溫度對馬鈴薯棉蚜生長發(fā)育及種群增長的影響

周曉榕，卜慶國，龐保平

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，呼和浩特 010019)

棉蚜Aphis gossypii Glover 又稱瓜蚜，廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)，是棉花、瓜類等農(nóng)作物的重要害蟲(Kersting et al.，1999)。溫度是調(diào)節(jié)昆蟲種群動態(tài)、發(fā)育速率和季節(jié)發(fā)生的關(guān)鍵因子。關(guān)于溫度與棉蚜生長發(fā)育及種群增長的關(guān)系已有大量的研究，主要集中于棉花(吳孔明和劉芹軒，1992;Kersting et al.，1999;Xia et al.，1999;劉向東，2000;劉健等，2003;Parajulee，2007;苗偉等，2008)、瓜類作(Aldyhim and Khalil，1993;Kocourek et al.，1994;van Steenis et al.，1995;龐保平等，1999;周瓊等，2002;Zamani et al.，2006) 及柑橘(Komazaki，1982)。馬鈴薯營養(yǎng)價值高、產(chǎn)量高、用途廣、適應(yīng)性強，已成為世界上僅次于水稻、小麥的第三大糧食作物。蚜蟲是馬鈴薯上常見的害蟲，不僅直接影響馬鈴薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且是傳播馬鈴薯病毒的主要昆蟲媒介。在內(nèi)蒙古、寧夏、黑龍江等我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)，棉蚜是發(fā)生數(shù)量和范圍僅次于桃蚜Myzus persicae 的馬鈴薯蚜蟲(周艷麗和楊驥，2004;董風林等，2010;卜慶國等，2013)。然而，有關(guān)馬鈴薯上棉蚜的生物學特性卻了解的很少。因此，作者研究了溫度對棉蚜在馬鈴薯上的生長發(fā)育及種群增長的影響，以期為馬鈴薯蚜蟲的監(jiān)測預警提供必要的基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

從內(nèi)蒙古大學內(nèi)蒙古馬鈴薯工程技術(shù)研究中心農(nóng)場馬鈴薯田采回棉蚜，接種于盆栽馬鈴薯苗上繁殖3 代以上作為供試蟲源。

1.2 實驗方法

參考劉樹生(1987)的新葉圓片法，取一透明飲料瓶，剪去上部圓錐部分，保留底部圓柱部分。將一馬鈴薯葉片(品種為費烏瑞特)葉面朝下用1%瓊脂糖凝膠粘在塑料瓶底部，在其上放置1 頭12 h 內(nèi)產(chǎn)出的1 齡無翅若蚜，瓶口處用橡皮筋將黑色(便于觀察脫皮情況)塑料薄膜覆蓋固定，將瓶底部朝上放于人工氣候箱中，每12 h 觀察記錄蚜蟲的蛻皮、生殖、死亡情況。設(shè)置10、15、20、25 和30℃等5 個溫度處理，光照16L∶8D，相對濕度60%±10%。每個溫度處理設(shè)30 個重復。

1.3 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)有效積溫法則R=(T-C)/K，計算馬鈴薯棉蚜的發(fā)育起點溫度(C)和有效積溫(K);根據(jù)實驗數(shù)據(jù)組建馬鈴薯蚜蟲實驗種群生命表，計算平均世代歷期(T)、凈增值率(R0)、內(nèi)稟增長率(rm)和種群加倍時間(D)等生命表參數(shù)(丁巖欽，1994)。存活曲線應(yīng)用Weibull 分布進行擬合(Pinder，1978)，公式為:存活率Sp (t)=exp［-(t/b)c］，t 、b、c ＞0，其中b 為尺度參數(shù)，c 為形狀參數(shù)。當c ＞1 時，存活曲線為Ⅰ型;當c=1 時，存活曲線為Ⅱ型;當c＜1 時，存活曲線為III 型。如果c 值相同，b 值越大，存活率越高。

應(yīng)用DPS 9.5 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計分析，不同處理之間的差異比較采用ANOVA 法，多重比較采用LSD 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對棉蚜生長發(fā)育及生殖力的影響

從表1 可知，溫度對棉蚜在馬鈴薯上的發(fā)育歷期和生殖力具有顯著的影響 (P＜0.05)。在10℃-25℃范圍內(nèi)，各齡發(fā)育歷期、若蚜期、世代歷期均隨溫度的升高而縮短，處理間差異顯著，但在25℃與30℃下的差異不顯著。隨著溫度從10℃上升到30℃，成蚜產(chǎn)仔期和壽命分別從26.18 d 和53.03 d 縮短至6.84 d 和14.6 d，處理間差異顯著(P＜0.05)。棉蚜總產(chǎn)仔量在15℃-25℃時最高，與其它處理差異顯著(P＜0.05)，其次為10℃，30℃時最低。日均產(chǎn)仔量在25℃時最高，與其它處理差異顯著(P＜0.05)，其次為20℃和30℃，最低為10℃。上述結(jié)果說明，25℃最適合于棉蚜的生長發(fā)育和繁殖，10℃的低溫和30℃的高溫均不利于棉蚜在馬鈴薯上生長發(fā)育和繁殖。

2.2 棉蚜的發(fā)育起點溫度和有效積溫

線性模型很好地描述了溫度與馬鈴薯棉蚜不同發(fā)育階段發(fā)育速率的關(guān)系(表2)。1 齡若蚜發(fā)育起點溫度最高(5.93℃)，3 齡最低(4.09℃)。4 齡若蚜有效積溫最大(28.36 日度)，2 齡若蚜最小(22.29 日度)。完成1 個世代需要的有效積溫為110.84 日度，發(fā)育起點溫度為4.56℃。

