齡期、食料和密度對(duì)小地老虎幼蟲自殘的影響

關(guān)鍵詞：小地老虎；自殘；食料；密度；幼蟲齡期；校正自殘率

小地老虎（Agrotis ipsilon）屬鱗翅目（Lepidop-tera）夜蛾科（Noctuidae），也叫土蠶，切根蟲，是地老虎中危害最嚴(yán)重、分布最廣的種類，為世界性地下害蟲，可危害玉米、牧草、白菜、煙草和茶葉等多種作物，給我國農(nóng)業(yè)帶來巨大損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，小地老虎對(duì)我國農(nóng)作物產(chǎn)量造成的損失年均高達(dá)14.19萬噸。

自殘是一種同類相食的行為，對(duì)昆蟲種群消長和群落結(jié)構(gòu)調(diào)整起到重要作用，作為生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)研究的重要組成部分受到廣泛關(guān)注。田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，小地老虎成蟲特殊的產(chǎn)卵方式與產(chǎn)卵期長的特性使得生活在同一空間的各齡期幼蟲接觸頻繁，至使種內(nèi)競爭加劇。另外，昆蟲的行為一定程度上由食物決定，作為雜食性害蟲，小地老虎會(huì)在食物不適宜其生存繁衍之時(shí)遷移到其他作物上進(jìn)行為害，自殘行為可能會(huì)發(fā)生改變。因此，研究齡期、食料和密度對(duì)小地老虎幼蟲自殘的影響，對(duì)于研究幼蟲種群動(dòng)態(tài)規(guī)律和預(yù)測預(yù)報(bào)具有重要意義。

自殘行為在鱗翅目昆蟲中已有廣泛報(bào)道，例如棉鈴蟲（Helicoverpa armigera）、甜菜夜蛾（Spo-doptera exigua]和草地貪夜蛾（Spodoptera frugiper-da）等。棉鈴蟲幼蟲在寄主植物不適宜的環(huán)境下會(huì)通過自殘來補(bǔ)充營養(yǎng)，取食含Na+飼料的幼蟲自殘率更低：高密度飼養(yǎng)下，甜菜夜蛾幼蟲的存活率、蛹重、成蟲產(chǎn)卵量、壽命和畸形率等指標(biāo)顯著低于對(duì)照：草地貪夜蛾幼蟲自殘率隨著密度和／或齡期的增長而增高。目前，國內(nèi)有關(guān)齡期、食料和密度對(duì)小地老虎自殘?zhí)匦杂绊懙南嚓P(guān)研究鮮有報(bào)道。

本研究測定了齡期、食料（煙草、白菜、玉米和人工飼料）和密度對(duì)小地老虎校正自殘率的影響，以及不同齡期幼蟲混合與取食不同食料種群混合對(duì)小地老虎被殘殺率的影響，并進(jìn)一步分析齡期、食料和密度對(duì)小地老虎自殘行為的影響程度，通過多元逐步回歸分析，挖掘出對(duì)幼蟲自殘行為影響最大的因子，以期為摸清小地老虎種群動(dòng)態(tài)規(guī)律與預(yù)測預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1供試?yán)ハx及食料小地老虎幼蟲于2022年6月采自貴州省貴陽市花溪區(qū)水庫農(nóng)田（106°27'～106°52'E， 26°11'～26°34' N，海拔1185m），帶回室內(nèi)以玉米、白菜、煙草和人工飼料為食料飼養(yǎng)。其中玉米品種為鄭單958、白菜為四季奶油小白菜、煙草為云煙87、人工飼料參照朱麗梅等的配方配制。不同種群小地老虎連續(xù)飼養(yǎng)5代后用于試驗(yàn)。飼養(yǎng)和試驗(yàn)條件均為：溫度（25+1）℃，相對(duì)濕度（80+5）%，光周期為L：D=14：10。

