夜間光照度變化對灰茶尺蠖生物學(xué)特性的影響

收稿日期：2024-01-05

基金項目：信陽農(nóng)林學(xué)院科技創(chuàng)新團隊項目（XNKJTD-007）；河南省重點研發(fā)與推廣專項（222102110109）；國家重點研發(fā)計劃項目（2017YFD0200907）；國家自然科學(xué)基金項目（32001902）；河南省國際科技合作項目（242102520042）；河南省科技攻關(guān)項目（242102110178）；河南省高等學(xué)校重點科研項目（24B210012）；信陽生態(tài)研究院開放基金項目（2023XYQN08）

作者簡介：喬 利（1980-），女，河南平頂山人，博士，副教授，主要從事昆蟲生態(tài)與害蟲綜合防治研究。（E-mail）2017180004@xyafu.edu.cn

通訊作者：金銀利，（E-mail）jinyinli02@163.com

摘要： 為了探究夜間不同光照度對灰茶尺蠖生物學(xué)特性的影響，為茶園科學(xué)應(yīng)用燈光防治害蟲提供參考，本研究設(shè)置LED燈光6個光照度（分別為40 lx、80 lx、120 lx、160 lx、200 lx和240 lx）處理和1個白色自然光（150～200 lx）對照，觀察記錄不同光照對灰茶尺蠖幼蟲發(fā)育歷期、存活率、化蛹率、單蛹重、羽化率、成蟲發(fā)育歷期及產(chǎn)卵的影響。結(jié)果顯示，與對照相比6個光照度對灰茶尺蠖各齡期幼蟲發(fā)育歷期均有不同程度的影響，其中240 lx光照度處理下發(fā)育總歷期最短；240 lx光照度處理下5齡幼蟲存活率最低，羽化率顯著低于對照；光照處理對雄成蟲壽命影響較雌成蟲顯著；隨著光照度增加，灰茶尺蠖雌成蟲產(chǎn)卵歷期逐漸縮短、產(chǎn)卵量不斷減少。本研究結(jié)果表明，茶園在夜間增加適宜波長光照射可擾亂灰茶尺蠖正常生長歷期，抑制其種群發(fā)展速度，有效減輕灰茶尺蠖危害。

關(guān)鍵詞： 茶園；灰茶尺蠖；光照度；生物學(xué)特性

中圖分類號： S571.1"" 文獻標(biāo)識碼： A"" 文章編號： 000-4440（2024）09-1617-06

Effects of nighttime light intensity changes on biological characteristics of Ectropis grisescens Warren

QIAO Li ZHANG Tianhai JIANG Yueli ZHOU Zhou ZHOU Guotao GENG Shubao JIN Yinli

（1.School of Agriculture， Xinyang Agriculture and Forestry University， Xinyang 464000， China；2.Institute of Plant Protection， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， China;3.Henan Yunfei Technology Development Co.， Ltd.， Zhengzhou 450003， China）

Abstract： To investigate the effects of different light intensities at night on the biological characteristics of Ectropis grisescens Warren， and to provide a reference for the scientific application of light to control pests in tea gardens， this study set six light intensities （40 lx， 80 lx， 20 lx， 60 lx， 200 lx and 240 lx） and one white natural light （150-200 lx） control. The effects of different light intensities on larval development， survival rate， pupation rate， single pupa weight， emergence rate， adult development period and oviposition of E. grisescens were observed. The results showed that compared with the control， six light intensities had different effects on the development duration of E. grisescens larvae in every instar. Under 240 lx illumination treatment， the total developmental period of E. grisescens was the shortest， the survival rate of 5th instar larvae was the lowest， and the emergence rate was significantly lower than that of the control. The effect of light intensity on the longevity of male adults was more significant than that of female adults. With the increase of light intensity， the oviposition duration of female adults of E. grisescens was gradually shortened， and the oviposition amount was continuously reduced. The results of this study indicated that increasing the irradiation of light with appropriate wavelengths at night in tea garden could disturb the normal growth period of E. grisescens， restrain the development speed of its population， and effectively reduce the occurrence of E. grisescens.

