大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生長發(fā)育和繁殖的影響

李潤紅,劉長仲

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū)，甘肅 定西 743000)

大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生長發(fā)育和繁殖的影響

李潤紅1,2,3,劉長仲2*

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)定西校區(qū)，甘肅 定西 743000)

為了研究大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生長發(fā)育和繁殖的影響，應(yīng)用CO2人工氣候箱，CO2濃度設(shè)置中等濃度[(550±27) μL/L]和高濃度[(750±37) μL/L]，并以當(dāng)前濃度[(375±18) μL/L]為對(duì)照，觀察并記錄了飼養(yǎng)在蠶豆上的連續(xù)3代綠色型豌豆蚜的生長發(fā)育和繁殖指標(biāo)。結(jié)果表明，隨著CO2濃度升高,連續(xù)3代綠色型豌豆蚜發(fā)育歷期均縮短，初產(chǎn)若蚜體重、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率均呈增加趨勢(shì)；各世代的繁殖期延長，平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量均增加；各世代的凈增殖率(R0)增大，平均世代周期(T)延長，內(nèi)稟增長率(rm)和周限增長率(λ)均減小。因此，綠色型豌豆蚜的種群數(shù)量隨著CO2濃度升高而下降，故推測(cè)未來大氣CO2濃度的升高可能不利于豌豆蚜的發(fā)生。

豌豆蚜； CO2濃度升高；發(fā)育歷期；生命表參數(shù)

工業(yè)革命以來，煤、石油、天然氣等化石能源的廣泛應(yīng)用以及人類砍伐森林等活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致全球大氣中的CO2濃度不斷上升[1]。據(jù)資料報(bào)道，自1995年以來大氣CO2濃度每年以1.9 μL/L的速度遞增，至2005年達(dá)到379 μL/L。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)(2007)估計(jì)，到2100年，大氣CO2濃度將達(dá)到540～970 μL/L[2]。

CO2是植物進(jìn)行光合作用的原材料之一。因此，植物對(duì)大氣CO2濃度升高的反應(yīng)最為敏感，尤其是蠶豆(Viciafaba)、小麥(Triticumaestivum)、棉花(Gossypiumspp.)和花生(Arachishypogaea)等C3植物，CO2濃度的增加可提高其光合作用和生產(chǎn)力[3-4]，改變植物化學(xué)物質(zhì)的組成，增加組織中C/N，增強(qiáng)植物體內(nèi)的代謝酶活力，從而影響以之為食的植食性昆蟲的生長發(fā)育[5-7]。目前，國內(nèi)外非常重視大氣CO2濃度變化對(duì)昆蟲的影響，并開展了大量的研究[2]。

豌豆蚜(Acyrthosiphonpisum)，屬于半翅目蚜科，是世界范圍內(nèi)豆科作物及牧草的主要害蟲，刺吸植物的嫩莖、葉、花及幼芽的汁液，被害植株常出現(xiàn)葉部卷縮、花蕾變黃脫落等現(xiàn)象，影響植株的生長發(fā)育、開花結(jié)實(shí)以及后期的產(chǎn)量，危害嚴(yán)重時(shí)作物成片枯死[8-9]。近年來，我國豌豆蚜種群發(fā)生了很大變化，如豌豆蚜正在從苜蓿(Medicagosativa)田的次要害蟲上升為主要害蟲。豌豆蚜有紅、綠兩種色型，田間種群數(shù)量以綠色型為優(yōu)勢(shì)種群[10]。影響豌豆蚜生長發(fā)育和繁殖的主要因素有：寄主植物、溫度、光周期、紫外線和CO2濃度等。高有華等[11]研究表明，在12～24 ℃溫度范圍內(nèi)，隨著溫度升高，豌豆蚜的發(fā)育歷期逐漸縮短、種群內(nèi)稟增長率(rm)逐漸增大。韓秀楠等[12]研究不同寄主植物對(duì)豌豆蚜生物學(xué)特性的影響，發(fā)現(xiàn)4種不同寄主植物，包括蠶豆、豌豆(Pisumsativum)、苜蓿和紅豆草(Onobrychisviciaefolia)對(duì)豌豆蚜發(fā)育歷期的影響差異顯著。通過實(shí)驗(yàn)篩選表明，蠶豆是豌豆蚜適應(yīng)性和嗜食性較好的寄主植物，并且繁殖速度最快。馬亞玲等[13]研究發(fā)現(xiàn)光周期對(duì)豌豆蚜生物學(xué)特性的影響與光強(qiáng)度密切相關(guān)，光照時(shí)間越長，越有利于兩種色型豌豆蚜生長發(fā)育；光照時(shí)間越短，光強(qiáng)度越大，對(duì)豌豆蚜生長發(fā)育具有明顯的抑制作用。杜軍利等[14]研究表明，在短時(shí)間的紫外輻射下，具有促進(jìn)豌豆蚜生長發(fā)育的作用，而且紫外輻射對(duì)兩種色型豌豆蚜的影響具有遺傳性。CO2濃度是影響昆蟲生長發(fā)育的重要環(huán)境因子，目前國內(nèi)未見關(guān)于其濃度升高對(duì)豌豆蚜生長發(fā)育影響的報(bào)道。

