溫濕度對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)存活的影響

張炳坤，李 瑜，周 黎，王萍莉

(新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆昌吉 831100)

0 引 言

【研究意義】蔡氏胡楊個(gè)木虱(EgeirotriozaceardiBergevin)屬半翅目個(gè)木虱科胡楊個(gè)木虱屬，寄主僅為胡楊(PopuluseuphraticaOliv)[1，2]。胡楊為楊柳科楊屬的木本植物[3-5]。近年來(lái)，異常氣候使蔡氏胡楊個(gè)木虱由次要害蟲(chóng)逐漸上升為主要害蟲(chóng)，在新疆北部胡楊林區(qū)天然野生和人工種植的胡楊林中，危害胡楊的木虱發(fā)生范圍逐漸擴(kuò)展、蔓延，危害程度也在逐年加重，受害嚴(yán)重的胡楊葉片平均蟲(chóng)癭數(shù)達(dá)3.25個(gè)/cm2，葉片正反兩面布滿蟲(chóng)癭，影響光合作用，胡楊葉片提前枯黃，樹(shù)勢(shì)衰弱，樹(shù)體生長(zhǎng)緩慢，幼樹(shù)不能正常生長(zhǎng)[6-8]。分析蔡氏胡楊個(gè)木虱如何適應(yīng)環(huán)境的變化，對(duì)研究胡楊林資源有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】張炳坤等[7]和孫紅艷等[6]對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱的形態(tài)特征、生活習(xí)性、年生活史進(jìn)行了系統(tǒng)觀察，并根據(jù)其生物學(xué)特性和生活史提出了綜合防治措施；李玉春[8]研究蔡氏胡楊個(gè)木虱發(fā)現(xiàn)，葉片水分含量和環(huán)境溫度影響蟲(chóng)癭內(nèi)若蟲(chóng)的生長(zhǎng)；郭曉莉等[9]研究種群動(dòng)態(tài)變化與氣候因子的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，溫度是影響蔡氏胡楊個(gè)木虱生存的關(guān)鍵因子?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】關(guān)于胡楊個(gè)木虱的研究主要集中在生物學(xué)和防治技術(shù)等領(lǐng)域，而關(guān)于生態(tài)學(xué)特性尤其是對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱如何適應(yīng)生態(tài)環(huán)境因子變化的相關(guān)報(bào)道較少。昆蟲(chóng)屬變溫動(dòng)物，溫度越高，昆蟲(chóng)代謝越快，在缺少食物的冬季環(huán)境條件下，溫度的高低在一定程度上決定了昆蟲(chóng)對(duì)儲(chǔ)備營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗大小，間接影響到昆蟲(chóng)的存活[10]。環(huán)境濕度也在一定程度上決定了越冬昆蟲(chóng)的存活等[11]。溫度和濕度是影響昆蟲(chóng)越冬存活率的重要因素之一[9]。新疆北部胡楊林區(qū)冬季寒冷且歷時(shí)較長(zhǎng)，蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)如何適應(yīng)入蟄場(chǎng)所環(huán)境變化尚不清楚，對(duì)越冬成蟲(chóng)存活的影響也未見(jiàn)報(bào)道。研究監(jiān)測(cè)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)入蟄環(huán)境的溫度和相對(duì)濕度變化。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】采用人工模擬蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)入蟄的小環(huán)境，在不同溫度與濕度條件下，研究其對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)存活的影響，分析溫度和濕度對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)種群的影響，了解蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的適應(yīng)能力，為監(jiān)測(cè)和防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

新疆昌吉市老龍河胡楊林位于昌吉市佃壩鎮(zhèn)，溫帶大陸性氣候，冬季寒冷漫長(zhǎng)、夏季炎熱、春秋短促；氣候干燥，年(日)溫差大，日照充足。年平均氣溫6.2℃，1月平均氣溫-14.2℃，7月平均氣溫24.5℃；年平均日照時(shí)數(shù)2 833 h，年總輻射559.78 kJ/cm2；年平均降水量183.1 mm。冬季胡楊林區(qū)地表枯落物厚度約為5～8 cm。

