低温和外源水分对中国梨木虱耐寒性和存活率的影响

赵龙龙，张未仲，胡增丽，刘朝红

(山西农业大学 果树研究所，山西晋中 030815)

中国梨木虱Cacopsyllachinensis属半翅目木虱科昆虫，是梨树生产中的主要害虫，广布于中国各大梨果产区[1]。中国梨木虱(梨木虱)相对于其他梨树害虫，具有为害期长，发生隐蔽、虫口基数大、易成灾等特点。近年来，随着化学防治频次的增加和用药种类的频繁更替，致使梨木虱抗药性明显提升，现已成为当前梨树生产中的主要防控对象。春季，梨木虱成虫、幼虫多聚集在嫩叶或嫩枝上吸食，除造成叶片畸形外，还可引起嫩枝伤流。夏秋季梨木虱多在叶背为害，所分泌蜜露粘连叶片或果实，滋生霉污影响叶片光合作用，重发生时则致使提前落叶[2]。此外，因梨木虱具有喜阴特性，部分梨木虱转入套袋梨果进行为害，明显影响到梨果品质和商品性。梨木虱随季节变化表现出明显的两型特征，分别为冬型和夏型[3]。夏型梨木虱主要发生于梨树生长期，冬型梨木虱只有成虫一种虫态，主要发生于梨树休眠期，是梨木虱度过不良环境和越冬的主要虫态[4]。

昆虫属变温动物，温度对其生存、代谢、繁殖、寿命等生命活动具有重要影响，昆虫对温度的适应能力也决定了它的分布时空和存活情况[5-6]。在温带地区，受季节变化影响，昆虫需经历冬季低温过程，变温前，一些昆虫开始转入越冬场所或进入某一发育阶段(如滞育状态)以降低低温带来的不利影响，另一些昆虫则通过调整生理状态或体内物质成份以提高自身耐寒性来适应低温环境，如昆虫体内水分降低、脂肪和糖类等物质含量在越冬期间普遍提高[7-9]。在评价昆虫耐寒性过程中，通常将过冷却点温度作为一项重要指标，另根据昆虫在不同低温下的存活特点，将其划分为不同耐寒类型，通常分为三大类型：①避免结冰型；②耐结冰型；③防冷冻脱水型[10]。

冬型梨木虱主要于树皮裂缝、枯叶、杂草处越冬，所处越冬微环境易受低温、降水的影响，冬型梨木虱对这种不利环境的适应能力大小则直接关系到其冬季存活情况及次年的虫口基数大小。目前，关于中国梨木虱的耐寒性及外源水分对其存活的影响却鲜见报道，因此，本研究通过测定冬型梨木虱耐寒性指标及在有无外源水分条件下的低温存活能力，以探究其低温适应性，为预测其种群发生程度和指导防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试虫源：试验用虫采自山西省晋中市太谷区山西农业大学果树研究所梨树试验基地，梨树株行距3 m×4 m，树龄≥20 a，树形自由纺锤型，树势中等偏旺。10月和翌年3月，在梨树枝条下方撑开白布，用塑料锤敲击枝条，将冬型梨木虱振落于白布上进行收集或用毛笔直接刷取停落在枝条上的冬型梨木虱。根据冬型梨木虱喜好于梨树粗皮裂缝越冬特点，10月下旬前，刮除梨树粗皮或进行枝干涂白恶化冬型梨木虱的自然越冬场所后，在枝干缠绕瓦楞纸人工模拟梨木虱的越冬场所，诱集梨木虱钻入越冬。11、12月及翌年1、2月，用小型毛笔刷取在瓦楞纸内越冬的冬型梨木虱，备用。

仪器：SUN-Ⅱ型智能昆虫过冷却点测定仪(北京鹏程电子科技有限公司)，冷冻冰箱BCD-320WD11MY(海信容声(广东)冰箱有限公司)和低温生化培养箱LRH-250CB(上海一恒科技有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 冬型梨木虱过冷却点和结冰点测定 冬型梨木虱过冷却点(Supercooling point，SCP)和结冰点(Freezing point，FP)采用热敏电阻法原理进行测量，测量前先将装有冬型梨木虱离心管(25 mL)置于1 ℃冷柜中约20 min，取出置于冰袋上待用。过冷却点测定前用牙签挑取微量粘虫胶粘在(≤1 mm2)过冷却点仪的热敏电阻探头上，将冬型梨木虱头部固定于胶上，腹部末端再点微量胶，使其紧贴热敏探头。将粘好的冬型梨木虱及热敏探头用少量脱脂棉轻裹，再装入塑料管中待测。采集数据时，将上述处理好的冬型梨木虱放入-30 ℃的低温培养箱中，过冷却点仪一端连接电脑，每0.5 s记录1次温度数值，直到温度无变化为止。当虫体体液结冰时，由于潜热释放使记录仪所记录的曲线向上回折，根据回折点读出过冷却点值，潜热释放后，温度降低时的折点为结冰点值。10、11、12及翌年1、2、3月中旬采集1次冬型梨木虱，每次测定试虫不少于150头。测试完成后用脱脂棉蘸取酒精(98%)清除热敏探头上的虫体及粘虫胶等杂物，再用冰水混合物校正温度以进行下组测试。

