龄期、食料和密度对小地老虎幼虫自残的影响

关键词：小地老虎；自残；食料；密度；幼虫龄期；校正自残率

小地老虎（Agrotis ipsilon）属鳞翅目（Lepidop-tera）夜蛾科（Noctuidae），也叫土蚕，切根虫，是地老虎中危害最严重、分布最广的种类，为世界性地下害虫，可危害玉米、牧草、白菜、烟草和茶叶等多种作物，给我国农业带来巨大损失。据统计，小地老虎对我国农作物产量造成的损失年均高达14.19万吨。

自残是一种同类相食的行为，对昆虫种群消长和群落结构调整起到重要作用，作为生态学和进化生物学研究的重要组成部分受到广泛关注。田间调查发现，小地老虎成虫特殊的产卵方式与产卵期长的特性使得生活在同一空间的各龄期幼虫接触频繁，至使种内竞争加剧。另外，昆虫的行为一定程度上由食物决定，作为杂食性害虫，小地老虎会在食物不适宜其生存繁衍之时迁移到其他作物上进行为害，自残行为可能会发生改变。因此，研究龄期、食料和密度对小地老虎幼虫自残的影响，对于研究幼虫种群动态规律和预测预报具有重要意义。

自残行为在鳞翅目昆虫中已有广泛报道，例如棉铃虫（Helicoverpa armigera）、甜菜夜蛾（Spo-doptera exigua]和草地贪夜蛾（Spodoptera frugiper-da）等。棉铃虫幼虫在寄主植物不适宜的环境下会通过自残来补充营养，取食含Na+饲料的幼虫自残率更低：高密度饲养下，甜菜夜蛾幼虫的存活率、蛹重、成虫产卵量、寿命和畸形率等指标显著低于对照：草地贪夜蛾幼虫自残率随着密度和／或龄期的增长而增高。目前，国内有关龄期、食料和密度对小地老虎自残特性影响的相关研究鲜有报道。

本研究测定了龄期、食料（烟草、白菜、玉米和人工饲料）和密度对小地老虎校正自残率的影响，以及不同龄期幼虫混合与取食不同食料种群混合对小地老虎被残杀率的影响，并进一步分析龄期、食料和密度对小地老虎自残行为的影响程度，通过多元逐步回归分析，挖掘出对幼虫自残行为影响最大的因子，以期为摸清小地老虎种群动态规律与预测预报提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

1.1.1供试昆虫及食料小地老虎幼虫于2022年6月采自贵州省贵阳市花溪区水库农田（106°27'～106°52'E， 26°11'～26°34' N，海拔1185m），带回室内以玉米、白菜、烟草和人工饲料为食料饲养。其中玉米品种为郑单958、白菜为四季奶油小白菜、烟草为云烟87、人工饲料参照朱丽梅等的配方配制。不同种群小地老虎连续饲养5代后用于试验。饲养和试验条件均为：温度（25+1）℃，相对湿度（80+5）%，光周期为L：D=14：10。

1.1.2主要仪器设备人工气候箱（RX2-380C-3，宁波市科技园区新江南仪器有限公司）；冰柜（海尔BC/BD-519HCZ）；染料（达尔特，昆山骏臻化工有限公司）：红、紫、青、粉红、黄；玻璃饲养瓶：750mL，高15cm，直径8.5cm。

1.2试验设计及方法

1.2.1龄期、食料和密度对小地老虎自残行为的影响

龄期判别参照王轼铭等的方法，试验方法参照王道通等的方法，将4种寄主（小白菜、玉米、烟草和人工饲料）种群的小地老虎2～6龄幼虫分别以30头／瓶（1瓶为一个处理）的密度进行饲养，饲养瓶内保证有新鲜充足食物，以1头／瓶为对照（20瓶一个处理）。重复20次。置于人工培养箱中饲养，定时补充食料、清理粪便，2d后观察记录幼虫白残情况，计算校正自残率。在明确校正自残率最高龄期基础上，测定其余3种密度（5、10、20头／瓶）下4种食料种群小地老虎的校正自残率。

