)算新蚜蟲癘霉感染桃蚜不同蟲口密度下所需的理論抽樣數(shù)。

1．4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

叢生指標(biāo)、m＊／m指標(biāo)、擴(kuò)散系數(shù)C、Ca指標(biāo)、負(fù)二項(xiàng)式分布K指標(biāo)均在DPS統(tǒng)計(jì)軟件［17］進(jìn)行，被感染蚜量間的方差值采用LSD極小顯著差異法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2．1 新蚜蟲癘霉空間分布型

2．1．1 新蚜蟲癘霉空間分布的聚集度指標(biāo)

根據(jù)1－12月各調(diào)查田塊新蚜蟲癘霉感染桃蚜的平均感染蚜量（X），方差（V）及平均擁擠度（）分析結(jié)果，其平均擁擠度為（3．889±0．685）～（58．654±4．560），I指標(biāo)為0．643～17．978，／m 指標(biāo)為1．429～2．746 7，Ca指標(biāo)為0．399～1．738，擴(kuò)散系數(shù)C為1．633～18．968，K 指標(biāo)為1．242～8．297。根據(jù)種群聚集分布的指標(biāo)值I＞0，／m＞1，Ca＞0，C＞1，0＜K＜8的要求，該研究中新蚜蟲癘霉空間分布的／m指標(biāo)值、Ca指標(biāo)、擴(kuò)散系數(shù)C和K 指標(biāo)值均符合聚集分布特征參數(shù)值，表明新蚜蟲癘霉的空間分布型呈聚集分布格局。

2．1．2 新蚜蟲癘霉空間分布特征

將新蚜蟲癘霉感染桃蚜的平均密度與方差間的關(guān)系用上述冪函數(shù)公式進(jìn)行擬合，結(jié)果為α＝0．12，b＝1．36，經(jīng)卡方（χ2）檢驗(yàn)，χ2＝76．85＜（359）＝124．34，故擬合有效。說明新蚜蟲癘霉在甘藍(lán)上桃蚜種群中的分布為聚集分布。

2．1．3 新蚜蟲癘霉負(fù)二項(xiàng)分布的公共K值

由于α＝0．12＞0，b＝1．36＞1，因此新蚜蟲癘霉在甘藍(lán)田間的分布型為具公共K值的負(fù)二項(xiàng)分布，其個(gè)體間互相吸引，負(fù)二項(xiàng)分布的公共K值為2．87，卡方值＝124．34（df＝359），在空間以個(gè)體群結(jié)構(gòu)的形式存在，且個(gè)體群間也呈聚集分布，個(gè)體群平均大小指數(shù)（即m＋1）也與平均密度呈極顯著正相關(guān)。

2．2 不同季節(jié)新蚜蟲癘霉空間分布特征

2．2．1 聚集度指標(biāo)

不同季節(jié)新蚜蟲癘霉空間分布的結(jié)果表明，1－12月其平均擁擠度為（3．889±0．685）～（58．654±4．56），均滿足聚集分布特征值。根據(jù)種群聚集分布的指標(biāo)值I＞0／m＞1，Ca＞0，C＞1，0＜K＜8的要求，本研究中／m指標(biāo)值、Ca指標(biāo)、擴(kuò)散系數(shù)C和K指標(biāo)值均符合聚集分布特征參數(shù)值（表1）。表明新蚜蟲癘霉在甘藍(lán)田呈聚集分布格局。

2．2．2 空間分布型特征

表1 不同季節(jié)新蚜蟲癘霉的聚集度指標(biāo)

表2 不同時(shí)間新蚜蟲癘霉空間分布型特征1）

2．3 聚集原因分析

Blackith（1961）［13］提出，昆蟲種群空間聚集原因可通過公式λ＝×γ（式中：γ為自由度為2 Kc，概率為0．05時(shí)的χ2分布值）進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)。即當(dāng)λ＜2時(shí)，種群聚集的原因可能是由于某些環(huán)境因素作用的結(jié)果；當(dāng)λ＞2時(shí)，其聚集原因可能由于病原菌本身的特性所引起，也可能由于昆蟲本身的特性與環(huán)境的異質(zhì)性兩個(gè)因素所引起。

