幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發(fā)育和生殖的影響

何 超，沈登榮，尹立紅，張 睿，袁盛勇，田學(xué)軍

（1.紅河學(xué)院生物科學(xué)與農(nóng)學(xué)學(xué)院/云南省高校滇南特色生物資源研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 蒙自 661199；2.西南林業(yè)大學(xué)生物多樣性保護(hù)學(xué)院，昆明 650224）

井上蛀果斑螟（Assara inouei），隸屬于鱗翅目（Lepidoptera）螟蛾科（Pyralidae）。截至目前，井上蛀果斑螟雖在中國、日本和韓國等東亞國家有分布記述[1-2]，但僅為害我國云南地區(qū)并處于持續(xù)高發(fā)態(tài)勢，對云南石榴產(chǎn)業(yè)形成威脅[3]。云南為我國石榴產(chǎn)量最大地區(qū)之一，種植面積約8 000 hm2，年出口量約7萬t，貨值超1億美元[4]。井上蛀果斑螟成蟲一般將卵產(chǎn)在石榴花、果實(shí)萼筒周圍或表面不光滑處；幼蟲孵化后主要從花絲、萼筒、果皮等處潛入果實(shí)內(nèi)取食，鉆蛀同時向外排出糞便，引起石榴裂果、腐爛和脫落，致使嚴(yán)重減產(chǎn)[5]。老熟幼蟲喜在風(fēng)干石榴果實(shí)內(nèi)化蛹，一個果實(shí)內(nèi)可有多頭蛹。如防控不當(dāng)，果園蟲果率60%以上，落果率30%以上，嚴(yán)重影響石榴產(chǎn)量和質(zhì)量[6]。

研究表明，幼蟲密度對昆蟲生長發(fā)育、生活史及行為等影響顯著[7-8]。例如，二化螟（Chilo sup?pressalis）幼蟲在高密度條件下幼蟲期和蛹期顯著縮短，對成蟲壽命和產(chǎn)卵量無顯著影響[9]；小菜蛾（Plutella xylostella）在高幼蟲密度時幼蟲期和蛹期顯著延長，產(chǎn)卵量逐漸降低，密度過高或過低時，成蟲壽命均顯著縮短[10]。在恒定空間和有限食物條件下，幼蟲密度對昆蟲種群增長指數(shù)影響顯著。草地螟（Loxostege sticticalis）種群以10頭·瓶-1（瓶容積650 mL）[11]、二點(diǎn)委夜蛾（Athetislepigone）以5頭·瓶-1（瓶容積750 mL）[12]、馬鈴薯塊莖蛾（Phthorimaea operculella）以1頭·塊莖-（1塊莖質(zhì)量13~26 g）[13]、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）以10頭·瓶-1（瓶容積850 mL）[14]幼蟲密度種群增長指數(shù)最高，而幼蟲密度過高或過低，均導(dǎo)致其種群增長指數(shù)降低。此外，幼蟲密度對幼蟲取食行為[15-16]、抗病能力[17]和成蟲飛行力[18]等亦有顯著影響，是昆蟲種群增長重要影響因素。因此，了解幼蟲密度對昆蟲生活史參數(shù)和種群增長影響，對分析害蟲種群動態(tài)及提高預(yù)測預(yù)報(bào)水平尤為重要。

井上蛀果斑螟田間調(diào)查表明，果園中一個被害石榴果實(shí)內(nèi)平均有幼蟲5~10頭[5]，幼蟲常群居為害，但井上蛀果斑螟種群動態(tài)變化是否存在幼蟲密度調(diào)節(jié)作用尚不清楚。鑒于此，為明確幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發(fā)育和生殖的影響，本試驗(yàn)研究不同幼蟲密度對井上蛀果斑螟各蟲態(tài)發(fā)育歷期、存活率和繁殖率等生物學(xué)參數(shù)變化，并比較其生命表參數(shù)，以期為分析井上蛀果斑螟種群數(shù)量動態(tài)變化規(guī)律提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

供試井上蛀果斑螟采于云南蒙自周邊石榴園，于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)人工飼養(yǎng)多代，幼蟲飼喂酸綠籽石榴果皮，成蟲飼喂10%蔗糖水[19]。飼養(yǎng)環(huán)境條件為溫度（25±1）℃，相對濕度（70±10）%，光周期15 L∶9 D，光照強(qiáng)度5 500 lx。取發(fā)育良好初孵幼蟲作為供試蟲源。