1.2.2不同龄期混合对小地老虎自残行为的影响

按食料种类对4个小地老虎种群不同龄期的幼虫进行染色标记（用染料笔蘸取不同颜色的染料标记不同龄期的幼虫，均匀涂抹至幼虫背部，风干后进行试验），随后将不同种群各龄期幼虫以密度为30头／瓶进行混合饲养观察，每个龄期（2龄、3龄、4龄、5龄和6龄）6头幼虫，1瓶为一个处理：每个龄期以1头／瓶幼虫为对照．20瓶一个处理。重复20次。其余同1.2.1。

1.2.3不同种群混合对小地老虎自残行为的影响将个体大小一致的4个种群小地老虎的2龄幼虫进行染色标记，以饲养密度为24头／瓶进行混合饲养观察，每个种群6头幼虫，1瓶为一个处理，瓶中不放食料：以每个种群幼虫1头／瓶为对照，20瓶为一个处理。重复20次。试验条件同1.2.1。其余龄期幼虫重复如上操作。

1.3数据处理与分析

自残率／被残杀率（%）=被食幼虫数／（饲养密度数-1）×100；校正自残率（%）=（自残率一死亡率）／（1-死亡率）×100。式中，死亡率为饲养密度1头／瓶的各龄期死亡率。

得出的校正自残率数据进行log（x+1）转换后使用双因素和单因素方差分析进行差异性检验，若差异显著则用LSD法（方差齐性）或Tam-hane's T2（M）法（方差不齐）进行多重比较。使用多元逐步回归分析校正自残率／被残杀率与龄期、食料和密度之间的关系。使用Microsoft Excel2019和SPSS 27.0软件进行数据处理分析，数据可视化通过Origin 2021完成。

2结果与分析

2.1龄期、食料和密度（未混合）对小地老虎幼虫自残行为的影响

2.1.1 30头／瓶密度下食料和龄期对小地老虎幼虫校正自残率的影响

不同食料小地老虎种群幼虫校正自残率随龄期的增长均呈单峰变化，5龄幼虫校正自残率最高，2龄最低（图1）。双因素方差分析结果显示，食料、龄期及交互作用对小地老虎幼虫校正自残率影响显著（Plt;0.05），食料间的小地老虎幼虫校正自残率差异主要表现在人工饲料与小白菜、玉米、烟草之间。单因素方差分析结果表明，人工饲料种群（F=138.57，Plt;0.05）和小白菜种群（F=56.96，Plt;0.05）5龄小地老虎幼虫校正自残率显著高于其他龄期，玉米种群（F=30.94．Plt;0.05）和烟草种群（F=40.01，Plt;0.05）4龄、5龄显著高于其他龄期。

2.1.2密度和食料对小地老虎校正自残率的影响

以校正自残率最高的5龄幼虫为研究对象，结果（图2）表明，不同食料小地老虎种群幼虫校正自残率随种群密度的增加而增加，其中人工饲料种群校正自残率增幅较大。双因素方差分析结果表明，食料差异和密度变化对小地老虎幼虫校正自残率有显著影响（Plt;0.05），交互作用影响不明显。单因素方差分析结果表明，人工饲料种群小地老虎幼虫密度为30头／瓶时校正自残率显著高于其他密度，20、10头／瓶显著高于5头／瓶（F=8.28，Plt;0.05）；小白菜种群（F=5.61，Plt;0.05）和玉米种群（F=4.98，Plt;0.05）均为30头／瓶小地老虎幼虫校正自残率显著高于5头／瓶。

2.2混合龄期和食料对小地老虎幼虫自残的影响

2.2.1混合龄期间的被残杀率在30头／瓶密度下，不同食料小地老虎幼虫被残杀率随着龄期的增长呈现下降趋势，2龄幼虫被残杀率最高，5龄最低（图3）。单因素方差分析结果表明，人工饲料种群（F=374.15，Plt;0.05）与玉米种群（F=131.08，Plt;0.01）2龄和3龄幼虫被残杀率显著高于其他龄期，小白菜种群（F=178.55，Plt;0.05）和烟草种群（F=258.27，Plt;0.05）2龄幼虫被残杀率显著高于其他龄期。

