幼虫密度对井上蛀果斑螟生长发育和生殖的影响

何 超，沈登荣，尹立红，张 睿，袁盛勇，田学军

（1.红河学院生物科学与农学学院/云南省高校滇南特色生物资源研究与利用重点实验室，云南 蒙自 661199；2.西南林业大学生物多样性保护学院，昆明 650224）

井上蛀果斑螟（Assara inouei），隶属于鳞翅目（Lepidoptera）螟蛾科（Pyralidae）。截至目前，井上蛀果斑螟虽在中国、日本和韩国等东亚国家有分布记述[1-2]，但仅为害我国云南地区并处于持续高发态势，对云南石榴产业形成威胁[3]。云南为我国石榴产量最大地区之一，种植面积约8 000 hm2，年出口量约7万t，货值超1亿美元[4]。井上蛀果斑螟成虫一般将卵产在石榴花、果实萼筒周围或表面不光滑处；幼虫孵化后主要从花丝、萼筒、果皮等处潜入果实内取食，钻蛀同时向外排出粪便，引起石榴裂果、腐烂和脱落，致使严重减产[5]。老熟幼虫喜在风干石榴果实内化蛹，一个果实内可有多头蛹。如防控不当，果园虫果率60%以上，落果率30%以上，严重影响石榴产量和质量[6]。

研究表明，幼虫密度对昆虫生长发育、生活史及行为等影响显著[7-8]。例如，二化螟（Chilo sup⁃pressalis）幼虫在高密度条件下幼虫期和蛹期显著缩短，对成虫寿命和产卵量无显著影响[9]；小菜蛾（Plutella xylostella）在高幼虫密度时幼虫期和蛹期显著延长，产卵量逐渐降低，密度过高或过低时，成虫寿命均显著缩短[10]。在恒定空间和有限食物条件下，幼虫密度对昆虫种群增长指数影响显著。草地螟（Loxostege sticticalis）种群以10头·瓶-1（瓶容积650 mL）[11]、二点委夜蛾（Athetislepigone）以5头·瓶-1（瓶容积750 mL）[12]、马铃薯块茎蛾（Phthorimaea operculella）以1头·块茎-（1块茎质量13~26 g）[13]、甜菜夜蛾（Spodoptera exigua）以10头·瓶-1（瓶容积850 mL）[14]幼虫密度种群增长指数最高，而幼虫密度过高或过低，均导致其种群增长指数降低。此外，幼虫密度对幼虫取食行为[15-16]、抗病能力[17]和成虫飞行力[18]等亦有显著影响，是昆虫种群增长重要影响因素。因此，了解幼虫密度对昆虫生活史参数和种群增长影响，对分析害虫种群动态及提高预测预报水平尤为重要。

井上蛀果斑螟田间调查表明，果园中一个被害石榴果实内平均有幼虫5~10头[5]，幼虫常群居为害，但井上蛀果斑螟种群动态变化是否存在幼虫密度调节作用尚不清楚。鉴于此，为明确幼虫密度对井上蛀果斑螟生长发育和生殖的影响，本试验研究不同幼虫密度对井上蛀果斑螟各虫态发育历期、存活率和繁殖率等生物学参数变化，并比较其生命表参数，以期为分析井上蛀果斑螟种群数量动态变化规律提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

供试井上蛀果斑螟采于云南蒙自周边石榴园，于实验室内人工饲养多代，幼虫饲喂酸绿籽石榴果皮，成虫饲喂10%蔗糖水[19]。饲养环境条件为温度（25±1）℃，相对湿度（70±10）%，光周期15 L∶9 D，光照强度5 500 lx。取发育良好初孵幼虫作为供试虫源。

1.2 幼虫密度设置及各虫态生物学参数观测

幼虫期：共设6个幼虫密度处理：分别为1，5、10、15、20和25头·皿-（1Φ=9 cm）。幼虫孵化当天开始试验。按照上述设定密度分别将健康1日龄幼虫放至装有适量新鲜酸石榴皮玻璃培养皿内，人工气候箱内饲养观察，环境条件同上。10皿一组为1个处理，其中1头·皿-1密度处理重复10次，其余密度处理重复3次。每日8:00、14:00和20:00定时观察幼虫发育情况，根据幼虫取食情况，更换新鲜石榴皮并清理虫粪，直至幼虫发育至老熟，记录统计幼虫存活情况和发育时间。