1.2 幼蟲密度設(shè)置及各蟲態(tài)生物學(xué)參數(shù)觀測

幼蟲期：共設(shè)6個幼蟲密度處理：分別為1，5、10、15、20和25頭·皿-（1Φ=9 cm）。幼蟲孵化當(dāng)天開始試驗(yàn)。按照上述設(shè)定密度分別將健康1日齡幼蟲放至裝有適量新鮮酸石榴皮玻璃培養(yǎng)皿內(nèi)，人工氣候箱內(nèi)飼養(yǎng)觀察，環(huán)境條件同上。10皿一組為1個處理，其中1頭·皿-1密度處理重復(fù)10次，其余密度處理重復(fù)3次。每日8:00、14:00和20:00定時觀察幼蟲發(fā)育情況，根據(jù)幼蟲取食情況，更換新鮮石榴皮并清理蟲糞，直至幼蟲發(fā)育至老熟，記錄統(tǒng)計(jì)幼蟲存活情況和發(fā)育時間。

預(yù)蛹期：待老熟幼蟲停止取食，爬至飼料、皿底或皿蓋等處結(jié)繭后，即進(jìn)入預(yù)蛹期，觀察方法同幼蟲期，記錄老熟幼蟲進(jìn)入預(yù)蛹時間。

蛹期：老熟幼蟲化蛹2 d后，將其逐個取出，辨別雌、雄后，分別從各密度處理中隨機(jī)取雌、雄蛹各30頭，逐個稱蛹質(zhì)量，重復(fù)3次。將不同密度處理中所化蛹單頭放入玻璃試管（直徑1.5 cm、高10 cm）中，濕棉塞封口，避免羽化后交配。每日觀察記錄發(fā)育情況，直至羽化結(jié)束。記錄蛹羽化時間及羽化數(shù)量。

成蟲期：選取不同密度處理組羽化12 h內(nèi)健康成蟲5對，按雌、雄比1∶1隨機(jī)配對，放入840 mL透明塑料養(yǎng)蟲杯（直徑10 cm，高12 cm）中飼養(yǎng)，杯口覆紗布，杯內(nèi)放蘸10%蔗糖水的脫脂棉球補(bǔ)充營養(yǎng)，放入硫酸紙供其產(chǎn)卵，每處理重復(fù)3次。每日10:00觀察記錄成蟲產(chǎn)卵及存活情況，直至成蟲全部死亡。記錄成蟲產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期時間節(jié)點(diǎn)及產(chǎn)卵量。

卵期：取上述不同密度處理組成蟲24 h內(nèi)初產(chǎn)卵，置于培養(yǎng)皿內(nèi)（≥50粒），皿內(nèi)放蘸有無菌水濕棉球保濕，蓋上皿蓋。每處理重復(fù)3次。每日觀察孵化情況，統(tǒng)計(jì)蟲卵孵化率。

1.3 井上蛀果斑螟種群生命表組建

根據(jù)不同幼蟲密度下井上蛀果斑螟羽化率、成蟲性比、產(chǎn)卵量和卵孵化率等參數(shù)，按照吳坤君等方法組建井上蛀果斑螟不同幼蟲密度種群生命表[20]，計(jì)算種群增長指數(shù)（I）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，不同處理間用Duncan's新復(fù)極差法檢驗(yàn)差異顯著性，其中幼蟲死亡率、化蛹率、羽化率、成蟲畸形率和卵孵化率經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)換后分析。用Excel 2010軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲存活率的影響

由圖1可知，幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲存活率有顯著影響（F=16.52，P<0.01）。幼蟲存活率以10頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為69.59%，其次為15頭·皿-1，為65.67%，二者無顯著差異；幼蟲存活率以25頭·皿-1幼蟲密度處理最低，為36.12%。1、5和20頭·皿-1幼蟲密度處理存活率分別為51.78%、62.64%和44.50%，三者差異顯著。

圖1 幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲存活率的影響Fig.1 Effectsof larval density on larval survival rateof Assara inouei

2.2 幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發(fā)育的影響

由表1可知，幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲、蛹發(fā)育歷期和蛹質(zhì)量有顯著影響（幼蟲期：F=4.97，P<0.05；蛹期：F=3.48，P<0.05；雌蛹質(zhì)量：F=10.23，P<0.01；雄蛹質(zhì)量：F=8.95，P<0.01），但對預(yù)蛹期無顯著影響（F=1.47，P>0.05）。幼蟲和蛹均以25頭·皿-1幼蟲密度處理較長，分別為20.36 d和8.56 d；均以15頭·皿-1幼蟲密度處理較短，分別為18.32 d和7.01 d，且1、5和10頭·皿-1密度處理幼蟲和蛹發(fā)育歷期均無顯著差異。井上蛀果斑螟雌、雄蛹質(zhì)量隨幼蟲密度增大而減小，雌、雄蛹質(zhì)量均以1頭·皿-1密度處理最高，分別為17.18和15.27 mg；25頭·皿-1幼蟲密度蛹重較輕，分別為14.16和13.24 mg，且5、10和15頭·皿-1密度處理間無顯著差異。