Key words： tea plantation;Ectropis grisescens Warren;light intensity;biological characteristics

灰茶尺蠖（Ectropis grisescens Warren）又名拱拱蟲、量尺蟲，是茶葉生產(chǎn)中主要害蟲之一[1-4]，分布范圍廣，中國各大產(chǎn)茶區(qū)均有發(fā)生[5]?；也璩唧兜妄g幼蟲棲息在葉片上咬食嫩葉邊緣，遭到2～3齡幼蟲咬食后的葉片會呈現(xiàn)“C”形缺刻，進入暴食期的4～5齡蟲可將茶樹新梢、老葉全部吃光，僅剩禿枝；灰茶尺蠖蟲害嚴(yán)重發(fā)生時可將整個茶園茶樹冠層啃光，除了會造成夏秋茶嚴(yán)重減產(chǎn)外，還易引起樹勢衰退、耐寒力差等問題[6-9]。當(dāng)前灰茶尺蠖的田間防治方法仍以化學(xué)藥劑為主，化學(xué)農(nóng)藥大量使用不僅會影響茶園生態(tài)環(huán)境，而且會降低茶葉品質(zhì)[10-14]，因此亟需綠色高效防治方法。

燈光誘殺是害蟲綠色防控的重要手段之一，利用昆蟲的趨光性誘集或趨避害蟲是解決因使用化學(xué)農(nóng)藥引起質(zhì)量安全問題的有效方法，為害蟲綜合防控提供了新途徑[15]。目前生產(chǎn)上用于防治害蟲的自體發(fā)光光源，如頻振式殺蟲燈、黑光燈均是利用害蟲趨光性進行誘集捕殺的，對許多單一作物田暴發(fā)的夜出害蟲具有良好的防治效果[16-18]。但是誘蟲燈也會對防治區(qū)域的天敵造成威脅，使天敵數(shù)量逐漸下降，部分有益天敵如瓢蟲、蜘蛛、蜜蜂和草蛉等被誤殺[19]，因此誘蟲燈的大范圍推廣應(yīng)用可能會破壞生物多樣性，對自然生態(tài)平衡造成不良影響。LED（Light emitting diode）光源波長單一，不但解決了傳統(tǒng)光源光譜范圍廣、害蟲針對性差等缺點，而且在不降低光照度的前提下，還具有減少能耗、光照覆蓋面積大、控害區(qū)域廣等優(yōu)點，靶標(biāo)害蟲的誘集率顯著提高[20]。由此可見，研究燈光誘殺害蟲的效果是綠色防控的重要手段之一，是減少化學(xué)農(nóng)藥使用量的重要途徑[21-23]。

不同昆蟲或同種昆蟲不同性別、不同發(fā)育時期的趨光性均存在一定的差異[24-25]。采用一定波長的燈光在夜間照射蛾類成蟲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對幼蟲取食、成蟲交配和產(chǎn)卵等行為都有影響[26]。陳向榮等[24]的研究結(jié)果顯示，波長470 nm、光照度150 lx的光在18：00-19：00時間段照射，對保護地辣椒和黃瓜上的煙粉虱控制效果比其他時間段更好。蔣月麗等[27] 研究結(jié)果表明，波長565～585 nm，光照度為10 lx和100 lx光照射可致甜菜夜蛾雌成蟲的產(chǎn)卵量明顯下降。段云等[28] 的研究結(jié)果表明，505 nm和590 nm的LED光照射處理可顯著降低小菜蛾的產(chǎn)卵量和卵孵化率。因此，合理使用敏感光譜可達到精準(zhǔn)防治害蟲的目的。

