黑色枝小蠹生物學(xué)特性及越冬成蟲耐寒性

高磊孫榮華孫雪婷

(上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院，城市困難立地生態(tài)園林國家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗室，上海城市困難立地綠化工程技術(shù)研究中心，上海 200232)

黑色枝小蠹Xylosandrus compactus隸屬于鞘翅目Coleoptera象甲科Curculionidae小蠹亞科Scolytinae材小蠹族Xyleborini足距小蠹屬Xylosandrus，英文名black twig borer(BTB)，原分布于亞洲熱帶和亞熱帶地區(qū)，是一種多寄主的鉆蛀性害蟲[1]。我國南方多地有黑色枝小蠹的記載。目前，該蟲已經(jīng)入侵到歐洲、非洲、大洋洲和美洲的多個國家和地區(qū)，并造成了不同程度的危害[2－7]。

抗寒能力是昆蟲一種重要的生理指標(biāo)，昆蟲能否擴(kuò)大分布范圍，能否安全越冬，主要依賴其抗寒能力，而越冬蟲態(tài)的過冷卻點(diǎn)和低溫耐受性是衡量昆蟲抗寒能力的重要指標(biāo)。過冷卻點(diǎn)是昆蟲體液保持液態(tài)的最低溫度，大多數(shù)昆蟲體液結(jié)冰會對其造成致命傷害；抗凍耐寒能力可以反映昆蟲個體的過冷卻點(diǎn)，還可以種群為研究對象，分析低溫對種群的存活率、致死中時等指標(biāo)的影響[8－9]。

2014年以來，長三角地區(qū)多個城市陸續(xù)發(fā)現(xiàn)黑色枝小蠹危害，且在部分區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重[10]。由于對黑色枝小蠹的生物學(xué)特性缺乏了解，給防控工作帶來了一定的困難。已有研究發(fā)現(xiàn)該蟲在不同地區(qū)的習(xí)性存在顯著差異，如其在貴州以卵越冬，上海以成蟲越冬，在海南則沒有明顯的越冬現(xiàn)象[10－12]。筆者在前期的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，上海地區(qū)在2016年初經(jīng)歷了超低溫寒潮(市區(qū)最低溫－7．2℃)后，越冬成蟲的死亡率超過90%。因此，研究黑色枝小蠹越冬成蟲過冷卻點(diǎn)和耐寒抗凍能力，對于了解其生物學(xué)特性及越冬存活能力具有十分重要的意義，亦可為該蟲的擴(kuò)散趨勢預(yù)測及綜合防控提供依據(jù)。

1 材料和方法

1．1 寄主植物

2014年5月—2021年6月，在江蘇省(蘇州市、南京市、常州市)，浙江省(杭州市、紹興市)，福建省(寧德市、福州市)，廣東省(廣州市、珠海市、深圳市)，山東省(日照市)，海南省(儋州市、萬寧市)和上海市各區(qū)等地通過踏查的方式進(jìn)行調(diào)查，野外發(fā)現(xiàn)有疑似小蠹危害的枯死枝條，用枝剪等工具將枝條內(nèi)的小蠹取出，記錄寄主植物的種類，并將小蠹標(biāo)本帶回室內(nèi)，參照相關(guān)資料進(jìn)行形態(tài)學(xué)鑒定[13]，將鑒定結(jié)果為黑色枝小蠹所對應(yīng)的植物定為該蟲的寄主植物。所有小蠹標(biāo)本保存于上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院昆蟲標(biāo)本室。

1．2 上海地區(qū)發(fā)生動態(tài)

2019年4—10月黑色枝小蠹的成蟲發(fā)生期，在野外發(fā)生黑色枝小蠹危害的廣玉蘭Magnolia grandiflora林地(浦東張江，面積約1 500 m2)放置3個小蠹蟲引誘器。將95%的乙醇溶液2 mL裝入緩釋袋中，作為引誘劑使用[14－16]，引誘器使用600 mL礦泉水瓶改裝，將瓶體中間部分截去一半后，倒置懸掛，使用1%的洗滌液作為保存劑。每隔10～14 d收集1次，更換誘芯和保存劑。根據(jù)黑色枝小蠹的誘集情況，結(jié)合每次野外踏查的調(diào)查結(jié)果，判斷其1 a發(fā)生代數(shù)。

1．3 生活習(xí)性觀察

2019年4—10月，從野外剪下有黑色枝小蠹危害的廣玉蘭枝條并帶回實(shí)驗室，解剖有蟲蟲道84個，查看蟲道內(nèi)黑色枝小蠹的蟲態(tài)、蟲量、行為特征等；隨機(jī)測量30根受危害枝條的直徑，計算平均值。

2018年12月，野外隨機(jī)剪取若干段受黑色枝小蠹危害而枯萎的廣玉蘭枝條帶回實(shí)驗室；根據(jù)侵入孔的位置用園藝剪剖開枝條，統(tǒng)計25個有蟲蟲道內(nèi)黑色枝小蠹的雌雄個體數(shù)和蟲道長度。