预蛹期：待老熟幼虫停止取食，爬至饲料、皿底或皿盖等处结茧后，即进入预蛹期，观察方法同幼虫期，记录老熟幼虫进入预蛹时间。

蛹期：老熟幼虫化蛹2 d后，将其逐个取出，辨别雌、雄后，分别从各密度处理中随机取雌、雄蛹各30头，逐个称蛹质量，重复3次。将不同密度处理中所化蛹单头放入玻璃试管（直径1.5 cm、高10 cm）中，湿棉塞封口，避免羽化后交配。每日观察记录发育情况，直至羽化结束。记录蛹羽化时间及羽化数量。

成虫期：选取不同密度处理组羽化12 h内健康成虫5对，按雌、雄比1∶1随机配对，放入840 mL透明塑料养虫杯（直径10 cm，高12 cm）中饲养，杯口覆纱布，杯内放蘸10%蔗糖水的脱脂棉球补充营养，放入硫酸纸供其产卵，每处理重复3次。每日10:00观察记录成虫产卵及存活情况，直至成虫全部死亡。记录成虫产卵前期、产卵期时间节点及产卵量。

卵期：取上述不同密度处理组成虫24 h内初产卵，置于培养皿内（≥50粒），皿内放蘸有无菌水湿棉球保湿，盖上皿盖。每处理重复3次。每日观察孵化情况，统计虫卵孵化率。

1.3 井上蛀果斑螟种群生命表组建

根据不同幼虫密度下井上蛀果斑螟羽化率、成虫性比、产卵量和卵孵化率等参数，按照吴坤君等方法组建井上蛀果斑螟不同幼虫密度种群生命表[20]，计算种群增长指数（I）。

1.4 数据处理与分析

采用SPSS19.0统计分析试验数据，不同处理间用Duncan's新复极差法检验差异显著性，其中幼虫死亡率、化蛹率、羽化率、成虫畸形率和卵孵化率经反正弦转换后分析。用Excel 2010软件作图。

2 结果与分析

2.1 幼虫密度对井上蛀果斑螟幼虫存活率的影响

由图1可知，幼虫密度对井上蛀果斑螟幼虫存活率有显著影响（F=16.52，P<0.01）。幼虫存活率以10头·皿-1幼虫密度处理较高，为69.59%，其次为15头·皿-1，为65.67%，二者无显著差异；幼虫存活率以25头·皿-1幼虫密度处理最低，为36.12%。1、5和20头·皿-1幼虫密度处理存活率分别为51.78%、62.64%和44.50%，三者差异显著。

图1 幼虫密度对井上蛀果斑螟幼虫存活率的影响Fig.1 Effectsof larval density on larval survival rateof Assara inouei

2.2 幼虫密度对井上蛀果斑螟生长发育的影响

由表1可知，幼虫密度对井上蛀果斑螟幼虫、蛹发育历期和蛹质量有显著影响（幼虫期：F=4.97，P<0.05；蛹期：F=3.48，P<0.05；雌蛹质量：F=10.23，P<0.01；雄蛹质量：F=8.95，P<0.01），但对预蛹期无显著影响（F=1.47，P>0.05）。幼虫和蛹均以25头·皿-1幼虫密度处理较长，分别为20.36 d和8.56 d；均以15头·皿-1幼虫密度处理较短，分别为18.32 d和7.01 d，且1、5和10头·皿-1密度处理幼虫和蛹发育历期均无显著差异。井上蛀果斑螟雌、雄蛹质量随幼虫密度增大而减小，雌、雄蛹质量均以1头·皿-1密度处理最高，分别为17.18和15.27 mg；25头·皿-1幼虫密度蛹重较轻，分别为14.16和13.24 mg，且5、10和15头·皿-1密度处理间无显著差异。