試驗(yàn)用蟲(chóng)于2019年10月采自于昌吉市老龍河天然胡楊林區(qū)，9月中旬至10月中旬，當(dāng)胡楊葉片轉(zhuǎn)黃，若蟲(chóng)羽化高峰期，采用振落法收集越冬前的蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)。

1.2 方 法

1.2.1 蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)入蟄場(chǎng)所溫濕度的監(jiān)測(cè)

蔡氏胡楊個(gè)木虱以成蟲(chóng)越冬，越冬場(chǎng)所主要在胡楊的枯枝落葉中，少量在胡楊樹(shù)齡較大的樹(shù)皮裂縫、老翹皮內(nèi)[6，7]。2018～2019年，在新疆昌吉市老龍河天然胡楊林區(qū)，隨機(jī)選取5個(gè)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬場(chǎng)所，在木虱入蟄場(chǎng)所放置EL-USB-2型EasyLog溫濕度自動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)定10月底木虱越冬開(kāi)始至翌年4月初木虱出蟄前的溫度和相對(duì)濕度，設(shè)置每2 h記錄1次數(shù)據(jù)，取5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度和相對(duì)濕度的平均值。

1.2.2 室內(nèi)觀察

蔡氏胡楊個(gè)木虱入蟄場(chǎng)所溫度在5～15℃區(qū)間變化，相對(duì)濕度在25%～75%區(qū)間變化。參照劉朝紅等[12]方法，人工模擬蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)入蟄場(chǎng)所的溫度和濕度2個(gè)環(huán)境因子。溫度因子按25℃為常溫對(duì)照，設(shè)置4個(gè)脅迫溫度梯度為5、10、15和20℃，晝夜恒溫，避光培養(yǎng)。濕度因子按相對(duì)濕度設(shè)置相對(duì)濕度75%和25% 2種處理，在2 mL EP管底放置一醮水的小棉球，以接近飽和不流出為準(zhǔn)并定期補(bǔ)充水分，使管內(nèi)空氣保持相對(duì)濕度(75%±5%)，將試蟲(chóng)放于管內(nèi)，在蓋上刺約1 mm的小孔，然后分別置于昆蟲(chóng)培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)置相對(duì)濕度為(75%±5%)；在2 mL EP管底放置干燥的小棉球，將試蟲(chóng)放于管內(nèi)，在蓋上刺約1 mm的小孔，分別置于昆蟲(chóng)培養(yǎng)箱內(nèi)，設(shè)置相對(duì)濕度為(20%±5%)。共設(shè)置10個(gè)處理，每個(gè)處理組合設(shè)5個(gè)重復(fù)，每組40頭成蟲(chóng)(雌雄各半)，每隔24 h觀察1次，鑒別蔡氏胡楊個(gè)木虱成蟲(chóng)是否存活時(shí)，用毛筆輕觸蟲(chóng)體，試蟲(chóng)不能正常爬行則視為死亡。記錄蔡氏胡楊個(gè)木虱存活與死亡情況，直至全部死亡。試驗(yàn)期間不提供任何食物，使試蟲(chóng)處于完全饑餓狀態(tài)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用GraphPad Prism V5.0進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，作圖。按農(nóng)藥致死中量的計(jì)算方法，將劑量變量替換為時(shí)間變量，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的致死時(shí)間LT50和LT95及其置信區(qū)間進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔡氏胡楊個(gè)木虱的入蟄場(chǎng)所溫濕度的變化特征

研究表明，蔡氏胡楊個(gè)木虱入蟄場(chǎng)所的溫濕度呈“U”字型變化趨勢(shì)。木虱入蟄場(chǎng)所的溫度從11月10℃逐漸下降到翌年1月的5℃，1月中旬前后降到谷值，隨后受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度影響，春季太陽(yáng)輻射持續(xù)增強(qiáng)，木虱入蟄場(chǎng)所的溫度隨之顯著上升。11月至翌年1月期間，雖然地表枯落物上冬季有積雪覆蓋但未能融化，木虱入蟄場(chǎng)所水分補(bǔ)給不足致使木虱入蟄場(chǎng)所濕度下降明顯，木虱入蟄場(chǎng)所相對(duì)濕度從10月40%降至1月的25%，而春季太陽(yáng)輻射持續(xù)增強(qiáng)，積雪開(kāi)始融化，木虱入蟄場(chǎng)所的濕度明顯增加，相對(duì)濕度最高時(shí)達(dá)到75%。蔡氏胡楊個(gè)木虱入蟄場(chǎng)所的溫度在5～15℃變化和相對(duì)濕度在25%～75%變化。圖1

