綠豆象生長發(fā)育與溫度相關(guān)性的研究

王宏民，鄭海霞，鄭亞咪，張耀文，張仙紅*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院， 山西 太谷 030801; 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所，山西 太原 030000)

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綠豆象生長發(fā)育與溫度相關(guān)性的研究

王宏民1，鄭海霞2，鄭亞咪2，張耀文3，張仙紅2*

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院， 山西 太谷 030801; 2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801；3.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物研究所，山西 太原 030000)

[目的]研究綠豆象的生長發(fā)育與溫度的相關(guān)性。[方法]在17、21、25、29、33 ℃下，測定綠豆象卵、幼蟲、蛹的發(fā)育歷期，采用最小二乘法計算出綠豆象不同蟲態(tài)的發(fā)育起點及有效積溫，同時對綠豆象成蟲的壽命、產(chǎn)卵量及卵孵化率進行了研究。[結(jié)果]溫度不同，綠豆象的發(fā)育歷期也不同，在17～33 ℃范圍內(nèi)，綠豆象的發(fā)育歷期與溫度呈反比，超過這一溫度范圍，綠豆象蛹發(fā)育歷期延長；綠豆象卵、幼蟲、蛹的發(fā)育起點溫度分別為9.07、10.38和11.60 ℃，有效積溫分別為70.38、274.96和118.75 d·℃。在17～33 ℃，綠豆象成蟲的壽命隨著溫度的升高而縮短。25 ℃綠豆象平均單雌產(chǎn)卵量最高，卵孵化率也最高。[結(jié)論]溫度對綠豆象發(fā)育有顯著影響，綠豆象世代的發(fā)育起點溫度為7.24 ℃，世代的有效積溫為413.33 d·℃。

綠豆象； 發(fā)育起點溫度； 有效積溫

綠豆象(CallosobruchuschinensisL.)屬鞘翅目(Coleoptera)豆象科(Bruchidae)瘤背豆象屬(Callosobruchus),是一種世界性分布的倉儲害蟲[1]。該蟲在我國大部分省市均有分布，寄主包括兵豆屬(Lens)、豌豆屬(Pisum)、山黧豆屬(Lathyrus)、野豌豆屬(Vicia)的多種植物[2]，其中以綠豆Vignaradiata、豇豆V.unguiculata、小豆V.angularis受害最重。綠豆象危害時，可在豆粒上多次產(chǎn)卵，卵孵化后幼蟲進入種子內(nèi)取食為害,倉內(nèi)綠豆蛀蝕率可高達43%～69%，且常常造成反復(fù)侵染[3]，對豆科種子的品質(zhì)造成了嚴重的影響。

溫度是影響昆蟲生長、發(fā)育以及繁殖的重要生態(tài)因子，溫度偏高或偏低均會對昆蟲發(fā)育造成一定的影響[1]。有關(guān)溫度對倉儲害蟲的研究國內(nèi)外報道很多，如龔志強等對四紋豆象的研究表明，四紋豆象在低溫下各蟲態(tài)的發(fā)育歷期較長，而在高溫下發(fā)育歷期較短[4]；姚潔等對菜豆象的研究表明，20～29 ℃是菜豆象生長發(fā)育和繁殖的最適溫度范圍[5]，溫度對綠豆象生長發(fā)育及種群的增長也有較大的影響[1，2]。

利用昆蟲與溫度的關(guān)系，通過有效積溫法則推算昆蟲的發(fā)育起點溫度和有效積溫，對害蟲發(fā)生期的預(yù)測具有重要的參考價值。蘇雅杰等[6]利用有效積溫制作了歐洲向日葵螟成蟲發(fā)生的預(yù)測模型，有效地預(yù)測了歐洲向日葵螟的發(fā)生時期；李論等[7]在室內(nèi)自然變溫下利用有效積溫法則建立了廣東柵蚤蠅的發(fā)育數(shù)學(xué)模型。因此利用有效積溫法則預(yù)測儲糧害蟲的發(fā)生時期，將對儲糧害蟲的防治具有重要的指導(dǎo)作用。

本試驗在前期研究的基礎(chǔ)上，對不同溫度條件下綠豆象各蟲態(tài)發(fā)育歷期、成蟲壽命及產(chǎn)卵量進行了較為系統(tǒng)的研究，旨在明確綠豆象的發(fā)育起點溫度、有效積溫及溫度對成蟲產(chǎn)卵的影響，為倉儲綠豆象發(fā)生期的預(yù)測及防治提供更多的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

