苜蓿施磷對牛角花齒薊馬產(chǎn)卵選擇、生長發(fā)育的影響

彭 然，曾文芳，李亞姝，崔曉寧，胡桂馨

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院/草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/甘肅省草業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室/中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070)

土壤施肥不僅會(huì)影響植物的生長發(fā)育，還會(huì)通過植物營養(yǎng)成分的變化影響植食性昆蟲的發(fā)育歷期、存活率、壽命、生殖力以及植食性昆蟲-寄主植物的關(guān)系[1-2]。磷是植物生長發(fā)育必需的營養(yǎng)元素，其不僅是構(gòu)成植物有機(jī)化合物的重要成分，還參與植物體的代謝，包括糖代謝、碳水化合物的運(yùn)輸以及作物的光合調(diào)節(jié)、信息傳導(dǎo)等，對作物的生長發(fā)育、抗逆性、產(chǎn)量品質(zhì)都具有重要影響[3-4]。研究表明，施磷能夠影響煙粉虱(Bemisiatabaci)的壽命、繁殖能力[1]和玉米螟(Pyraustanubilalis)的存活率[5]，降低大豆蚜(Aphisglycines)[6]和二斑葉螨(Tetranychusurticae)[7]對寄主的選擇性。但也有報(bào)道指出，高水平的磷肥會(huì)使黑豆蚜(Aphiscraccivora)[8]和紅帶椿象(Piezodorusguildinii)[9]種群密度增加。

牛角花齒薊馬(Odontothripsloti)因其個(gè)體微小，繁殖迅速，取食隱蔽性強(qiáng)等特點(diǎn)，嚴(yán)重影響苜蓿(Medicagosativa)的產(chǎn)量和質(zhì)量[10-11]。王小珊等[12]研究表明，苜蓿在受到牛角花齒薊馬為害后，葉片中的粗蛋白，粗脂肪和可消化蛋白含量均顯著降低。目前，土壤施磷對牛角花齒薊馬的影響報(bào)道很少，張曉燕[13]和寇江濤等[14]的研究表明，抗薊馬苜蓿品種的補(bǔ)償生長能力及生長指標(biāo)高于感薊馬品種，且施磷能夠提高苜蓿對薊馬的耐害性[15]，但施磷能否增強(qiáng)苜蓿對薊馬的抗生性和排趨性，尤其是對已廣泛推廣種植的感蟲苜蓿而言，通過施肥管理提高其抗蟲性，達(dá)到或接近抗蟲苜蓿的效果，具有重要意義。因此，以西北地區(qū)廣泛推廣種植但對薊馬抗性較低的苜蓿品種甘農(nóng)3號和抗薊馬苜蓿品種甘農(nóng)9號(2017年國家牧草審定品種)為試驗(yàn)材料，以不同施磷水平下的苜蓿葉片飼喂牛角花齒薊馬，觀察牛角花齒薊馬成蟲的取食選擇性以及若蟲的生長發(fā)育狀況，并測定苜蓿的糖、氮和磷含量，明確施磷是否可以提高苜蓿對牛角花齒薊馬的抗生性和排趨性，探索土壤施磷對薊馬-苜蓿的影響和苜蓿對薊馬的抗性機(jī)理，進(jìn)而為苜蓿施肥后害蟲田間可持續(xù)管理提供可利用的參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試紫花苜蓿品種為甘農(nóng)3號(Medicagosativacv.Gannong no.3，文中用G3表示)，甘農(nóng)9號(Medicagosativacv.Gannong no.9，文中用G9表示)。

