土壤湿度对台湾铗蠓Forcipomyia taiwana（Shiraki）产卵与幼虫发育影响*

陈家慧，刘阳，谢恺琪，龚理，张韶华，贾凤龙

1. 有害生物控制与资源利用国家重点实验室/中山大学生命科学学院，广东广州 510275

2. 深圳市疾病预防控制中心，广东深圳 518055

3. 深圳红树林保护基金会，广东深圳 518000

蠓科Ceratopogonidae 现生昆虫全世界已知5 155种，中国1 015种［1］，其中相当大的一部分为吸血性，有的种类可以在人和动物间传播疾病，不但严重地影响人类的生活，而且严重影响当地旅游业［2］。在南美和非洲巴拉库蠓Culicoides par⁃aensis（Goeldi）能在人群间传播奥柔浦西热［3-4］，库蠓属Culicoidesspp. 能传播奥氏曼森线虫Mansonel⁃la ozzardi病［5-6］，细蠓属Leptoconopsspp. 和库蠓属Culicoidesspp. 能在动物间传播蓝舌病，严重影响反刍动物的养殖［7-8］。

台湾铗蠓Forcipomyia taiwana（Shiraki）是一种广布于我国华南、华中、华东、西南等地区的具有吸血行为的昆虫，成虫主要在日间进行活动。人、畜被刺叮后可导致不同程度的皮肤瘙痒，甚至引发较严重的过敏性皮疹［9-10］。我国学者曾在云南、福建和广东三省的台湾铗蠓体内成功分离出乙型脑炎病毒，表明台湾铗蠓有作为乙型脑炎病毒传播媒介的可能性［11-12］。台湾铗蠓生活史可分为卵、幼虫、蛹和成虫4 个阶段，幼虫经过4 个龄期蜕皮发育成为蛹，从卵到成虫整个发育过程大约需要一个月［1，13］。台湾铗蠓幼虫形态在一龄幼虫蜕皮前后变化较大，二龄至四龄幼虫在越过龄期前后形态差异不明显在体视显微镜下难以分辨［14］。

昆虫产卵对产卵介质如土壤表面类型具有不同的偏好，雌虫选择合适的产卵介质进行产卵有利于卵的孵化，甚至能帮助幼虫获得食物等有利于其生长的因素。实验室饲养发现，草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda（Smith）幼虫取食偏好植株的幼嫩位置，而产卵偏好在玉米老叶和牛皮纸上［15］。相较于棉花叶片、蚕豆苗叶片、小油菜叶片以及蜂窝状纸片，异色瓢虫Harmonia axyridis（Pallas） 偏好在甘蓝叶片和条状折叠纸片上产卵［16］。在土壤上加入鱼腥藻Anabaenaspp.、颤藻Oscillatoriaspp. 和小球藻Chlorellaspp. 可诱导台湾铗蠓产卵［17］。然而，对于台湾铗蠓对产卵介质的偏好性研究仍较缺乏。对台湾铗蠓的生物学和生态学的研究除了台湾学者外，尚未见其他学者的研究。

同一种昆虫在不同的地区和环境可能表现出不同的生物学和生态学的习性。本文针对土壤因子对台湾铗蠓雌成虫产卵及幼虫发育的影响进行实验，并结合监测深圳市福田红树林生态公园绿地土壤含水率的年动态变化以及台湾铗蠓的刺叮吸血活动的年消长规律，探究土壤含水率对台湾铗蠓孳生的影响，以及探究台湾铗蠓对产卵介质的表面类型的偏好性。

1 材料与方法

1.1 试虫采集与饲养

于深圳市福田红树林生态公园利用人诱法捕捉台湾铗蠓雌性成虫，将其置于20 cm×20 cm×20 cm 的120 目饲养笼中转移到实验室内。实验室条件控制在温度为（25±2）℃，空气相对湿度为（70±10）%，光周期为12L∶12D。将滤纸插入含w=3%蜜糖+w=5%葡萄糖溶液的小瓶子中，使成虫可停落在滤纸上吸食糖水。采集得到成虫24 h 后，实验员经饲养笼袖筒伸入裸露手臂供成虫吸食血液，待笼中所有成虫不再吸血后停止喂血。

1.2 试虫产卵土壤的制备

实验中所使用的土壤取自深圳市福田红树林生态公园的草坡。在烘箱中以105 ℃烘干所取得的土样8 h 至恒质量，并将土样研磨成小颗粒状备用。

1.3 实验方法

1.3.1 野外土壤含水率与台湾铗蠓刺叮密度的季节性关系2019年4月至2020年1月，在深圳福田红树林生态公园中进行台湾铗蠓采集和吸血活动监测。每星期1 次，在7：00～20：00 间进行，实验者暴露手臂与小腿，用电动吸虫器收集停落在手臂与小腿上的台湾铗蠓，每2 h 监测1 次，每次诱集20 min，统计当天的刺叮总数。同时，在监测点树荫下选取5个具有代表性的平行土壤样方，利用便携式土壤湿度计测量该公园树荫下草地的土壤容积含水率W容，土壤中含水率通过以下的公式进行转换计算