本研究通過CO2人工氣候箱，以蠶豆作為寄主植物，對(duì)飼養(yǎng)的連續(xù)3代豌豆蚜的生長發(fā)育和繁殖的影響，為預(yù)測(cè)氣候變化下豌豆蚜的發(fā)生趨勢(shì)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

綠色型豌豆蚜于2015年4月20日采自甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地，飼養(yǎng)在CO2人工氣候箱內(nèi)，溫度設(shè)置為(23±1) ℃，濕度保持在(60±10)%，光照 16 h∶8 h(L∶D)，CO2濃度設(shè)為對(duì)照375 μL/L、中等濃度550 μL/L和高濃度750 μL/L。將6 h以內(nèi)的初產(chǎn)若蚜作為供試蟲源。

供試植株是10 cm 高的蠶豆植株(臨蠶 2)。將蠶豆催芽，而后種入直徑為9 cm營養(yǎng)缽中，分別置于CO2濃度為375、550和750 μL/L的CO2人工氣候箱中，直至蠶豆植株長至10 cm后接入綠色型豌豆蚜用于試驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

把供試的綠色型豌豆蚜成蟲用毛筆接于上述蠶豆植株上飼養(yǎng)，待其產(chǎn)蚜，對(duì)1日齡若蚜用十萬分之一電子天平稱重(W1)，而后將其接于蠶豆植株相同葉位上飼養(yǎng)，并在植株根部套上一張折疊成漏斗狀的濾紙，在營養(yǎng)缽下墊一張白紙，濾紙和白紙均用于接住蚜蟲掉落的皮，每缽飼養(yǎng)1頭，每 20頭為一個(gè)重復(fù)，重復(fù)3次。在若蟲期每 12 h 觀察 1 次，記錄蚜蟲的存活情況、蛻皮時(shí)間和次數(shù)，當(dāng)若蚜長至成蚜?xí)r進(jìn)行第二次稱重(W2)，成蚜期每 24 h 觀察 1 次，記錄產(chǎn)蚜數(shù)，稱其初產(chǎn)若蚜體重后重復(fù)上述操作進(jìn)行下一代飼養(yǎng)，將多余若蚜移除，統(tǒng)計(jì)發(fā)育歷期(development days，簡(jiǎn)寫為DD，為初產(chǎn)1齡若蚜至成蚜?xí)r的時(shí)間)，并計(jì)算體質(zhì)量差(different weight between 1st larvae and adult，簡(jiǎn)寫為dW，dW=W2-W1)和相對(duì)日均體重增長率[mean relative growth rate，簡(jiǎn)寫為MRGR，MRGR=(lnW2-lnW1)/DD]，每一代重復(fù)上述方法，記錄3代。

1.3 種群參數(shù)計(jì)算方法

以d(x)為單位間隔，組建豌豆蚜在不同CO2濃度下的試驗(yàn)種群生命表，由生命表數(shù)據(jù)計(jì)算出種群參數(shù)[15-16]。

凈增殖率R0=∑lxmx

平均世代周期T=∑xlxmx/∑lxmx

內(nèi)稟增長率rm=lnR0/T

周限增長率λ=erm

種群加倍天數(shù)t=ln2/rm

式中：x為特定年齡(d)，lx為在x期開始時(shí)的存活率，mx為在x期間平均每頭雌蚜產(chǎn)蚜數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用Excel 2007和SPSS 17.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行兩因子方差分析以明確CO2濃度變化對(duì)不同世代豌豆蚜生長發(fā)育與繁殖的影響，并采用Duncan法進(jìn)行處理間差異顯著性的多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜發(fā)育歷期和體重的影響

