苜蓿籽蜂寄生沙打旺种子的时期研究

刘慧，NZABANITA Clement，李彦忠,2*

(1.兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；2.中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010)

沙打旺(Astragalusadsurgens)是豆科黄芪属植物[1]，抗逆特性强[2-4]，是我国特有牧草[5]，也是水土保持植物[6-9]，普遍栽培于甘肃[10]、内蒙古[11]、新疆[12]、陕西[13]等省区的干旱、半干旱地区[14-15]。

病虫害是沙打旺生产的主要限制因素[16-18]，其中病害有黄矮根腐病(Alternariagansuense)[19]、黄萎病(Verticilliumdahliae)[20]、白粉病(Erysiphepisi)[21]、匐柄霉叶斑病(Stemphyliumbotryosum)[22]，炭疽病(Colletotrichumsp.)、黑斑病(Diachorellalathyri)、锈病(Uromyceslapponicus)[23]等，其中沙打旺黄矮根腐病是沙打旺草地衰退的主要因素，也是沙打旺上最严重的一种病害[24-25]。沙打旺的害虫有沙打旺小食心虫(Grapholitashadawana)、沙打旺黑潜蝇(Melanagromyzaadsurgenis)、苜蓿籽蜂(Bruchophagusroddi)、沙打旺金小蜂(Bruchophagasp.)等[26]，其中沙打旺小食心虫和沙打旺黑潜蝇蛀食沙打旺的茎秆，导致茎秆中空，苜蓿籽蜂和沙打旺金小蜂蛀食种子，导致胚乳残缺不全。健康饱满的沙打旺种子为棕褐色肾形[27]，受虫害等影响后变为黄色且种粒干瘪。苜蓿籽蜂对内蒙库伦旗沙打旺种子的危害率为60%[28]，严重影响沙打旺的种子生产[29]。

苜蓿籽蜂属膜翅目、细腰亚目、广肩小蜂科[10]。体型小，前胸背板大，长形或四方形。成虫触角较短的为雌蜂，体长1.2 mm，全体黑色，胸部隆起[12]，触角较长的为雄蜂，体长1.4～1.8 mm，腹部末端圆形。前翅缘脉、后缘脉等发达[30]。苜蓿籽蜂以老熟幼虫在寄主的种子中越冬，一年发生3代，越冬代于4月下旬至6月中旬化蛹，5月上旬至6月中下旬羽化出成虫[10]，成虫交配后产卵于寄主的果穗上，卵孵化后钻蛀于种荚和种子内啃食种胚直至羽化为成虫，以后相继出现第二代和第三代[31-32]。

苜蓿籽蜂的寄主除了沙打旺，还有紫花苜蓿(Medicagosativa)、黄花苜蓿(Medicagofalcata)、红三叶(Trifoliumpratense)、白三叶(Trifoliumrepens)、草木樨(Melilotussuaveolens)、紫云英(Astragalussinicus)等豆科牧草、作物或杂草[13,33]，分布于北美洲的美国和加拿大南部[34]、澳洲、新西兰[35]、欧洲[36]等国家或地区；在我国分布于内蒙古、新疆[31]、宁夏、甘肃[10]、陕西[37]、山西、河南、河北、山东、辽宁[12]等省区。国外在苜蓿上的研究报道，苜蓿籽蜂在田间种子上的危害严重时可高达85%[38-40]；苜蓿种子的受害率在新疆高达58%，在甘肃河西为27%，在内蒙古为26%～30%，豆荚被害率为40%左右[30]。

本研究团队自2012年至今在甘肃兰州开展的沙打旺抗黄矮根腐病的品种选育试验田中，因沙打旺种子中籽蜂较多，每年收获的种子远不能满足后续研究的需要，亟待有效防治籽蜂的危害[10,41]。然而，目前已有的苜蓿籽蜂的发生规律的数据多来自危害苜蓿的籽蜂，由于沙打旺与苜蓿的生长发育时期不同，籽蜂对这两种牧草的危害时期也可能不同，此外，温度是决定昆虫生长发育的主要因素，而不同地区的气温差异明显，故在兰州地区籽蜂的发生规律与文献中记述的是否完全一致尚不得而知。为此本研究对兰州地区苜蓿籽蜂寄生沙打旺的时期进行了研究，以期确定田间防治的最佳时期，提高种子产量。