依據(jù)上式，當(dāng)λ＝2時(shí)，m＝0．94。因此，當(dāng)新蚜蟲癘霉感染后罹病桃蚜的平均密度＜0．94頭／株時(shí)，其在甘藍(lán)上的聚集與當(dāng)時(shí)病原菌自身的特性有關(guān)；而當(dāng)平均密度≥0．94頭／株時(shí)，新蚜蟲癘霉在甘藍(lán)田內(nèi)的聚集分布除與當(dāng)時(shí)病原菌的特性有關(guān)外，還與其寄主蚜蟲本身的聚集行為有關(guān)。

2．4 新蚜蟲癘霉空間抽樣技術(shù)

通過以上理論模型，計(jì)算出甘藍(lán)田新蚜蟲癘霉在不同罹病桃蚜種群密度下所需的理論抽樣數(shù)（表4）。

表4 不同罹病桃蚜密度下的理論抽樣數(shù)

從表4結(jié)果看出，當(dāng)新蚜蟲癘霉感染的桃蚜平均密度≤1頭／株時(shí)，取概率保證值t＝1．96，允許誤差D＝0．1、0．2、0．3和0．5時(shí)，其理論抽樣數(shù)依次為569、142、63株和23株。當(dāng)平均密度在5頭時(shí)，所需抽樣數(shù)分別為224、56、25、9株。而當(dāng)平均密度在10頭以上時(shí)，其理論抽樣數(shù)隨蟲口密度的升高而平穩(wěn)下降，蟲口密度越高，理論抽樣數(shù)越少。綜合比較4個(gè)模型，在新蚜蟲癘霉密度較低，即低于每樣方5頭時(shí)，以模型（4）較為適宜，在蟲口密度較高，即每樣方10頭以上時(shí)，以模型（3）較宜。

綜合近年來在云南菜區(qū)新蚜蟲癘霉病害流行情況，在6－8月份，對(duì)該病害的總體理論抽樣以模型（3）理論抽樣為宜，即抽查20株左右樣方；而在其他季節(jié)，每樣方蟲口密度5頭以下時(shí)，抽查30株左右的樣方。

3 討論

根據(jù)昆蟲空間分布評(píng)價(jià)的5項(xiàng)聚集度指標(biāo)及Taylor冪法則與Iwao回歸方程，新蚜蟲癘霉在甘藍(lán)田內(nèi)桃蚜種群中呈聚集分布中的負(fù)二項(xiàng)分布，該結(jié)果與邱麗絢等［10］報(bào)道的蘿卜蚜種群中的新蚜疫霉的空間分布研究結(jié)果一致。此外，根據(jù)桃蚜在甘藍(lán)田的空間分布特點(diǎn)［18］，新蚜蟲癘霉的分布型與寄主昆蟲的分布型一致，該結(jié)果也與Royal et al．［8］提出的新蚜蟲癘霉為密度依賴型病原菌結(jié)果及關(guān)雄等［19］報(bào)道的柑橘葉片上粉虱座殼孢菌在柑橘樹冠上的空間分布格局與柑橘粉虱在柑橘上的空間分布格局一致的結(jié)論相似，這也許正是新蚜蟲癘霉病害發(fā)生流行性強(qiáng)的重要原因之一。另外，根據(jù)一年中新蚜蟲癘霉感染桃蚜的聚集強(qiáng)度的季節(jié)性變化規(guī)律，6－10月份平均擁擠度為全年內(nèi)最高時(shí)段，這與劉樹生等［18］報(bào)道的桃蚜在一年內(nèi)聚集高峰期一致，同時(shí)也與昆明地區(qū)近年來桃蚜種群中新蚜蟲癘霉病害的發(fā)生流行實(shí)際一致［4－5］。

寄主昆蟲的習(xí)性也是影響昆蟲病原微生物聚集特性的重要因素之一［10］，新蚜蟲癘霉能寄生桃蚜等多種蚜蟲［2］，在昆明地區(qū)多種蚜蟲中均有發(fā)現(xiàn)［3，5］，而甘藍(lán)上除桃蚜外，還有大量的甘藍(lán)蚜，但在平時(shí)的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)甘藍(lán)蚜感染率很低［5］，因此本研究中僅采用甘藍(lán)上被新蚜蟲癘霉感染的桃蚜的密度來分析新蚜蟲癘霉的空間分布及理論抽樣技術(shù)，該結(jié)果與關(guān)雄等［19］根據(jù)柑橘葉片上粉虱座殼孢菌子座數(shù)進(jìn)行取樣、分析粉虱座殼孢菌在柑橘樹冠上的空間分布格局的結(jié)果相似，由此本研究取樣方法及其結(jié)果可以反映該菌在甘藍(lán)田的空間分布特征。