1.2.2 无外源水分下冬型梨木虱的低温存活能力 无外源水分下冬型梨木虱的低温存活能力选用2月份冬型梨木虱进行测试，试验共设置4个温度梯度，分别为-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃和-25 ℃。根据不同低温下的死亡情况，设置不同时长(1 h、3 h、6 h、9 h、12 h等)处理以测定其低温存活能力。测定前，将要测试的冬型梨木虱装入2.5 mL尖头离心管中，每温度处理重复10～12次，每重复10～15头冬型梨木虱。低温处理时，将装有冬型梨木虱的离心管用报纸紧裹，装入塑封袋后置于低温生化培养箱中进行试验。完成试验处理后，先置于1 ℃冷藏柜中约1 h，再转入室温条件，倒出离心管中的冬型梨木虱，用勾线毛笔尖触碰梨木虱，如冬型梨木虱有振翅或足活动，则记录为存活，无此特征者，即死亡。

1.2.3 有外源水分下冬型梨木虱的低温存活能力 有外源水分条件下对冬型梨木虱低温存活能力测定的试虫及试验设置方法同上，所不同的是在每个离心管中额外加入长1.5 cm、宽0.6 cm的湿滤纸1张。滤纸用蒸馏水浸湿，再用干滤纸吸掉多于水分后，窄边对折成90°放入之前已装好冬型梨木虱的离心管中并分别于-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃不同低温及时长进行处理。因在有外源水分条件下，冬型梨木虱的死亡率明显高于相同处理的无外源水分条件，因此在不同低温条件下处理时长也有别于无外源水分条件。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2016和SPSS 16.0整理并统计试验数据。根据冬型梨木虱在不同低温条件下的死亡率变化，采用SPSS中PROBIT函数计算其致死中时(LT50)[10]。对不同月过冷却点、不同温度及时间处理下死亡率用单因素方差分析(One-way ANOVA)和Duncan氏新复极差法进行显著性比较。

2 结果与分析

2.1 冬型梨木虱在不同月份的过冷却点和结 冰点

图1表明，梨木虱月平均过冷却点从-13 ℃～-20 ℃变化不等，平均过冷却点为-14.3 ℃，分布于-12 ℃～-15 ℃，多集中在-14 ℃左右；随月份变化冬型梨木虱的过冷却点最低出现在2月份，10月、11月、12月份过冷点最高，其次为1月和3月(F(5,122)= 37.043，P=0)，梨木虱结冰点随月份变化特点与过冷却点相似，且不同月间差异显著(F(5,122)= 135.13，P=0)。

2.2 无外源水分下冬型梨木虱的低温存活能力

无外源水分条件下，冬型梨木虱死亡率随处理温度的降低和处理时间的延长而提高。-10 ℃下，在所设置的处理时长条件下对冬型梨木虱的存活影响极小，其最高死亡率为6.58%，最低为0.61%，其致死中时为159.6 h(表1)，不同处理间无显著差异(F(4,54)= 1.42，P=0.24)(图2-A)。相对-10 ℃处理，在-15 ℃冬型梨木虱的死亡率明显提高，且随处理时长的增加死亡率明显提高(F(5,71)= 30.7,P=0)，12 h时长处理范围内，其死亡率低于6%，处理时长≥24 h时，冬型梨木虱死亡率接近50%，在 48～60 h内，冬型梨木虱的死亡率约60%(图2-B)，其致死中时为37.57 h。-20 ℃下，3 h时长内，其死亡率< 20%；6 h、9 h时长处理下，其死亡率接近50%；12 h时长处理下，死亡率明显提高，且不同处理组间差异显著(F(4,57)=52.59,P=0)(图 2-C)，其致死中时为6.57 h(表1)。-25 ℃为冬型梨木虱存活的最低温度，3 h处理时长内，梨木虱个体几乎全死亡(图2-D)(表1)。

