沈阳花生田东北大黑鳃金龟周年动态与幼虫取食量研究

钟 涛，范唯艳，许国庆*

(1. 辽宁省农业科学院植物保护研究所，辽宁省农作物有害生物控制重点实验室，农业农村部沈阳作物有害生物科学观测实验站，沈阳 110161；2. 辽宁省农业科技成果转化服务中心(辽宁农业博物馆)，沈阳 110161))

金龟是蛴螬成虫形态的统称，是我国农田地下害虫中危害最重的一大类群，其种类多、分布广，可为害多种农林经济作物，造成的产量损失触目惊心(商学惠等，1981；中国农业科学院植物保护研究所，2015；曹雅忠和李克斌，2017)。油料作物田以东北大黑鳃金龟的种群栖息密度最高，危害也最重，该种害虫通常2年完成1代，幼虫造成的危害损失在年度间轻重交替，通常奇数年越冬幼虫多；偶数年越冬成虫多(李容宇，1979；郑方强，1997；钟涛等，2020)。

苗期和荚果期蛴螬取食为害对作物产量威胁极大，蛴螬在土壤中隐蔽为害，不易察觉，待田间发现枯苗时，造成的损失已无法挽回，而且对花生的品质也有较大影响(戴四基，2012；钟涛等，2016)。金龟在有机质含量高、土质通透、湿度适宜的农田中往往发生重，其白天蛰伏于土壤中，夜间条件适宜出土取食，降雨后田间有积水，金龟不出土(孟俊杰等，2004；闫乾等，2013)。金龟夜间出土取食后多避入花生和豆田，单株聚集性取食叶片较常见。羽化后即出土的金龟鞘翅柔软呈红褐色，以榆树叶和花生叶为食；补充营养后，鞘翅逐渐转为黑褐色，活动能力增强，可短距离飞行(李容宇，1979)。越冬前蛴螬需要大量摄入糖、蛋白质和脂肪等必需营养物质，用以增强抗寒能力，而花生嫩果营养丰富，蛴螬大量取食有利于其个体发育与蛰伏越冬(孟俊杰等，2004；周洪旭等，2009；王思芳等，2017)。在不考虑食物利用效率前提下，可用取食量来衡量昆虫对营养物质摄入的多少(张东营，2007)。

随着免耕、覆膜、拌种等技术应用，农田害虫种群的发生规律已出现新变化(张美翠等，2014)。因此，迫切需要对金龟害虫的发生动态开展长期监测研究。基于现代灯诱技术，2013-2018年对沈阳地区花生田金龟进行了长期系统观测。通过对同一块花生田夜间出土活动金龟的监测数据，明确了金龟的始发期、峰期和末期，完善了沈阳地区东北大黑鳃金龟的发生动态规律。由于东北大黑鳃金龟生活史长达2年，其中3龄幼虫期将近1年，观测周期长，所以本研究选择取食危害最严重的3龄后期开展取食量测定是十分必要的。为探究蛴螬在作物生长期内的取食为害水平，通过室内种群饲养，测定了东北大黑鳃金龟3龄幼虫的取食量，为未来蛴螬防控与蛴螬发生测报提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 监测地概况

监测地选择辽宁省沈阳市沈河区辽宁省农业科学院试验基地(123°33′2″E，41°49′37″N)，面积约20 ha，栽培有花生和大豆等油料经济作物。每年均固定监测同一块花生田，面积约3.33 ha，品种为白沙1 016，每年5月上旬适时播种，9月下旬择期收获。该试验地每年均有不同程度蛴螬为害。

1.2 金龟监测设备

采用双灯型太阳能频振式诱虫灯(光控，由富巍盛科技有限公司生产，型号为FWS-DBL-2)。以太阳能电池板和铅酸蓄电池方式供电，电压12 V，灯泡8 W。灯泡波长410 nm，波共振频率为16 000～20 000次/min。每只灯泡正下方固定放置一个塑料盆(Ф=54 cm，h=70 cm)，东南西北4个方位各钻1个溢水孔。盆内盛装清水，水深15 cm左右。采用美国Spectrum WatchDog 1 000系列小型气象站自动记录田间实时气象资料，间隔0.5 h采集温湿度、降雨等气象数据。