供試蟲源為牛角花齒薊馬(Odontothripsloti)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)為室內(nèi)盆栽設(shè)計(jì)，取大田土，自然風(fēng)干，測得其速效磷含量為4.2 mg/kg，試驗(yàn)設(shè)施磷量(P2O5)為0.27,0.54,0.81,1.08 g/(10 kg土)4個(gè)處理水平，分別記做P1,P2,P3,P4，以不施磷作為P0水平，施磷時(shí)每個(gè)處理根據(jù)原來土壤的速效磷含量補(bǔ)足試驗(yàn)設(shè)計(jì)的磷含量，每個(gè)處理同時(shí)施入同一水平的氮、鉀肥，N為0.44 g/(10 kg土)，K(K2O)為0.5 g/(10 kg土)，共5個(gè)處理，2個(gè)品種，設(shè)10 次重復(fù)。試驗(yàn)采用17 cm×12 cm塑料杯，底部扎孔后裝土，置于搪瓷盤中，每盤為1個(gè)處理，每一個(gè)品種10次重復(fù)，于6葉期選取長勢一致的植株，每杯保留5株，摘取新展開復(fù)葉供牛角花齒薊馬采食、產(chǎn)卵。

1.3 試驗(yàn)方法

牛角花齒薊馬的接蟲及飼養(yǎng)采用文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行。

1.3.1 牛角花齒薊馬成蟲產(chǎn)卵選擇及若蟲孵化率 六葉期采集各品種各處理新展開復(fù)葉，2個(gè)品種復(fù)葉以葉柄向外的輻射狀置于直徑10 cm、高5.5 cm無色透明塑料罐底部，每品種每處理1復(fù)葉，按施磷水平由小到大的順序依次排列，G3和G9復(fù)葉交替放置，每罐10片復(fù)葉。用濕潤棉球壓住葉柄以保持葉片存活。接入牛角花齒薊馬雌成蟲，3頭/復(fù)葉，用扎孔單層保鮮袋封培養(yǎng)皿，置于(24.5±1) ℃，光周期L∶D=16 h∶8 h的RH-250-G型光照培養(yǎng)箱中。1 d后移去成蟲，并統(tǒng)計(jì)牛角花齒薊馬在每片小葉上的產(chǎn)卵量。2 d后，統(tǒng)計(jì)孵化若蟲數(shù)和若蟲孵化的起止日期。每品種每處理設(shè)10片復(fù)葉重復(fù)。

1.3.2 牛角花齒薊馬若蟲發(fā)育歷期和成活率 在直徑10 cm、高5.5 cm無色透明塑料罐底鋪一層稍小于罐截面、厚度1 mm的脫脂棉，上置一層相同面積的濾紙，將同一品種同一處理新展開復(fù)葉放入罐中，每罐10片復(fù)葉，葉柄向外輻射狀放置，用濕潤棉球壓住葉柄以保持葉片存活。接入相應(yīng)處理和相應(yīng)品種葉片上新孵化的牛角花齒薊馬若蟲，15頭/復(fù)葉，用扎孔單層保鮮袋封罐口，然后置于(24.5±1) ℃，光周期L∶D=16 h∶8 h的RH-250-G型光照培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)，及時(shí)更換相應(yīng)處理品種的新鮮葉片。觀察、統(tǒng)計(jì)牛角花齒薊馬1～2齡若蟲、3～4齡若蟲的發(fā)育起止日期及存活狀況，計(jì)算每個(gè)發(fā)育時(shí)期的存活率和發(fā)育歷期。每罐為1個(gè)重復(fù)，每品種每處理10個(gè)重復(fù)。

1.3.3 苜?？扇苄蕴呛康臏y定 摘取不同磷處理下不同苜蓿品種葉片，包于錫箔紙袋中，并立即放入液氮中速凍，全部取樣完畢后保存于-80℃冰箱中待測，可溶性糖含量的測定采用蒽酮比色法[17]。

