黃光和綠光對灰茶尺蠖成蟲生物學(xué)習(xí)性的影響

喬 利，洪 楓，金銀利，耿書寶，尹 健，王春生

(1 信陽農(nóng)林學(xué)院，河南 信陽 464000；2 豫南農(nóng)作物有害生物綠色防控院士工作站，河南 信陽 464000)

灰茶尺蠖(EctropisgrisescensWarren)屬鱗翅目(Lepidoptera)尺蛾科(Geometridae)，是茶園的重要害蟲。該蟲食量大、繁殖速度快、年發(fā)生代數(shù)多，其幼蟲取食茶樹嫩葉會(huì)導(dǎo)致茶樹葉片殘缺、茶枝光禿，甚至?xí)共铇涓煽菟劳?，?yán)重影響茶葉的產(chǎn)量和質(zhì)量[1-4]?；也璩唧兜奈：σ殉蔀橹萍s茶葉優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要因素之一。除少量有機(jī)茶園外，目前對灰茶尺蠖的防治大多采用化學(xué)農(nóng)藥，這不僅導(dǎo)致灰茶尺蠖抗藥性增加，而且農(nóng)藥殘留也嚴(yán)重影響了茶葉的品質(zhì)[5-9]。生物防治因見效慢，且易受天氣和人為等因素的影響，防治效果不穩(wěn)定[10-12]。因此，研究茶園害蟲防治的新方法對提升茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

利用昆蟲的趨/避光性對灰茶尺蠖成蟲進(jìn)行燈光誘殺、驅(qū)趕或干擾其發(fā)育節(jié)律，減少田間落卵量以避免其大量發(fā)生的方法為防治提供了新思路。研究表明，不同昆蟲對燈光的反應(yīng)和敏感程度不同，多數(shù)昆蟲對短波光具有較強(qiáng)的趨性，部分昆蟲對長波光的趨性較強(qiáng)[13-15]。段云等[16]研究表明，夜間使用505和590 nm 2種波長的LED光持續(xù)照射，對小菜蛾(PlutellaxylostellaLinnaeus)的產(chǎn)卵量、卵孵化率和產(chǎn)卵率均有影響。范凡[17]研究表明，在340～605 nm波譜范圍內(nèi)，西花薊馬(Frankliniellaoccidentalis(Pergande))對380，440及498～524 nm波長的光表現(xiàn)出了趨光行為，且趨光率隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而增大。王文龍等[18]研究了不同波長LED燈對油松毛蟲(DendrolimustabulaeformisTsai et Liu)的誘捕效果，結(jié)果顯示，油松毛蟲對波長365和380 nm紫外光有明顯的趨向性。Otieno等[19]研究表明，LED燈增強(qiáng)了藍(lán)色粘膠誘捕器誘殺西花薊馬的效果。因此，了解不同波長光譜對昆蟲的影響，為生產(chǎn)上運(yùn)用燈光防治害蟲提供了依據(jù)。目前為止，關(guān)于光譜對灰茶尺蠖成蟲生育節(jié)律的影響尚未見報(bào)道。

研究發(fā)現(xiàn)，波長500～590 nm光源(黃光和綠光)對小菜蛾、黏蟲等鱗翅目昆蟲的生物學(xué)習(xí)性影響較大[16,20-21]，因此本研究測定波長590～595 nm黃光和波長520～525 nm綠光照射對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵量、卵孵化率、成蟲羽化率及壽命等的影響，為研發(fā)選擇性強(qiáng)、干擾效率高的茶園防蟲LED燈提供參考，進(jìn)而為茶園灰茶尺蠖的綠色防治提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 蟲源及飼養(yǎng)

灰茶尺蠖蟲源采自河南省信陽市浉河港鄉(xiāng)白廟村茶園，于室內(nèi)新鮮茶葉繼代飼養(yǎng)5代后的成蟲，備用。飼養(yǎng)環(huán)境為溫度22～26 ℃、相對濕度60%～70%，光周期為12 h(光照)∶12 h (黑暗)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