1.3 金龟监测方法

2013-2018年期间，每年监测从4月21日开始，至9月30日结束。诱虫灯于每日天黑后自动开启，至天亮后自动关闭，诱集时长10 h。次日将集虫盆中的昆虫捞出，记录当日金龟种类和数量。将健康活泼的东北大黑鳃金龟带回实验室进行饲喂。夏季向盆中补充清水，视情况清洁集虫盆，以保证盆中足够水深。

1.4 金龟成虫和幼虫的饲养

从诱虫灯下捕获的东北大黑鳃金龟中挑选出健康活泼的雌、雄成虫，在养虫笼中集中饲养。笼底铺设一层15 cm厚的田土，土壤湿度60%左右，投喂新鲜榆树枝(周洪旭等，2009)，每5 d检查1次，虫体称重，分析虫体体重的变化情况。雌成虫产卵后，用药匙挑取卵至盛装湿土的塑料圆盒内。定期检查卵的孵化，并适时更换新鲜马铃薯SolanumtuberosumL.块。幼虫进入2龄后，转入牙签盒单头进行饲养(党志红等，2009)。盒内约盛4/5容积的湿土，湿度控制在18%(周洪旭等，2009)，饲喂新鲜马铃薯块，薯块重约为6 g，体积约为30 cm3，没入土壤中。每次检查时，需要将盒内土壤倒出摊开，用小喷壶均匀喷雾，混匀后装回牙签盒，再放入幼虫，盒内土壤湿度保持15%～18%。

1.5 金龟幼虫的取食量测定

采用张东营(2007)使用的相对取食量参数对蛴螬的特定龄期的生长发育过程进行分析。采用德国赛多利斯BSA223S电子天平每3 d对虫体和马铃薯块进行称重，做好记录。

相对取食量(RCR)=取食量/平均虫体体重×时间

相对生长率(RGR)=取食期间虫体体重增加量/取食时间×平均虫体体重

消化指数(CI)=取食量/取食时间/平均虫体体重

食物利用率(ECI)=RGR/CI×100

1.6 统计分析

利用Office Excel 2007对诱集虫量随调查时间作图，总结东北大黑鳃金龟的上灯活动规律。用IBM SPSS Statistics 24.0对取食量、发育参数等数据统计分析，采用Duncan’s新复极差(DMRT)法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 东北大黑鳃金龟种群消长动态

东北大黑鳃金龟上灯活动的最早记录是5月9日。每年灯下虫量动态可见2个明显的活动峰。分析各年度观测数据，第1个峰基本一致，但第2个峰略有差异。表现为奇数年金龟大多集中在6月下旬至7月中旬发生，偶数年大多集中在7月末出现，即奇数年高峰出现早。金龟上灯活动盛期出现在5月20日左右，历年监测到最早上灯的金龟均为雄成虫。6月中下旬为上一年越冬幼虫化蛹和羽化出的成虫上灯时间，持续时间约2个月。不同年度间金龟上灯活动盛期差异较大，大致集中在7月22日至8月2日之间。陆续羽化的雌成虫出土觅食、交尾或产卵，终见期在8月23日(处暑)前后(图1)。

图1 东北大黑鳃金龟的田间种群消长动态(2013～2018年)Fig.1 Occurrence and population dynamics of unearthed Holotrichia diomphalia

2.2 田间主要气象因子对东北大黑鳃金龟种群变动影响的相关分析

对2013-2018年东北大黑鳃金龟每日上灯虫量与监测地大气温度、大气相对湿度和降雨量数据进行Peason相关系数检验(表1)，可以得出东北大黑鳃金龟每日上灯虫量与大气温度存在极显著正相关(P=0.212**)，每日上灯虫量与大气相对湿度存在显著负相关(P=-0.081*)，但每日上灯虫量与降雨量不存在相关关系，这表明降雨发生时金龟基本不上灯活动。分析各年度东北大黑鳃金龟的首次上灯时间，可以得出金龟多集中于5月中旬，分析气象数据后发现东北大黑鳃金龟在小雨规模以上降水发生后第3 天晴天傍晚、也有少数为连续降雨结束后的次日上灯。东北大黑鳃金龟首次上灯的气象条件需满足日均气温高于20℃，大气相对湿度达到50%±10%。