1.3.4 苜蓿氮、磷含量的測定 摘取不同磷處理下不同苜蓿品種葉片，先放置在105℃烘箱中殺青15 min，后降溫到65℃烘干，待樣品降至室溫后研磨成粉狀常溫保存，用于氮、磷含量的測定，氮含量的測定采用凱氏定氮法[18]，磷含量的測定采用鉬藍(lán)比色法[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及相關(guān)性分析，相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)r=0時(shí)表示不存在線性相關(guān)關(guān)系；當(dāng)0≤|r|≤0.3時(shí)，為微弱相關(guān)；當(dāng)0.3<|r|≤0.5時(shí)，為低度相關(guān)；當(dāng)0.5<|r|≤0.8時(shí)，為顯著相關(guān)；當(dāng)0.8<|r|<1時(shí)，為高度相關(guān)；當(dāng)|r|=1時(shí)為完全相關(guān)[19]。用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示測定結(jié)果。采用Excel 2016進(jìn)行圖表的繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 牛角花齒薊馬在不同施肥水平苜蓿葉片上的產(chǎn)卵選擇

除P0水平下牛角花齒薊馬在G3產(chǎn)卵量顯著低于P4水平(P<0.05)，牛角花齒薊馬在2個(gè)品種上的產(chǎn)卵量均隨著磷水平的升高呈不顯著升高趨勢(P>0.05)，與P0水平相比，施磷后G3上的產(chǎn)卵量在P1～P4水平下分別增加38.5%，80.6%，83.7%和112.9%；G9上的產(chǎn)卵量在P1～P4水平下分別增加17.9%，28.6%，50%和110.7%(圖1)。

圖1 牛角花齒薊馬成蟲在不同磷水平下苜蓿小葉上的產(chǎn)卵量Fig.1 The oviposition number of O.lotiadult on alfalfa leaflets under different phosphorus levels注:不同小寫字母表示每品種間不同處理間差異顯著(P<0.05)

2.2 施磷苜蓿對牛角花齒薊馬各蟲期生長發(fā)育的影響

相對于P0水平，施磷各處理G3葉片上卵的孵化率均呈下降趨勢，僅在P2水平下有顯著差異(P<0.05)；卵的發(fā)育歷期在不同磷水平間無顯著差異，P2水平下卵的發(fā)育歷期最短，與卵期最長的P3和P4水平相差0.29 d。施磷后甘農(nóng)9號上的卵孵化率和卵的發(fā)育歷期僅在P1水平下顯著低于P0水平(P<0.05)，其他磷水平下均無顯著差異(P<0.05)(表1)。

隨著磷水平的升高，2個(gè)品種1～2齡若蟲的存活率均呈現(xiàn)出顯著升高的趨勢(P<0.05)，G3上1～2齡若蟲的發(fā)育歷期隨磷水平的升高沒有顯著變化趨勢；在P1和P3水平下G9上1～2齡若蟲的發(fā)育歷期顯著長于P0水平，其他磷水平與P0水平間無顯著差異(P>0.05)。

施磷各處理2個(gè)品種上3～4齡若蟲的成活率與P0水平間均無顯著差異；G3施磷后3～4齡若蟲的成活率均低于P0水平；除P2水平外，G9施磷后3～4齡若蟲的成活率均高于P0水平。施磷后G3和G9的3～4齡若蟲的發(fā)育歷期與P0水平間無顯著相關(guān)性，P3水平下G9上3～4齡若蟲的發(fā)育歷期顯著短于P1水平(P<0.05)。

2.3 施磷苜蓿葉片中可溶性糖，氮以及糖氮比的變化

與P0水平相比，施磷后G3和G9葉片中的可溶性糖含量均顯著升高(P<0.05)，且均隨磷水平的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在P3水平下達(dá)到最大值；施磷后，G3和G9葉片中的氮含量均低于P0水平，G3在P1和P2水平下差異顯著(P<0.05)；2個(gè)品種葉片的糖氮比均隨磷水平的上升呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，G3在P2水平下達(dá)到最大比值，G9在P3水平下達(dá)到最大比值，施磷后苜蓿的糖氮比均比P0水平升高；所有處理水平下G9的糖氮比均高于G3(表2)。

表1 不同磷水平下牛角花齒薊馬各蟲期的成活率和發(fā)育歷期

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，同列不同小寫字母表示不同處理間的差異顯著(P<0.05)