1.1.2主要儀器設(shè)備人工氣候箱（RX2-380C-3，寧波市科技園區(qū)新江南儀器有限公司）；冰柜（海爾BC/BD-519HCZ）；染料（達(dá)爾特，昆山駿臻化工有限公司）：紅、紫、青、粉紅、黃；玻璃飼養(yǎng)瓶：750mL，高15cm，直徑8.5cm。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

1.2.1齡期、食料和密度對(duì)小地老虎自殘行為的影響

齡期判別參照王軾銘等的方法，試驗(yàn)方法參照王道通等的方法，將4種寄主（小白菜、玉米、煙草和人工飼料）種群的小地老虎2～6齡幼蟲分別以30頭／瓶（1瓶為一個(gè)處理）的密度進(jìn)行飼養(yǎng)，飼養(yǎng)瓶內(nèi)保證有新鮮充足食物，以1頭／瓶為對(duì)照（20瓶一個(gè)處理）。重復(fù)20次。置于人工培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)，定時(shí)補(bǔ)充食料、清理糞便，2d后觀察記錄幼蟲白殘情況，計(jì)算校正自殘率。在明確校正自殘率最高齡期基礎(chǔ)上，測定其余3種密度（5、10、20頭／瓶）下4種食料種群小地老虎的校正自殘率。

1.2.2不同齡期混合對(duì)小地老虎自殘行為的影響

按食料種類對(duì)4個(gè)小地老虎種群不同齡期的幼蟲進(jìn)行染色標(biāo)記（用染料筆蘸取不同顏色的染料標(biāo)記不同齡期的幼蟲，均勻涂抹至幼蟲背部，風(fēng)干后進(jìn)行試驗(yàn)），隨后將不同種群各齡期幼蟲以密度為30頭／瓶進(jìn)行混合飼養(yǎng)觀察，每個(gè)齡期（2齡、3齡、4齡、5齡和6齡）6頭幼蟲，1瓶為一個(gè)處理：每個(gè)齡期以1頭／瓶幼蟲為對(duì)照．20瓶一個(gè)處理。重復(fù)20次。其余同1.2.1。

1.2.3不同種群混合對(duì)小地老虎自殘行為的影響將個(gè)體大小一致的4個(gè)種群小地老虎的2齡幼蟲進(jìn)行染色標(biāo)記，以飼養(yǎng)密度為24頭／瓶進(jìn)行混合飼養(yǎng)觀察，每個(gè)種群6頭幼蟲，1瓶為一個(gè)處理，瓶中不放食料：以每個(gè)種群幼蟲1頭／瓶為對(duì)照，20瓶為一個(gè)處理。重復(fù)20次。試驗(yàn)條件同1.2.1。其余齡期幼蟲重復(fù)如上操作。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

自殘率／被殘殺率（%）=被食幼蟲數(shù)／（飼養(yǎng)密度數(shù)-1）×100；校正自殘率（%）=（自殘率一死亡率）／（1-死亡率）×100。式中，死亡率為飼養(yǎng)密度1頭／瓶的各齡期死亡率。

得出的校正自殘率數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)og（x+1）轉(zhuǎn)換后使用雙因素和單因素方差分析進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，若差異顯著則用LSD法（方差齊性）或Tam-hane's T2（M）法（方差不齊）進(jìn)行多重比較。使用多元逐步回歸分析校正自殘率／被殘殺率與齡期、食料和密度之間的關(guān)系。使用Microsoft Excel2019和SPSS 27.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，數(shù)據(jù)可視化通過Origin 2021完成。

2結(jié)果與分析

2.1齡期、食料和密度（未混合）對(duì)小地老虎幼蟲自殘行為的影響

2.1.1 30頭／瓶密度下食料和齡期對(duì)小地老虎幼蟲校正自殘率的影響

不同食料小地老虎種群幼蟲校正自殘率隨齡期的增長均呈單峰變化，5齡幼蟲校正自殘率最高，2齡最低（圖1）。雙因素方差分析結(jié)果顯示，食料、齡期及交互作用對(duì)小地老虎幼蟲校正自殘率影響顯著（Plt;0.05），食料間的小地老虎幼蟲校正自殘率差異主要表現(xiàn)在人工飼料與小白菜、玉米、煙草之間。單因素方差分析結(jié)果表明，人工飼料種群（F=138.57，Plt;0.05）和小白菜種群（F=56.96，Plt;0.05）5齡小地老虎幼蟲校正自殘率顯著高于其他齡期，玉米種群（F=30.94．Plt;0.05）和煙草種群（F=40.01，Plt;0.05）4齡、5齡顯著高于其他齡期。

