黄野螟幼虫行为学特性及其防治
2022-05-09彭思颖赵鹏飞常明山杨振德
彭思颖,赵鹏飞,常明山,杨 娟,杨振德
(1.广西大学 林学院,广西南宁 530004;2.广西壮族自治区林业科学研究院 广西林业有害生物天敌繁育工程技术研究中心,广西南宁 530002;3.崇左市森林病虫防治检疫站,广西崇左 532200)
黄野螟(Heortia vitessoides)为鳞翅目(Lepidoptera)草螟科(Crambidae)典型的单食性害虫,严重危害珍贵树种土沉香(Aquilaria sinensis)[1]。土沉香是我国特有的珍贵乡土树种,被国家林业和草原局列为国家二级重点保护野生植物[2-3]。黄野螟幼虫啃食叶片,影响土沉香的光合作用和植株生长发育;其幼虫具有暴食性,发生时,数日内可将叶片与嫩梢吃光,持续为害时可导致土沉香整株死亡。黄野螟幼虫爆发严重地区的沉香叶片被害率可达80%以上[4],直接制约土沉香的大面积推广和种植,严重影响沉香香料产业发展。
昆虫行为可反应昆虫形态学和生理学特性,对昆虫行为进行观察是研究特定昆虫生理生化及更深入特性的现实基础[5]。黄野螟是目前我国沉香种植产区重点防治对象。对于黄野螟的形态学、生理学特性研究较多[6-8],但缺乏关于其幼虫生长发育特异性的行为学研究。本研究对黄野螟幼虫生长发育中的普遍行为进行系统归纳,旨在从理论上丰富黄野螟的研究,为今后深入开展黄野螟的研究及其林间防治提供理论依据。
目前,对黄野螟的防治以化学防治为主。对黄野螟化学防治的研究多集中在药剂的筛选与复配方面[9-10],涉及的药剂种类少。本研究选取林业生产中常用于黄野螟防治的7 种生物农药作为供试药剂,通过室内毒力测试筛选出最高效的生物药剂,旨在为林业生产中黄野螟的绿色防治提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
黄野螟虫卵及幼虫均采自广西壮族自治区林业科学研究院老虎岭土沉香林区(108°22′~108°34′E,22°46′ ~22°55′N)。将采回的虫卵和幼虫置于温度(28 ± 2)℃、湿度(70 ± 5)%及光照周期12 h/12 h(L/D)的恒温培养箱中饲养。
寄主植物土沉香的幼叶、老叶均采自广西林科院珍贵树种种植基地。取叶片置于样品袋内,立即带回实验室用于后续试验。
试供药剂有苏云金杆菌(美国杜邦公司)、球孢白僵菌(北美联邦农大集团)、6%乙基多杀菌素(美国陶氏益农公司)、34%乙多·甲氧酰肼(美国陶氏益农公司)、20%氯虫苯甲酰胺(美国杜邦康宽公司)、3%苯氧威(北京鑫敦丰公司)和20%灭幼脲(美国陶氏益农公司)。
1.2 试验方法
1.2.1 林间观察
2020年4月5日— 6月6日(黄野螟幼虫初发期),在广西林科院老虎岭土沉香林区每7 天进行1次广泛观察,记录黄野螟幼虫的林间发生情况及林间行为。
1.2.2 室内饲养
在光照恒温培养箱中,培育虫卵、饲养幼虫。在培养箱内投入同一批采集的黄野螟虫卵或幼虫,每个培养箱内放置3 个卵块或100 ~120 头幼虫。每日补充足量新鲜土沉香叶片喂养幼虫,观察并记录从卵期开始的各虫态发生历期及主要习性。
1.2.3 取食量测定
经野外和室内观察发现,黄野螟4 龄幼虫的扩散能力强,反应灵敏,且该龄段幼虫在叶片充足的情况下可连续取食,故选取黄野螟4龄幼虫为试虫。