2.3 幼虫密度对井上蛀果斑螟化蛹、羽化和雌雄性比的影响

从表2可看出，幼虫密度对井上蛀果斑螟化蛹率和成虫畸形率有显著影响（化蛹率：F=15.49，P<0.01；成虫畸形率：F=9.51，P<0.01），但对羽化率和成虫雌雄性比无显著影响（羽化率：F=0.68，P>0.05；雌雄性比：F=0.82，P>0.05）。化蛹率以15头·皿-1幼虫密度处理较高，为98.83%，其次为10头·皿-1，为97.42%，二者无显著差异；化蛹率以25头·皿-1幼虫密度处理最低，为76.67%。成虫畸形率以25头·皿-1幼虫密度处理较高，为7.27%，其次为20头·皿-1，为6.59%，二者无显著差异；15头·皿-1幼虫密度处理成虫畸形率较低，为2.24%，但与1、5和10头·皿-1幼虫密度处理无显著差异。

表1 幼虫密度对井上蛀果斑螟幼虫期、蛹期和蛹质量的影响Table 1 Effects of larval density on larval duration,pupal duration and pupal mass of Assara inouei

表2 幼虫密度对井上蛀果斑螟化蛹和羽化的影响Table 2 Effects of larval density on pupation and eclosion of Assara inouei

2.4 幼虫密度对井上蛀果斑螟成虫产卵前期和产卵期的影响

由图2可知，幼虫密度对井上蛀果斑螟产卵前期和产卵期有显著影响（产卵前期：F=6.47，P<0.01；产卵期：F=12.33，P<0.01）。产卵前期以25头·皿-1幼虫密度处理较长，为3.43 d，其次为1头·皿-1，为3.20 d，二者无显著差异；以15头·皿-1幼虫密度处理较短，为1.52 d，且与10头·皿-1密度处理无显著差异。产卵期以15头·皿-1幼虫密度处理较长，为7.61 d，其次为10头·皿-1，为7.33 d，二者无显著差异；以25头·皿-1幼虫密度处理较短，为5.29 d，且与20头·皿-1幼虫密度处理无显著差异。

图2 幼虫密度对井上蛀果斑螟成虫产卵前期和产卵期的影响Fig.2 Effects of larval density on pre-oviposition duration and oviposition duration of adult Assara inouei

表3 幼虫密度对井上蛀果斑螟成虫寿命和生殖力的影响Table 3 Effects of larval density on longevity and fecundity of adult Assara inouei

2.5 幼虫密度对井上蛀果斑螟成虫寿命和生殖力的影响

从表3可看出，幼虫密度对井上蛀果斑螟雌、雄成虫寿命和平均单雌产卵量有显著影响（雌虫寿命：F=12.47，P<0.01；雄虫寿命：F=10.69，P<0.01；平均单雌产卵量：F=58.09，P<0.01），但对卵孵化率无显著影响（F=0.26，P>0.05）。雌成虫寿命以1头·皿-1幼虫密度处理较高，为17.43 d，其次为15头·皿-1，为17.07 d；以25头·皿-1幼虫密度处理最短，为14.18 d；且1、5、10和15头·皿-1密度处理间无显著差异。雄成虫寿命以15头·皿-1幼虫密度处理较高，为16.64 d，其次为10头·皿-1，为16.39 d，二者无显著差异；以25头·皿-1幼虫密度处理较短，为13.83 d，且与20头·皿-1幼虫密度处理无显著差异。平均单雌产卵量随幼虫密度增加而逐渐减少，以1头·皿-1幼虫密度处理最高，为90.36粒，以25头·皿-1幼虫密度处理最少，为42.15粒。