主要設(shè)備包括RTOP-310Y型人工氣候箱(浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司)、PM6612數(shù)字照度計(jì)(深圳市華誼智測科技股份有限公司)、養(yǎng)蟲籠(50 cm×50 cm×60 cm)。

1.3 供試光源

綠光(波長520～525 nm)和黃光(波長590～595 nm)2種。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵情況、卵孵化率及壽命的影響 將初羽化的灰茶尺蠖雌雄成蟲配對，置于養(yǎng)蟲罩中(亞克力透明圓管，直徑8 cm，高20 cm，頂端罩300 μm白色網(wǎng)紗，底部放直徑9 cm的培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿內(nèi)鋪白色濾紙，相對濕度保持在80%)，每罩1對灰茶尺蠖成蟲。試驗(yàn)設(shè)黃光組、綠光組和對照組3個(gè)處理，其中黃光組，白天(07:00-19:00)普通日光燈(150～200 lx)照射12 h，夜間(19:00-07:00)黃光(波長590～595 nm)持續(xù)照射(光照強(qiáng)度為50～100 lx)12 h；綠光組，白天(07:00-19:00)普通日光燈(150～200 lx)照射12 h，夜間(19:00-07:00)綠光(波長520～525 nm)持續(xù)照射(光照強(qiáng)度為50～100 lx)12 h；對照組，白天(07:00-19:00)普通日光燈(150～200 lx)照射12 h，夜間(19:00-07:00)黑暗12 h。每處理15對灰茶尺蠖成蟲，重復(fù)3次，養(yǎng)蟲籠內(nèi)置10%的蜂蜜水用于補(bǔ)充營養(yǎng)。記錄灰茶尺蠖雌蟲的產(chǎn)卵量(卵產(chǎn)于罩子頂部邊沿的紗網(wǎng)上或培養(yǎng)皿內(nèi)濾紙上)、單雌最高產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵率，此外統(tǒng)計(jì)雌、雄成蟲的壽命，直至灰茶尺蠖成蟲全部死亡。根據(jù)每頭成蟲的存活時(shí)間，計(jì)算存活率。在產(chǎn)卵第3～5天，每天隨機(jī)取50粒卵，記錄其孵化數(shù)量，計(jì)算卵的孵化率，重復(fù)3次。

1.4.2 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲羽化率的影響 試驗(yàn)設(shè)黃光組、綠光組和對照組3個(gè)處理，其中黃光組、綠光組處理方法為：收集初化的灰茶尺蠖雌、雄蛹(預(yù)蛹期開始收集，化蛹后分別取雌、雄蛹進(jìn)行處理)各50個(gè)，白天用普通日光燈(150～200 lx)照射12 h，夜間分別在黃光(波長590～595 nm)或綠光(波長520～525 nm)下持續(xù)照射12 h；對照組的處理方式同成蟲，即白天(07:00-19:00)普通日光燈(150～200 lx)照射12 h，夜間(19:00-07:00)黑暗12 h。記錄雌、雄蛹的羽化數(shù)，直至所有蛹全部羽化為止(約10 d)，最后計(jì)算成蟲的羽化率。每處理重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用SPSS 16.0(SPSS Inc.，Chicago，IL)進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行不同處理間差異顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵情況的影響

由表1可知，不同波長光譜處理灰茶尺蠖成蟲單雌最高產(chǎn)卵量均顯著低于對照組，其中黃光組和綠光組的單雌最高產(chǎn)卵量分別比對照減少112和154粒，且黃光組與綠光組差異顯著。與對照組相比，不同波長光譜處理灰茶尺蠖成蟲的總產(chǎn)卵量顯著下降，其中黃光組和綠光組的總產(chǎn)卵量分別下降了24.05%和32.97%。

從表1還可知，對照組灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵率高達(dá)96.67%；與對照組相比，黃光組和綠光組灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵率均下降，其中綠光組與對照組和黃光組差異顯著，但黃光組與對照組差異不顯著。與對照組相比，黃光和綠光2種光譜處理下，灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵前期延長，但均與對照組差異不顯著；灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵期顯著縮短，分別較對照組縮短了3.01和3.25 d。