2.2 在不同處理下蔡氏胡楊個(gè)木虱的存活時(shí)長(zhǎng)

研究表明，不同濕度與不同溫度處理均對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱存活有明顯影響作用。溫度越低，濕度對(duì)其存活影響較大，溫度越高，溫度和濕度交互作用越明顯，但溫度漸起主導(dǎo)作用。隨著溫度的升高蔡氏胡楊個(gè)木虱成蟲(chóng)壽命顯著縮短，其中在相對(duì)濕度75%的情況下，溫度5℃時(shí)的存活時(shí)間最長(zhǎng)，平均為(200.00±1.47) d，顯著高于其他溫度處理；在相對(duì)濕度25%情況下25℃的存活時(shí)間最短，平均為(7.00±1.56) d，顯著低于10和5℃。表1

表1 在不同處理?xiàng)l件下蔡氏胡楊個(gè)木虱的存活時(shí)長(zhǎng)(d)Table 1 Survival duration of Egeirotrioza ceardi under different treatment conditions

溫度的F統(tǒng)計(jì)量為59.04，概率水平小于0.01，此方差分析溫度極顯著，蔡氏胡楊個(gè)木虱存活率降低能被溫度解釋的部分占95.63%，濕度對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱存活降低也極顯著影響，兩者交互作用“溫度×濕度”對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱存活有顯著影響。溫度是影響蔡氏胡楊個(gè)木虱存活的主要因素，濕度是次要因素。表2

表2 蔡氏胡楊個(gè)木虱的存活雙因素方差Table 2 Two-way ANOVA on survival duration of Egeirotrioza ceard

2.3 蔡氏胡楊個(gè)木虱的存活率

研究表明，隨著時(shí)間的推移，不同溫度與濕度條件下成蟲(chóng)存活率曲線均呈下降趨勢(shì)。其存活時(shí)長(zhǎng)(y)和溫度(x)變化關(guān)系為(y(相對(duì)濕度25%)=235.83e-0.141x，r2=0.954；y(相對(duì)濕度75%)=317.14e-0.132x，r2=0.962)。同等溫度條件下，相對(duì)濕度75%的斜率均高于相對(duì)濕度25%。相對(duì)濕度25%溫度25℃試驗(yàn)組處理時(shí)間≤5 d時(shí)成蟲(chóng)死亡率達(dá)25%，而相對(duì)濕度75%溫度25℃試驗(yàn)組處理時(shí)間為10 d時(shí)成蟲(chóng)死亡率就達(dá)到25%，而相對(duì)濕度75%溫度5℃試驗(yàn)組處理時(shí)間150 d后成蟲(chóng)死亡率才達(dá)到25%。在不同濕度條件下，不同溫度條件下蔡氏胡楊個(gè)木虱死亡率與時(shí)間變化相關(guān)方程。表3，圖2

表3 在不同處理?xiàng)l件下蔡氏胡楊個(gè)木虱的存活率曲線方程Table 3 Survival curve equation of Egeirotrioza ceardi under different treatment conditions

2.4 在不同處理?xiàng)l件下蔡氏胡楊個(gè)木虱的致死時(shí)間

研究表明，不同溫度和濕度條件下5℃時(shí)LT50值和LT95值明顯高于其他溫度段，在相對(duì)濕度75%條件下，蔡氏胡楊個(gè)木虱的LT50值和LT95均高于相同溫度段的相對(duì)濕度25%處理。表4

表4 在不同處理?xiàng)l件下蔡氏胡楊個(gè)木虱的半數(shù)致死時(shí)間(LT50)和95%致死時(shí)間(LT95)Table 4 50% lethal time(LT50)and 95% lethal time(LT95)of Egeirotrioza ceardi under different treatment conditions