表1 气温、大气相对湿度、降水与不同年度东北大黑鳃金龟上灯虫量的peason相关分析Table 1 Peason correlation analysis within the daily air temperature, air relative humidity, rainfall amount and number of lamp-trapped Holorichia diomphalia in different years

2.3 东北大黑鳃金龟3龄幼虫取食量测定

在饲养和观察记录期间，东北大黑鳃金龟3龄幼虫的平均体重达到0.94±0.197 g，平均单头幼虫取食量为11.29±1.820 g的马铃薯。从计算结果可以看出东北大黑鳃金龟3龄幼虫的相对取食量较大，可取食其体重12倍以上的马铃薯，对马铃薯的食物利用率也较高，表明马铃薯是东北大黑鳃金龟3龄幼虫较为适宜的食物来源，可较好地满足东北大黑鳃金龟的生长发育所需营养。东北大黑鳃金龟3龄幼虫取食量随时间增加呈正态分布(图2)，即N 240至N 280取食量逐渐增加，N 280至N 320取食量逐渐下降。根据材料与方法所列公式，得出东北大黑鳃金龟3龄幼虫的食物利用率(ECI)、相对生长率(RGR)和消化指数(CI)分别为1.32%±0.339%、0.15%±0.035%和27.5%±5.18%。花生苗期蛴螬的危害水平通过室内喂食模拟测定(见表2)，结果表明东北大黑鳃金龟3龄幼虫的相对取食量与时间存在线性相关，回归方程为y=- 0.0075x+0.2735(r=- 0.988)。3龄幼虫取食量从N 275开始(即对应本地花生常规播种后28 d左右)逐步达到最大值，而且3龄幼虫食物利用率在N 280(正值花生苗期)接近最大值，此时3龄幼虫的相对生长率也最高(见表2)。东北大黑鳃金龟3龄越冬幼虫为害期刚好重叠于大田花生苗期，而对东北大黑鳃金龟3龄幼虫的取食量分析，也证明了苗期花生受害程度最重，因蛴螬取食导致死苗的产量损失也最高。

表2 东北大黑鳃金龟3龄幼虫体重、取食量和食物利用率测定Table 2 Body weight, food consumption and food utilization rate of 3rd instar larvae of Holorichia diomphalia

图2 东北大黑鳃金龟3龄幼虫取食马铃薯块的取食量动态Fig.2 Dynamic curve of food consumption amount of 3rd instar larvae of Holotrichia diomphalia reared on potato fruit

2.4 东北大黑鳃金龟的发育参数观测

东北大黑鳃金龟幼虫期平均为380.6 d左右，其中1龄幼虫期20.6±1.08 d，2龄幼虫期30.2±0.73 d，3龄幼虫期329.8±1.80 d，在α=0.01水平上显著长于低龄幼虫期；蛹期19.8±0.73 d，越冬成虫平均寿命(含蛰伏期)达151.8±1.39 d。平均单雌产卵量为49.4粒。由于东北大黑鳃金龟卵的观测难度较大，本文未做分析。东北大黑鳃金龟3龄幼虫期体重显著高于低龄幼虫，而且取食量也是最高的，因此对花生造成的为害损失也最大(见表3)。

表3 东北大黑鳃金龟取食马铃薯块和榆树叶的各发育时期虫体重参数Table 3 Body weight of Holotrichia diomphalia which reared on potato fruit and elm leaf