表1 不同低温条件下冬型梨木虱的致死中时间

2.3 有外源水分下冬型梨木虱的低温存活能力

有外源水分条件下，冬型梨木虱的死亡率均高于无外源水分条件下的相同低温处理。-10 ℃及不同时长处理下，其最低死亡率为 43.4%，最高为63.3%，不同时长处理间差异显著(F(4,54)=7.95,P=0)(图2-E)，其致死中时为5.09 h(表1)。-15 ℃ 1 h和3 h时长处理条件下其死亡率接近70%，当处理时长≥6 h时死亡率高于80%，低温处理时长≥12 h时，冬型梨木虱几乎无存活，且不同处理间差异显著(F(4,58)= 13.9,P=0)(图2-F)，其致死中时为0.78 h(表1)。-20 ℃ 1 h时长处理下，其平均死亡率约为60%；当处理时长≥3 h时，死亡率高于90%，不同时长处理间差异显著(F(2,31)=21.63,P=0)，其致死中时为0.69 h(图2-G，表1)。

3 讨论与结论

昆虫的耐寒和低温存活能力在一定程度上决定其时空分布和种群波动特点，通常将过冷却点、低温暴露试验作为衡量昆虫耐寒性的重要指标[11]。对冬型梨木虱过冷却点测定表明，其冷却点主要分布在-14 ℃左右，过冷却点随月份也呈明显变化，1、2月为最冷月份，过冷却点也最低，冬型梨木虱的结冰点与其变化特点相似，说明冬型梨木虱在经历秋冬季低温变化时类同其他越冬昆虫，其过冷却点会发生相应变化[12-15]。当低温(-10 ℃)高于过冷却点温度时，对冬型梨木虱存活几乎无影响；当温度接近过冷却点时(-15 ℃)，12 h内对其影响较小，超过12 h后，其存活开始受影响。试验发现-15 ℃ 12 h时长处理下，约90%冬型梨木虱可存活，说明大部分冬型梨木虱可耐受过冷却的临界状态。对本研究测定的过冷却点统计表明，约95%的冬型梨木虱过冷却点温度≥-20 ℃，几乎所有冬型梨木虱结冰点>-20 ℃，当处理温度(-20 ℃)低于其平均过冷却点(-14.3 ℃)时，随处理时长的增加，其死亡率明显提升，但试验发现在-20 ℃ 1 h时长处理过程中，约90%冬型梨木虱可存活，表明冬型梨木虱可耐受短时的冷冻状态并从中恢复。根据昆虫对过冷却点低温的耐受特点，冬型梨木虱可抵抗或耐受短时的体内结冰状态，可将其划分为耐冷冻型昆虫(Freeze tolerance)[6]；当温度远低于其过冷却点时，即≤-25 ℃，为冬型梨木虱生存的最低限低温。

通常昆虫在越冬前，需调节体内水分含量，以抵御低温带来的影响，而外源水分的引入会明显降低其耐寒性[11,16]。与David等[17]研究一致的是，梨木虱Cacopsyllapyricola暴露于水分条件时，其低温存活能力明显下降，当处理温度(-10 ℃)高于过冷却点时，其死亡率均明显高于相同条件下无水分处理组，可能是外源水分通过表皮渗透进梨木虱体内，引起体液或细胞结冰所致[18]；当温度接近冬型梨木虱过冷却点时，短时间内梨木虱开始大量死亡，明显高出无水分条件下的相同处理组，如无外源水分条件小，-15 ℃ 6 h时长处理下其死亡率为4%，有水分条件时死亡率为82%。当处理温度为-20 ℃，远低于平均过冷却点温度时，在有外源水分条件下，这种致死作用更为明显；当处理时长≥3 h时，约90%的虫体死亡，即低于或等于过冷却点温度为有外源水分条件下冬型梨木虱存活的最低限温度。

梨树进入休眠期后，冬型梨木虱停止取食，随着环境温度的降低冬型梨木虱逐渐转移至越冬场所进行越冬。除行为适应外，冬型梨木虱在干物质含量、体躯大小、体表厚度等方面也明显高于夏型梨木虱[19]，这些变化均有助于冬型梨木虱抵抗冬季缺少食物和低温带来的不利影响。与栖息于地表下越冬昆虫相对恒定微环境不同的是，冬型梨木虱主要于地表上的树皮裂缝处越冬，所处环境温度、湿度等变化明显[20-21]，而这种变化的环境通常会给越冬昆虫生存带来负面影响，如在树干基部越冬的红脂大小蠹Dendroctonusvalens其死亡率普遍高于根部[22]，但因梨木虱较强的耐低温和抗冻融能力[23]，加上其越冬点微环境的缓冲作用，冬季低温对冬型梨木虱的存活影响相对较低。虽然冬型梨木虱接触水分后其耐寒能力下降，死亡率提高，但随着当前气候环境的变化，冬季普遍升温和少雨，在此变化下，越冬低温带来的影响将降低，自然存活率提高[24-25]，防控难度 加大。

本研究表明，当冬型梨木虱接触外源水分后，其耐寒能力下降，低温存活能力降低，基于此，可在低温来临前，对冬型梨木虱越冬场所进行喷水以降低其越冬虫口基数，从而实现防治之目的。