菜粉蝶在不同温度下的实验种群生命表

徐世才, 延志连, 贺 民, 张 维, 王 璐

(1.延安大学生命科学学院,延安 716000; 2.延安大学附中,延安 716000)

沙芥[Pugionium cornutum(Linn.)Gaertn.],别名沙盖、山羊沙芥、山萝卜,是十字花科沙芥属2年生草本植物,是我国的特有种。它是我国近年来新开发的一种野生蔬菜和药材植物[1],目前已在宁夏、陕西、蒙古、甘肃等地大规模人工驯化[2]。菜粉蝶(Pieris rapae L.)属鳞翅目,粉蝶科,幼虫称菜青虫。世界各国均有分布,主要为害十字花科蔬菜,为新型蔬菜沙芥主要优势种害虫之一。国内外学者在菜粉蝶的生物学习性、防治措施等方面有过较多研究报道[3-6],但对以沙芥饲养的菜粉蝶各虫态的发育速率、与温度之间的关系研究尚未见报道。本文主要以沙芥为食物构建菜粉蝶实验种群生命表,研究不同温度对菜粉蝶各虫态发育的影响,为沙芥田菜粉蝶的预测预报与综合防治提供一定的依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

从沙芥田采集菜粉蝶成虫,以沙芥作为食物在室内饲养幼虫,获得发育一致的菜粉蝶卵和幼虫。

1.2 试验方法

1.2.1 温度处理和测定方法

在人工气候箱(RXZ型,宁波江南仪器厂生产)内设置16、19、22、25 ℃和28 ℃(温度误差为±0.5 ℃)5个温度梯度处理;光照为L∥D=14 h∥10 h,相对湿度为78%～80%(相对湿度误差为±5%)。取发育一致的菜粉蝶同龄卵放于培养皿中(d=15 cm)(将脱脂棉薄层平铺在培养皿底,用纯净水湿润,再铺上滤纸),每处理1日龄卵100粒,置于不同温度梯度的人工气候箱中,待卵孵化后,用沙芥进行饲养。每日 09：00、16：30 、21 ：00 观察 3 次,记录不同温度下各虫态的存活率和发育历期。全代发育历期,均采用卵历期+幼虫历期+蛹历期[5-6]。成虫期用羽化的个体雌雄配对,每个处理10对,重复3次,继续观察其在该温度下成虫的逐日存活率和产卵量,直至死亡。

1.2.2 生命表的组建

对不同温度处理下产的卵进行追踪观察,记录进入每一虫态开始至结束的活虫数、死亡数,并计算死亡率,组建生命表。

1.3 计算方法

菜粉蝶各虫态的发育速率与温度之间的关系和种群趋势指数的计算均采用丁岩钦[9]方法。

2 结果与分析

2.1 温度对菜粉蝶发育历期的影响

温度对菜粉蝶各虫态的发育历期及发育速率有显著影响(表 1),在 16、19 、22、25、28 ℃时 ,世代历期分别为 49.52、42.18 、37.02、30.88、20.38 d。世代历期从16℃时的49.52 d缩短为28℃时的20.38 d。由此表明,在16～28℃温度范围内,温度对菜粉蝶的发育有明显的促进作用,温度越高,该虫发育速率越快,完成世代所经历的时间越短。

表1 菜粉蝶在不同温度下的发育历期

2.2 温度对菜粉蝶存活率的影响

温度对菜粉蝶的存活率有显著影响(图1)。其中,在19～28℃时卵孵化率较高,均为96%左右。16℃时卵孵化率相对较低为86%。幼虫的存活率在22～28℃时相对较高。这些都说明温度低于16℃对菜粉蝶卵孵化率和幼虫的存活率有较大影响。成虫在28℃时的羽化率最高,说明高温能促进成虫的羽化。不同温度处理下的菜粉蝶世代存活率分别为16℃下34%;19℃下52%;22℃下64%;25℃下69%;28℃下70%,由此可以看出,在16～28℃范围内菜粉蝶的世代存活率随着温度的升高而升高。菜粉蝶在5种温度处理下的全世代存活率呈抛物线趋势,经拟合,符合下列抛物线程图 S=-0.325 4t2+17.284 1t-159.1(R2=0.999 3),式中t为试验温度(℃);S为世代存活率(%)。当环境温度为26.5℃时,菜粉蝶的世代存活率最高,其理论值为70.4%。