1 材料与方法

1.1 供试沙打旺果穗和种子

沙打旺试验地位于兰州市榆中县和平镇，2012年建植内蒙早熟、宁夏彭阳、固原、辽宁阜新、陕西榆林、鄂尔多斯、河南、中沙1号8个沙打旺品种，每个品种3个重复(小区)，每个小区6 m2(4 m×1.5 m)，株距40 cm，行距30 cm，随机排列[41]。2016年8月初于沙打旺的始花期用丝带标记已开花果穗，并于8月下旬与9月初喷洒敌百虫和敌敌畏杀虫剂各一次，10月下旬采收果穗。用丝带标记过的果穗已褪绿变白，记为早花穗(early flowering, EF)，用丝带标记之后开花且采收时仍绿色的果穗记为晚花穗(late flowering, LF)，每个小区均各取6～8个重复的早、晚花种穗，每重复剪3穗，将采集的果穗带回室内晾干，备用。

1.2 室外测定

籽蜂羽化进度测定：于2016年11月10日将晾干的果穗装于网袋中，每个品种3个重复，每重复3个果穗，用橡皮筋扎紧袋口防止羽化出的成虫逃逸，置于兰州市室外的一个空旷处，每周观察一次有无羽化出的籽蜂，开始出现籽蜂成虫时统计其数量，并从网袋取出处死，直至不再出现成虫的两周后结束试验。

气温与湿度测定：在存放网袋处放置温湿度测量仪(Testo德图仪器公司，型号175H1)，自动记录气温和空气相对湿度，每2 h记录一次，为避免阳光直射影响测定结果，温湿度测量仪用木板遮阳处理。试验结束后用testo ComSoft 5 Basic软件将数据导入电脑，得到气温和湿度。

1.3 室内测定

种穗粒数统计：于2016年11月1日手工脱出每穗中的籽粒，每个品种分早花穗和晚花穗，各3个重复，每重复3个果穗，统计每穗中的种子数目。

种子类别统计：从每个重复的脱粒种子中随机取出200粒，根据其颜色分为黄色籽粒和褐色籽粒，统计计算每类种子的比例。

籽蜂的寄生率计算：统计羽化开始到结束时出现过的籽蜂成虫数量，利用如下公式计算籽蜂寄生率：

籽蜂羽化进度测定：将上步中每个重复的200粒种子置于培养皿中，再装入自封袋中防止羽化出的成虫逃逸，置于暖气室内。每周统计一次羽化出籽蜂成虫的数量，取出致死并处理掉。室内用温湿度计(广博，WS9403)测定温、湿度，每周记录一次。

1.4 数据处理

统计每周从8个品种沙打旺果穗中每穗羽化出的成虫数，分室内和室外绘制籽蜂羽化进度图，包括羽化始期、羽化高峰期和羽化末期。在室内实验中，计算各品种不同种穗中平均每穗的种粒数、随机200粒种子中黄粒比例、籽蜂的寄生率及相关数据间关系，绘制各个品种累加后早、晚花穗每周羽化出的成虫数占该品种整个试验期羽化出成虫总数的百分数折线图、每个品种每周羽化出的成虫数占该品种整个试验期羽化出成虫总数的百分数(寄生水平)。在室外试验中，计算每个品种每周羽化出的成虫数占该品种整个试验期羽化出成虫总数的百分数，以确定籽蜂在不同品种沙打旺上的羽化进度，分析具有显著差异一周的籽蜂寄生水平。采用SPSS 17.0软件对所测数据进行单因素方差分析，LSD检验，采用Excel 2007制图。

2 结果与分析

2.1 不同品种的每穗粒数

除河南沙打旺的早花穗籽粒数(每穗344.44粒)显著(P<0.05)高于晚花穗(每穗194.17粒)外，内蒙早熟、宁夏彭阳、固原、辽宁阜新、陕西榆林、鄂尔多斯6个品种的沙打旺早、晚花穗的平均每穗籽粒数差异均不显著(P>0.05)，平均每穗为207.78～338.22粒(表1)。