由表1可見，隨著CO2濃度的升高，連續(xù)3代綠色型豌豆蚜的發(fā)育歷期均縮短，初產(chǎn)若蚜體重、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率均呈增加的趨勢(shì)。其中，F(xiàn)0代在中等濃度(550 μL/L)條件下，發(fā)育歷期縮短1.17 d，成蚜體重和體質(zhì)量差分別增加7.45%和6.63%，均與對(duì)照差異顯著(P<0.05)。高濃度(750 μL/L)條件下，發(fā)育歷期縮短1.77 d，成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率分別增加11.75%、10.54%和22.22%，均與對(duì)照差異顯著(P<0.05)。

表1 CO2濃度升高對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜發(fā)育歷期和體重的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

注：不同小寫字母表示同一世代不同CO2濃度處理之間差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示同一CO2濃度不同世代之間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note:Different small letters show significant differences at 0.05 level among different CO2concentration under the same generation. Different capital letters show significant differences at 0.05 level among different generation under the same CO2concentration. The same below.

F1代在中等濃度條件下，發(fā)育歷期顯著短于對(duì)照(P<0.05)，初產(chǎn)若蚜體重、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率分別增加16.67%、8.03%、7.58%和25.00%，均顯著高于對(duì)照(P<0.05)。在高濃度CO2條件下，發(fā)育歷期比對(duì)照縮短2.17 d，初產(chǎn)若蚜體重、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率分別比對(duì)照增加27.78%、11.91%、10.79%和30.56%，均為差異顯著(P<0.05)。且發(fā)育歷期和成蚜體重在高濃度和中等濃度之間也存在顯著差異(P<0.05)。

F2代發(fā)育歷期、初產(chǎn)若蚜體重和成蚜體重變化趨勢(shì)和F1代相似，體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率在對(duì)照、中等濃度和高濃度之間均存在顯著差異(P<0.05)。

當(dāng)CO2濃度升高為550 μL/L時(shí)，雖然F1和F2代比F0代發(fā)育歷期短，初產(chǎn)若蚜體重、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率均有增加，但無顯著差異(P>0.05)。當(dāng)CO2濃度為750 μL/L時(shí)， F2代的初產(chǎn)若蚜體重和體質(zhì)量差均顯著高于F0代(P<0.05)，成蚜體重在3個(gè)世代間均存在顯著差異(P<0.05)。

由表2可見，CO2濃度因子極顯著影響3代綠色型豌豆蚜的發(fā)育歷期、初產(chǎn)若蚜體重、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均增長率(P<0.01)。3世代間發(fā)育歷期、成蚜體重、體質(zhì)量差和相對(duì)日均體重增長率顯著變化(P<0.05)，CO2濃度和世代兩作用因子對(duì)其成蚜體重和體質(zhì)量差有極顯著的交互作用(P<0.01)。

表2 CO2濃度、世代以及它們的交互作用對(duì)綠色型豌豆蚜發(fā)育歷期和體重影響的方差分析結(jié)果

2.2 大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜齡期的影響

由表3可見，隨著CO2濃度的升高，連續(xù)3代綠色型豌豆蚜各齡期均縮短。其中，F(xiàn)0代在中等濃度CO2條件下，1齡、生殖前和若蟲期分別比對(duì)照縮短0.50、0.32和0.85 d，差異顯著(P<0.05)；在高濃度CO2條件下，1齡、3齡、生殖前和若蟲期分別縮短0.77、0.38、0.29和1.48 d，與對(duì)照相比均有顯著差異(P<0.05)。

表3 CO2濃度升高對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜齡期的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

F1代在中等濃度CO2條件下，1齡、2齡、4齡和若蟲期比對(duì)照分別縮短0.71、0.33、0.37和1.63 d，均具有顯著差異(P<0.05)；在高濃度條件下，生殖前與對(duì)照有顯著差異，其他各齡期的變化和中等濃度相似。

F2代在中等濃度CO2條件下，1齡、2齡和若蟲期比對(duì)照分別縮短0.51、0.30和1.06 d，與對(duì)照均有顯著差異(P<0.05)；在高濃度條件下，1齡、2齡、4齡、生殖前和若蟲期分別縮短0.87、0.36、0.26、0.11和1.66 d，與對(duì)照均有顯著差異(P<0.05)。

由以上可知,隨著CO2濃度的升高, 連續(xù)3代綠色型豌豆蚜1齡、生殖前和若蟲期均顯著縮短。此外， F0代3齡顯著縮短，F(xiàn)1和F2代2和4齡顯著縮短。隨著世代的增加，在中等濃度CO2條件下，F(xiàn)1代的若蟲期顯著短于F0代(P<0.05)。在高濃度CO2條件下，F(xiàn)1代的2齡期顯著短于F0代(P<0.05)。