非选择测定:以4龄幼虫为试虫,试验前将其置于通风处饥饿处理6 h,称量试虫重量。取玻璃培养皿,在底部铺置湿润滤纸保湿叶片;以嫩叶和老叶为试验组,取土沉香同一枝条上生长状况相同的两片新鲜嫩叶或老叶,称量后将其放入玻璃培养皿中;每个培养皿中放入1头试虫,用棉纱布封住培养皿;将培养皿置于温度(26±2)℃、相对湿度(70±5)%和光周期16 h/8 h(L/D)人工气候箱内,每处理重复30 次,另设空白组(不放入幼虫),测量对应叶片的失水率。24 h 后测量叶片质量及幼虫体重,统计对应数据。
选择测定:以4龄幼虫为试虫,试验前将其置于通风处饥饿处理6 h,称量试虫重量。采用Jermy 叶碟法(Leaf disc test)[11],略有改进。取玻璃培养皿,在底部铺置湿润滤纸保湿叶碟;在同株土沉香上摘取生长状况相同的新鲜嫩叶和老叶,每一叶片上取4片叶碟,同一培养皿中交替、均匀放置12片嫩叶和老叶叶碟;每个培养皿放入1头试虫,用棉纱布封住培养皿;将培养皿置于温度(26 ± 2)℃、相对湿度(70±5)%和光周期16 h/8 h(L/D)人工气候箱内,每处理30组重复。24 h后称量试虫及其粪便的重量。
计算取食偏好指数(Feeding preference index,FPI)、幼虫相对生长率(Relative growth rate,RGR)、近似消化率(Approximate digestibility,AD)、食物利用率(Efficiency of conversion of ingested food,ECI)和食物转化率(Efficiency of conversion of digested food,ECD)[11-12]。
1.2.4 耐饥饿测定
广西地区黄野螟高发期集中在4—11月,根据天气网(https://www.tianqi.com)提供的每月气温,结合温度对黄野螟幼虫发育的影响[12],以10、25、26.5、28和30 ℃的温度条件作为试验条件(10 ℃为黄野螟越冬温度),以生长一致的4 龄黄野螟幼虫为试虫,将试虫置于底部铺有湿润纱布的玻璃培养皿中,每个培养皿放入3头试虫,在10、25、26.5、28和30 ℃的温度下培养,每个温度下培养10 个培养皿,记录对应温度下试虫的死亡时间,测定黄野螟幼虫的耐饥饿能力。
1.2.5 耐药性测定
采用浸叶法,参照NY/T 1154.12-2008[13]标准进行生物测定,略有改动。以蒸馏水为对照,以球孢白僵菌、苏云金杆菌、乙基多杀菌素、乙多·甲氧酰肼、氯虫苯甲酰胺、苯氧威和灭幼脲为试验农药,以100、500 和1 000 倍3 个梯度分别稀释试验农药备用。用喷壶模拟降水,将配置好的药剂均匀喷洒在新鲜的土沉香叶片上,叶片晾干30 min 后,放入铺有湿润滤纸的玻璃培养皿内,每个培养皿放置两片处理叶片,放入5头试虫,置于温度(28±2)℃、湿度(70±5)%和光照周期12 h/12 h(L/D)的恒温培养箱观察,24 h统计试虫死亡数量,以试虫不能正常爬行或镊子轻触且不做反应为死亡标准,每处理3 次重复,每组30头试虫[14-16]。
1.3 数据处理
采用Excel 2019和SPSS 18.0软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 吐丝行为