2.2 不同品种种粒中黄色籽粒所占比例

内蒙早熟、宁夏彭阳、固原、河南的早花穗种粒中黄粒所占的比例显著高于晚花穗(P<0.05)，早花穗中固原的黄粒比例最高(42.83%)(表2)，晚花穗中宁夏彭阳最低(0.50%)。辽宁阜新、鄂尔多斯无显著差异(P>0.05)，黄粒的比例为10.33%～20.00%，陕西榆林的晚花穗种粒中黄粒的比例(38.17%)显著高于早花穗(17.00%)。

表1 沙打旺7个品种的早花穗和晚花穗的每穗粒数Table 1 Seed number in 7 varieties of early and late inflorescences of A. adsurgens (No·grain-1)

表2 沙打旺7个品种的早花穗和晚花穗每200种粒中黄粒的比例Table 2 Percentage of yellow seeds in 200 seeds in 7 varieties of early and late inflorescences of A. adsurgens (%)

注：同行不同字母表示差异显著(P<0.05)，下同。

Note: The different letters within the same row mean the significant differences atP<0.05, the same below.

2.3 不同品种种穗中苜蓿籽蜂的寄生率

在室内，内蒙早熟、宁夏彭阳、固原、辽宁阜新、河南的早花穗种子中籽蜂的寄生率显著高于晚花穗(P<0.05)，陕西榆林、鄂尔多斯早、晚花穗籽蜂的寄生率差异不显著(P>0.05)。早花穗种子中，固原的籽蜂寄生率最高(20.71%)(图1)，鄂尔多斯最低(2.29%)。晚花穗种子中，陕西榆林的籽蜂寄生率最高(3.96%)，辽宁阜新晚花穗中无籽蜂。每个品种随机的200粒种子中黄色籽粒所占比例与籽蜂在种子中的寄生率呈显著正相关(R=0.698,P<0.001)。

2.4 苜蓿籽蜂在室内、外的羽化进度

籽蜂在室内与室外的羽化进度不同(图2和图3)。在室内，籽蜂于2月3日之前就开始羽化，平均每穗羽化出成虫0.30头，3月31日左右达羽化高峰期，平均每穗羽化成虫2.23头，7月21日之前结束羽化，每穗羽化0.02头。在室外，籽蜂在5月5日前开始羽化，平均每穗羽化出成虫0.47头，5月26日左右为羽化高峰期，平均每穗羽化出成虫8.97头，7月21日之前羽化结束，每穗羽化0.02头。

籽蜂在室内的最早羽化时间比在室外提前约91 d，在室内的羽化高峰期提前约56 d，室内、外羽化末期相同。在室内羽化历时167 d，而在室外羽化历时仅77 d。

2.5 室内存放种子中籽蜂的羽化进度与寄生水平

存放于室内的所有沙打旺早花穗与晚花穗中籽蜂自羽化开始起，每周羽化出的成虫数占羽化成虫总数的比例在羽化进程中有两个高峰值，早花穗种子的峰值分别为3月31日、5月5日，成虫比例分别为9.40%、11.60%(图4)，晚花穗种子峰值分别为3月27日、5月5日，成虫比例分别为15.21%、14.94%。

室内不同品种沙打旺籽蜂的羽化进度中，河南每周羽化出的籽蜂成虫数占该品种种子中成虫总数的比例在5月5日达到最高，为37.67%(图5)。鄂尔多斯有两个羽化峰值，在5月5日为15.47%、5月26日为25.60%。

图1 苜蓿籽蜂在沙打旺7个品种的早花穗和晚花穗中的寄生率Fig.1 Parasitism rate of B. roddi in 7 varieties of early and late inflorescences of A. adsurgens 不同字母表示同一品种的不同花穗之间差异显著(P<0.05)。 EF： 早花穗; LF： 晚花穗。The different letters mean the significant differences (P<0.05). EF: Early flowering; LF: Late flowering.