表1 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵的影響Table 1 Effects of wavelength on oviposition of Ectropis grisescens

由圖1可知，黃色和綠色光譜對灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵動(dòng)態(tài)均有一定的影響。對照組灰茶尺蠖前期單雌產(chǎn)卵量除了在第2天略有降低外，總體呈升高趨勢，其產(chǎn)卵量最高峰出現(xiàn)在第4天，此時(shí)平均單雌產(chǎn)卵量為74粒；之后單雌產(chǎn)卵量呈降低趨勢。黃色光譜處理后，灰茶尺蠖成蟲在第2天時(shí)出現(xiàn)了第1個(gè)產(chǎn)卵高峰期，此時(shí)其單雌產(chǎn)卵量高于綠光組和對照組；單雌產(chǎn)卵量在第4天時(shí)出現(xiàn)了第2個(gè)最高峰，為62粒，與對照組相比下降了16.21%；之后單雌產(chǎn)卵量呈降低趨勢。綠光組灰茶尺蠖成蟲的單雌產(chǎn)卵量呈先升高后降低趨勢，也在第4天時(shí)達(dá)到最高峰，為27粒，此時(shí)與對照組相比下降了63.51%，說明綠光處理對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵的影響更大。從產(chǎn)卵高峰期來看，2種光譜處理的灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵高峰期與對照組一致，但單雌產(chǎn)卵量顯著下降，且以綠光組更為明顯。

圖中數(shù)值為3個(gè)處理每天產(chǎn)卵數(shù)的平均值Values in the figure are mean of eggs per day of three treatments圖1 不同波長光譜對灰茶尺蠖產(chǎn)卵動(dòng)態(tài)的影響Fig.1 Effects of wavelength on oviposition duration of Ectropis grisescens

2.2 不同波長光譜對灰茶尺蠖卵孵化率的影響

由圖2可知，不同波長光譜對灰茶尺蠖卵孵化率的影響較大。與對照組相比，黃光組和綠光組灰茶尺蠖卵的孵化率均顯著下降，其中黃光組下降了8.73%，綠光組下降了17.60%，說明自然飼養(yǎng)條件下灰茶尺蠖卵的孵化率顯著高于不同波長光譜處理。

圖柱上標(biāo)不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。圖4同Different lowercase letters indicate significant difference among treatments(P<0.05). The same as Fig.4

2.3 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲壽命的影響

由表2可以看出，2種光譜處理對灰茶尺蠖成蟲壽命均有顯著的干擾作用。與對照組相比，黃光組灰茶尺蠖雄蟲的壽命縮短了3.09 d，綠光組灰茶尺蠖雄蟲的壽命縮短了3.84 d，二者之間差異不顯著，但均與對照差異達(dá)顯著水平；黃光組和綠光組灰茶尺蠖雌蟲的壽命也分別顯著縮短了6.7和6.1 d，二者之間差異不顯著，但均與對照組差異達(dá)顯著水平。

表2 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲壽命的影響 Table 2 Effect of wavelength on adult longevity of Ectropis grisescens d

動(dòng)態(tài)分析結(jié)果(圖3)顯示，不同波長光譜處理后，隨著時(shí)間的延長，灰茶尺蠖成蟲的存活率均呈逐漸下降趨勢。與對照組相比，黃光組和綠光組第5天時(shí)灰茶尺蠖雌成蟲存活率下降速度開始變快，雄成蟲推遲1 d，到第6 天時(shí)其存活率下降速度開始變快，且同一時(shí)間下雄成蟲的下降速度低于雌成蟲，二者的存活率均明顯低于對照組，且同一時(shí)間下綠光組灰茶尺蠖雌、雄成蟲的存活率均高于黃光組。

圖3 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲存活率的影響Fig.3 Effects of wavelength on adult survival rate of Ectropis grisescens

