紅火蟻入侵對(duì)棉花粉蚧近距離擴(kuò)散的促進(jìn)作用

周愛明，梁廣文，曾 玲，吳 段，許益鐫*，陸永躍*

1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)紅火蟻研究中心，廣東 廣州510642;2華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430070

互惠關(guān)系是2 個(gè)物種間的相互作用，并且這種相互作用有益于彼此種群的發(fā)展(Begon et al.，1999;Boucher et al.，1982;Krohne，1998)?；セ蓐P(guān)系廣泛存在于螞蟻與半翅目排蜜昆蟲之間，這種關(guān)系為物種間相互作用的研究提供了一個(gè)很好的典范，并且已成為昆蟲生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)之一(Stadler ＆ Dixon，2005)。有關(guān)螞蟻與半翅目昆蟲之間相互作用的研究主要集中在螞蟻與介殼蟲、蚜蟲、角蟬等方面。

紅火蟻Solenopsis invicta Buren、棉花粉蚧Phenacoccus solenopsis Tinsley 分別于2004年9月、2008年8月被發(fā)現(xiàn)入侵我國(guó)大陸(陸永躍等，2008;曾玲等，2005a、2005b;Lu et al.，2011)。在這個(gè)新入侵區(qū)域，它們不斷傳播蔓延，分布區(qū)域快速增大(陸永躍，2014;王超等，2014;Wang et al.，2013)，侵入了大量的共同生境。由此兩者之間產(chǎn)生的互作關(guān)系可能為進(jìn)一步擴(kuò)散入侵提供有利的條件。紅火蟻可憑借其強(qiáng)烈的攻擊性和捕食能力驅(qū)趕棉花粉蚧的天敵，包括其寄生性天敵松粉蚧抑虱跳小蜂Acerophagus coccois Smith、班氏跳小蜂Aenasius bambawalei Hayat 及其捕食性天敵六斑月瓢蟲Menochilus sexmaculatus (Fabricius)，避免這些天敵對(duì)棉花粉蚧的干擾，以提高棉花粉蚧的適生性。同時(shí)，棉花粉蚧排泄的蜜露是紅火蟻的重要食物來(lái)源，其對(duì)于紅火蟻蟻群的增長(zhǎng)具有重要作用。紅火蟻與棉花粉蚧互作能夠促進(jìn)雙方種群增長(zhǎng)(Zhou et al.，2012a、2012b、2013)。然而，紅火蟻與棉花粉蚧之間的這種互作關(guān)系是否能夠促進(jìn)棉花粉蚧在田間的擴(kuò)散尚不清楚。因此，本研究在田間測(cè)定了紅火蟻入侵對(duì)棉花粉蚧近距離擴(kuò)散的影響，以期更全面地認(rèn)識(shí)和理解這兩者之間的互作關(guān)系，同時(shí)為揭示棉花粉蚧成功入侵的機(jī)制提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究方法

試驗(yàn)時(shí)間為2012年2 ～3月，試驗(yàn)地點(diǎn)為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園綠化帶。每塊試驗(yàn)地面積約為60 m2，設(shè)置2 個(gè)處理:紅火蟻發(fā)生區(qū)和紅火蟻未發(fā)生區(qū)。2個(gè)處理區(qū)域之間距離50 m 以上。

1.1.1 紅火蟻發(fā)生區(qū) 先調(diào)查紅火蟻發(fā)生情況，如無(wú)該蟻發(fā)生，則向試驗(yàn)地內(nèi)遷入1 巢紅火蟻(蟻丘直徑30 ～40 cm、高10 ～15 cm)。1 周后觀察該蟻巢的定殖情況，若定殖失敗，則繼續(xù)遷移蟻巢，直至成功為止。以該蟻巢為圓心，分別以0.5、1.0、2.0、3.0、4.0 和5.0 m 為半徑畫6 個(gè)圓圈，按照所設(shè)距離在直角對(duì)角線上栽種帶營(yíng)養(yǎng)缽的4 株健康、無(wú)病蟲扶桑Hibiscus rosa-sinensis L.。待扶桑植株正常生長(zhǎng)后向最內(nèi)圈的4 株扶桑上接400 頭·株－1棉花粉蚧1 齡若蟲，作為粉蚧擴(kuò)散的蟲源。接粉蚧的方法:收集其健康1 齡若蟲置于指形管內(nèi)，再將指形管固定在扶桑頂部幼嫩的枝條上，打開指形管蓋子后讓粉蚧爬到植株上取食。待粉蚧在扶桑上定殖1周后調(diào)查所有24 株扶桑上粉蚧、紅火蟻工蟻的數(shù)量，計(jì)算扶桑植株感染粉蚧的比率。重復(fù)5 次。感染率的統(tǒng)計(jì)方法:同一圓圈上的4 株全部感染計(jì)為100%，3 株感染計(jì)為75%，2 株感染計(jì)為50%，1 株感染計(jì)為25%，無(wú)感染計(jì)為0。

1.1.2 紅火蟻未發(fā)生區(qū) 在紅火蟻未發(fā)生區(qū)的試驗(yàn)地內(nèi)以一個(gè)人為壘起模擬紅火蟻蟻巢小土堆為中心，按1.1.1 方法栽種扶桑、接粉蚧并調(diào)查。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)紅火蟻發(fā)生區(qū)和未發(fā)生區(qū)粉蚧的感染率差異采用獨(dú)立樣本T 測(cè)驗(yàn)比較，而植株上活動(dòng)的工蟻數(shù)量采用單因素方差分析，利用線性回歸分析植株上活動(dòng)的工蟻數(shù)量與植株感染率的關(guān)系，采用SPSS 14.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 紅火蟻入侵對(duì)棉花粉蚧近距離擴(kuò)散的影響