綠豆象由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲重點實驗室提供。用于飼養(yǎng)綠豆象的綠豆經(jīng)-20 ℃冷凍處理滅菌殺蟲。將綠豆象成蟲接種在經(jīng)過處理的健康綠豆上培養(yǎng)，待成蟲產(chǎn)卵一周之后將其移除，孵化出的幼蟲在25 ℃，50%～55%相對濕度下無光照培養(yǎng)。多代培養(yǎng)后，以健康成蟲作為供試蟲源。

1.2 試驗方法

取新羽化的綠豆象放入裝有綠豆的培養(yǎng)瓶中，待其產(chǎn)卵后，取出綠豆。挑選附著卵的綠豆，并用針挑走其他的卵，使得每顆綠豆上只有一粒卵，將有卵的綠豆放置于培養(yǎng)皿中。根據(jù)前期預(yù)試驗結(jié)果(綠豆象正常生長發(fā)育的溫度范圍為17～33 ℃), 設(shè)置5個溫度梯度，分別為17、21、25、29、33 ℃。每個溫度下6個重復(fù)，每個重復(fù)20粒卵。將培養(yǎng)皿放置于不同溫度的培養(yǎng)箱中。培養(yǎng)箱除溫度不同外，濕度均為50%～55%，全黑暗處理。定期觀察綠豆象的卵、幼蟲及蛹的生長發(fā)育情況,直到成蟲羽化，記錄各蟲態(tài)發(fā)育歷期，觀察時間間隔12 h。

另取剛羽化的綠豆象雌雄成蟲各20頭，經(jīng)配對后放入裝有新鮮綠豆的培養(yǎng)瓶，置于不同溫度的培養(yǎng)箱，每天更換新鮮綠豆，記錄綠豆象雌蟲產(chǎn)卵量，直至雌蟲死亡，每個溫度設(shè)3次重復(fù)，共計60對。將帶有卵粒的綠豆轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿(50粒卵)，置于不同溫度下培養(yǎng)，待其孵化，記錄卵孵化率。每個溫度同樣設(shè)3次重復(fù)，共計150粒卵。

1.3 數(shù)據(jù)處理

昆蟲在適溫區(qū)中，發(fā)育速率會隨著溫度的增加而呈現(xiàn)出線性的增加，所以經(jīng)常使用有效積溫法則來描述溫度對昆蟲發(fā)育速率的影響[8]。儲糧害蟲和其他昆蟲一樣，完成某一蟲期或者世代都需要一定的熱能。根據(jù)有效積溫法則 (T=C + KV) 計算發(fā)育起點溫度(C)和有效積溫常數(shù)(K)[9]。試驗數(shù)據(jù)采用SPSS 14.0和Microsoft Exce1進行統(tǒng)計分析。計算公式如下:

式中：C為發(fā)育起點溫度，K為有效積溫，V為發(fā)育速率，T為環(huán)境溫度，n為溫度處理的個數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對綠豆象發(fā)育歷期的影響

如表1所示，溫度不同，綠豆象的發(fā)育歷期也不同。一定溫度范圍內(nèi)，綠豆象的發(fā)育歷期與溫度呈反比，即溫度越高，綠豆象的發(fā)育歷期越短。

2.2 綠豆象的發(fā)育起點溫度與有效積溫

在17 ℃時，綠豆象蛹的平均發(fā)育歷期為23.25 d，相比其他蟲態(tài)，發(fā)育歷期最長(如表1所示)。在21～33 ℃溫度范圍內(nèi)，綠豆象幼蟲的發(fā)育歷期最長，其次是蛹期與卵期。隨溫度升高，各蟲態(tài)發(fā)育歷期整體呈顯著縮短趨勢。

表1 溫度對綠豆象各蟲態(tài)發(fā)育歷期的影響

Table 1 Development period ofC.chinensisat different temperatures

溫度/℃Temperature卵歷期/dEggduration幼蟲歷期/dLarvalduration蛹歷期/dPupalduration1720.08±0.27a20.50±0.39a23.25±1.07a2113.94±2.31b15.25±0.31b11.25±0.46b256.33±0.21c13.33±0.21c7.58±0.27c293.50±0.22d10.50±0.22d6.00±0.52c332.50±0.22d8.67±0.21d6.58±0.27c

注:表中數(shù)據(jù)為“平均數(shù)±標準誤”，同一列中不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Date in the table are mean±SE. Data in a column with different letters are significantly different (P<0.05). The same below.