2.6 不同幼虫密度下井上蛀果斑螟种群生命表

根据各幼虫密度处理个体存活率和生殖力构建井上蛀果斑螟实验种群生命表，其中起始幼虫数假定为100头，各发育阶段生长发育和生殖数据为实际观测平均值（见表4）。幼虫密度为15头·皿-1，井上蛀果斑螟种群增长指数最大，经一个世代后，种群数量增加26.52倍，其次为10头·皿-1，种群数量增加24.59倍；而幼虫密度为20和25头·皿-1，经一个世代后，种群数量分别仅增加10.64倍和4.57倍。种群增长指数（y）与幼虫密度（x）之间呈抛物线趋势：y=-2.142x2+12.157x+7.578（R2=0.8697）。

表4 不同幼虫密度下井上蛀果斑螟试验种群生命表Table 4 Population life table of Assara inouei at different larval densities

3 讨论

试验结果表明，幼虫密度对井上蛀果斑螟生长发育和生殖有显著影响。幼虫密度小于15头·皿-1，种群增长指数随幼虫密度增加逐渐增加，且幼虫和蛹发育历期、成虫畸形率和雌成虫寿命无显著差异；幼虫密度大于15头·皿-1，幼虫存活率、化蛹率和种群增长指数均随幼虫密度增加显著减少，但幼虫和蛹发育历期随幼虫密度增加显著延长。表明井上蛀果斑螟适于群体生活，但在特定生存空间，井上蛀果斑螟幼虫密度过高或过低均不利于该虫生长发育和生殖。

井上蛀果斑螟幼虫在密度偏低条件下，幼虫密度对幼虫和蛹发育历期、化蛹率及成虫产卵期影响较小，虽幼虫存活率显著减小，但蛹质量和单雌产卵量等值均保持较高水平，其在1、5和10头·皿-1幼虫密度时种群指数变化小，表明井上蛀果斑螟在低幼虫密度下种内干扰和竞争相对高密度条件下并不激烈，这与孔海龙等对小菜蛾[10]、草地螟[11]研究结果一致。井上蛀果斑螟幼虫在低密度下，由于种内竞争较小，食物资源充足，故蛹质量较大。庾琴等研究表明，蛹质量对梨小食心虫（Grapholitha molesta）成虫产卵量影响显著，其质量与产卵量呈正相关[21]，本试验研究结果也符合这一规律。

井上蛀果斑螟幼虫在高密度下，幼虫死亡率显著增加，幼虫和蛹发育历期显著延长，蛹质量、化蛹率、羽化率、成虫寿命及单雌产卵量等均显著减少。研究表明，昆虫种群内密度过大时，种群内部对空间和食物竞争激烈，影响其种群数量增长[22]。本试验中，井上蛀果斑螟在高密度幼虫条件下，幼虫期饲料在不同密度处理下均充足，不存在食物竞争，成虫期生存环境和补充营养亦完全一致，因此幼虫竞争生存空间，导致种群数量减少。井上蛀果斑螟幼虫在高密度下，幼虫和蛹发育历期均显著延长，与李艳等对二点委夜蛾[12]，马艳粉等对马铃薯块茎蛾[13]研究结果一致。孔海龙等对草地螟研究结果表明，在高幼虫密度下，幼虫发育历期缩短，但蛹历期显著延长[11]。戴长庚等研究二化螟发现，高幼虫密度下，幼虫和蛹发育更快[9]。以上与本研究结果存在差异，表明幼虫密度效应与昆虫种类密切相关。

在自然条件下，种内密度效应是昆虫对生境内种群密度过高的一种适应性反应，可通过降低后代数量使种群数量达到平衡[23]。井上蛀果斑螟幼虫密度为15头·皿-1，各虫态发育最好，种群增长指数最大；但当幼虫密度大于15头·皿-1，种群增长指数显著减小，表明井上蛀果斑螟幼虫期存在密度制约效应及密度临界值，本试验条件下，该虫密度临界值为15头·皿-1。在特定空间，井上蛀果斑螟幼虫密度超过临界值时发生明显密度效应，使该虫种群数量显著减少。

综上所述，井上蛀果斑螟幼虫期存在密度制约效应及密度临界值，幼虫密度对井上蛀果斑螟生长发育和生殖有显著影响。但在自然条件下，昆虫种间密度效应还受到环境、寄主和天敌等因素影响，其变化情况有待进一步研究。