2.2.2混合食料种群间的被残杀率在24头／瓶密度下，总体表现为玉米种群的被残杀率较高，人工饲料种群的被残杀率较低（图4）。单因素方差分析结果表明，3龄（F=3.72，Plt;0.05）和4龄（F=3.91，Plt;0.05）玉米种群被残杀率显著高于同龄期的小白菜种群和烟草种群，5龄（F=16.20，Plt;0.05）玉米种群显著高于同龄期的小白菜种群与人工饲料种群，6龄（F=23.93，Plt;0.05）小白菜种群显著高于同龄期其他种群。

2.3小地老虎幼虫自残行为与食料、龄期和密度的回归分析

2.3.1（未混合）小地老虎幼虫校正自残率与食料、龄期和密度的关系

回归分析结果（表1）表明，龄期、密度和食料对小地老虎幼虫校正自残率存在显著影响（Plt;0.01），其中，龄期对小地老虎幼虫校正自残率影响最大（26.80%），密度次之（19.10%），食料最小（4.40%）（图5）。

2.3.2（混合）小地老虎幼虫被残杀率与食料、龄期和密度的关系

回归分析结果（表2）显示，龄期对小地老虎幼虫被残杀率影响显著（Plt;0.05），解释了11%的幼虫被残杀率变异。

3讨论与结论

与低龄幼虫相比，高龄幼虫虫体发育更为完善，对食物和资源的需求也更高，尤其是在高种群密度条件下，一些昆虫会通过残食同种个体满足自身的养分需求。本试验证明，龄期对小地老虎幼虫白残行为有显著影响，校正白残率随龄期的增加而增大，在5龄达到最高，6龄开始降低。这与对草地贪夜蛾幼虫的研究结果较为一致。自残行为在4龄时加快，5龄达到最高，6龄幼虫可能由于进食多和准备化蛹等原因导致其行动缓慢，校正自残率明显降低。不同龄期幼虫混合时被残杀对象偏向于2龄、3龄幼虫，获胜者为高龄幼虫，此结果也与草地贪夜蛾幼虫的研究结果较为一致。

食料能反映出昆虫对寄主的适应性和偏好程度，取食棉花的棉铃虫幼虫自残率显著低于取食花生的，说明棉花是棉铃虫的最适寄主；取食玉米的草地贪夜蛾幼虫自残率显著低于取食其他寄主的，且蛹重更大，化蛹期更短，说明玉米是草地贪夜蛾的最适寄主。本试验证明了食料对小地老虎自残行为产生显著影响，同种密度下取食4种不同食料种群的幼虫校正自残率有所不同，自残程度按大小排序依次为人工饲料种群gt;小白菜种群gt;玉米种群gt;烟草种群，表明烟草为小地老虎的最适寄主，幼虫对人工饲料的喜好较差，导致自残加重。不同种群幼虫混合后被残杀的对象也有所不同，整体表现为玉米种群被残杀率最高，人工饲料种群被残杀率最低。很多研究显示，玉米是小地老虎的适宜寄主，推测可能与玉米种群小地老虎的营养成分有关，被取食后更易满足自身的营养需求，因此表现出较高的被残杀概率，而人工饲料种群因缺乏某些必要的营养成分，导致被取食率低，具体原因还有待进一步分析。

在有限的空间和食物条件下，高密度饲养下昆虫自残行为发生的频率及强度显著高于低密度饲养，可能是因为高密度环境增加了幼虫接触概率，从而导致自残率大幅度提升。本试验证明，密度对小地老虎自残行为有显著影响，校正自残率随着密度的增加而增高，这与前人研究结果一致。

昆虫在发生自残行为的同时也带来了风险，病原体会通过自残行为进行传播。龄期、食料和密度三者综合比较的结果证明，龄期是影响小地老虎幼虫自残行为的最关键因素。可能由于龄期越高幼虫体内所含的病原体颗粒量越多（平均每35.1mg的草地贪夜蛾幼虫体内就含有5x10微粒的病原体），并且龄期越大，食量会越大，攻击性越强，使得龄期成为小地老虎幼虫自残行为的主导作用。由于龄期只解释了自残率和被残杀率少部分变异量，所以具体影响因素还有待研究。

本试验证明，龄期、食料和密度均对小地老虎幼虫自残有显著影响，且龄期的影响最大。另外，饥饿程度、光照周期、体重、温度等也是影响鳞翅目害虫自残行为的重要因素。小地老虎为迁飞性害虫，能够轻易在我国南北方迁移扩散，其自残行为还待进一步系统探索。