3 龄以上的黄野螟幼虫普遍具有吐丝行为,并多以防御保护为目的。幼虫进食时,会在取食的叶片上方吐丝,并粘结粪便形成保护层,避免取食中遭受天敌攻击;遭受天敌进攻、人为抓捕等外界干扰时,幼虫会主动吐丝,下落坠地,危机解除后再沿吐丝爬回树冠继续取食。4 龄幼虫的反应最迅速;5龄幼虫化蛹的过程中,吐丝坠地,并粘结土粒形成蛹室,在蛹室内完成化蛹。室内没有土粒的情况下,幼虫会根据环境情况,或卷叶吐丝形成蛹室,或直接吐丝留一小口形成蛹室,再完成化蛹。
2.2 取食行为
黄野螟卵块多集中于嫩叶叶背,幼虫孵化后,先取食卵壳,后取食叶片。1 ~2 龄幼虫为聚集取食,由于其扩散能力差,多停留在孵化处进食,其啃食后的叶片多留下一层黄白色叶膜,并有部分叶脉保留;3 龄以后,幼虫虫体明显变长,具备一定的扩散能力,在叶片啃食殆尽后,开始分散危害;4 龄幼虫最活跃、反应最灵敏;1 ~4 龄幼虫取食行为连续而不间断,5 龄幼虫进入预蛹期,开始寻找化蛹场所,较少取食叶片。
2.3 取食选择
在非选择性取食条件下,黄野螟幼虫对土沉香幼叶和老叶的取食偏好略有差异。4 龄幼虫对嫩叶的取食偏好指数大于啃食老叶幼虫;啃食嫩叶幼虫的相对生长率、近似消化率和实物转化率均大于啃食老叶幼虫,食物利用率小于啃食老叶幼虫(表1)。
在选择性取食条件下,4 龄幼虫对嫩叶的取食偏好指数大于啃食老叶幼虫,啃食嫩叶幼虫的相对生长率、食物利用率和食物转化率均大于啃食老叶幼虫,近似消化率略小于啃食老叶幼虫(表1)。土沉香嫩叶是黄野螟的理想寄主。
表1 黄野螟幼虫取食土沉香叶片的非选择性和选择性试验Tab.1 Non-selective and selective experiments of H.vitessoides larva on feeding A.sinensis leaves
2.4 不同温度下的黄野螟幼虫耐饥饿实验的存活率
在25、28 和30 ℃温度下,幼虫第1 天的存活率低于26.5和10℃;第2天开始,25、26.5、28和30 ℃温度下,幼虫存活率急速下降;在25 和30 ℃温度下,第3 天幼虫全部死亡;在26.5℃温度下,第5 天幼虫全部死亡(图1)。10 ℃温度下,幼虫存活率变化较缓,从第4天开始大幅下降,第7天幼虫全部死亡。
图1 不同温度下黄野螟幼虫存活率Fig.1 Survival rates of H.vitessoides larva at different temperatures
2.5 黄野螟幼虫对药剂的耐受性
不同生物药剂的幼虫死亡率差异显著(P<0.05)(表2)。稀释100 倍药剂中,乙多·甲氧虫酰肼的幼虫死亡率最高(91.77%),其次为乙基多杀菌素(81.65%),氯虫苯甲酰胺最低(15%)。稀释500 和1 000 倍药剂中,乙多·甲氧虫酰肼和乙基多杀菌素的幼虫死亡率均最高(100%),其次为苏云金杆菌(93.77%),氯虫苯甲酰胺最低(12.16%)。
表2 7种药剂对黄野螟幼虫的毒杀测定结果Tab.2 Poisoning test of H.vitessoides larva by seven insecticides
随浓度降低,乙基多杀菌素、乙多·甲氧虫酰肼和灭幼脲的幼虫死亡率升高,乙基多杀菌素和灭幼脲的幼虫死亡率在不同浓度处理下差异显著(P<0.05)。随浓度降低,苏云金杆菌与苯氧威的幼虫死亡率呈先升后降的趋势;球孢白僵菌与氯虫苯甲酰胺的幼虫死亡率呈先降后升的趋势。
3 讨论与结论