表1 不同溫度下馬鈴薯棉蚜的發(fā)育歷期和生殖力Table 1 Developmental duration and fecundity of Aphis gossypii reared on potato at different temperatures (mean±SE)

表2 馬鈴薯棉蚜的發(fā)育起點溫度和有效積溫Table 2 Lower developmental threshold and thermal constant of Aphis gossypii reared on potato

2.3 不同溫度下棉蚜的存活曲線

從表3 可知，在10℃條件下，馬鈴薯棉蚜存活曲線c 值約等于1，說明在10℃的低溫條件下，棉蚜存活曲線為II 型存活曲線，即棉蚜各發(fā)育階段的死亡率基本相同(圖1)。在15℃-30℃范圍內(nèi)，c 值均遠遠大于1，說明在此溫度范圍內(nèi)，棉蚜的存活曲線為I 型存活曲線，即死亡主要發(fā)生在生活史的后期(圖1)。在15℃-25℃范圍內(nèi)，棉蚜若蚜期存活率最高，其次為30℃，最低為10℃。利用存活曲線的參數(shù)估計，棉蚜在馬鈴薯上的適宜存活溫度為15℃-25℃。

表3 不同溫度下馬鈴薯棉蚜存活曲線的參數(shù)估計Table 3 Parameter estimation on survival curves of Aphis gossypii reared on potato at different temperatures (mean±SE)

圖1 不同溫度下馬鈴薯棉蚜的存活曲線Fig.1 Survival curves of Aphis gossypii reared on potato at different temperatures

2.4 溫度對棉蚜種群生命表參數(shù)的影響

從表4 可知，棉蚜平均世代歷期隨溫度上升而縮短，從10℃時的28.89 d 縮短至30℃時的7.53 d。在15℃-25℃時，凈增值率(63.22-69.34)遠高于10℃ (26.73)及30℃ (20.12)時的凈增值率。內(nèi)稟增長率在25℃時最大;雖然30℃時凈增值率最小，但由于此溫度下發(fā)育速率最快，其內(nèi)稟增長率僅次于25℃;再次為20℃;10℃時，內(nèi)稟增長率最低，僅為0.1137。在25℃時，種群增長1 倍僅需1.55 d，而10℃時，需要6.10 d。利用種群生命表參數(shù)研究表明，馬鈴薯棉蚜種群增長的最適溫度為25℃，其次為30℃，再次為20℃，最次為10℃。

表4 不同溫度下馬鈴薯棉蚜種群生命表參數(shù)Table 4 Life table parameters of Aphis gossypii populations reared on potato at different temperatures

3 結(jié)論與討論

國內(nèi)外研究表明溫度對棉蚜生長發(fā)育、存活和繁殖有顯著的影響，但不同地理種群和寄主作物下的發(fā)育歷期和內(nèi)稟增長率等種群參數(shù)差異較大(表5)。本文結(jié)果表明，棉蚜在馬鈴薯上的最適發(fā)育溫度為25℃，與吳孔明和劉芹軒(1992)的結(jié)果相近(26℃)，但低于大多數(shù)的研究結(jié)果(30℃) (Aldyhim and Khalil，1993;Kocourek et al.，1994;van Steenis et al.，1995;Kersting et al.，1999 ;龐保平等，1999;Xia et al.，1999;劉向東等，2000;Parajulee，2007;苗偉等，2008)。棉蚜在馬鈴薯上種群增長最快的(rm最大)溫度也為25℃，與Aldyhim 和Khalil (1993)、van Steenis 和 El-Khawass (1995)、Xia 等(1999)、Zamani 等(2006)及Parajulee (2007)的結(jié)果相同，但低于Kersting 等(1999)、吳孔明和劉芹軒 (1992)和Kocourek 等 (1994)的30℃，高于Komazaki (1982)的19.8℃。從表5可以看出，在相同的溫度下，黃瓜上棉蚜若蚜的發(fā)育速率快于棉花上的棉蚜;在10℃的低溫下，黃瓜和棉花上棉蚜的發(fā)育歷期遠長于南瓜和馬鈴薯上棉蚜的發(fā)育歷期。在相同的溫度下，不同地區(qū)和寄主上棉蚜的內(nèi)稟增長率存在一定的差異。造成差異的原因可能與地理種群和寄主植物不同有關(guān)，也可能與研究方法不同有關(guān)。在寄主植物和溫度相同的條件下，棉蚜的發(fā)育速率和內(nèi)稟增長率在盆栽植株葉片上通常高于離體葉片上，可能是離體葉片營養(yǎng)條件較差或機械損傷產(chǎn)生誘導抗性(李艷艷等，2013)，抑制了棉蚜的生長發(fā)育。另一方面，本文馬鈴薯上棉蚜的發(fā)育起點溫度和有效積溫分別為4.56℃和110.84 日度，與同一地區(qū)黃瓜上棉蚜的非常接近(4.52℃和120.23日度) (龐保平等，1999)，低于其它地區(qū)棉花上(6.2℃-7.1℃)(Kersting et al.，1999;Xia et al.，1999;Parajulee，2007) 和黃瓜 (6.19℃)(Zamani et al.，2006)的發(fā)育起點溫度，但遠高于柑橘上(-0.4℃)(Komazaki，1982)的發(fā)育起點溫度;有效積溫略高于Kersting 等 (1999)的108.9 日度、Zamani 等(2006)的97.09 日度和Kocourek 等(1994)的90.1 日度，但低于Xia 等(1999)的168.8 日度和Komazaki (1982)的181.8 日度。綜上所述，棉蚜對溫度的生理響應(yīng)與寄主植物和地理種群有關(guān)。

表5 國內(nèi)外對棉蚜生長發(fā)育研究的比較Table 5 Comparison of studies on the growth and development of Aphis gossypii

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