1．4 耐寒性測定

1．4．1 供試蟲源

供試黑色枝小蠹成蟲2018年12月采自上海郊區(qū)，將有侵入孔的廣玉蘭枝條剪下放入養(yǎng)蟲盒帶回實(shí)驗室，放入5℃低溫恒溫培養(yǎng)箱MIR－254－PC(三洋，溫控范圍為－10～60℃)，相對濕度(65±5)%，保存2周以上。

1．4．2 低溫耐受性測定

測定黑色枝小蠹越冬成蟲在室內(nèi)控溫條件下的低溫持續(xù)存活時間。在試驗開始前，剝開枝條獲取黑色枝小蠹雌蟲，將其放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中供試；每個培養(yǎng)皿中放入10頭，然后分別放入溫度為0，－5，－7．5，－10 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中，每個溫度設(shè)置3 次重復(fù)；分別在 6，12，24，48，72 h 后統(tǒng)計黑色枝小蠹的死亡情況；判定標(biāo)準(zhǔn)為在體視顯微鏡下用細(xì)毛筆輕觸蟲體的觸角和附肢，無自主運(yùn)動則判定為死亡。

取供試雌雄成蟲各20頭，用過冷卻點(diǎn)測定儀(SUN－V型，北京鵬程電子科技中心)測定其過冷卻點(diǎn)，將蟲體與自動記錄儀一端的熱電偶探頭連接固定后放入－40℃低溫冰箱中，以無蟲體探頭作為空白對照，重復(fù)3次。蟲體溫度變化1 s記錄1次，通過計算機(jī)及配套的軟件進(jìn)行記錄和分析，繪制蟲體溫度變化曲線，確定黑色枝小蠹過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)。

1．5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖，利用SPSS 21．0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan氏新復(fù)極差法比較雌雄間過冷卻點(diǎn)及冰點(diǎn)的差異，采用最小顯著性差異法(Least Significant Difference，LSD)分析比較不同低溫條件下黑色枝小蠹存活率差異。

2 結(jié)果與分析

2．1 寄主植物

受黑色枝小蠹危害的寄主植物有廣玉蘭Magnolia grandiflora、白玉蘭M．denudata、二喬玉蘭M．soulangeana、望春玉蘭M．biondii、二球懸鈴木Platanus acerifolia、櫻花Cerasus yedoensis、桃樹Prunus persica、肉桂Cinnamomum cassia、扶芳藤Euonymus fortunei、八角金盤Fatsia japonica、樟Cinnamomum camphora、馬褂木Liriodendron chinese、納塔櫟Quercus nuttallii、楓香Liquidambar formosana、中?？Х菴offea canephora15種。這些植物中，八角金盤為灌木，扶芳藤為藤本灌木，其它均為喬木，其中，發(fā)現(xiàn)廣玉蘭和二球懸鈴木受黑色枝小蠹危害的頻率最高。

2．2 上海地區(qū)發(fā)生動態(tài)

根據(jù)3個誘器中每次收集的黑色枝小蠹成蟲平均數(shù)量，繪制2019年4—10月黑色枝小蠹的種群數(shù)量動態(tài)(圖1)，結(jié)合其發(fā)育歷期推斷，黑色枝小蠹在上海地區(qū)1 a發(fā)生3～4代，世代重疊顯著。

圖1 2019年4—10月黑色枝小蠹種群數(shù)量動態(tài)Fig.1 Population quantity dynamics of Xylosandrus compactus from April to October 2019

2．3 生活習(xí)性

黑色枝小蠹蟲道內(nèi)成蟲和幼蟲數(shù)量為1～19頭，平均(7．06±3．76)頭；雌蟲產(chǎn)卵于坑道內(nèi)，卵成堆，產(chǎn)卵量9～30粒，平均(15．8±5．45)粒。 幼蟲孵化后取食坑道壁上菌絲，以此為食直到化蛹，并羽化為新一代成蟲。被危害的枝條直徑0．65～2．25 cm，平均(1．37 ±0．41)cm。

黑色枝小蠹以雌成蟲鉆蛀危害寄主植物枝條。新羽化的成蟲在侵入孔內(nèi)交配，雄成蟲繼續(xù)生活在原坑道內(nèi)直至死亡，雌成蟲自侵入孔飛出擴(kuò)散至新的場所鉆蛀坑道。

雌成蟲離開母坑道后尋找合適的枝條，蛀新侵入孔鉆進(jìn)枝條木質(zhì)部，繼而鉆蛀形成坑道，在此過程中不斷有粉狀木屑從侵入孔排出；同一枝條常出現(xiàn)多個侵入孔，孔洞幾乎全部朝下?？拥楞@蛀完成后，成蟲所攜帶的真菌孢子會在坑道壁長出白色菌絲，成為幼蟲和下代成蟲的營養(yǎng)來源。