2.1.2密度和食料對(duì)小地老虎校正自殘率的影響

以校正自殘率最高的5齡幼蟲為研究對(duì)象，結(jié)果（圖2）表明，不同食料小地老虎種群幼蟲校正自殘率隨種群密度的增加而增加，其中人工飼料種群校正自殘率增幅較大。雙因素方差分析結(jié)果表明，食料差異和密度變化對(duì)小地老虎幼蟲校正自殘率有顯著影響（Plt;0.05），交互作用影響不明顯。單因素方差分析結(jié)果表明，人工飼料種群小地老虎幼蟲密度為30頭／瓶時(shí)校正自殘率顯著高于其他密度，20、10頭／瓶顯著高于5頭／瓶（F=8.28，Plt;0.05）；小白菜種群（F=5.61，Plt;0.05）和玉米種群（F=4.98，Plt;0.05）均為30頭／瓶小地老虎幼蟲校正自殘率顯著高于5頭／瓶。

2.2混合齡期和食料對(duì)小地老虎幼蟲自殘的影響

2.2.1混合齡期間的被殘殺率在30頭／瓶密度下，不同食料小地老虎幼蟲被殘殺率隨著齡期的增長呈現(xiàn)下降趨勢，2齡幼蟲被殘殺率最高，5齡最低（圖3）。單因素方差分析結(jié)果表明，人工飼料種群（F=374.15，Plt;0.05）與玉米種群（F=131.08，Plt;0.01）2齡和3齡幼蟲被殘殺率顯著高于其他齡期，小白菜種群（F=178.55，Plt;0.05）和煙草種群（F=258.27，Plt;0.05）2齡幼蟲被殘殺率顯著高于其他齡期。

2.2.2混合食料種群間的被殘殺率在24頭／瓶密度下，總體表現(xiàn)為玉米種群的被殘殺率較高，人工飼料種群的被殘殺率較低（圖4）。單因素方差分析結(jié)果表明，3齡（F=3.72，Plt;0.05）和4齡（F=3.91，Plt;0.05）玉米種群被殘殺率顯著高于同齡期的小白菜種群和煙草種群，5齡（F=16.20，Plt;0.05）玉米種群顯著高于同齡期的小白菜種群與人工飼料種群，6齡（F=23.93，Plt;0.05）小白菜種群顯著高于同齡期其他種群。

2.3小地老虎幼蟲自殘行為與食料、齡期和密度的回歸分析

2.3.1（未混合）小地老虎幼蟲校正自殘率與食料、齡期和密度的關(guān)系

回歸分析結(jié)果（表1）表明，齡期、密度和食料對(duì)小地老虎幼蟲校正自殘率存在顯著影響（Plt;0.01），其中，齡期對(duì)小地老虎幼蟲校正自殘率影響最大（26.80%），密度次之（19.10%），食料最?。?.40%）（圖5）。