1.3.2 不同土壤含水率对台湾铗蠓产卵的影响取7 个内径7 cm、高4 cm 的亚克力杯，编号为A～G，每杯加入20 g 烘干土壤，压实，土层高约1 cm。根据土壤含水率W公式分别加入2、4、6、8、10、12 和14 g 纯净水，配置成土壤含水率分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%和70%的土壤，制作成产卵杯。通过实验测定，每24 h 土壤含水率下降约10%，因此将土壤含水率梯度设置为0%～10%、10%～20%、20%～30%、30%～40%、40%～50%、50%～60%、60%～70%。将产卵杯同时放入饲养笼中，产卵杯相互紧靠，并在杯与杯之间放置小LED 灯泡，以刺激台湾铗蠓产卵。喂血当天，用吸虫器吸取（30±5）只饱血雌蠓进入20 cm×20 m×20 cm 的120 目饲养笼中。每24 h 向土壤表面滴加纯净水以恢复各杯的土壤含水率。72 h后记录每个产卵杯中的产卵数。每处理重复5次。

1.3.3 不同土壤含水率对台湾铗蠓卵孵化及幼虫发育的影响本实验设置10%～20%、30%～40%和50%～60%3个土壤湿度梯度。取3个内径7 cm、高4 cm的亚克力杯，编号为A、B、C，每杯加入20 g烘干土壤，压实，土层高约1 cm。根据上文的方法配置土壤含水率为20%、40%和60%的土壤，制作成幼虫培养杯。分别放入100粒当天产出的卵于每个幼虫培养杯中的土壤表面上。在杯盖上扎4个透气孔并盖上，将幼虫培养杯放置在（25±2） ℃，空气相对湿度为（70±10）%，光周期为12L∶12D人工气候箱中，每24 h向土壤表面滴加含小球藻液的纯净水以恢复各杯的土壤含水率并为幼虫提供食物，滴加时无需避开卵。记录并统计每个杯中的孵化率、一龄幼虫存活率、四龄幼虫存活率和化蛹率，每处理重复5次。孵化率、一龄幼虫存活率、四龄幼虫存活率和化蛹率通过以下公式进行转换计算

式中G为成功化蛹总数，H为进入化蛹阶段的幼虫总数。

1.3.4 不同土壤表面类型对台湾铗蠓产卵的影响取4 个内径11 cm、高4 cm 的亚克力杯，编号为A～D，每杯加入40 g 烘干土壤，压实，土层高约1.5 cm。A 杯中不加入其他材料，B 杯中均匀铺上20 g 小白石卵，C 杯中铺上10 g 碎松树皮覆盖土壤表面，D 杯加入从生态公园获取的肥料10 g与土壤搅拌混合后压实。向4个产卵杯中加入定量纯净水使4 个产卵杯的土壤含水率均为30%。将产卵杯同时放入饲养笼中，产卵杯相互紧靠，并在杯与杯之间放置小LED 灯泡，以刺激台湾铗蠓产卵。喂血当天，用吸虫器吸取（30±5）只饱血雌蠓进入20 cm×20 cm×20 cm 的120 目饲养笼中。每24 h 向土壤表面滴加纯净水以恢复各杯的土壤含水率。72 h后记录每个产卵杯中的产卵数。每处理重复4次。

1.3.5 数据处理通过SPSS 19.0 数据处理系统以2019 年台湾铗蠓日刺叮总数为因变量，草地土壤含水率为自变量进行相关分析；产卵量以平均值表示，进行单因素方差分析和Tukey 多重比较法检验不同因素等级间产卵量的差异显著性水平。以产卵量做垂直柱形图进行比较；孵化率、一龄幼虫存活率、四龄幼虫存活率及化蛹率以平均值表示，进行单因素方差分析和Tukey多重比较法检验不同土壤含水率等级间4个指标的差异显著性水平。

2 结果与分析

2.1 野外草地土壤含水率与台湾铗蠓刺叮密度的季节性关系

草地土壤含水率与台湾铗蠓日刺叮总数呈显著正相关，P<0.01（图1）。从图1中可见，4月至10 月上半月，野外土壤含水率保持在15%以上，最高可达35%，台湾铗蠓雌蠓刺叮密度较高，平均日刺叮总数大于30 只。4 月下半月至5 月上半月，台湾铗蠓的雌蠓日刺叮总数在大于150 只，5月下半月至10 月上半月维持在30～100 只之间。10月下半月，平均土壤含水率明显下降至10%以下。随之11 月台湾铗蠓刺叮指数大幅减少至日刺叮总数小于20 只，并一直维持在较低水平直至12 月下半月。次年1 月上半月平均土壤含水率上升至15%，台湾铗蠓日刺叮总数也随之上升至50 只以上。