图2 苜蓿籽蜂在沙打旺果穗中的羽化进度(室内)Fig.2 The eclosion progress of B. roddi adults in inflorescences of A. adsurgens (indoor)

图3 苜蓿籽蜂在沙打旺果穗中的羽化进度(室外)Fig.3 The emergence progress of B. roddi adults in inflorescences of A. adsurgens (outdoor)

图5 苜蓿籽蜂在7个沙打旺品种果穗中的羽化进度(室内)Fig.5 The emergence progress of B. roddi adults in 7 varieties of A. adsurgens inflorescences (indoor)

2.6 室外存放种子中籽蜂的羽化进度与寄生水平

室外不同品种沙打旺羽化进度中，内蒙早熟、宁夏彭阳、固原、陕西榆林、鄂尔多斯、中沙1号6个品种沙打旺籽蜂羽化只有1个高峰值(图6)，而河南沙打旺有3个峰值，第1个峰值在5月19日，第2个峰值在6月9日，第3个峰值在6月23日。辽宁阜新沙打旺有2个峰值，第1个峰值在6月2日，第2个峰值在6月23日。羽化进程中除高峰期(5月26日所在一周)不同品种沙打旺种子中籽蜂羽化出成虫数量占成虫总数的比例差异显著(P<0.05)之外，其他时期均无显著差异(P>0.05)。

在室外籽蜂羽化高峰期(5月26日)，鄂尔多斯和中沙1号每周羽化出籽蜂成虫数量占其种子羽化期成虫总数量的比例显著(P<0.05)高于固原、辽宁阜新和河南，前两者分别达到65.00%与65.30%(图7)，内蒙早熟(53.06%)、宁夏彭阳(46.76%)、固原(25.11%)显著(P<0.05)高于河南(0)。

图7 羽化高峰期8个品种沙打旺种子中羽化出的籽蜂成虫数占羽化出成虫总数的比例(室外)Fig.7 Percentage of B. roddi adults presented from each variety in total adults from 8 varieties ofA. adsurgens seeds at the peak period (outdoor) 不同小写字母代表不同品种之间差异显著(P<0.05)。 Different lowercase letters represent significant differences between different varieties at P<0.05 level.

2.7 室外温、湿度

籽蜂羽化从开始期(5月5日左右)到结束期(7月21日左右)，室外测定试验期最低气温为0 ℃，最高气温为40 ℃。沙打旺籽蜂羽化时期的气温范围为13.4～33.5 ℃(图8)，平均气温为24.35 ℃，其中羽化开始期、高峰期和末期的周平均气温分别为14.90、21.27、31.83 ℃。室外测定试验期空气湿度最低为14.9%，最高为80.7%。沙打旺籽蜂羽化时期的空气相对湿度范围为16.5%～80.7%，平均湿度为35.6%，其中羽化开始期、高峰期和末期的周平均空气相对湿度分别为37.1%、38.6%、32.9%。

图8 沙打旺中苜蓿籽蜂羽化室外试验期间的日平均温度和空气相对湿度Fig.8 Daily mean temperature and relative humidity during the outdoor experiment for B. roddi in A. adsurgens

3 讨论

沙打旺返青期在3月中旬左右，初花期在7月中旬至8月初，开花后4 d为始荚期[27]。苜蓿籽蜂的成虫羽化后立即进行交配，卵产于5～7日龄的绿色荚果中[42]，室内处理的沙打旺种子中的苜蓿籽蜂在2月初就出现成虫，但此时当地气温低，当地多年生牧草和其他苜蓿籽蜂的寄主植物尚未返青[43]，故苜蓿籽蜂从室内逃逸后可能被冻死，即使不被冻死，也可能由于没有寄主植物取食而死亡，由此可见，早期羽化出的成虫不会成为田间发生的虫源。而在室外试验沙打旺种子中的苜蓿籽蜂在5月5日就开始出现成虫，这些成虫可能成为苜蓿野外发生的虫源，但由于此时沙打旺尚未开花结籽，故沙打旺也不会受到影响。由于沙打旺的初花期在7月中下旬[44]，而在室外处理试验中苜蓿籽蜂在7月21日完成羽化，但在沙打旺花期内，苜蓿籽蜂在羽化末期羽化出的成虫所占比例较低，故危害沙打旺的籽蜂可能还有其他虫源。初春开花结籽的杂草或其他植物可能是苜蓿籽蜂早期羽化出成虫的寄主，在沙打旺的花期才转移至沙打旺，并寄生于沙打旺种子，但苜蓿籽蜂在不同植物之间的转移危害有待后续研究。