試驗(yàn)結(jié)果(圖1)表明，在有紅火蟻入侵的試驗(yàn)地內(nèi)距離紅火蟻蟻巢2.0、3.0 m 扶桑植株感染棉花粉蚧的比率分別為75%、45%，顯著高于無(wú)紅火蟻的試驗(yàn)地(25%、10%)(t=4.472，df=8，p=0.002;t=2.309，df=8，p=0.049);距離為1.0、4.0、5.0 m 時(shí)，2 類區(qū)域扶桑植株的感染率之間沒有顯著差異(t=1.633，df =8，p =0.141;t =0.894，df =8，p =0.397;t=1.633，df=8，p=0.141)。

圖1 在離紅火蟻蟻巢不同距離上扶桑植株感染棉花粉蚧的比率Fig.1 The relationship between distance from a fire ant colony and the proportion of hibiscus plants infected by the cotton mealybug

2.2 離蟻巢的距離對(duì)扶桑上活動(dòng)工蟻數(shù)量的影響

研究結(jié)果(圖2)表明，隨著離蟻巢距離的增大，在扶桑植株上活動(dòng)的紅火蟻工蟻數(shù)量顯著減少，1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 m 分別為167、81、43、31、14 頭·株－1(F=7.908，p=0.001)。距離為1.0 和2.0 m 時(shí)扶桑上工蟻數(shù)量之間無(wú)顯著差異(p =0.081);距離為3.0、4.0 和5.0 m 時(shí)植株上的工蟻數(shù)量也無(wú)明顯差異(p=0.207)。

圖2 在離蟻巢不同距離扶桑上紅火蟻工蟻的數(shù)量Fig.2 The number of foraging workers on hibiscus plants at different distances from the fire ant colony

2.3 植株上工蟻活動(dòng)數(shù)量與棉花粉蚧感染率的關(guān)系

在有紅火蟻入侵的試驗(yàn)地扶桑植株被棉花粉蚧感染的比率與植株上活動(dòng)的工蟻數(shù)量呈顯著正相關(guān)，工蟻數(shù)量越多則扶桑植株被棉花粉蚧感染的比率越高(圖3)。

圖3 紅火蟻工蟻數(shù)量與扶桑感染棉花粉蚧比率的關(guān)系Fig.3 The relationship between the number of workers and the rate of hibiscus plants infected by the cotton mealybug

3 討論

本研究結(jié)果表明，紅火蟻入侵對(duì)棉花粉蚧近距離擴(kuò)散具有促進(jìn)作用。當(dāng)植株距蟻巢1.0 m 時(shí)，紅火蟻入侵地與對(duì)照試驗(yàn)地內(nèi)，植株感染棉花粉蚧的比率差異不顯著。這可能與棉花粉蚧1 齡若蟲取食很活躍，具有較強(qiáng)的近距離擴(kuò)散能力相關(guān)。而當(dāng)植株距蟻巢2.0 和3.0 m 時(shí)，紅火蟻入侵地與對(duì)照試驗(yàn)地內(nèi)，植株感染棉花粉蚧的比率差異顯著。這表明紅火蟻能夠協(xié)助棉花粉蚧擴(kuò)散至較遠(yuǎn)的距離。當(dāng)植株距蟻巢4.0 和5.0 m 時(shí)，紅火蟻入侵地與對(duì)照試驗(yàn)地內(nèi)，植株上棉花粉蚧的感染率差異又不顯著。這可能與紅火蟻的活動(dòng)距離有關(guān)，在該段距離，活動(dòng)的工蟻數(shù)量較少，對(duì)棉花粉蚧的助移、保護(hù)作用也較弱。本研究結(jié)果還表明，植株上活動(dòng)的工蟻數(shù)量與植株感染棉花粉蚧的比率呈正相關(guān)，這也反映了紅火蟻對(duì)棉花粉蚧的擴(kuò)散具有促進(jìn)作用。

為了減少被捕食和寄生，紅火蟻會(huì)將粉蚧低齡若蟲轉(zhuǎn)移至相對(duì)安全的地方。紅火蟻能將棉花粉蚧搬運(yùn)至掩體(卷葉螟卷起的葉片)內(nèi)保護(hù)起來(lái)，但隨著植株與紅火蟻蟻巢距離的增大，掩體對(duì)粉蚧的保護(hù)作用逐漸降低(Zhou et al.，2012b)。植株與蟻巢距離越遠(yuǎn)，到植株上覓食的工蟻數(shù)量也越少，導(dǎo)致紅火蟻對(duì)粉蚧照看水平下降，對(duì)棉花粉蚧天敵的威懾作用也逐漸減弱。然而，紅火蟻對(duì)棉花粉蚧近距離擴(kuò)散的促進(jìn)作用是因?yàn)榧t火蟻對(duì)其天敵的捕殺還是因?yàn)榧t火蟻主動(dòng)搬運(yùn)棉花粉蚧至距離更遠(yuǎn)的寄主植物上，或者其對(duì)粉蚧擴(kuò)散的促進(jìn)作用與蟻巢大小和狀態(tài)、粉蚧蟲期(蟲態(tài))和生物學(xué)特性、多類環(huán)境因子之間的關(guān)系等諸多問題，尚不明確，需要進(jìn)一步探索。

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