图1 2019年草地土壤含水率与台湾铗蠓日刺叮总数动态关系Fig.1 The dynamic relationship between grassland soil moisture content and the total number of daily stinging bites of Forcipomyia taiwana

2.2 不同土壤含水率对台湾铗蠓产卵的影响

图2 是不同含水率的土壤与雌蠓产卵量关系图。在土壤含水率为0%～10%、10%～20%、20%～30%、30%～40%、40%～50%、50%～60% 与60%～70%的含土培养皿上，其平均所存在的卵数分別为0、13、28、94、37、13、6 颗（图2）。根据统计分析的结果，当土壤含水率为30%～40%时，雌蠓产卵量与其他含水率的土壤处理之间呈现差异极显著（单因素方差分析和Tukey HSD 检验，P<0.01），其余各组处理之间没有明显差异（图2）。当土壤含水率为0%～10%时，20 只雌性台湾铗蠓平均产卵总量为0。土壤含水率在10%～40%范围内，台湾铗蠓产卵量随着土壤含水率上升而增加，土壤含水率在40%～70%范围内，台湾铗蠓产卵量随着土壤含水率上升而下降。含水率为70%的土壤表面已有液体浸出，台湾铗蠓可产少量的卵在水面上。由此可见台湾铗蠓的产卵最适土壤含水率为30%～40%，此条件下产卵量最大。当土壤表面被水浸泡时，雌蠓极难在该土壤环境产卵。

图2 不同土壤含水率对台湾铗蠓产卵的影响相同的字母表示两处理之间的产卵量无显著差异性,P＞0.05,不同的字母表示两处理之间的产卵量有极显著差异性,P＜0.01Fig.2 The effect of different soil water content on the spawning of the Forcipomyia taiwana The same letter indicates that there is no significant difference in the number of eggs laid between the two treatments,P>0.05,and different letters indicate that there is a very significant difference in the number of eggs laid between the two treatments,P<0.01

2.3 土壤含水率对台湾铗蠓孵化以及幼虫生长的影响

在土壤含水率为10%～20%、30%～40% 与50%～60%的含土培养皿上，其平均孵化率分別为74.11%、72.26%、71.69%；一龄幼虫平均存活率为24.53%、23.14%、34.66%（图3）；四龄幼虫存活率为57.48%、85.03%、73.94%；平均化蛹率为64.51%、79.32%、80.13%（图3）。根据统计分析的结果，3 个梯度土壤含水率对台湾铗蠓的孵化、幼虫生长以及化蛹率无明显差异（单因素方差分析和Tukey HSD检验，P>0.05）。

图3 不同土壤含水率对台湾铗蠓幼虫发育的影响a，b，c，d 分别代表孵化率、一龄幼虫存活率、四龄幼虫存活率和化蛹率的显著性差异。相同的字母大小写一致表示该系列两处理之间的各指标无显著差异性，P＞0.05，相同的字母大小写不一致表示该系列两处理之间的各指标有显著差异性，P＜0.05Fig.3 The effect of different soil moisture content on the lavral developing of the Forcipomyia taiwana a，b，c，d represent the significant differences in hatchability，sur⁃vival rate of first instar larvae，survival rate of fourth instar larvae，and pupation rate，respectively. The same letter case indicates that there is no significant difference in the indicators between the two treatments in the series，P>0.05，and the same letter case in⁃consistency indicates that the indicators between the two treat⁃ments in the series are significantly different，P<0.05

2.4 不同土壤类型对台湾铗蠓产卵的影响

图4是土壤表面类型与雌蠓产卵量关系。从图4 可知，裸露土壤、石卵、碎松树皮与加肥料的土壤的含土培养皿上雌蠓的平均产卵量分別为112、27、2、1 颗。根据统计分析的结果，当土壤表面类型为裸露土壤与加石卵、加碎松树皮和加肥料的土壤的处理之间呈现差异极显著（单因素方差分析和Tukey HSD检验，P<0.01）。

图4 不同土壤类型对台湾铗蠓产卵的影响相同的字母表示两处理之间的产卵量无显著差异性，P＞0.05，不同的字母表示两处理之间的产卵量有极显著差异性，P＜0.01Fig.4 The effect of different soil surface types on the spawning of the Forcipomyia taiwana The same letter indicates that there is no significant difference in the mumber of eggs laid between the two treatments,P>0.05,and different letters indicate that there is a very significant difference in the number of eggs laid between the two treatments,P<0.01

