益蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食行为及捕食功能反应

符成悦，徐天梅，温绍海，张 帅，刘 飞，杜广祖，陈 斌*，张立敏,2*

（1. 云南农业大学植物保护学院/云南生物资源保护与利用国家重点实验室，昆明 650201；2. 云南农业大学国际合作交流处，昆明 650201）

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis(Guenée)为鳞翅目Lepidoptera螟蛾科Pyralidae昆虫，是为害玉米经济作物的主要害虫之一，严重影响玉米产量[1,2]。目前，化学防治仍是防治亚洲玉米螟的主要措施，而该措施容易导致“3R”问题的出现，对农田生态系统造成不可逆的损害，不符合当前国家倡导的绿色农业发展需求。利用天敌昆虫生物防治害虫是目前农业生产中一种安全有效的害虫控制措施，也是未来农业害虫防治的重要手段之一[3,4]。已有研究报道，蛛形纲中拟环纹豹蛛Pardosa pseudoannulata(BoesenbergetStrand)[5]和黄褐新园蛛Neoscone doenitzi(BoesenbergetStrand)[6]对亚洲玉米螟低龄幼虫有很好的捕食作用，其中拟环纹豹蛛对亚洲玉米螟 2、3龄幼虫的捕食量最大。昆虫纲捕食性天敌中龟纹瓢虫Propylaea japonica(Thunberg)[7]成虫对亚洲玉米螟的卵有很好的捕食作用，日最大捕食量达 294粒/d；方斑瓢虫Propylaea quatuordecimpunctata(Linnaeus)[6]成虫能捕食亚洲玉米螟 1～3龄幼虫，对 1龄幼虫的捕食量最大达 247.3头/d；黄足肥螋Eurellia pallipes(Shliraki)[8]成虫和素乔球螋Timomenus lugens(Bormans)[9]成虫均对玉米螟2龄、3龄幼虫及蛹有捕食作用；中华草蛉Chrysoperla sinica(Tjeder)[6]3龄幼虫对亚洲玉米螟卵和1～3龄幼虫均有很好的捕食作用。

益蝽Picromerus lewisi(Scott)属半翅目Hemiptera蝽科Pentatomidae益蝽亚科Asopinae昆虫。能捕食粘虫Mythimna separate(Walker)[10]、甜菜夜蛾Spodoptera exigua(Hübner)[11]、草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(J. E. Smith)[12-14]等多种鳞翅目害虫，是农业上重要的捕食性天敌昆虫。益蝽对玉米上草地贪夜蛾、甜菜夜蛾等害虫具有良好的捕食作用和生防潜力，而亚洲玉米螟作为为害玉米的重要害虫，且在调查时发现益蝽能捕食亚洲玉米螟幼虫，但有关益蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食作用还不清楚。在室内饲养中观察发现，益蝽从2龄若虫开始便具有对亚洲玉米螟幼虫的捕食能力。因亚洲玉米螟老熟幼虫钻入茎秆或穗轴越冬，通常情况下益蝽无法对其进行有效捕食。因此拟通过室内捕食性天敌昆虫捕食功能反应的圆盘法，研究益蝽若虫及成虫对亚洲玉米螟2龄及3龄幼虫的捕食行为、捕食量、捕食功能反应等特征，弄清益蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食作用，为玉米田的有害生物可持续防治提供科学依据。对于保护和利用田间优势捕食性天敌，对控制亚洲玉米螟发生及为害具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

益蝽实验室内温度（27±1）℃、相对湿度RH 70%±5%、光周期16L:8D的光照培养箱中，以大蜡螟Galleria.mellonella为食物，饲养建立的种群。

亚洲玉米螟，于2019年5月采集自云南省文山州砚山县平远镇，以甜玉米籽粒为饲料，在光照培养箱中于（26±1）℃、RH 70%±10%、光周期16L:8D条件下继代饲养建立实验室种群。

1.2 益蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食行为

在一次性塑料餐盒（长21.3 cm、宽14.5 cm、高7.1 cm）中放入20头亚洲玉米螟2龄或3龄幼虫，观察并记录单头益蝽2、3、4和 5龄若虫及雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的捕食行为，包括搜寻、定位、攻击、刺吸部位、刺吸时间等，肉眼连续观察12 h[14,15]。