從已有的研究結(jié)果可知，灰茶尺蠖對多種光波均存在一定的趨（避）現(xiàn)象[29]，在茶園持續(xù)進行光照射處理會影響昆蟲從幼蟲到成蟲的整個生長期，不過采用不同光照度的光在灰茶尺蠖整個生長期持續(xù)進行夜間照射后，其生物學(xué)特性的變化目前尚未見報道。本研究采用波長440～475 nm的LED燈光，設(shè)置不同梯度的光照度進行照射，記錄其對灰茶尺蠖幼蟲不同齡期的影響、5齡幼蟲存活率、化蛹率、羽化率、成蟲壽命和雌成蟲產(chǎn)卵量等各項參數(shù)，為茶園燈光應(yīng)用中波長及光照度的選擇提供參考。

1 材料與方法

1.1 蟲源采集及室內(nèi)飼養(yǎng)

供試蟲源采自河南省信陽市浉河港鎮(zhèn)白廟村河?xùn)|組茶園，置于實驗室光照培養(yǎng)箱中飼養(yǎng)至第3代。

1.2 儀器設(shè)備

本試驗所用儀器設(shè)備包括LED燈（波長440～475 nm），PM6612數(shù)字照度計（深圳市華誼智測科技股份有限公司產(chǎn)品），溫度計和濕度計（深圳市德福五金制品有限公司產(chǎn)品），PGX-330A-12H（L）光照培養(yǎng)箱（寧波萊?？萍加邢薰井a(chǎn)品），電子分析天平（深圳市美孚電子有限公司產(chǎn)品），光照處理箱（規(guī)格：45.0 cm×45.2 cm×37.0 cm）[29]。

1.3 試驗方法

本試驗設(shè)置6個光照度（分別為40 lx、80 lx、120 lx、160 lx、200 lx和240 lx）處理和1個對照組（CK）。選取生長健壯且發(fā)育一致的2齡幼蟲作為試驗材料，每個處理30頭，置于溫度22～25 ℃，濕度70%±5%，波長440～475 nm的LED光源處理裝置內(nèi)飼養(yǎng)；對照組在常規(guī)條件下飼養(yǎng)。光周期晝夜比為12 h∶12 h。各處理設(shè)3個重復(fù)。

處理組每天7：00-19：00應(yīng)用日光燈持續(xù)照射12 h（光照度為150～200 lx），19：00-7：00應(yīng)用LED燈持續(xù)照射12 h（波長440～475 nm）。對照組每天7：00-19：00應(yīng)用日光燈照射12 h（光照度為150～200 lx），19：00-7：00黑暗處理12 h。幼蟲化蛹前每天觀察培養(yǎng)皿內(nèi)灰茶尺蠖幼蟲各齡期的形態(tài)特征、生長狀況及存活天數(shù)，記錄1～5齡幼蟲的發(fā)育歷期及5齡幼蟲存活率。幼蟲化蛹后每天上午8：00統(tǒng)計蛹羽化數(shù)，記錄蛹發(fā)育歷期，稱量雌蟲蛹和雄蟲蛹的質(zhì)量，計算化蛹率及成蟲羽化率。雌成蟲和雄成蟲羽化后配對飼養(yǎng)于養(yǎng)蟲罩內(nèi)（透明的亞克力圓管，直徑7 cm，高15 cm），將直徑8 cm的培養(yǎng)皿置于底部，鋪一層一次性濾紙，內(nèi)部放置脫脂棉球，供雌成蟲產(chǎn)卵。用含10%蜂蜜水的棉球為成蟲補充營養(yǎng)。每天上午8：00更換脫脂棉球，統(tǒng)計雌雄成蟲存活天數(shù)，雌成蟲產(chǎn)卵數(shù)量及產(chǎn)卵歷期。將收集到的卵轉(zhuǎn)移至培養(yǎng)皿中繼續(xù)觀察，記錄卵孵化數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

選用Excel 2019軟件進行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 6.0軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析，應(yīng)用最小顯著性差異法（LSD）對數(shù)據(jù)進行多重比較[30]。同一光照度處理雌雄成蟲間的比較采用獨立樣本t檢驗。計算存活率、化蛹率和羽化率。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照度對各齡期幼蟲發(fā)育歷期的影響