3 讨 论

台湾铗蠓产卵趋性和幼虫发育成长受多种环境因素影响。野外草地土壤含水率和雌性成蠓密度之间呈显著正相关（图1）。台湾铗蠓从卵到成虫整个发育过程大约需要1个月。由于土壤含水率主要影响雌性成蠓的产卵量和幼虫的成活率，因此野外观测到的成蠓的刺叮指数消长与土壤含水率的消长存在滞后性。图1中9月至10月上半月土壤含水率较高，对雌蠓产卵和幼虫的存活有利，故10 月下半月成蠓的密度保持较高，10 月下半月雌蠓的数量反映的是前一段时间的土壤含水率的影响。而10 月下半月之后的土壤低含水率降低至10%以下，对雌蠓产卵和幼虫的存活都起到了负面的影响，导致11 月和12 月成蠓密度明显下降。这是因为低含水率的土壤不利于卵的孵化和幼虫的生长发育，导致成虫密度降低。杨晓峰［19］研究显示，台湾铗蠓偏好含水率较高的土壤进行产卵，以含水率在15%～20%间的土壤产卵量最高。该结论与本研究存在明显的差异。本研究显示，土壤含水率30%～40%雌蠓产卵量最高，土壤含水率低于10%时雌蠓不在此土壤上产卵。而土壤含水率10%～20%时，雌蠓产卵量较低。结合野外草地土壤含水率对台湾铗蠓日刺叮总数的影响结果分析我们认为10%左右的平均土壤含水率是台湾铗蠓孳生的最低含水率阈值。

正如飞蝗卵的发育需要从土壤中吸收水分一样［20-21］，台湾铗蠓卵发育也必须保持一定的环境湿度。台湾铗蠓雌性没有特殊的产卵器，卵产于地表或地表的覆盖物上。地表土壤或覆盖物必须有一定的湿度是台湾铗蠓卵孵化的必要条件。土壤（覆盖物）的湿度是吸引雌蠓产卵的诱因。土壤含水率不仅影响雌蠓的产卵，而且也影响幼虫的生存率。实验室研究过程中可观察到部分幼虫由于土壤表面过于干燥会弹跳或爬行到较潮湿处。这说明幼虫的生长发育也必须在含水率一定的潮湿土壤表面。有研究表明：过低或过高的土壤含水率，如土壤含水率超过25%的土壤会影响幼虫的发育，甚至导致幼虫的死亡［19］。然而，本实验发现，当土壤含水率为10%～60%之间，幼虫存活率无明显差异，只要在足够湿润且食物充足的环境下，幼虫都能正常发育化蛹。幼虫生活土壤含水率低于10%时不利于台湾铗蠓幼虫的生存，这也与野外观察结果基本一致。基于此，如果能够保持土壤表面含水率低于10%，可以大大降低台湾铗蠓的孳生密度。

杨晓峰［19］的研究结果显示台湾铗蠓雌蠓产卵的土壤含水率最高阈值为20%，土壤含水率高于20%的土壤表面太过湿润会使成虫站立时被粘连而致死从而导致雌性成虫无法产卵；25%以上的土壤含水率即不利于台湾铗蠓幼虫生长，亦会导致幼虫无法化蛹。本研究雌蠓可在含水率为60%以上或有浸出水的土壤上成功产卵。无论是土壤含水率对雌蠓产卵的影响还是对幼虫发育、存活率及化蛹率方面，均与杨晓峰［19］的研究结果有显著差别。造成这一差异可能与使用的土壤成分有关，因此需要进一步研究土壤成分及化学性质是否对台湾铗蠓生存关系的相关性。

土壤表面类型对土栖性昆虫通常具有影响。本研究表明，在土壤含水率相同情况下，裸露的土壤最适合台湾铗蠓产卵，其次是土壤表面铺设了石卵的土壤，而铺设了碎松树皮和肥料的土壤不适合台湾铗蠓产卵。相较于裸露土壤，石卵、碎松树皮表面很难较长时间内保持水分，虽然土壤的总体含水率相同，但石卵、碎松树皮表面含水是远小于裸露土壤，故雌蠓很少将卵产于石卵或松树皮上，即使是产卵于此，由于湿度太低，大部分卵无法孵化或幼虫因环境湿度太低而死亡。实验中发现有雌蠓将卵产于石卵和碎松树皮之间的土壤上，说明石卵和碎松树皮表面湿度达不到雌蠓产卵的要求。掺加肥料会使土质更加疏松，表面难以维持湿度，导致土壤表层含水率降低，在不进行适当补充水分的情况下，土壤中的水分蒸发是要比裸露压实的土壤大得多，同样不利于台湾铗蠓的生存。本研究结果是在实验条件下进行，与野外情况或有所不同，因为野外施肥的土壤由于虹吸现象，深层土壤的水分可能会补充到地表。野外施肥是否会影响台湾铗蠓的密度，需要进一步研究。