1.3 益蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食作用

选取益蝽2、3、4和5龄若虫以及雌、雄成虫，单头放置于底部垫有浸湿脱脂棉的一次性塑料杯（杯口直径7.2 cm、杯底直径4.6 cm、杯高 8.2 cm），放入光照培养箱中饥饿处理24 h。以室内饲养获得的亚洲玉米螟2、3龄幼虫，依据益蝽和亚洲玉米螟各虫龄交叉组合为12个处理，每个处理设置6个密度梯度，每个梯度重复试验5次。每个一次性塑料杯中放入1头饥饿处理后的益蝽和相对应虫龄、数量的亚洲玉米螟幼虫，用双层纱布封口。24 h后记录被捕食亚洲玉米螟幼虫的数量，并统计亚洲玉米螟的被捕食量[14,16]。

1.4 数据统计与分析

利用捕食性天敌昆虫捕食功能反应 HollingⅡ模型Na＝aN0Tr/(1＋aThN0)和搜寻效应方程S＝a/(1＋aThN0)对捕食功能反应测定数据进行拟合分析[12-14]，式中Na为捕食亚洲玉米螟幼虫的数量，a为捕食者对猎物的瞬时攻击率，N0是亚洲玉米螟幼虫的密度，Tr是试验的总时间，为1 d，Th是处理时间（即捕食者捕食1头猎物所用的时间），S为搜寻效应。先用Excel 2013数据整理，使用 Graphpad Prism 6.01分析并作图，使用DPS 7.05，结合益蝽虫龄和亚洲玉米螟虫龄这两个因素，对捕食功能反应方程中瞬时攻击率、处理时间、控害效能和实际日最大捕食量进行无重复双因素方差分析，用Duncan氏新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 益蝽若虫对亚洲玉米螟幼虫的捕食行为及特点

2.1.1 捕食行为 益蝽2、3、4和5龄若虫均能捕食亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫。捕食行为均由搜寻、试探、攻击、静息4部分组成。益蝽在放入环境后通过爬行随机搜索猎物，当探寻到亚洲玉米螟的方位后，便会用口器进行试探性接触，然后将口器刺入亚洲玉米螟体内进行吸食，直至吸食完其体内物质或已经达到饱食状态，此时益蝽若虫则通过口器喙部的收缩及前足的辅助作用退出口针，结束对亚洲玉米螟幼虫的取食。亚洲玉米螟幼虫在被捕食时会出现不同程度的反抗挣扎行为。当益蝽若虫的体型小于被捕食的亚洲玉米螟幼虫的体型时，益蝽若虫会保持口器呈刺入状态，一直紧随其移动，直至丧失反抗行为，偶尔可见因亚洲玉米螟幼虫剧烈挣扎而挣脱口器的现象；当益蝽若虫的体型等于或者大于被捕食的亚洲玉米螟幼虫的体型时，益蝽若虫会直接拖拽亚洲玉米螟幼虫至高处，呈现出悬挂的状态。益蝽若虫只捕食亚洲玉米螟幼虫的活体，不会重复吸食未吸食完的亚洲玉米螟尸体。

2.1.2 刺吸部位和刺吸时间 观察发现，益蝽若虫捕食亚洲玉米螟幼虫时，对刺吸部位表现出明显的选择性。其中益蝽2龄和3龄若虫不选择刺吸亚洲玉米螟幼虫头部，而对亚洲玉米螟幼虫腹部有明显的选择性，其选择率分别为71.670%和65.490%。益蝽4龄和5龄若虫对亚洲玉米螟幼虫腹部的选择率最大，但是刺吸头部和胸部的选择率较益蝽2龄和3龄若虫有所上升，选择率分别为11.310%和16.430%，对胸部的选择率分别为24.410%和30.030%。刺吸时间随着益蝽若虫虫龄的增加而降低，刺吸玉米螟2龄幼虫的时间按照益蝽若虫虫龄从小到大依次为（118.60±45.16）、（59.70±13.57）、（37.10±11.51）和（16.60±5.71）min；刺吸玉米螟3龄幼虫的时间按照益蝽若虫虫龄从小到大排序分别为（195.00±37.11）、（92.00±23.27）、（87.70±29.30）和（60.50±19.07）min。

2.2 益蝽成虫对亚洲玉米螟幼虫的捕食行为及特点

2.2.1 捕食行为 益蝽雌、雄成虫均能捕食亚洲玉米螟2龄及3龄幼虫。捕食行为与益蝽若虫的行为基本一致。只是在面对玉米螟幼虫挣扎反抗或者逃跑时，益蝽雌、雄成虫因具有体型上的优势而不受其挣扎或逃跑的影响，不会出现玉米螟幼虫挣脱口器的现象。益蝽成虫亦只捕食玉米螟幼虫的活体，不会重复吸食未吸食完的亚洲玉米螟尸体。