2.3 幼蟲密度對井上蛀果斑螟化蛹、羽化和雌雄性比的影響

從表2可看出，幼蟲密度對井上蛀果斑螟化蛹率和成蟲畸形率有顯著影響（化蛹率：F=15.49，P<0.01；成蟲畸形率：F=9.51，P<0.01），但對羽化率和成蟲雌雄性比無顯著影響（羽化率：F=0.68，P>0.05；雌雄性比：F=0.82，P>0.05）?；悸室?5頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為98.83%，其次為10頭·皿-1，為97.42%，二者無顯著差異；化蛹率以25頭·皿-1幼蟲密度處理最低，為76.67%。成蟲畸形率以25頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為7.27%，其次為20頭·皿-1，為6.59%，二者無顯著差異；15頭·皿-1幼蟲密度處理成蟲畸形率較低，為2.24%，但與1、5和10頭·皿-1幼蟲密度處理無顯著差異。

表1 幼蟲密度對井上蛀果斑螟幼蟲期、蛹期和蛹質(zhì)量的影響Table 1 Effects of larval density on larval duration,pupal duration and pupal mass of Assara inouei

表2 幼蟲密度對井上蛀果斑螟化蛹和羽化的影響Table 2 Effects of larval density on pupation and eclosion of Assara inouei

2.4 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲產(chǎn)卵前期和產(chǎn)卵期的影響

由圖2可知，幼蟲密度對井上蛀果斑螟產(chǎn)卵前期和產(chǎn)卵期有顯著影響（產(chǎn)卵前期：F=6.47，P<0.01；產(chǎn)卵期：F=12.33，P<0.01）。產(chǎn)卵前期以25頭·皿-1幼蟲密度處理較長，為3.43 d，其次為1頭·皿-1，為3.20 d，二者無顯著差異；以15頭·皿-1幼蟲密度處理較短，為1.52 d，且與10頭·皿-1密度處理無顯著差異。產(chǎn)卵期以15頭·皿-1幼蟲密度處理較長，為7.61 d，其次為10頭·皿-1，為7.33 d，二者無顯著差異；以25頭·皿-1幼蟲密度處理較短，為5.29 d，且與20頭·皿-1幼蟲密度處理無顯著差異。

圖2 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲產(chǎn)卵前期和產(chǎn)卵期的影響Fig.2 Effects of larval density on pre-oviposition duration and oviposition duration of adult Assara inouei

表3 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲壽命和生殖力的影響Table 3 Effects of larval density on longevity and fecundity of adult Assara inouei

2.5 幼蟲密度對井上蛀果斑螟成蟲壽命和生殖力的影響

從表3可看出，幼蟲密度對井上蛀果斑螟雌、雄成蟲壽命和平均單雌產(chǎn)卵量有顯著影響（雌蟲壽命：F=12.47，P<0.01；雄蟲壽命：F=10.69，P<0.01；平均單雌產(chǎn)卵量：F=58.09，P<0.01），但對卵孵化率無顯著影響（F=0.26，P>0.05）。雌成蟲壽命以1頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為17.43 d，其次為15頭·皿-1，為17.07 d；以25頭·皿-1幼蟲密度處理最短，為14.18 d；且1、5、10和15頭·皿-1密度處理間無顯著差異。雄成蟲壽命以15頭·皿-1幼蟲密度處理較高，為16.64 d，其次為10頭·皿-1，為16.39 d，二者無顯著差異；以25頭·皿-1幼蟲密度處理較短，為13.83 d，且與20頭·皿-1幼蟲密度處理無顯著差異。平均單雌產(chǎn)卵量隨幼蟲密度增加而逐漸減少，以1頭·皿-1幼蟲密度處理最高，為90.36粒，以25頭·皿-1幼蟲密度處理最少，為42.15粒。

2.6 不同幼蟲密度下井上蛀果斑螟種群生命表

根據(jù)各幼蟲密度處理個體存活率和生殖力構(gòu)建井上蛀果斑螟實(shí)驗(yàn)種群生命表，其中起始幼蟲數(shù)假定為100頭，各發(fā)育階段生長發(fā)育和生殖數(shù)據(jù)為實(shí)際觀測平均值（見表4）。幼蟲密度為15頭·皿-1，井上蛀果斑螟種群增長指數(shù)最大，經(jīng)一個世代后，種群數(shù)量增加26.52倍，其次為10頭·皿-1，種群數(shù)量增加24.59倍；而幼蟲密度為20和25頭·皿-1，經(jīng)一個世代后，種群數(shù)量分別僅增加10.64倍和4.57倍。種群增長指數(shù)（y）與幼蟲密度（x）之間呈拋物線趨勢：y=-2.142x2+12.157x+7.578（R2=0.8697）。

