褐飞虱趋光性的最佳波长研究

黄保宏，罗定荣，刘师佳，罗华影，吴莉君，凌和平，王 占，陈军民

(1.安徽科技学院，安徽 凤阳 233100；2.宿松县稻棉病虫测报站，安徽 宿松 246500；3.常州金禾新能源科技有限公司，江苏 金坛 213200)

褐飞虱Nilaparvatalugens(Stal)属于同翅目飞虱科，是中国和亚洲许多国家水稻上重要的远距离迁飞性刺吸类害虫，且具有较强的趋光性。褐飞虱对水稻的危害十分严重，一方面大量个体直接刺吸造成的水稻严重减产，另一方面褐飞虱作为水稻病毒病介体带来的间接危害[1]。目前褐飞虱防控措施主要依靠化学防治，易造成“3R1P”问题(Resistance有害生物抗药性，Residue农药残留，Rerampant再猖獗，Pollution环境污染)突出，已成为农业可持续发展的重要障碍，严重威胁农产品质量安全和生态安全[2]。随着人们绿色环保意识以及有机农产品安全意识的增强，高效安全绿色防控褐飞虱技术研发尤为迫切。其中利用趋光性研发的昆虫诱(杀)虫灯用来诱杀农林害虫成为IPM(Integrated Pest Management IPM)中一项重要的物理性绿色综合防控技术之一，与化防等其它防治措施相比，具有延缓害虫抗药性、降低防治成本和对环境污染小等优点[3]。

趋光性是昆虫长期进化过程中形成的对环境条件适应而选择的本能反应，也是夜出性昆虫重要的行为学特征[4-6]。许多学者从生理学、行为学、以及田间应用调查等方面研究了昆虫趋光性及其机制，大多数昆虫可感受的波长范围约在240 nm(紫)～650 nm(橙)，但不同昆虫对光的趋性有特定的选择和爱好，这种特定波长的光对其具有不可抗拒的“吸引力”[4-5]。应用昆虫趋光性来防控害虫的历史悠久。早在公元716年，我国已有利用昆虫趋光性进行大规模诱杀东亚飞蝗的记载；1964年就有农业生产上大面积采用黑光灯诱杀农业害虫案例[7]。目前农业生产上应用的几种昆虫诱杀灯(黑光灯、频振式杀虫灯、高压汞灯、双波灯、太阳能诱虫灯等)波长范围较宽广(340～380 nm)，能诱杀大多数害虫，具有一定的通用性。但弊端也较为明显：第一，不能精准地锁定和最大限度的诱杀农林靶标害虫；第二，往往会在诱杀目标害虫的同时也诱杀了大量天敌，导致天敌数量下降，达不到保护天敌目的，破坏生态系统平衡，降低了农作物绿色防控效果[8-11]。因此，研究农林靶标害虫最敏感的光质(波长)对诱(杀)虫灯的研制和应用，减少对天敌的误伤，保护天敌等具有重要导向意义。目前生产上针对水稻褐飞虱趋光性研发的专用高效精准诱杀灯还未见报道。本研究利用紫外分光光度计模拟大田自然散射光波长来分别测定对长、短翅型成虫和若虫等趋光性的影响，确定趋光性最佳波长范围，以期为水稻褐飞虱的绿色防控专用高效精准诱杀灯研发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试虫源：采集凤阳县未经施药稻田的褐飞虱雌雄成虫，在温度25±1 ℃，光照周期14 L∶10 D，相对湿度70%～80%的人工气候室进行饲养[12]繁育F1代后，分别F1代中选取2代5日龄长翅型、短翅型褐飞虱的雌成虫(♀)和雄成虫(♂)以及2代5龄雌若虫(♀)和雄若虫(♂)作为供试虫源待测。