郑生岳[10]采用与本研究同一试验地中的沙打旺为研究材料，将收获的沙打旺种子放置在培养皿中后置于田间，发现籽蜂越冬代羽化初始期为5月16日，羽化盛期为6月15日，羽化末期为7月5日，本研究结果与此相同。刘长月等[31]在新疆呼图壁苜蓿田间调查发现，苜蓿籽蜂5月底至6月初开始出现越冬代成蜂，本研究结果与此相近，但其籽蜂羽化的高峰期在6月下旬[45]，本研究确定的时间比其迟一月。研究地点不同，气候不同，寄主植物不同可能是本研究结果与新疆研究的结果存在出入的原因之一。

沙打旺成熟后易落粒，大风或收获可造成大量落粒，其中感染苜蓿籽蜂的种子可能是沙打旺田间的主要虫源之一。由于苜蓿籽蜂个体很小[39]，飞翔距离有限，距沙打旺草地较远的苜蓿籽蜂成虫则难以成为田间虫源。

本试验发现沙打旺种子中的苜蓿籽蜂无论在早花穗还是在晚花穗的种粒中均有2个羽化高峰，这与王春江[46]研究发现沙打旺出现2个开花高峰期的结果一致，也与苜蓿籽蜂一年发生3代(包括越冬代)[10,45]吻合。

8个供试沙打旺品种中，中沙1号的生长发育时期与其他品种差异较大，中沙1号开花期较其他沙打旺品种提前10～15 d，比河南栽培沙打旺提前开花半个月左右[41]。本研究发现苜蓿籽蜂在不同品种沙打旺种子中羽化的进度不同，寄生率也有差异，这可能与不同品种的生长发育习性或对苜蓿籽蜂的抗性不同有关[47-48]。

本研究确定的苜蓿籽蜂羽化时间为阳历日，而农历的节气与物候期吻合[49]，故将苜蓿籽蜂羽化时期以农历的节气列出如下：室外羽化开始期为立夏前一周(本试验中开始羽化期为2017年5月5日)，羽化盛期在小满与芒种之间(本试验中为2017年5月26日)，羽化末期为大暑之前(本试验中为2017年7月21日)。

为阻断苜蓿籽蜂羽化后在沙打旺种荚交配产卵，建议在其出蜂始期与盛期之间立即喷洒溴氰菊酯类杀虫剂进行成虫防治[50-51]。对于已收种的牧草种子，生产上一般采取食盐水浸种或热水烫种处理籽蜂[52-53]，但操作成本较高，工作量大。

4 结论

本试验以沙打旺成熟期采收的8个品种的果穗为研究对象，进行室内与室外(模拟田间环境)两种处理，室内处理主要研究2016年间兰州和平镇沙打旺田间苜蓿籽蜂的种子寄生率、不同沙打旺品种种子中籽蜂的寄生水平等，室外处理主要研究不同品种沙打旺种子中籽蜂的羽化进度等。两处理分别得到室内、室外苜蓿籽蜂在沙打旺种子中的寄生时期，主要结论如下：

1)苜蓿籽蜂对沙打旺种子的寄生率为0～20.71%，与花穗早晚和不同品种有关，其中内蒙早熟、宁夏彭阳、固原、辽宁阜新、河南沙打旺的早花穗种子中苜蓿籽蜂的寄生率显著高于晚花穗(P<0.05)。苜蓿籽蜂在早花穗和晚花穗上均有2个羽化高峰期，说明其在沙打旺种子上有2个寄生高峰期。籽蜂在不同品种上的羽化进度不同，也意味着籽蜂寄生种子的时期与品种有关。

2)苜蓿籽蜂在室内羽化历时167 d，而在室外羽化历时仅77 d；在室内与室外最早羽化时间分别为2月3日和5月5日左右，在室内比在室外提前91 d；羽化高峰期分别为3月31日和5月26日左右，在室内比在室外提前56 d，但羽化末期相同，均为7月21日。由此可知，适宜的温度即可使籽蜂取食生长、发育并完成羽化。室外放置的沙打旺果穗和室内存放的种子中的籽蜂均可成为田间沙打旺的虫源，由于苜蓿籽蜂羽化后立即产卵于沙打旺果穗，田间可在沙打旺始花期至7月下旬左右喷药防治。