由表2可見，綠豆象卵、幼蟲與蛹的發(fā)育起點溫度分別為9.07、10.38與11.60 ℃，蛹的發(fā)育起點溫度最高，其次是幼蟲、卵，整個世代發(fā)育起點溫度為7.24 ℃；綠豆象各蟲態(tài)有效積溫為70.38、274.96、 118.75 d·℃，卵的有效積溫最低，其次是蛹、幼蟲，全世代有效積溫為413.33 d·℃。

表2 綠豆象卵、幼蟲、蛹及全世代的發(fā)育起點溫度和有效積溫

Table 2 Development initial temperatures and effective accumulated temperature for egg, larva and pupa and whole generation ofC.chinensis

蟲態(tài)Developmentalstag發(fā)育起點溫度/℃)Developmentthresholdtemperature有效積溫K/日·℃Effectiveaccumulativetemperature卵Egg9.0770.38幼蟲Larval10.38274.96蛹Pupal11.60118.75世代Generation7.24413.33

2.3 溫度對綠豆象發(fā)育速率的影響

根據(jù)表1，以綠豆象各蟲態(tài)不同溫度下發(fā)育歷期的倒數(shù)為發(fā)育速率V，利用線性日度回歸模型擬合溫度與各蟲態(tài)發(fā)育速率的關(guān)系。從表3可以看出，綠豆象卵、幼蟲、蛹的線性回歸方程分別為y=0.023x-0.397, y=0.005x-0.049和y=0.008x-0.073，其R2分別為0.857,0.859和0.767。可見，溫度對綠豆象發(fā)育速率具有顯著影響。

表3 綠豆象各蟲態(tài)的發(fā)育速率與溫度的線性擬合模型

Table 3 Linear modle of development rate and the temperature for C. chinensis

發(fā)育時期Developmentalstage模型ModleR2卵期Eggy=0.023x-0.3970.857幼蟲期Larvey=0.005x-0.0490.859蛹期Pupay=0.008x-0.0730.767世代Wholegenerationy=0.003x-0.0380.955

2.4 溫度對綠豆象成蟲壽命及產(chǎn)卵量的影響

不同溫度下綠豆象成蟲壽命與產(chǎn)卵量的關(guān)系如表4所示。在17～33 ℃，綠豆象成蟲的壽命隨著溫度的升高而縮短。在17℃時壽命最長，可達22.55 d，顯著長于其他溫度。33 ℃時壽命最短，但與29 ℃時的壽命差異不顯著。綠豆象的產(chǎn)卵量在25 ℃時最高，每雌可達59.68粒，其次是21 ℃，二者差異不顯著。33 ℃時每雌產(chǎn)卵量最低，顯著低于其他溫度下的產(chǎn)卵量。

表4 不同溫度下綠豆象成蟲壽命及產(chǎn)卵量

Table 4 Lifespan and egg production ofC.chinensisat different temperatures

溫度/℃Temperature壽命/dLongevity產(chǎn)卵量/粒Numberofeggs1722.55±0.14a33.21±2.30b2118.71±4.80b45.08±1.63a2516.03±3.72b59.68±0.57a298.20±1.65c38.40±5.31b336.16±4.18c29.15±0.88c

2.5 溫度對綠豆象卵孵化率的影響

不同溫度下綠豆象的卵孵化率如圖1所示，25 ℃時，綠豆象卵孵化率最高，可達79.55%，但與29 ℃的孵化率差異不顯著。其次是21 ℃與33 ℃。17 ℃卵孵化率最低，為50.98%，顯著低于其他溫度。

圖1 溫度對綠豆象卵孵化率的影響Fig.1 Egg hatchability of C. chinensis at different temperatures

3 討論與結(jié)論

試驗表明，溫度對綠豆象的發(fā)育歷期存在很大的影響。在17～33 ℃范圍內(nèi)，隨溫度升高，綠豆象卵和幼蟲的發(fā)育歷期呈縮短趨勢，但溫度對蛹歷期的影響較小，即在25、29、33 ℃下，綠豆象蛹的發(fā)育歷期無顯著差異。此外，綠豆象世代的發(fā)育起點溫度為7.24 ℃，世代的有效積溫為413.33 d·℃，該結(jié)果與劉昌燕等[1]人報道的研究差異較大，這可能是由于綠豆象不同種群其發(fā)育歷期差異較大，也可能由于飼養(yǎng)環(huán)境的濕度差異較大而造成的，因此有關(guān)不同溫、濕度對綠豆象發(fā)育歷期的影響需進一步研究。