如表1所示，不同光照度對灰茶尺蠖各齡期幼蟲均有一定程度的影響。1齡幼蟲在160 lx、200 lx和240 lx處理下發(fā)育歷期均比對照長，且160 lx和200 lx處理與對照相比差異顯著；其他處理發(fā)育歷期均短于對照。2齡幼蟲在160 lx、200 lx和240 lx處理下發(fā)育歷期顯著長于對照，80 lx和120 lx處理下發(fā)育歷期顯著短于對照。3齡幼蟲6個光照度處理下發(fā)育歷期均比對照短，且除了40 lx和120 lx處理與對照差異不顯著，其他處理與對照差異均達顯著水平。4齡幼蟲以80 lx處理下發(fā)育歷期最長，與其他處理及對照差異均達顯著水平，240 lx處理下幼蟲發(fā)育歷期最短。5齡幼蟲的發(fā)育歷期各處理均比對照短，其中240 lx處理下幼蟲發(fā)育歷期最短，且顯著短于對照以及40 lx、80 lx、120 lx、160 lx處理。從幼蟲發(fā)育總歷期看，240 lx處理下總歷期最短，與其他處理及對照差異均達顯著水平。

2.2 不同光照度對灰茶尺蠖5齡幼蟲存活率的影響

圖1顯示了不同光照度處理下5齡灰茶尺蠖幼蟲的存活率，其中160 lx、200 lx和240 lx處理下幼蟲存活率顯著低于對照，分別比對照下降了22%、17%和23%。

2.3 不同光照度對灰茶尺蠖幼蟲化蛹率的影響

從圖2可見，不同光照度處理下灰茶尺蠖幼蟲化蛹率與對照相比均有不同程度的降低，且各處理與對照差異均達顯著水平。160 lx和240 lx處理下幼蟲化蛹率比對照分別下降了20%和19%。

2.4 不同光照度處理對蛹重的影響

如圖3所示，40 lx光照度處理下的雌蛹重最高，且與對照及其他處理差異顯著；240 lx處理與對照差異未達顯著水平，但與其他處理差異均達顯著水平。在120 lx、160 lx、200 lx和240 lx光照度處理下雄蛹重顯著低于對照。此外，同一光照度處理下雌蛹重和雄蛹重相比差異均達顯著水平。

2.5 不同光照度對羽化率的影響

從圖4可知， 6個光照度處理后灰茶尺蠖蛹的羽化率均顯著低于對照，240 lx處理羽化率最低，比對照下降了28%。

2.6 不同光照度對成蟲發(fā)育歷期的影響

從圖5可見，不同光照度處理對灰茶尺蠖雌成蟲和雄成蟲的發(fā)育歷期均有影響。光照度為200 lx時雌成蟲發(fā)育歷期最短，與對照和其他處理間差異均達顯著水平。6個光照度處理下雄成蟲發(fā)育歷期均顯著短于對照。值得關(guān)注的是，不同光照度處理對雄成蟲的影響均大于雌成蟲，雄成蟲發(fā)育歷期均短于雌成蟲；同一光照度處理下，除200 lx處理外雌成蟲和雄成蟲發(fā)育歷期差異均達顯著水平。

2.7 不同光照度對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵量、產(chǎn)卵前期和產(chǎn)卵歷期的影響