2.2.2 刺吸部位和刺吸时间 益蝽雌成虫对亚洲玉米螟幼虫头部、胸部、腹部的刺吸比例分别为28.84%、28.50%和42.66%；益蝽雄成虫对亚洲玉米螟幼虫头部、胸部、腹部的刺吸比例分别为20.83%、23.75%和55.42%。表明益蝽成虫更偏爱亚洲玉米螟幼虫腹部，刺吸部位的偏好对比益蝽若虫并无明显差异（头部F＝0.46，P＞0.05；胸部F＝0.63，P＞0.05；腹部F＝0.64，P＞0.05），且在性别上亦无明显差异（F＝1.50，P＞0.05）。雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的平均吸食时间分别为（12.20±2.18）和（15.80±5.44）min，二者间无明显差异（F＝3.642，P＞0.05）；对亚洲玉米螟3龄幼虫的平均吸食时间分别为（87.80±23.50）和（88.40±36.66）min，二者无明显差异（F＝0.094，P＞0.05）。

2.3 益蝽若虫对不同虫龄亚洲玉米螟幼虫的捕食功能反应

益蝽2、3、4及5龄若虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的捕食功能反应结果如表1所示，益蝽若虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的捕食量与其虫龄变化有着密切关系，随着益蝽若虫虫龄的增加，对亚洲玉米螟幼虫的实际日最大捕食量也随之增加。益蝽不同虫龄若虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的实际日最大捕食量由大到小依次为5龄若蝽（26.40头），4龄若蝽（18.20头），2龄若蝽（9.00头），3龄若蝽（8.60头）；对亚洲玉米螟3龄幼虫的实际日最大捕食量由大到小依次为5龄若蝽（14.20头），4龄若蝽（8.40头），3龄若蝽（5.40）头，2龄若蝽（2.00头）。从益蝽若虫捕食亚洲玉米螟幼虫的处理时间来看，处理时间随着益蝽若虫虫龄的增加而缩短，但均无显著性差异（F＝1.849，P＞0.05）。从益蝽对亚洲玉米螟幼虫的瞬时攻击率来看，益蝽5龄若虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的瞬时攻击率最高，为1.012。益蝽3龄若虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的瞬时攻击率最低，为0.829；益蝽3龄若虫对亚洲玉米螟3龄幼虫的瞬时攻击率最高，为1.155，益蝽5龄若虫对亚洲玉米螟3龄幼虫的瞬时攻击率最低，为0.721，但均无显著性差异（F＝0.205，P＞0.05）。

表1 不同虫龄益蝽若虫对亚洲玉米螟幼虫的捕食功能反应模型参数Table 1 Functional response of different instar nymphs of Picromerus lewisi to Ostrinia furnacalis larvae

2.4 益蝽成虫对不同虫龄亚洲玉米螟幼虫的捕食功能反应

益蝽雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫捕食功能反应结果如表2所示，益蝽雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的实际日最大捕食量分别为25.20和23.80头，二者间无显著性差异（F＝0.53，P＞0.05）。对3龄幼虫的实际日最大捕食量分别为14.60和11.80头，二者间亦无显著性差异（F＝1.57，P＞0.05）。益蝽雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的瞬时攻击率分别为1.027和0.812，雄成虫对2龄幼虫的瞬时攻击率分别为0.966和0.660，均无明显差异。

表2 益蝽成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的捕食功能反应模型参数Table 2 Functional response of Picromerus lewisi adult to the 2nd and 3rd larvae of Ostrinia furnacalis

2.5 益蝽若虫对亚洲玉米螟2龄及3龄幼虫的搜寻效应

根据搜寻效应公式S＝a/(1＋aThN0)，计算获得搜寻益蝽2、3、4和5龄若虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的搜寻效应（图1、2）。从图可以看出，益蝽各个虫龄若虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的搜寻效应均随着亚洲玉米螟幼虫密度的增加而降低。

图1 不同虫龄的益蝽若虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的搜寻效应Fig. 1 Searching efficiency of different instar of Picromerus lewisi nymphs to the 2nd instar larvae of Ostrinia furnacalis

图2 不同虫龄益蝽若虫对亚洲玉米螟3龄幼虫的搜寻效应Fig. 2 Searching efficiency of different instar of Picromerus lewisi nymphs to the 3rd instar larvae of Ostrinia furnacalis

2.6 益蝽成虫对亚洲玉米螟2龄及3龄幼虫的搜寻效应

根据搜寻效应公式S＝a/(1＋aThN0)，计算获得益蝽雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的搜寻效应（图3）。益蝽雌、雄性成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的搜寻效应均随着亚洲玉米螟幼虫密度的增加而降低，且雌性成虫对亚洲玉米螟2龄幼虫和3龄幼虫的搜寻效应均要高于雄成虫。