由表4可見，CO2濃度升高極顯著縮短3代豌豆蚜各齡期，3世代間2齡和若蟲期顯著縮短，其他各齡期無顯著差異，此外，世代和CO2濃度除了對(duì)生殖前有交互作用，對(duì)其他齡期因子間無交互作用。

表4 CO2濃度、世代以及它們的交互作用對(duì)綠色型豌豆蚜齡期影響的方差分析結(jié)果

2.3 大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜繁殖的影響

由表5可見，各世代及不同CO2濃度之間，綠色型豌豆蚜的若蚜存活率變化在76%～77%。隨著CO2濃度的升高，連續(xù)3代豌豆蚜繁殖期延長、平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量均增加。F0代在中等濃度條件下，繁殖期、平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量與對(duì)照均無顯著差異(P>0.05)；在高濃度條件下，繁殖期、平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量分別增加2.7 d、19.25和29.98頭，顯著高于對(duì)照和中等CO2濃度(P<0.05)。

表5 CO2濃度升高對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜繁殖的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

F1代隨著CO2濃度的升高，其繁殖期分別延長2.27和6.64 d，平均產(chǎn)蚜量分別增加11.91和31.53頭，最大產(chǎn)蚜量分別增加27.67和32.75頭，均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，同時(shí)，繁殖期和平均產(chǎn)蚜量在高濃度和中等濃度之間也存在顯著差異(P<0.05)。

F2代的繁殖期、平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量在對(duì)照、中等濃度和高濃度之間均存在顯著差異(P<0.05)。

當(dāng)CO2濃度升高為550 μL/L時(shí)，綠色型豌豆蚜各世代之間繁殖能力逐漸提高，F(xiàn)1與F0代相比，繁殖期和平均產(chǎn)蚜量無顯著變化，F(xiàn)1最大產(chǎn)蚜量增加20.61頭，顯著高于F0(P<0.05)；F2與F0相比，繁殖期延長1.73 d，平均產(chǎn)蚜量增加15.68頭，最大產(chǎn)蚜量增加25.57頭，均為差異顯著(P<0.05)。

當(dāng)CO2濃度為750 μL/L時(shí)，綠色型豌豆蚜F1代的繁殖期增加2.72 d，顯著高于F0代(P<0.05)，平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量沒有顯著增加(P>0.05)。F2與F0相比，繁殖期延長4.12 d，平均產(chǎn)蚜量增加26.46頭，最大產(chǎn)蚜量增加29.18頭，均為差異顯著(P<0.05)。

由表6可見，CO2濃度、世代因子以及CO2濃度和世代的交互作用均對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜的存活率無影響，但顯著影響其繁殖期、平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量。

表6 CO2濃度、世代以及它們的交互作用對(duì)綠色型豌豆蚜繁殖影響的方差分析結(jié)果

2.4 大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生命表參數(shù)的影響

由表7可見，隨著CO2濃度的升高，連續(xù)3代綠色型豌豆蚜的凈增殖率(R0)均增大，但由于繁殖期顯著延長，使平均世代周期(T)延長，導(dǎo)致內(nèi)稟增長率(rm)和周限增長率(λ)減小。其中，F(xiàn)0代在中等濃度條件下，各生命表參數(shù)均沒有發(fā)生顯著變化(P>0.05)；而在高濃度條件下，各生命表參數(shù)與對(duì)照存在顯著變化(P<0.05)。F1和F2代各生命表參數(shù)在對(duì)照、中等濃度和高濃度之間均存在顯著差異(P<0.05)。

表7 CO2濃度升高對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜生命表參數(shù)的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

當(dāng)CO2濃度升高為550 μL/L時(shí)，F(xiàn)1代綠色型豌豆蚜各生命表參數(shù)與F0代相比沒有顯著差異(P>0.05)，而F2代均有顯著差異(P<0.05)。當(dāng)CO2濃度為750 μL/L時(shí)， 各世代生命表參數(shù)與550 μL/L相似。

由表8可見，CO2濃度、世代因子以及CO2濃度和世代的交互作用對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜的生命表參數(shù)均具有極顯著影響。