表2 不同磷水平下苜蓿葉片中可溶性糖、氮含量及糖氮比

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，同列不同小寫字母表示不同處理間的差異顯著(P<0.05),下同

2.4 施磷后苜蓿葉片磷的含量

施磷后2個(gè)苜蓿品種葉片中的磷含量均顯著高于P0水平(P<0.05)。G3和G9心葉中的磷含量隨土壤施磷量增加的變化趨勢基本相同，均表現(xiàn)出“低-高-低”的變化規(guī)律。G3在P2水平，G9在P3水平磷含量最高。不施磷的情況下，G3葉片中的磷含量高于G9；而在磷元素富足的情況下，G9葉片對磷的吸收能力則更強(qiáng)(表3)。

2.5 苜蓿葉片的營養(yǎng)物質(zhì)與薊馬產(chǎn)卵發(fā)育之間的相關(guān)性分析

薊馬的產(chǎn)卵量與苜?？扇苄蕴呛恐g為低度相關(guān)關(guān)系(0.3<|r|<0.5)，與苜蓿其他營養(yǎng)物質(zhì)之間為弱相關(guān)關(guān)系(|r|<0.3)，均無顯著相關(guān)性；1～2齡若蟲成活率與可溶性糖含量之間為低度相關(guān)關(guān)系，與氮含量和糖氮比以及G3的磷含量之間為弱相關(guān)關(guān)系，與G9的磷含量之間為極顯著的正相關(guān)關(guān)系(0.5<|r|<0.8,P<0.01)；3～4齡若蟲成活率與G3可溶性糖、糖氮比之間為負(fù)向弱相關(guān)關(guān)系，與G3的氮含量及G9的可溶性糖、磷含量之間為低度相關(guān)關(guān)系，與其他指標(biāo)之間為弱相關(guān)關(guān)系，均無顯著相關(guān)性(表4)。

表3 不同施磷水平下苜蓿葉片的磷含量

表4 苜蓿葉片營養(yǎng)物質(zhì)與薊馬產(chǎn)卵、若蟲成活率的Pearson相關(guān)系數(shù)

注：顯著性檢驗(yàn)為雙尾檢驗(yàn)，*表示具有顯著相關(guān)性(P<0.05)，**表示具有極顯著相關(guān)(P<0.01)

3 討論

3.1 施磷對苜蓿排趨性的影響

排趨性是昆蟲對不具備寄主特性的植物或作物品種的反應(yīng)，即昆蟲在尋找食物，產(chǎn)卵場所或隱蔽時(shí)呈負(fù)的反應(yīng)或完全忌避[20]。寄主植物對植食性昆蟲的排趨性表現(xiàn)為昆蟲取食、產(chǎn)卵等行為對寄主植物的種類存在一定的選擇性，它包括取食選擇性和產(chǎn)卵選擇性，這兩種選擇性之間有密切聯(lián)系[21]。在苜蓿營養(yǎng)生長期，牛角花齒薊馬主要在苜蓿的心葉中取食，并在苜蓿葉片的葉緣葉肉內(nèi)產(chǎn)卵[22]，若蟲孵化后即在苜蓿葉背或心葉內(nèi)取食為害，行動(dòng)能力較弱，很少移動(dòng)或遷移到其他植株上進(jìn)行取食，因此，牛角花齒薊馬成蟲對寄主產(chǎn)卵選擇程度決定了若蟲對苜蓿的為害程度。試驗(yàn)中，隨著施磷水平的升高薊馬的產(chǎn)卵量逐漸增加但不顯著，苜蓿葉片的磷含量隨施磷量的增加而先增后降，相關(guān)性分析結(jié)果表明薊馬產(chǎn)卵量與苜蓿葉片含磷量沒有顯著相關(guān)性，說明施磷不影響牛角花齒薊馬對苜蓿的選擇性，或施磷后的苜蓿對牛角花齒薊馬無顯著的排趨性。