图3 益蝽雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的搜寻效应Fig. 3 Searching efficiency of adult Picromerus lewisi to the 2nd and 3rd instar larvae of Ostrinia furnacalis

3 讨论

本研究发现，益蝽2、3、4和5龄若虫及雌、雄成虫对亚洲玉米螟2龄及3龄幼虫均具有捕食作用，且其捕食功能属于HollingⅡ型。在室内试验条件下，随着亚洲玉米螟幼虫密度的增加，益蝽的捕食量逐渐增加，但当供试亚洲玉米螟幼虫的密度增加到一定数量时，益蝽对亚洲玉米螟幼虫的捕食量增加的速度会逐渐降低。其次，随着益蝽若虫虫龄的增大，对亚洲玉米螟幼虫的捕食量也随之增加。究其原因可能是由于随着益蝽若虫虫龄的增大，其体型增大，对营养的需求也随之而增大；同时，由于亚洲玉米螟2龄幼虫的体型小于3龄幼虫，所以益蝽各虫龄若虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的捕食量均显著高于对亚洲玉米螟3龄幼虫的捕食量。

对比益蝽5龄若虫和益蝽雌、雄成虫对亚洲玉米螟的捕食量，发现5龄若虫对玉米螟2龄幼虫的捕食量（26.400头/d）高于雌成虫（25.200头/d）与雄成虫的捕食量（23.800头/d），对玉米螟3龄幼虫的捕食量（14.200头/d）高于雄成虫的捕食量（11.800头/d），略低于雌成虫（14.600头/d）。唐艺婷等[10]对益蝽捕食粘虫3龄幼虫的研究发现，益蝽5龄若虫对粘虫3龄若虫的日最大捕食量（8.000头/d）高于成虫（6.500头/d）。由此可以看出，本研究的益蝽若虫和成虫对亚洲玉米螟幼虫的捕食量变化趋势与其对粘虫幼虫的捕食量变化趋势基本一致。究其原因可能是由于益蝽5龄若虫为若虫期最后一个阶段，需要储备大量的营养物质为羽化做准备。

研究捕食性天敌昆虫对猎物的捕食能力除捕食量这一评判指标外，对猎物的瞬时攻击率和捕食处理时间也是衡量天敌捕食效率的主要指标[17]。瞬时攻击率与天敌对猎物的视觉、嗅觉等感觉能力以及足、翅等运动器官的活力有关，处理时间是从捕食一头猎物开始到捕食下一头猎物所经历的时间，取决于天敌对猎物的猎杀效率、食物消化速度等。而其两者的比值大小能直接反映天敌对猎物的控害效能[14,18-21]。本研究结果表明，益蝽5龄若虫对亚洲玉米螟2龄幼虫的控害效能最高为252.900，益蝽雌成虫对亚洲玉米螟3龄幼虫的控害效能最高为180.200，益蝽雄成虫对亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫的控害效能分别为107.300与47.200。由此可以看出，无论是益蝽5龄若虫还是其雌、雄成虫，其对亚洲玉米螟2龄幼虫的捕食效能均高于3龄幼虫。由此表明，利用益蝽5龄若虫和雌、雄成虫均适用于防控亚洲玉米螟2龄和3龄幼虫，在田间亚洲玉米螟2龄或3龄幼虫期释放益蝽5龄若虫或雌、雄成虫，均可达到有效被捕食的效果。

益蝽作为一种重要的捕食性天敌，其对为害玉米的草地贪夜蛾[12-14]、粘虫[10]、甜菜夜蛾[11]幼虫等均具有良好的捕食作用。本研究发现益蝽对亚洲玉米螟具有较强的捕食作用。因此，在玉米田间释放益蝽，可兼顾控制为害玉米的草地贪夜蛾、粘虫、甜菜夜蛾和亚洲玉米螟等主要鳞翅目害虫。本研究仅是在室内条件下研究发现益蝽对亚洲玉米螟幼虫具有捕食作用，益蝽5龄若虫和雌、雄成虫均具有良好的防控潜力。然而田间自然条件下，存在多重不可控制的因素，例如多变的气候因子、猎物的种类与数量、天敌自身的生理状况、与其他天敌的协同或竞争关系等，捕食能力仅仅是衡量捕食性天敌昆虫能否作为天敌被人类所利用的先决条件，而其能否成功在田间定殖则是利用捕食性天敌昆虫进行生物防治的必要条件[22]。在研究过程中发现益蝽若虫和成虫均对玉米有一定的正趋向性，因此将在后续研究中进一步围绕植物-害虫-天敌这三者相互作用的关系，研究益蝽在田间定殖的影响因素，以期从生物行为学、生理学等多个方面提供利用益蝽进行生物防治的理论依据和技术支持。