3 討 論

在越冬過(guò)程中，昆蟲(chóng)入蟄環(huán)境的溫度和濕度是影響越冬昆蟲(chóng)存活率的重要因素[13，14]。研究表明，相對(duì)濕度75%、相對(duì)濕度25%及不同溫度對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的存活影響明顯，且兩者有交互作用，溫度越低，水分對(duì)其存活有明顯助益作用，溫度越高，這種作用減小。相同溫度條件下，與相對(duì)濕度25%相比，相對(duì)濕度75%顯著提高了蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的存活率并延長(zhǎng)了壽命。無(wú)論是在相對(duì)濕度25%或相對(duì)濕度75%的條件下，溫度升高都伴隨著越冬成蟲(chóng)存活率的下降和壽命的縮短，當(dāng)溫度大于20℃時(shí)這種變化尤為明顯。在蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬過(guò)程中，入蟄環(huán)境的溫度和濕度是影響其存活的一個(gè)重要生態(tài)因子。

在越冬過(guò)程中，入蟄環(huán)境的溫度與昆蟲(chóng)的代謝速率密切相關(guān)，在一定溫度范圍內(nèi)，蟲(chóng)體的代謝速率隨溫度的升高而提高[15]。研究表明，在試驗(yàn)過(guò)程中未提供任何食物的情況下，在5～25℃條件下，蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)主要依賴自身儲(chǔ)備的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行生存，隨著溫度的升高，代謝的逐漸加快，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗也越多，蟲(chóng)體的死亡率也相應(yīng)提高。在越冬過(guò)程中，入蟄環(huán)境的溫度和濕度并非單獨(dú)發(fā)揮作用，而是共同作用到昆蟲(chóng)體內(nèi)的代謝和水分平衡，溫度越高，濕度越低，物質(zhì)消耗越大，相反，濕度越高，溫度越低，物質(zhì)消耗越小，利于蟲(chóng)體存活[16-18]。研究表明，在相對(duì)濕度25%條件下，蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)獲取水分的途徑主要來(lái)源于自身的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝所產(chǎn)生的水分，但所能提供水分有限，如給補(bǔ)充以外源水分，則明顯提高其存活和壽命，環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)其存活具有重要作用；在相對(duì)濕度75%的條件下，一方面可減緩蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬蟲(chóng)體水分的散失，另一方面可分擔(dān)越冬蟲(chóng)體對(duì)水分的需求，減少自身營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，越冬蟲(chóng)體壽命和存活相對(duì)提高。

昆蟲(chóng)在適應(yīng)不利環(huán)境條件如低溫、缺少食物等過(guò)程中，除在行為上適應(yīng)外，在生理、體征方面也有明顯改變，如降低代謝速率、增加脂肪含量、改變表皮的通透性等，以降低不利環(huán)境條件帶來(lái)影響[19，20]。研究只考慮了溫濕度對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的存活率的影響，未在越冬過(guò)程中對(duì)蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的行為與生理體征等指標(biāo)進(jìn)行考察，還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

在未給蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)任何食料的條件下，蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的存活率、存活時(shí)間與保存環(huán)境的溫度、相對(duì)濕度和保存期有密切關(guān)系；隨著溫度的升高蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)壽命顯著縮短。長(zhǎng)期保存最適宜的溫濕度組合為5℃，相對(duì)濕度75%，保存期在6個(gè)月以內(nèi)時(shí)，存活率仍在85%以上，存活期近9 d保存適宜溫度為0～5℃，適宜濕度為相對(duì)濕度75%；保存期在5個(gè)月以內(nèi)時(shí)，存活率和存活時(shí)間變化不大，超過(guò)7個(gè)月則迅速下降。每年11月或翌年3月氣溫相對(duì)較高的時(shí)期，及時(shí)清理胡楊林區(qū)樹(shù)冠下的枯枝落葉和雜草，刮掉樹(shù)干基部的老翹皮，破壞蔡氏胡楊個(gè)木虱越冬成蟲(chóng)的生存環(huán)境，可以減少翌年蟲(chóng)口數(shù)量，控制翌年蟲(chóng)口發(fā)生密度。