红火蚁对2种旱地作物种子萌发的影响

黄 俊，许益镌，梁广文，陆永跃*，曾 玲*

1华南农业大学红火蚁研究中心，广东 广州510642;2浙江省农业科学院花卉研究开发中心，浙江省萧山棉麻研究所，浙江杭州311202

红火蚁Solenopsis invicta Buren 属膜翅目Hymenoptera 蚁科Formicidae 火蚁属Solenopsis，是国际公认的危险性最大的外来入侵物种之一，对农业生产等危害显著。国外研究显示，红火蚁可直接取食并破坏向日葵Helianthus annuus L.、黄瓜Cucumis sativus L.、高粱Sorghum bicolor (L.)Moench、大豆Glycine max (L.)Merrill、玉米Zea mays L.、马铃薯Solanum tuberosum L.、黄秋葵Abelmoschus esculentus(L.)和茄子Solanum melongena L.等植物的种子、果实、幼芽、嫩茎和根部，造成经济上的损失(Adams et al.，1983、1988;Banks et al.，1990、1991;Drees et al.，1991;Smittle et al.，1983;Vogt et al.，2003)。据统计，美国佛罗里达州的茄子和德克萨斯州的向日葵产量因红火蚁的危害而分别下降了50%和4%(Stewart ＆ Vinson，1991)。另外，红火蚁可直接导致大豆根部干物质和结节产量分别减少28% 和81%，严重影响大豆种子和幼苗的活力(Shatters ＆Vander Meer，2000)。Morrison et al.(1997)指出，小麦Triticum aestivum L.、玉米和高粱的干种子被红火蚁危害的比率高于棉花Gossypium spp.和大豆。

自2004年底我国大陆在广东省吴川市发现红火蚁入侵以来，已对其入侵风险预警、生物学、生态学、行为学、种群成灾规律、对新入侵区生物群落的影响及与其他生物的关系、传播扩散规律、检测/监测、检疫除害、化学防治、生物防治等多个方面开展了系列研究(曾玲等，2005;陆永跃等，2008;陆永跃，2014;Xu et al.，2009a、2009b;Ye et al.，2011;Huang et al.，2011;Lu et al.，2012a、2012b;Zhou et al.，2012a、2012b;Wang et al.，2013)。关于红火蚁对我国新入侵区农作物(植物)的影响方面，黄俊等(2010)通过室内模拟研究了红火蚁对玉米等8 种植物种子的选择性取食及对其种子萌发的影响，发现该蚁对玉米、绿豆Vigna radiata (L.)Wilczek、芝麻Sesamum indicum L.、水稻Oryza sativa L.、藿香蓟Agerarum houstonianum Miller 和象草Pennisetum purpureum Suhumach 种子都具有破坏性，其中导致芝麻、藿香蓟和象草种子萌发率分别降低了64.3%、56.0%和49.7%。同时，红火蚁的入侵改变了藿香蓟植株空间分布特征，使得高密度红火蚁区域该草的空间变程由对照的3.14 m 增大到7.07 m(Huang et al.，2011)。本试验选用2 种旱地作物种子(玉米和绿豆)作为研究对象，通过室内模拟和大田试验2 种方法观察红火蚁对玉米及绿豆种子萌发的影响，为评估红火蚁入侵对农业生产的影响提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试植物种子

玉米，由华南农业大学科技实业发展总公司提供，品种:华宝1 号;绿豆，市售，品种:粤引1 号。

1.2 室内模拟试验

在储物箱(55 cm×41 cm×32 cm)内壁涂抹聚四氟乙烯乳液，晾干，形成光滑条带，以防止红火蚁逃逸。野外采集的红火蚁蚁巢(包括蚁丘土壤和蚁群)置于储物箱里，待形成新蚁巢后放入水管、食物进行饲养，每2 d 喷1 次水湿润蚁巢表层。

将供试种子埋藏在底部铺有3 cm 厚度土层的塑料盒(14.5 cm×9.5 cm×5.5 cm)中，并将塑料盒放置在储物箱里预留的空白空间处，每个塑料盒放10 粒种子，种子萌发过程进行常规管理，每天观察并统计种子萌发情况，连续观察6 d。以未放入储物箱埋藏有种子的塑料盒作为对照。各处理重复5次。试验在室温(26 ～28 ℃)下进行。