供试仪器：18系列紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 2代5龄褐飞虱雌雄若虫趋光性测定 因为褐飞虱是在水稻根基部刺吸为害，且有较强的趋光性。由于水稻叶片嫩绿茂密交叉，且太阳光不能直射从而造成此栖境的隐蔽环境(稻田基本只有散射光)，故可利用紫外分光光度计的可见光是从凹槽的侧面射入而不是从比色皿口直接射入，皿口只有散射光，由于趋光性使褐飞虱只会往比色皿口爬行，距离比色皿口越近说明其趋光性越强。故以此来模拟不同波长的大田自然散射光对褐飞虱趋光性的影响。经前期试验已知2代5龄褐飞虱若虫趋光性最强的波长范围在340～380 nm。在此波长内分别设置为340、345、350、355、360、365、370、375、380 nm等9个处理，3次重复/处理，10头/皿。

在试验前，将2代5龄褐飞虱雌若虫(♀)置于室温黑暗条件下进行2 h以上暗适应预处理，使其适应黑暗环境并保证生命体征正常并具有一定活力。用毛笔尖轻轻将2代5龄褐飞虱雌若虫送入皿底(用黑色不透光玻璃膜将比色皿除皿口外全部封好)，用100目的尼龙网罩住比色皿口以防止测试过程中褐飞虱雌若虫飞出或爬出。将盛有待测2代5龄褐飞虱雌若虫的比色皿放入已经预热30 min，且设置340 nm波长的紫外分光光度计凹槽中测定比色皿中2代5龄褐飞虱雌若虫距皿口的长度，重复3次；同理，345、350、355、360、365、370、375、380 nm等8个处理均按此方法进行测定。同样，雄若虫(♂)也按雌若虫(♀)方法测定。

1.2.2 2代短翅型褐飞虱雌雄成虫趋光性测定 按1.2.1方法对2代短翅型褐飞虱成虫趋光性测定。

1.2.3 2代长翅型褐飞虱雌雄成虫趋光性测定 按1.2.1方法对2代长翅型褐飞虱成虫趋光性测定。

1.3 数据处理

用Excel 2007对试验数据进行整理和制图；采用SPSS 17.0软件进行方差分析(ANOVA)并采用Duncan法进行多重比较，各参数均值之间进行差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 2代5龄褐飞虱雌雄若虫趋光性测定

由表1可知，2代5龄褐飞虱雄若虫(♂)在波长360 nm时距离比色皿口最近，雌若虫(♀)略远，其中雌雄若虫(♀♂)分别在波长360、365 nm时差异最显著(P<0.1)，但波长340 nm，380 nm之间；345 nm，375 nm之间；350 nm，370 nm之间差异不显著(P>0.5)。说明不同波长对2代5龄褐飞虱雌雄若虫(♀♂)的趋光性均有一定的影响，并且雌雄若虫(♀♂)趋光性随波长增强而增强，到一定强度时增长变缓,呈现S型逻辑斯蒂曲线；2代5龄褐飞虱雌雄若虫(♀♂)趋光性的最佳波长分别是360、365 nm；2代5龄褐飞虱雄若虫均比雌性表现出对最佳波长有较强的趋光性；2代5龄若虫(♀♂)距皿口距离均在1.40 cm以上。

表1 不同波长下2代5龄褐飞虱雌雄若虫(♀♂)距比色皿口的距离

2.2 2代短翅型褐飞虱雌雄成虫趋光性测定

由表2可知，2代短翅型褐飞虱雌雄成虫(♀♂)分别于波长365、360 nm时距离比色皿口最近，故2代短翅型雌雄成虫(♀♂)趋光性最佳波长分别为365、360 nm，且差异极显著(P<0.1)，其中2代短翅型雄成虫(♂)趋光性波长依次为360 nm>365 nm>355 nm>370 nm>375 nm>350 nm>345 nm>380 nm>340 nm；2代短翅型雌成虫(♀)趋光性波长依次为365 nm>360 nm>355 nm>370 nm>375 nm>350 nm>345 nm>380 nm>340 nm。但波长345 nm，380 nm之间；350 nm，375 nm之间；355 nm和370 nm之间；360 nm和365 nm之间差异不显著(P>0.5)。说明不同波长对2代短翅型褐飞虱雌雄成虫(♀♂)的趋光性均有一定的影响，趋光性的波长呈现偏正态分布，最佳趋光性波长范围为360～365 nm。因此，2代褐飞虱雌雄成虫(♀♂)趋光性的最佳波长分别是365、360 nm；2代短翅型褐飞虱雄成虫均比雌性表现出对最佳波长有较强的趋光性；2代短翅型褐飞虱成虫(♀♂)距皿口距离均在0.80 cm以上。