2.3.2（混合）小地老虎幼蟲被殘殺率與食料、齡期和密度的關(guān)系

回歸分析結(jié)果（表2）顯示，齡期對(duì)小地老虎幼蟲被殘殺率影響顯著（Plt;0.05），解釋了11%的幼蟲被殘殺率變異。

3討論與結(jié)論

與低齡幼蟲相比，高齡幼蟲蟲體發(fā)育更為完善，對(duì)食物和資源的需求也更高，尤其是在高種群密度條件下，一些昆蟲會(huì)通過殘食同種個(gè)體滿足自身的養(yǎng)分需求。本試驗(yàn)證明，齡期對(duì)小地老虎幼蟲白殘行為有顯著影響，校正白殘率隨齡期的增加而增大，在5齡達(dá)到最高，6齡開始降低。這與對(duì)草地貪夜蛾幼蟲的研究結(jié)果較為一致。自殘行為在4齡時(shí)加快，5齡達(dá)到最高，6齡幼蟲可能由于進(jìn)食多和準(zhǔn)備化蛹等原因?qū)е缕湫袆?dòng)緩慢，校正自殘率明顯降低。不同齡期幼蟲混合時(shí)被殘殺對(duì)象偏向于2齡、3齡幼蟲，獲勝者為高齡幼蟲，此結(jié)果也與草地貪夜蛾幼蟲的研究結(jié)果較為一致。

食料能反映出昆蟲對(duì)寄主的適應(yīng)性和偏好程度，取食棉花的棉鈴蟲幼蟲自殘率顯著低于取食花生的，說明棉花是棉鈴蟲的最適寄主；取食玉米的草地貪夜蛾幼蟲自殘率顯著低于取食其他寄主的，且蛹重更大，化蛹期更短，說明玉米是草地貪夜蛾的最適寄主。本試驗(yàn)證明了食料對(duì)小地老虎自殘行為產(chǎn)生顯著影響，同種密度下取食4種不同食料種群的幼蟲校正自殘率有所不同，自殘程度按大小排序依次為人工飼料種群gt;小白菜種群gt;玉米種群gt;煙草種群，表明煙草為小地老虎的最適寄主，幼蟲對(duì)人工飼料的喜好較差，導(dǎo)致自殘加重。不同種群幼蟲混合后被殘殺的對(duì)象也有所不同，整體表現(xiàn)為玉米種群被殘殺率最高，人工飼料種群被殘殺率最低。很多研究顯示，玉米是小地老虎的適宜寄主，推測可能與玉米種群小地老虎的營養(yǎng)成分有關(guān)，被取食后更易滿足自身的營養(yǎng)需求，因此表現(xiàn)出較高的被殘殺概率，而人工飼料種群因缺乏某些必要的營養(yǎng)成分，導(dǎo)致被取食率低，具體原因還有待進(jìn)一步分析。

在有限的空間和食物條件下，高密度飼養(yǎng)下昆蟲自殘行為發(fā)生的頻率及強(qiáng)度顯著高于低密度飼養(yǎng)，可能是因?yàn)楦呙芏拳h(huán)境增加了幼蟲接觸概率，從而導(dǎo)致自殘率大幅度提升。本試驗(yàn)證明，密度對(duì)小地老虎自殘行為有顯著影響，校正自殘率隨著密度的增加而增高，這與前人研究結(jié)果一致。

昆蟲在發(fā)生自殘行為的同時(shí)也帶來了風(fēng)險(xiǎn)，病原體會(huì)通過自殘行為進(jìn)行傳播。齡期、食料和密度三者綜合比較的結(jié)果證明，齡期是影響小地老虎幼蟲自殘行為的最關(guān)鍵因素?？赡苡捎邶g期越高幼蟲體內(nèi)所含的病原體顆粒量越多（平均每35.1mg的草地貪夜蛾幼蟲體內(nèi)就含有5x10微粒的病原體），并且齡期越大，食量會(huì)越大，攻擊性越強(qiáng)，使得齡期成為小地老虎幼蟲自殘行為的主導(dǎo)作用。由于齡期只解釋了自殘率和被殘殺率少部分變異量，所以具體影響因素還有待研究。

本試驗(yàn)證明，齡期、食料和密度均對(duì)小地老虎幼蟲自殘有顯著影響，且齡期的影響最大。另外，饑餓程度、光照周期、體重、溫度等也是影響鱗翅目害蟲自殘行為的重要因素。小地老虎為遷飛性害蟲，能夠輕易在我國南北方遷移擴(kuò)散，其自殘行為還待進(jìn)一步系統(tǒng)探索。