昆虫行为是昆虫生理生化特性的直接表现,对昆虫行为的探索是深入研究特定昆虫的基础。林间调研和室内饲养观察到黄野螟大龄幼虫吐丝落地,粘结土块化蛹越冬,隐蔽性高;成虫羽化交尾后即可大量产卵于叶背,不及时发现并防治将为后期监测与防治埋下隐患;黄野螟初孵幼虫体短、食量小,停留在卵壳周围取食叶片,发生初期难直接观察到,具有一定的隐蔽性;幼虫发育至具有一定扩散能力的阶段时,其食量开始暴增,这一阶段的虫害发生具有暴发性,若前期幼虫数量未被及时控制,在此阶段大量幼虫暴食叶片,使植株叶片严重受损,影响植株光合作用和生长,对土沉香人工林造成严重危害。可根据幼虫生长发育期普遍存在的取食行为和吐丝行为建立林间监测黄野螟发生的防线。本研究丰富了黄野螟相关的基础研究,有利于今后针对这一领域展开更深入的研究。但研究结果仅限于黄野螟幼虫期的特征行为,对成虫存在的蜜源补充与交尾产卵行为还需后期继续探索。
黄野螟幼虫偏好土沉香嫩叶,原因可能是昆虫多以嗅觉定位寄主,嫩叶与老叶的气味不同,对黄野螟幼虫的引诱效果不同[15]。本研究中,啃食嫩叶黄野螟幼虫的相对生长率和食物转化率均高于啃食老叶黄野螟幼虫,这可能是因为取食经历也会在一定程度上影响幼虫的取食偏好[16]。对土沉香幼叶的偏好为林间监测黄野螟幼虫提供理论基础,同时也可为相关防治工作的开展提供理论参考。黄野螟幼虫对土沉幼叶具有高转化率且取食后具有高相对生长率,可为今后室内饲养并研究黄野螟幼虫的相关课题提供理论基础。
温度作为最基础的环境因子之一影响着昆虫的交配、繁殖、免疫和生长等诸多生命活动[17],昆虫对温度的适应能力决定其分布及种群动态[18]。黄野螟幼虫在26.5、28、25 和30 ℃温度下分别可存活5、4、3和3天,说明26.5 ~28 ℃存在最适宜幼虫发育的温度,高于28 ℃的温度不适宜幼虫生长发育。黄野螟幼虫在10 ℃温度下的存活率曲线与其他温度存在较大差异,一方面是低温抑制幼虫的生命活动,减少其体内积蓄能量的消耗,另一方面是在低温胁迫下,部分幼虫可能会提前进入预蛹期以度过低温时段,此时无需进食,也能存活一段时间。在广西地区,黄野螟的危害期为4月初至11月底,时间跨度大,温度变化大,如春冬两季的温度相对夏秋季更低,而温度将对黄野螟幼虫的生存情况产生较大影响。
药剂防治是控制大规模虫害发生的有效手段,目前针对黄野螟的防治以药防为主[5]。生物农药作用高效,环境友好,是防治林间害虫的理想药剂。本试验结果表明,除氯虫苯甲酰胺外,黄野螟幼虫对球孢白僵菌、苏云金杆菌、乙基多杀菌素、乙多·甲氧虫酰肼、苯氧威和灭幼脲都存在一定程度的敏感性,乙基多杀菌素、乙多·甲氧虫酰肼对黄野螟幼虫的毒杀效果最显著。乙基多杀菌素直接作用于昆虫神经中烟碱型乙酰胆碱受体和r-氨基丁酸受体,致使其对兴奋性或抑制性的信号传递反应不敏感,影响昆虫正常的神经活动,直至虫体死亡[19]。乙多·甲氧虫酰肼是甲氧虫酰肼和乙基多杀菌素的混剂,其中的甲氧虫酰肼对鳞翅目昆虫幼虫和卵具有选择毒杀性,幼虫取食药剂后即停止进食,并产生蜕皮反应,由于不能完全蜕皮导致幼虫脱水、饥饿而死;对环境及非靶标生物安全,且持效期长;抗药性发展慢,是较理想且高效的杀虫剂[20]。药剂施用浓度是影响其有效性的重要因素之一。经室内试验发现,供试的多种药剂均随浓度变化出现较大的致死率差异,且不同药剂的毒杀效果随浓度变化的趋势不一。可增设浓度梯度并施用于林间,实地探究最适有效浓度,以平衡实际防治效果与成本投入。