表4 不同幼蟲密度下井上蛀果斑螟試驗(yàn)種群生命表Table 4 Population life table of Assara inouei at different larval densities

3 討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發(fā)育和生殖有顯著影響。幼蟲密度小于15頭·皿-1，種群增長指數(shù)隨幼蟲密度增加逐漸增加，且幼蟲和蛹發(fā)育歷期、成蟲畸形率和雌成蟲壽命無顯著差異；幼蟲密度大于15頭·皿-1，幼蟲存活率、化蛹率和種群增長指數(shù)均隨幼蟲密度增加顯著減少，但幼蟲和蛹發(fā)育歷期隨幼蟲密度增加顯著延長。表明井上蛀果斑螟適于群體生活，但在特定生存空間，井上蛀果斑螟幼蟲密度過高或過低均不利于該蟲生長發(fā)育和生殖。

井上蛀果斑螟幼蟲在密度偏低條件下，幼蟲密度對幼蟲和蛹發(fā)育歷期、化蛹率及成蟲產(chǎn)卵期影響較小，雖幼蟲存活率顯著減小，但蛹質(zhì)量和單雌產(chǎn)卵量等值均保持較高水平，其在1、5和10頭·皿-1幼蟲密度時種群指數(shù)變化小，表明井上蛀果斑螟在低幼蟲密度下種內(nèi)干擾和競爭相對高密度條件下并不激烈，這與孔海龍等對小菜蛾[10]、草地螟[11]研究結(jié)果一致。井上蛀果斑螟幼蟲在低密度下，由于種內(nèi)競爭較小，食物資源充足，故蛹質(zhì)量較大。庾琴等研究表明，蛹質(zhì)量對梨小食心蟲（Grapholitha molesta）成蟲產(chǎn)卵量影響顯著，其質(zhì)量與產(chǎn)卵量呈正相關(guān)[21]，本試驗(yàn)研究結(jié)果也符合這一規(guī)律。

井上蛀果斑螟幼蟲在高密度下，幼蟲死亡率顯著增加，幼蟲和蛹發(fā)育歷期顯著延長，蛹質(zhì)量、化蛹率、羽化率、成蟲壽命及單雌產(chǎn)卵量等均顯著減少。研究表明，昆蟲種群內(nèi)密度過大時，種群內(nèi)部對空間和食物競爭激烈，影響其種群數(shù)量增長[22]。本試驗(yàn)中，井上蛀果斑螟在高密度幼蟲條件下，幼蟲期飼料在不同密度處理下均充足，不存在食物競爭，成蟲期生存環(huán)境和補(bǔ)充營養(yǎng)亦完全一致，因此幼蟲競爭生存空間，導(dǎo)致種群數(shù)量減少。井上蛀果斑螟幼蟲在高密度下，幼蟲和蛹發(fā)育歷期均顯著延長，與李艷等對二點(diǎn)委夜蛾[12]，馬艷粉等對馬鈴薯塊莖蛾[13]研究結(jié)果一致?？缀｝埖葘Σ莸孛芯拷Y(jié)果表明，在高幼蟲密度下，幼蟲發(fā)育歷期縮短，但蛹?xì)v期顯著延長[11]。戴長庚等研究二化螟發(fā)現(xiàn)，高幼蟲密度下，幼蟲和蛹發(fā)育更快[9]。以上與本研究結(jié)果存在差異，表明幼蟲密度效應(yīng)與昆蟲種類密切相關(guān)。

在自然條件下，種內(nèi)密度效應(yīng)是昆蟲對生境內(nèi)種群密度過高的一種適應(yīng)性反應(yīng)，可通過降低后代數(shù)量使種群數(shù)量達(dá)到平衡[23]。井上蛀果斑螟幼蟲密度為15頭·皿-1，各蟲態(tài)發(fā)育最好，種群增長指數(shù)最大；但當(dāng)幼蟲密度大于15頭·皿-1，種群增長指數(shù)顯著減小，表明井上蛀果斑螟幼蟲期存在密度制約效應(yīng)及密度臨界值，本試驗(yàn)條件下，該蟲密度臨界值為15頭·皿-1。在特定空間，井上蛀果斑螟幼蟲密度超過臨界值時發(fā)生明顯密度效應(yīng)，使該蟲種群數(shù)量顯著減少。

綜上所述，井上蛀果斑螟幼蟲期存在密度制約效應(yīng)及密度臨界值，幼蟲密度對井上蛀果斑螟生長發(fā)育和生殖有顯著影響。但在自然條件下，昆蟲種間密度效應(yīng)還受到環(huán)境、寄主和天敵等因素影響，其變化情況有待進(jìn)一步研究。