1.3 大田试验

大田试验在华南农业大学增城教学科研基地进行。取3 块面积分别约100 m2的地块，分别设置为红火蚁高密度区、低密度区和无红火蚁发生区(对照)。试验前2 个月，将不同数量的红火蚁蚁巢迁入高、低密度区，待蚁巢存活且稳定后再进行试验。红火蚁高密度区最终活动蚁巢数为5 个，低密度区为1 个。试验期间用专用粉剂灭除3 个小区内新增蚁巢。2009年4月9日播种，每小区5 行，每行30 穴，每穴播玉米1 粒、绿豆5 粒，覆土厚2 ～3 cm。种子萌发过程进行常规管理。4月20日统计各小区玉米、绿豆的正常幼苗数。

1.4 数据处理

使用t 测验分析室内红火蚁种群对玉米及绿豆种子萌发的影响，使用单因素方差分析比较3 个处理区玉米和绿豆种子的出苗率。所有数据用DPS统计软件进行分析，EXCEL 软件做图。数值采用平均值±SE 表示，差异显著水平α=0.05。

2 结果与分析

2.1 室内模拟试验

室内模拟试验结果表明，室内红火蚁种群对玉米和绿豆种子萌发均无影响(图1)，但是对种子都有不同程度的啃咬。由图1A 可以看出，处理组完整玉米种子数量(4.2 粒·盒－1)显著低于对照(10粒·盒－1)(t =2.82，P ＜0.05)，但是两者的种子萌发率差异不显著(t=0.75，P ＞0.05);由图1B 可以看出，处理组完整绿豆种子数量(8.4 粒·盒－1)与对照(10 粒·盒－1)差异不显著(t = 1.73，P ＞0.05)，种子萌发率之间也无显著差异(t =0.50，P＞0.05)。

2.2 大田试验

大田试验结果表明，红火蚁对玉米和绿豆种子的萌发均有显著负面影响(图2)。高密度区单行未萌发的玉米种子数量较对照增加了2.86 倍(F =6.00，P ＜0.05)，但低密度区单行未萌发的玉米种子数量与对照差异不显著。红火蚁高、低密度区单行未萌发的绿豆种子数量较对照分别增加了1.21和0.98 倍(F =5.93，P ＜0.05)，但高、低密度区之间差异不显著。

图1 室内红火蚁种群对玉米(A)及绿豆(B)种子萌发的影响Fig.1 Effects of laboratory colonies of S.invicta on the germination of Z.mays (A)and V.radiate (B)seeds

图2 大田红火蚁种群对玉米(A)及绿豆(B)种子萌发的影响Fig.2 Effects of field colonies of S.invicta on the germination of Z.mays (A)and V.radiate (B)seeds

3 结论与讨论

本研究结果表明，无论是室内模拟还是大田试验，红火蚁的存在均对种子萌发产生破坏作用，从而可能导致萌发率降低。通过室内模拟试验发现，红火蚁虽然啃咬了玉米和绿豆种子，但是对种子的萌发没有造成影响，大田试验则显示红火蚁对玉米及绿豆种子萌发有明显负面影响，未萌发种子数量显著增多。导致室内外试验结果有较大差异的原因很可能是由于2 种场所下红火蚁种群大小或破坏力的差异，大田红火蚁种群的觅食强度较室内种群大，破坏力更强。本研究发现，入侵农业生态系统之后，红火蚁可能对直播的种子破坏程度大，特别是当种子在土壤中吸水膨胀之后，这种破坏性更明显。目前，很多地方已采用育秧盆进行玉米播种育秧，虽然本试验采用直播的方式播种，与实际生产有一定差异，但能作为1 个例子说明红火蚁入侵对农作物种子存在的潜在风险。据调查，红火蚁还能破坏土壤中的甘薯Ipomoea batatas (L.)Lam.等地下块根，使其损伤、腐烂，也可捕食一些土壤中的害虫(如鳞翅目害虫的蛹)。深入研究红火蚁与作物、其他生物的关系，对科学评价红火蚁入侵对农业生态系统结构和功能的影响具有重要意义。

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