如表2所示，不同光照度對灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵歷期均有不同程度的影響。從產(chǎn)卵量看，6個光照度處理下灰茶尺蠖產(chǎn)卵量均顯著低于對照，且隨著光照度增加產(chǎn)卵量逐漸減少，其中240 lx處理下產(chǎn)卵量最少，與對照相比下降了53.58%。從產(chǎn)卵歷期看，120 lx、160 lx、200 lx、240 lx光照度處理下灰茶尺蠖產(chǎn)卵歷期均短于對照，且隨著光照度增加產(chǎn)卵歷期逐漸縮短，其中240 lx處理下產(chǎn)卵歷期與對照相比短2.87 d。由此可知，灰茶尺蠖成蟲產(chǎn)卵數(shù)量、產(chǎn)卵歷期與光照度均呈負相關(guān)關(guān)系。隨著光照度的增加，灰茶尺蠖產(chǎn)卵前期呈逐漸增加的趨勢，其中240 lx光照處理下產(chǎn)卵前期最長，比對照多1.14 d，160 lx、200 lx和240 lx處理下產(chǎn)卵前期均顯著長于對照。

3 討論與結(jié)論

采用燈光誘殺農(nóng)田害蟲，既能有效防止害蟲大發(fā)生，又節(jié)能環(huán)保[31]。不同昆蟲對光的反應(yīng)不同，如440～450 nm、460～465 nm、600～605 nm和490～495 nm LED光對灰茶尺蠖成蟲的產(chǎn)卵量及卵孵化率都有不同程度的影響[32]。茶銀尺蠖在370～665 nm單色光刺激下，雌成蟲、雄成蟲均能產(chǎn)生一定程度的趨避光行為 "[33]。根據(jù)不同害蟲對光的反應(yīng)，夜間在茶園內(nèi)進行光照射可擾亂其發(fā)育節(jié)律，減少種群數(shù)量，實現(xiàn)綠色防控。

本試驗采用440～475 nm LED燈光設(shè)置不同光照度處理，對灰茶尺蠖幼蟲各齡期的發(fā)育歷期、5齡幼蟲存活率、化蛹率、羽化率和成蟲壽命進行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同光照度處理下，灰茶尺蠖幼蟲化蛹率與對照相比均有不同程度的下降，160 lx和240 lx處理下幼蟲化蛹率比對照分別下降了20%和19%，該結(jié)果與鐘春蘭等[26]不同波長LED光照處理對斜紋夜蛾化蛹率無顯著影響的研究結(jié)果不同，原因可能與不同昆蟲對光的反應(yīng)不同有關(guān)。喬利等[30]的研究結(jié)果表明，520～525 nm綠光不同光照度處理后，灰茶尺蠖5齡幼蟲的存活率與對照相比均顯著下降，該結(jié)果與本研究中5齡幼蟲存活率有所不同，說明不同波長處理對灰茶尺蠖幼蟲存活率影響不同。本研究中6個光照度處理下灰茶尺蠖蛹的羽化率均顯著低于對照；對照成蟲的產(chǎn)卵量最高，且與其他處理間差異均達顯著水平，隨著光照度增加成蟲的產(chǎn)卵量和產(chǎn)卵歷期呈逐漸下降的趨勢，產(chǎn)卵前期呈逐漸增加的趨勢，說明LED燈光照射可影響灰茶尺蠖蛹的羽化、成蟲的產(chǎn)卵行為，這與前人的研究結(jié)果一致[24，27，34]。

隨著人們綠色環(huán)保意識的不斷提高，物理防治在茶園綠色防控中顯得更加重要[35]。本研究采用不同光照度LED燈光對灰茶尺蠖進行處理，干擾其正常發(fā)育節(jié)律，減少下代種群數(shù)量。結(jié)果顯示，240 lx光照度處理下幼蟲總發(fā)育歷期在所有處理中最短，5齡幼蟲存活率在所有處理中最低，化蛹率、單蛹重與對照相比均下降，雌成蟲產(chǎn)卵歷期和產(chǎn)卵量均顯著低于對照，這些結(jié)果說明在茶園應(yīng)用240 lx光照度LED燈光照射可以達到抑制灰茶尺蠖種群數(shù)量增長的目的。本研究結(jié)果對茶園防蟲燈的研發(fā)與應(yīng)用具有一定的現(xiàn)實意義。

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（責(zé)任編輯：黃克玲）