表8 CO2濃度、世代以及它們的交互作用對(duì)綠色型豌豆蚜生命表參數(shù)影響的方差分析結(jié)果

3 結(jié)論與討論

本研究綜合評(píng)價(jià)不同CO2濃度對(duì)綠色型豌豆蚜發(fā)育歷期、體質(zhì)量差、相對(duì)日均體重增長率、各齡期、繁殖期、產(chǎn)蚜量和生命表參數(shù)等生物學(xué)參數(shù)的影響，以蠶豆為寄主植物，研究綠色型豌豆蚜的生長發(fā)育和繁殖。結(jié)果表明，在CO2濃度升高的條件下，盡管連續(xù)3個(gè)世代綠色型豌豆蚜的發(fā)育均加快，平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量增加，但由于繁殖期顯著延長，使平均世代周期(T)延長，致使內(nèi)稟增長率(rm)和周限增長率(λ)減小。這說明，綠色型豌豆蚜的種群數(shù)量隨著CO2濃度升高而減少。

有關(guān)CO2濃度升高對(duì)蚜蟲等韌皮部取食的昆蟲的影響研究在20世紀(jì)90年代中期已經(jīng)開始。Holopainen[17]總結(jié)了26例蚜蟲的研究，發(fā)現(xiàn)只有5例蚜蟲表現(xiàn)出了種群數(shù)量的增加，6例蚜蟲種群數(shù)量表現(xiàn)下降，12例蚜蟲種群動(dòng)態(tài)沒有變化。另外3種為害樹木的蚜蟲中，1例表現(xiàn)種群數(shù)量增加，2例沒有變化，其中豌豆蚜和木棉蚜(Aphisgossypii)在溫室條件下種群密度無變化。Newman等[18]通過模型分析表明，蚜蟲種群對(duì)寄主植物組織內(nèi)氮營養(yǎng)的需求和對(duì)種群密度大小的反應(yīng)敏感程度，決定了其對(duì)大氣CO2濃度增加的反應(yīng)形式，即隨CO2濃度的升高, 蚜蟲種群表現(xiàn)出上升、下降和沒有反應(yīng)3種類型。孟玲等[19]歸納了14種刺吸式口器昆蟲對(duì)CO2濃度升高的響應(yīng)，結(jié)果表明有4種的種群數(shù)量下降，2種的種群數(shù)量增加，其余8種的種群數(shù)量沒有變化。

陳法軍等[20]研究表明，大氣CO2濃度升高可促進(jìn)棉蚜種群的發(fā)育，提高繁殖力，且隨處理世代的增加，發(fā)育明顯加快，繁殖力增加的幅度加大。預(yù)測(cè)未來大氣CO2濃度的升高，將有利于棉蚜的種群發(fā)生。Smith[21]發(fā)現(xiàn)高濃度CO2只是使甘藍(lán)蚜(Brevicorynebrassicae)繁殖提前,種群繁殖力不受影響，但Amiri等[22]研究發(fā)現(xiàn)高濃度CO2使甘藍(lán)蚜平均世代歷期(T)縮短，而凈增殖率(R0)、內(nèi)稟增長率(rm)、周限增長率(λ)均顯著增加，本研究與此研究結(jié)果相悖。Hughes等[23]以蠶豆為寄主植物，發(fā)現(xiàn)CO2濃度升高的條件下，豌豆蚜種群數(shù)量減少，可能與本研究結(jié)果內(nèi)稟增長率減小有直接關(guān)系。關(guān)于刺吸式口器昆蟲對(duì)CO2濃度升高的響應(yīng)機(jī)制目前仍不清楚。

以蚜蟲為代表的刺吸式口器昆蟲對(duì)CO2濃度升高的響應(yīng)存在種間特異性(species specific)，即使是同一蚜蟲取食不同寄主植物對(duì)CO2濃度升高的響應(yīng)也明顯不同[23-24]。如在甘藍(lán)(Brassicaoleracea)上生長的桃蚜(Myzuspersicae)生殖力增強(qiáng)，在歐洲千里光(Seneciovulgaris)上則無變化[25]。陳法軍等[26]研究發(fā)現(xiàn)，麥長管蚜(Sitobionavenae)在春小麥(Triticumaestivum)上種群的產(chǎn)卵提前，世代歷期縮短，產(chǎn)卵量增加，平均相對(duì)生長率顯著提高。而Diaz等[27]的研究卻發(fā)現(xiàn)麥長管蚜的繁殖力在禾本科的4種草本植物上并沒有發(fā)生改變。高CO2濃度條件下，茄溝無網(wǎng)蚜(Aulacorthumsolani)在不同寄主植物上的生長發(fā)育情況也不同，在蠶豆上生長，日產(chǎn)仔量增加16%，發(fā)育歷期無影響，而在艾菊(Tanacetumvulgare)上，日產(chǎn)仔量無影響，而發(fā)育歷期降低10%[28]。原因可能是大氣CO2濃度升高會(huì)改變寄主植物的組織結(jié)構(gòu)[29]以及植物葉片的顯微結(jié)構(gòu)[30-31]，作為物理抗性之一，植物組織結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)影響到蚜蟲的刺吸取食[32]。由于其食物營養(yǎng)來源完全不同，個(gè)體生長發(fā)育和繁殖對(duì)食物營養(yǎng)變化的響應(yīng)也有所不同[33]。本研究僅以蠶豆為寄主植物研究CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生長發(fā)育和繁殖的影響，今后應(yīng)開展在其他寄主植物上豌豆蚜的種群變化，進(jìn)一步探討豌豆蚜對(duì)大氣CO2濃度升高的響應(yīng)機(jī)制。