2.4 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲羽化率的影響

由圖4可以看出，2種波長光譜處理灰茶尺蠖蛹后，對其成蟲的羽化率影響顯著。與對照組相比，2種不同波長光譜處理灰茶尺蠖蛹后，其成蟲的羽化率均顯著下降，其中綠光組成蟲的羽化率下降了29.76%，黃光組成蟲的羽化率下降了45.18%，且黃光組成蟲羽化率顯著低于綠光組。

圖4 不同波長光譜對灰茶尺蠖成蟲羽化率的影響Fig.4 Effects of wavelength on emergence rate of Ectropis grisescens

3 討論與結(jié)論

目前化學(xué)防治是灰茶尺蠖的主要防治方法，由于茶園長期、大量、不合理用藥，導(dǎo)致灰茶尺蠖對多種殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性，進(jìn)一步增加了治理難度[22-23]。燈光防治是生產(chǎn)上防治害蟲的一種新趨勢，其效果好、見效快、不污染環(huán)境，而且可以直接消滅害蟲[24-25]。研究表明，昆蟲的趨光性受不同條件影響，不同昆蟲、同一昆蟲不同性別的趨光性也存在差異。黑森癭蚊(MayetioladestructorSay)的趨光率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增大[26]；東亞小花蝽(OriussauteriPoppius)、黑絨鰓金龜甲蟲(MaladeraorientalisMotschulsky)雌成蟲對光更加敏感[27-29]。因此，利用昆蟲的敏感光譜可以達(dá)到精準(zhǔn)誘殺靶標(biāo)害蟲的目的。研究表明，夜間使用一定波長的燈光照射對夜行性蛾類的復(fù)眼有明顯的刺激效果，且對其取食、交配、產(chǎn)卵、卵孵化、成蟲壽命等活動(dòng)均有影響[30-32]。通過夜間不同波長的干擾，打亂灰茶尺蠖正常的生長規(guī)律和生物鐘，擾亂其取食、交配和產(chǎn)卵等行為，以達(dá)到防治的目的[17]。

本研究采用2種不同波長光譜處理配對的灰茶尺蠖成蟲，均使其產(chǎn)卵前期延長，產(chǎn)卵期縮短，總產(chǎn)卵量下降，甚至部分成蟲不產(chǎn)卵，降低了其后代種群的數(shù)量。與黃光處理相比，綠光處理對灰尺蠖成蟲的產(chǎn)卵率影響較大，顯著降低了其種群繁衍速度，進(jìn)而降低其后代種群數(shù)量。這說明黃光和綠光可顯著干擾灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵習(xí)性，該研究結(jié)果與前人對小菜蛾、甘藍(lán)夜蛾(Mamestrabrassicae(Linnaeus))和黏蟲的研究結(jié)果[20-21]一致。光可以影響昆蟲的生殖能力[33]。本研究中，黃光和綠光照射后均顯著降低了灰茶尺蠖卵的孵化率和成蟲的羽化率。作為可見光源，黃光和綠光不同于殺蟲燈，其主要通過影響夜出型蛾類的行為活動(dòng)和生活習(xí)性來干擾其生育節(jié)律，進(jìn)而達(dá)到控制其種群數(shù)量的目的[34]。

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，燈光誘殺技術(shù)必將在茶葉害蟲綠色防治領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用[35-36]。本研究通過黃光和綠光照射處理后，顯著減少了灰茶尺蠖的總產(chǎn)卵量，縮短了其生命周期，降低了卵的孵化率和成蟲羽化率，從而降低了下一代幼蟲的發(fā)生數(shù)量，將其種群數(shù)量控制在經(jīng)濟(jì)閾值水平以下，使茶葉的產(chǎn)量、品質(zhì)及茶園的生態(tài)環(huán)境得到提升。但該試驗(yàn)也存在一些不足之處，如研究中的數(shù)據(jù)均是不同光譜對一代成蟲的處理結(jié)果，至于其對連續(xù)多代成蟲處理的影響效果如何，還需進(jìn)一步深入研究。