图1 菜粉蝶在不同温度的存活率曲线

2.3 温度对菜粉蝶雌虫寿命及产卵量的影响

温度对菜粉蝶雌成虫寿命及单雌产卵量的影响见表2。不同温度下菜粉蝶成虫寿命随着温度的升高而逐渐缩短,成虫寿命在16℃时可达8.62 d,而在28℃只有3.01 d。从表2可以看出,19～25℃为菜粉蝶产卵的最适温区,此温度区域内雌虫产卵量高于其他温区。在25℃时产卵量最大,平均每雌产卵量为120.13粒,其次为22℃,为118.56粒/雌;19℃时为115.29粒/雌。而在高温 28℃和低温16℃的产卵量都相对较低,为110.01粒/雌,说明高温和低温对菜粉蝶产卵有一定的影响。

表2 温度对菜粉蝶雌虫寿命与繁殖力的影响

2.4 不同温度下菜粉蝶的实验种群生命表

环境温度对菜粉蝶的存活和繁殖均有一定的影响,根据不同温度下各发育期存活率和成虫繁殖力资料组建了菜粉蝶实验种群生命表(表3)。

表3 不同温度下的菜粉蝶实验种群生命表

表中的起始卵数为100粒,各发育阶段的死亡率为实际观察值,性比假设为 1∶1(实际为 1∶0.998)。由表3可以看出,温度对菜粉蝶存活的影响因发育期不同而异。在16～28℃内,卵、幼虫、蛹、成虫发育的最适温区为22～28℃,在该温区内,卵的孵化率、幼虫的存活率、蛹的羽化率均最高;低温对卵孵化率的影响程度大于高温,随着温度升高,卵的孵化率随之升高。就整个世代的存活情况来说25℃的存活率最高。种群增长趋势指数与温度之间的关系呈抛物线趋势,经拟合,符合下列抛物线方程：I=-0.238 1t2+12.143t-114.42(R2=0.998 4),其中：I为种群趋势指数,t为环境温度。当环境温度为26.56℃时,I取得理论上的最大值40.35,即在26.56℃下,经过一个世代后,种群数量达到原来的40.35倍。这说明菜粉蝶在适合的温度下,繁殖生存能力是相当强的。

4 讨论

本研究以沙芥为食物,组建了不同温度下菜粉蝶实验种群生命表,分析了温度对菜粉蝶的存活率、繁殖的影响,并计算出不同温度下的种群趋势指数。种群生命表分析表明,在恒温22～28℃内,菜粉蝶的种群趋势指数较高,说明该温区是菜粉蝶繁殖的最适区,而且在26.5℃时,菜粉蝶的种群趋势指数达到最大,这说明菜粉蝶生存和繁殖的最适温度为26.5℃,所以在外界温度达到该温区或26.5℃附近时应加强对菜粉蝶的防治,16℃时种群增长受到较大制约,种群趋势指数仅为28℃时的48.7%,说明相对低温时,菜粉蝶的繁殖生存能力相对较弱,应减少农药的使用量。同时这些研究结果在生产实践中对分析该虫种群动态和合理防治菜粉蝶具有一定的指导意义。

实验种群生命表所表明的种群动态和自然种群实际情况尚存在一定差别,影响菜粉蝶种群动态的因素较多,如施用化学农药、不同的耕作方式等。所以得出的结论有待于进一步到实践中验证。

[1]徐世才,张治科,李延清,等.不同温度和不同浸种时间对沙芥种子萌发的影响[J].种子,2007,26(1)：9-11.

[2]徐世才,周茂林,贾培军,等.沙芥田菜蛾自然种群生命表的研究[J].安徽农业科学,2006,34(17)：4340-4341,4344.

[3]黄水金,李伟红.菜粉蝶滞育的诱导因素研究[J].江西农业学报,2001,2(13)：45-47.

[4]徐世才,张修谦,刘长海,等.菜粉蝶发育起点温度和有效积温的研究[J].长江蔬菜,2009(20)：64-66.

[5]徐汝梅,成新跃.昆虫种群生态学-基础与前言[M].北京：科学出版社,2005.

[6]丁岩钦.昆虫数学生态学[M].北京：科学出版社,1994.