溫度對綠豆象成蟲壽命、雌蟲產(chǎn)卵量及卵孵化率均有不同程度的影響。當溫度為25 ℃時，雌蟲的產(chǎn)卵量最多，這與劉昌燕的報道基本一致[1]，可見綠豆象不同種群其成蟲的繁殖力差異不大。

昆蟲在自然變溫下和恒溫條件下發(fā)育速率不同。盡管本試驗是在恒溫條件下對綠豆象進行的研究，但所得的結(jié)果對綠豆象害蟲的預(yù)測與預(yù)報仍有較大價值，此外溫度僅是影響綠豆象生長發(fā)育及繁殖的一個生態(tài)因子，濕度、氣候、食物等因子對綠豆象發(fā)育歷期及產(chǎn)卵量的影響還有待進一步研究。

[1]劉昌燕，李莉，焦春海，等．溫度對綠豆象種群增長的影響[J]．植物保護，2016,42(6)：72-75+94.

[2]陳新，魏春艷，任炳忠，等．豆象屬昆蟲檢疫重要性概述[J]．植物檢疫，2013,27(1)：63-67.

[3]曾琛，楊波．菜豆象和綠豆象形態(tài)特征鑒定[J]．植物醫(yī)生，2015,28(3)：53-54.

[4]龔志強，王建偉，許渭根，等．四紋豆象發(fā)育起點溫度及有效積溫[J]．昆蟲知識，2000，37(5)：285-286.

[5]姚潔，戴仁懷，代傳勇,等．溫度對菜豆象發(fā)育和繁殖的影響[J]．昆蟲學(xué)報，2016,59(7)：739-746.

[6]蘇雅杰,杜磊,白全江,等. 歐洲向日葵螟發(fā)育有效積溫及其成蟲發(fā)生預(yù)測模型研究[J].植物保護，2016,42(6):172-176.

[7]李論,馮典興,吳靜.室內(nèi)自然變溫條件下廣東柵蚤蠅的發(fā)育速度和有效積溫[J].安徽農(nóng)業(yè)科技，2016,44(28):1-32.

[8]時培建，池本孝哉，戈峰．溫度與昆蟲生長發(fā)育關(guān)系模型的發(fā)展與應(yīng)用[J]．應(yīng)用昆蟲學(xué)報，2011,48(5):1149-1160.

[9]丁巖欽．昆蟲種群數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)原理與應(yīng)用[M]．北京:科學(xué)出版社，1980：214-223.

(編輯：韓志強)

The relativity of temperature and the growth ofCallosobruchuschinensisL.

Wang Hongmin1， Zheng Haixia2, Zheng Yami2, Zhang Yaowen3, Zhang Xianhong2*

(1.CollegeofEconomicsandManagement,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China; 2．CollegeofAgriculture,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China; 3．CropResearchInstituteofShanxiAcademyofAgriculturalScience,Taiyuan030000,China)

[Objective]The study aimed to study the effect of temperature on the growth ofCallosobruchuschinensis.[Methods]The duration of different developmental stages ofC.chinensiswere measured at different temperatures (17，21，25，29 and 32 ℃). The developmental threshold temperature and effective accumulated temperature were calculated by using least square method. [Results]The developmental period ofC.chinensiswas different at different temperatures. When the temperature was low, it had a longer development period. The development time decreased with temperature increasing during suitable temperature range. The developmental threshold temperature of eggs，larvae，and pupae were estimated to be 9.07, 10.38 and 11.60 ℃ respectively，and their effective accumulated temperature was 70.34, 274.96 and 118.75 degree days respectively. At 17～33 ℃, longevity of the adult decreased with increase of temperature. The oviposition rate per female was the highest at 25 ℃. The mean egg hatchability was highest too.[Conclusion]The temperatures had a significant effect on the development ofC.chinensis, the development initial temperature and effective temperature for an entire generation was 7.24 ℃ and 413.33 d·℃.

Callosobruchuschinensis， Development initial temperature， Effective temperature

2017-03-09

2017-04-17

王宏民(1965-)，男(漢)，山西萬榮人，副教授，碩士，研究方向：昆蟲病理與害蟲生物防治

*通信作者：張仙紅，教授，博士生導(dǎo)師，Tel：13834837840，E-mail：zxh6288@sina.com

國家食用豆產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-08)

S379.5

A

1671-8151(2017)08-0553-04