3.2 施磷對苜?？股缘挠绊?/h3>

抗生性是指當(dāng)昆蟲取食了對它有抗性的植物時(shí)，會(huì)引發(fā)幼蟲死亡率增加，生長發(fā)育受阻，發(fā)育畸形和生殖力降低等不同程度的不良生理反應(yīng)[23]。如垂柳葉片被甲蟲啃食時(shí)，其葉片能夠?qū)紫x的口器造成腐蝕，從而減少害蟲的啃食和落卵量[24]。土壤施肥在對植物內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)、品質(zhì)產(chǎn)生影響的同時(shí)，還能通過植物內(nèi)礦質(zhì)元素的再分配對植食性昆蟲產(chǎn)生抗生性，抑制昆蟲的生長發(fā)育和繁殖[23，25]，如蔣明星等[26]報(bào)道施用有機(jī)肥不利于白背飛虱(Sogatellafurcifera)種群的增長，但Bentz[27]和Minkenberg[28]的試驗(yàn)也表明，當(dāng)植物無法產(chǎn)生對植食性昆蟲具有抗生性的物質(zhì)或抗生性較弱時(shí)，施用化肥不僅會(huì)提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，也為植食性昆蟲提供了良好的營養(yǎng)條件。試驗(yàn)中薊馬若蟲在1～2齡階段的成活率隨著施磷水平的增加呈顯著升高的趨勢，且與G9葉片中的磷含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，施磷水平的增加對薊馬若蟲3～4齡階段的成活率沒有顯著地抑制作用，對薊馬若蟲各時(shí)期的發(fā)育時(shí)間也沒有顯著的延長作用，說明施磷有利于薊馬若蟲的生長發(fā)育，這與盧偉等[1]對煙粉虱的研究結(jié)果一致。

糖氮比是植物抗蟲性中的重要指標(biāo)，碳水化合物含量的增加和氮含量的降低將會(huì)導(dǎo)致高的糖氮比，也就意味著植物組織中低的蛋白含量給植食性昆蟲提供低的營養(yǎng)，進(jìn)而可以提高抗蟲性[29]。隨著施磷水平的升高，可溶性糖含量顯著升高，而氮含量降低，糖氮比升高，但三者與牛角花齒薊馬的產(chǎn)卵選擇、1,2齡和3,4齡若蟲的成活率及發(fā)育歷期沒有顯著相關(guān)性，說明施磷后苜蓿對牛角花齒薊馬無顯著的抗生性。

試驗(yàn)結(jié)果表明苜蓿施磷對薊馬無明顯排趨性和抗生性，而張曉燕等[15]的大田研究表明施磷可顯著提高苜蓿對薊馬的抗性，說明施磷對苜?？顾E馬的影響主要是增強(qiáng)了苜蓿對薊馬的耐害性。

在試驗(yàn)過程中，由于薊馬體型微小，1,2齡若蟲、3,4齡若蟲分界不明顯，故將1～2齡若蟲、3～4齡若蟲作為整體進(jìn)行觀察。試驗(yàn)僅跟蹤了牛角花齒薊馬一個(gè)世代的發(fā)育歷期和成活率，在采食了含磷較高的苜蓿葉片后是否會(huì)對其成蟲和下一代的生長發(fā)育產(chǎn)生影響需要進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

(1)施磷后苜蓿葉片的磷含量、糖含量增加，氮含量降低，糖氮比升高；

(2)牛角花齒薊馬在施磷苜蓿葉片上的產(chǎn)卵量增加但不顯著，薊馬對施磷苜蓿無顯著產(chǎn)卵選擇性，即施磷苜蓿對薊馬無顯著排趨性。

(3)苜蓿施磷對牛角花齒薊馬1～2齡若蟲生長發(fā)育有利，但對3～4齡若蟲的生長發(fā)育無顯著影響，即苜蓿對薊馬無顯著抗生性。