新蚜蟲癘霉的空間聚集分布的基本單位為個(gè)體群，當(dāng)平均感染蚜量≥0．94頭／株時(shí)，聚集分布的原因除與當(dāng)時(shí)病原菌的特性有關(guān)外，還與其寄主蚜蟲本身的聚集行為有關(guān)，而當(dāng)新蚜蟲癘霉對(duì)桃蚜的平均感染蚜量＜0．94頭／株時(shí)，聚集與當(dāng)時(shí)病原菌自身的特性有關(guān)，這種特性可能是由于新蚜蟲癘霉可通過有翅蚜的遷飛擴(kuò)散傳播［5－7］、捕食性瓢蟲的活動(dòng)取食來擴(kuò)散和傳播［7］特性及該菌分生孢子較強(qiáng)的彈射能力，使該菌在呈聚集分布的桃蚜種群中呈現(xiàn)典型的聚集分布。

［1］ Hu mber R A．Fungi：Identification［M］∥Lacey L A．Mannual of Techniques in Insect Pat hology．New Yor k：Academic Press，1997：153－185．

［2］ 李增智主編．中國(guó)真菌志（第十三卷：蟲霉目）［M］．北京：科學(xué)出版社，2000．

［3］ 蒲蟄龍，李增智．昆蟲真菌學(xué)［M］．合肥：安徽科學(xué)技術(shù)出版社，1996．

［4］ 陳斌，李正躍，桂富榮，等．云南省昆明地區(qū)菜蚜新蚜蟲癘霉發(fā)生流行的規(guī)律［J］．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，27（2）：204－207．

［5］ Chen B，Li Z Y，F(xiàn)eng M G．Occurrence of ento mopat hogenic f ungi on migratory alate aphids in Yunnan［J］．Biocontrol，2008，53（2）：317－326．

［6］ Feng M G，Chen C，Chen B．Wide dispersal of aphid－pathogenic entomophthorales among aphids relies upon migratory alates［J］．Envir on mental Ento mology，2004，6（5）：510－516．

［7］ Roy H E，Pell J K，Alderson P G．Targeted dispersal of the aphid pat hogenic f ungus Er ynia neoaphidis by the aphid predator Coccinell a septempunctata ［J］．Biocontrol Science and Technology，2001，11（1）：99－110．

［8］ Shah P A，Aebi M，Tuor U．Infection of Macrosiphum euphorbiae with mycelial preparations of Er ynia neoaphidis in a greenhouse trial［J］．Mycological Research，2000，104（6）：645－652．

［9］ Wilding N，Mardell S K，Brobyn P J．Introducing Er ynia neoaphidis into a field population of Aphis f abae：for m of the inoculu m and effectof irrigation［J］．Annals of Applied Biology，1990，108（1）：373－385．

［10］邱麗絢，黃耀堅(jiān)，鄭本暖．新蚜疫霉流行病的空間分布型［J］．昆蟲天敵，1989，11（4）：1－4．

［11］David F N，Moore P G．Notes on contagious distribution in plant population［J］．Annals of Botany，1954，18（1）：47－53．

［12］Lloyd M．Mean cro wding［J］．Jour nal of Ani mal Ecology，1967，36（1）：1－30．

［13］徐汝梅．昆蟲種群生態(tài)學(xué)［M］．北京：北京師范大學(xué)出版社，1987．

［14］Kuno E．Use of the regression of mean crowing on mean density for esti mating sa mple size and the transfor mation of data for analysis of variance［J］．Researches on Population Ecology，1968，10（2）：210－214．

［15］Iwao S．A new regression met hod for analyzing the aggregation pattern of ani mal populations［J］．Researches on Population Ecology，1968，10（1）：1－20．

［16］Taylor L R．Aggregation variance and the mean［J］．Nature，1961，189（4766）：732－735．

［17］唐啟義，馮明光．實(shí)用計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)分析及其計(jì)算機(jī)處理平臺(tái)［M］．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2002．

［18］劉樹生，汪信庚，吳曉晶，等．甘藍(lán)和白菜上桃蚜種群的空間格局及其時(shí)序動(dòng)態(tài)［J］．昆蟲學(xué)報(bào)，1996，39（2）：158－164．

［19］關(guān)雄，高日霞．粉虱座殼孢菌的空間分布型及其抽樣技術(shù)［J］．福建農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991，20（1）：29－33．