陳法軍等[32]在研究CO2濃度增加對(duì)取食韌皮部的害蟲的影響時(shí)得出，處理較短時(shí)間，害蟲的歷期未發(fā)生變化，而處理多個(gè)世代后，其生長發(fā)育受到極大影響，發(fā)育率明顯加快。本研究通過大氣CO2濃度升高對(duì)連續(xù)3代綠色型豌豆蚜的間接作用表明，F(xiàn)2代綠色型豌豆蚜成蚜體重、體質(zhì)量差、平均產(chǎn)蚜量和最大產(chǎn)蚜量均顯著高于F0，但平均世代周期顯著延長，內(nèi)稟增長率和周限增長率均減小，說明CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜的影響也是一個(gè)長期的、多世代的效應(yīng)。對(duì)于大氣CO2濃度升高對(duì)昆蟲種群的長期影響還存在著很大的不可知性[34]，可能與寄主植物的生長、昆蟲的種間關(guān)系以及所處的環(huán)境有關(guān)[35-37]。本試驗(yàn)僅研究了CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生長發(fā)育的影響，CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜體內(nèi)蛋白質(zhì)、糖類、氨基酸種類以及CO2濃度升高對(duì)其寄主植物蠶豆體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的影響等問題有待進(jìn)一步研究。

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Effects of elevated CO2on development and reproduction of green pea aphid (Acyrthosiphonpisum)

LI Run-Hong1,2,3, LIU Chang-Zhong2*

1.CollegeofResourcesandEnvironmentalSciences,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.CollegeofPlantProtection,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 3.DingxiCampus,GansuUniversityofChineseMedicine,Dingxi743000,China

To study the effect of elevated CO2on development and reproduction of three consecutive generations of green pea aphid (Acyrthosiphonpisum), the reproductive performance of three consecutive generations of green pea aphid fed detached Vicia faba leaves was recorded under ambient CO2[(375±18) μL/L] and two elevated CO2concentrations: moderate [(550±27) μL/L] and double ambient [(750±37) μL/L]. It was found that developmental duration of three consecutive generations of green pea aphid was shortened, while larval weight, adult weight, weight difference and mean daily relative growth rate all displayed increasing trends under elevated CO2conditions. Also, the reproductive period was prolonged, and the average and maximum fecundity of larvae were both increased. Net reproductive rate (R0) of three consecutive generations of green pea aphid was increased and generation time (T) prolonged, while intrinsic rate of increase (rm) and finite rate of increase (λ) were decreased. The population of green pea aphid declined under elevated CO2conditions. Hence, elevated CO2may have negative effects on green pea aphid population numbers.

Acyrthosiphonpisum; elevated CO2; developmental duration; life table parameters

2016-09-21；改回日期：2016-11-17

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31660522)資助。

李潤紅(1982-)，女，甘肅會(huì)寧人，講師。E-mail: 15686075@qq.com*通信作者Corresponding author. E-mail: liuchzh@gsau.edu.cn

10.11686/cyxb2016359 http://cyxb.lzu.edu.cn

李潤紅, 劉長仲. 大氣CO2濃度升高對(duì)綠色型豌豆蚜生長發(fā)育和繁殖的影響. 草業(yè)學(xué)報(bào), 2017, 26(3): 111-120.

LI Run-Hong, LIU Chang-Zhong. Effects of elevated CO2on development and reproduction of green pea aphid (Acyrthosiphonpisum). Acta Prataculturae Sinica, 2017, 26(3): 111-120.