表2 不同波长下2代短翅型褐飞虱雌雄成虫(♀♂)距离比色皿口的距离

2.3 2代长翅型褐飞虱雌雄成虫趋光性测定

由表3可知，2代长翅型褐飞虱雄成虫(♂)趋光性最强波长范围是360 nm，且差异性显著(P<0.1)，其趋光性强弱依次为355 nm>370 nm>350 nm>375 nm>345 nm>380 nm>340 nm，说明各波长对2代长翅型褐飞虱雄成虫(♂)趋光性产生一定影响，趋光性的波长呈现偏正态分布，以360 nm波长处趋光性最佳；同样，2代长翅型褐飞虱雌成虫(♀)趋光性最佳波长为365 nm。2代长翅型褐飞虱雄成虫均比雌性表现出对最佳波长有较强的趋光性；2代长翅型褐飞虱成虫(♀♂)距皿口距离均在0.08 cm以上。

表3 不同波长下2代长翅型雌雄成虫(♀♂)距离比色皿口的距离

3 结论与讨论

不同虫态和性别间的2代褐飞虱趋光性略有差异。不同虫态的雄性褐飞虱均比雌性表现出对最佳波长较强的趋光性；虽然褐飞虱成若虫趋光性的最佳波长范围差距不大，但是从其距皿口整体水平来看，若虫、长翅型成虫、短翅型成虫对散射光源的反应(移动距离)有一定差异，长翅型成虫(♀♂)移动距离>短翅型成虫(♀♂)移动距离>若虫(♀♂)移动距离，即说明其趋光性强弱依次均为：2代长翅型成虫(♀♂)>2代短翅型成虫(♀♂)>2代5龄若虫(♀♂)；2代5龄褐飞虱雄若虫(♂)、2代短翅型褐飞虱雄成虫(♂)和2代长翅型褐飞虱雄成虫(♂)的趋光性最佳波长均为360 nm，同样，雌性褐飞虱(♀)的趋光性最佳波长均为365 nm。但2代褐飞虱(♀♂)成、若虫的趋光性最佳波长范围集中在360～365 nm。古今中外对昆虫趋光性均早有研究。中国古代早就有提出“飞蛾扑火”昆虫趋光性观点[5,8]；法国著名昆虫学家法布尔详细记录了大孔雀蛾的扑灯行为[11]；近现代利用昆虫趋光性而设计的诱虫灯捕捉害虫应用则更加广泛。朱锦磊等研究表明灰飞虱趋光率最大的是蓝光(465nm)，可能是飞虱种类不同造成的[12]。Dufay[13]对8种夜蛾分别进行3～5种波长的趋光性比较结果表明峰值分别为365、450、525 nm，说明不同种类昆虫对不同波长的光的反应不一致。

本试验只以2代褐飞虱为例进行研究，但还不够完善。若试验还能针对不同代别、不同虫态、不同性别的褐飞虱进一步研究，尤其是主害代雌性褐飞虱成虫产卵前期的趋光性最佳波长的研究，更加有利于精准制作出诱杀褐飞虱的灯诱虫，对诱(杀)虫灯的研制和应用具有重要指导意义；同时，今后还应更广泛地开展白背飞虱、灰飞虱等其它刺吸害虫趋光性的最佳波长、光照强度、光的颜色以及其光密度和频率等研究[14]，为建立和完善水稻主要害虫云数据库，促使水稻害虫绿色综合防控从量变到质变的飞跃，更加有利于水稻绿色生产和生态环境安全的保护。