3 结论与讨论

本研究自2013年起连续6年对沈阳地区花生田东北大黑鳃金龟的种群动态进行了长期系统监测，归纳出田间种群消长规律。东北大黑鳃金龟在监测各年间的发生趋势十分相近，呈双峰型，受降雨发生时期和温湿度的影响明显，其出土活动多始发于5月中旬，高峰在5月下旬和7月下旬，8月末(处暑)以后为终见期，这与前人的研究结论基本相符(李容宇，1979；商学惠等，1981)。尽管不同地区发生的金龟种类与高峰时间存在差异，但是本研究与纬度相近的甘肃地区金龟的发生规律却高度一致(崔维娜等，2018)。随着全球气候变暖趋势影响加剧，东北大黑鳃金龟的发生规律出现了变化，最明显的特征是始现期有所提前，这可能是由于设施农业规模扩大，地下害虫种群自然加代造成的结果(张友军等，2013；钟涛等，2018)。越冬虫源增多和虫量的积累在一定程度上可弱化东北大黑鳃金龟的发生规律，因此，每年蛴螬的发生和危害损失均较严重。

有学者统计出上灯的雌成虫约占诱虫总量的1/10(商学惠等，1981)或1/4(李容宇，1979)，而本研究发现上灯的雌成虫约占全年诱虫总量的4/5，且当年羽化的成虫约占全年诱虫总量的2/5，该结果与前人研究有很大差异，可能是30多年来沈阳地区东北大黑鳃金龟的发生规律出现变化造成的。华北大黑鳃金龟HolotrichiaoblitaFaldermann (与东北大黑鳃金龟同种但不同地理种群(刘春琴等，2013) )的发生时期受降雨和土壤温湿度等气象条件的影响较大(梁超等，2015)。早春降雨量超过8 mm，则雨水可洇至土壤15 cm深的土层(李志刚，2007)。有学者提出东北大黑鳃金龟成虫出土条件为10 cm地温和气温同时达到15℃以上，20℃时则进入盛期(商学惠等，1981)。本研究通过分析发现，降雨发生不是东北大黑鳃金龟出土活动的必要条件，但多数情况下降雨发生后2 d 或3 d内，且5 cm地温需稳定在18℃左右(日均气温超过20℃)，土壤湿度低于10%(大气相对湿度达到40%～60%)，东北大黑鳃金龟出土活动。本研究得出的结果与梁超等(2015)和于永浩等(2014)的研究结论一致。通过对不同土壤深度温湿度数据分析发现，10 cm和15 cm深处温湿度变化趋于一致，但5 cm深处温湿度的变动幅度较大，主要是地表直接受太阳光照射和降雨的影响较大。温度和雨水向深层传导或渗透，并能向栖息于土壤中的金龟提供指示信息。蛴螬随地温升降而上下移动，春季土壤10 cm地温达10℃时，蛴螬向上移动，地温稳定在20℃时，则集中在土壤深度5～10 cm土层中进行取食活动；秋季地温降至10℃以下时，陆续向下转移，在土壤深度30～40 cm土层中作茧室越冬(李容宇，1979)。

大多数害虫的发生时期与寄主作物生育期相互重叠(罗益镇，1987)。幼虫通过增加取食来保障营养物质的摄入与利用(李传明等，2019)。研究表明东北大黑鳃金龟取食榆树叶的产卵量最高，幼虫取食马铃薯的存活率和虫体重均有显著增加(周洪旭等，2009；孙瑞红等，2010)。本研究分别利用新鲜榆树叶和马铃薯饲喂东北大黑鳃金龟成虫和幼虫，并得出与商学慧等(1981)相近的发育参数。大多数害虫取食量的对数值与虫龄增长间存在线性相关(陈永年和潘桐，1988)。本研究模拟测定了东北大黑鳃金龟幼虫在田间的取食活动，发现3龄幼虫的相对取食量与为害时间存在线性负相关，这表明3龄幼虫在化蛹前的虫体发育随着取食时间的增加呈现规律性下降，直至化蛹前完全停止取食。地下害虫研究工作周期长、难度大，费时费力，但是考虑其经济上的重要性和危害的严重性，需要做好长期性基础性监测，加强应用研究，为实现“双减”方针下地下害虫的科学防控提供坚实技术支撑。