每個蟲道平均有黑色枝小蠹越冬成蟲(16．84±3．84)頭，其中雌蟲平均 15．42 頭，雄蟲平均1．42 頭，雌雄性比約11∶1，雌性數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雄性，其蟲道的平均長度為(7．68 ±3．19)mm。

2．4 越冬成蟲耐寒性

在0℃時，黑色枝小蠹成蟲幾乎能全部存活，放置72 h后平均存活9．33頭；在－10℃的條件下，放置12 h后平均存活6．33頭，72 h后僅剩4．67頭?？傮w來說，溫度越低，在低溫下放置的時間越久，黑色枝小蠹的存活數(shù)量越少(圖2)。

圖2 黑色枝小蠹成蟲在不同低溫下存活數(shù)量Fig.2 Survival number of Xylosandrus compactus adults under different low temperature conditions

黑色枝小蠹雌雄越冬成蟲平均過冷卻點(diǎn)分別為－18．73℃和－18．25 ℃；雄性平均冰點(diǎn) －17．67 ℃，雌性平均冰點(diǎn)－15．18℃。過冷卻點(diǎn)和冰點(diǎn)在雌雄成蟲間均不存在顯著差異(df＝38，t1＝0．62，t2＝1．75，P>0．05)。

3 結(jié)論與討論

通過野外調(diào)查和室內(nèi)觀察相結(jié)合的方法觀察黑色枝小蠹的生物學(xué)特性，筆者前期嘗試多種方法，但始終未能成功建立穩(wěn)定的黑色枝小蠹實(shí)驗室種群。翟鳴等在室內(nèi)成功飼養(yǎng)繁殖了與黑色枝小蠹同屬的短翅足距小蠹Xylosandrus brevis實(shí)驗室種群[17]。本研究前期曾使用類似的方法繁殖黑色枝小蠹，但未能成功；本研究中還使用了人為鉆孔、冷凍枝條等方式降低枝條生長勢，但新一代羽化成蟲均未持續(xù)在新枝條中侵入定殖(僅有少數(shù)成功侵入)，關(guān)于黑色枝小蠹室內(nèi)繁殖飼養(yǎng)技術(shù)仍然需要進(jìn)一步研究。本文關(guān)于黑色枝小蠹的生活史情況主要基于野外觀察和誘捕監(jiān)測，并結(jié)合室內(nèi)的發(fā)育情況，今后需要進(jìn)一步開展持續(xù)性的繁殖飼養(yǎng)，才能更加準(zhǔn)確地判斷其發(fā)生世代。

昆蟲的抗寒能力可以在很大程度上決定其分布范圍，對種群的擴(kuò)散和延續(xù)也至關(guān)重要[8]。有較多的研究圍繞不同種類昆蟲的過冷卻點(diǎn)開展，但針對小蠹類害蟲抗寒性的研究仍然較少。根據(jù)本研究的測定結(jié)果，黑色枝小蠹越冬雌成蟲的平均過冷卻點(diǎn)為－18．73℃，高于鉤紋皮蠹越冬蟲態(tài)(3日齡蛹)的平均過冷卻點(diǎn)－24．31℃[18]，這也是黑色枝小蠹的分布范圍比鉤紋皮蠹小的一個重要原因。盡管2021年初上海同樣經(jīng)歷了一場寒潮(市區(qū)最低氣溫亦低于－7℃)，但當(dāng)年春季野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，越冬成蟲的死亡率較2016年春季調(diào)查時顯著降低，這表明黑色枝小蠹越冬成蟲已經(jīng)逐漸適應(yīng)了極端低溫的氣候，在上海地區(qū)形成了較為穩(wěn)定的種群。筆者對黑色枝小蠹越冬成蟲過冷卻點(diǎn)的測定只是研究其越冬及抗寒能力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而影響昆蟲抗寒性的例如氣候條件、地理環(huán)境、體內(nèi)抗寒物質(zhì)含量等因素還需要在后續(xù)的研究中繼續(xù)探索。

黑色枝小蠹一般危害當(dāng)年生小枝條，害蟲入侵后數(shù)周內(nèi)即可使受害枝條侵入孔前端的葉片萎蔫下垂，最后造成枝條枯死。在野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，該蟲不僅危害廣玉蘭、二球懸鈴木等高大喬木，部分灌木或藤本植物也同樣遭受黑色枝小蠹的危害，而相關(guān)文獻(xiàn)顯示，該蟲的寄主十分廣泛，目前已超過200種，并仍在持續(xù)增多[19]，廣泛的寄主極大增加了防治難度。在今后的工作中，應(yīng)加強(qiáng)對黑色枝小蠹寄主植物范圍的監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)該蟲危害情況，在發(fā)生初期進(jìn)行有效控制，防止其進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延。