不同土壤類型和含水量下金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的致病力

王 磊，許益鐫，陸永躍，曾 玲

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)紅火蟻研究中心，廣東 廣州510642

紅火蟻Solenopsis invicta Buren 是一種危險(xiǎn)的入侵生物，目前在美國已占據(jù)超過130 萬km2的土地，嚴(yán)重影響了公共安全、人類健康、生態(tài)環(huán)境等(Williams et al.，2001)。在美國南部，每年因?yàn)榧t火蟻造成的損失超過10 億美元(Wojcik et al.，2001)。2004年底，我國大陸首次發(fā)現(xiàn)其入侵(曾玲等，2005a、2005b)，截至2013年已侵入我國南方多個(gè)省區(qū)(Wang et al.，2013)。

目前，防治紅火蟻主要依賴于化學(xué)藥劑，但殺蟲劑會(huì)傷害非靶標(biāo)生物，同時(shí)大范圍使用需要很高的成本(Williams et al.，2003)。作為生物防治重要組成部分的包括綠僵菌和白僵菌在內(nèi)的蟲生真菌在紅火蟻防控中有較好的應(yīng)用前景。Stimac et al.(1993)在實(shí)驗(yàn)室條件下評(píng)價(jià)了球孢白僵菌Beauveria bassiana Vuillemin 菌株對(duì)紅火蟻種群的控制效果，發(fā)現(xiàn)該菌株可以導(dǎo)致70% ～92%紅火蟻死亡。Sanchez-Pe?a (1992)在實(shí)驗(yàn)室條件下發(fā)現(xiàn)金龜子綠僵菌Metarhizium anisopliae (Metch.)在5 d 內(nèi)可使100%紅火蟻蟻后死亡。研究顯示，含球孢白僵菌的球形餌劑在野外對(duì)紅火蟻有不錯(cuò)的防治效果(Bextine ＆ Thorvilson，2002a、2002b;Thorvilson et al.，2002)。Bextine ＆ Thorvilson (2004)研制了用于田間撒播防控紅火蟻的含球孢白僵菌誘餌的新型設(shè)備。美國已經(jīng)有商業(yè)化應(yīng)用的含有生防真菌的生物農(nóng)藥問世(Williams et al.，2003)。

自發(fā)現(xiàn)紅火蟻入侵后，我國在篩選對(duì)紅火蟻高效的生防真菌方面做了很多工作。Kafle et al.(2011)評(píng)價(jià)了臺(tái)灣本地的白僵菌菌株在實(shí)驗(yàn)室和野外條件下對(duì)紅火蟻的防控效果。劉曉燕等(2010)在紅火蟻?zhàn)匀环N群中分離出了淡紫擬青霉Paecilomyces liacinus (Thom)Samson，在實(shí)驗(yàn)室條件下發(fā)現(xiàn)其對(duì)紅火蟻的致死率可達(dá)70%。楊佳后等(2009)在實(shí)驗(yàn)室條件下評(píng)價(jià)了4 株球孢白僵菌菌株對(duì)紅火蟻的效果，發(fā)現(xiàn)原始寄主為紅火蟻的菌株5974 效果最好。呂利華等(2011)評(píng)價(jià)了1 株淡紫擬青霉、1 株金龜子綠僵菌菌株Ma01 和4 株球孢白僵菌菌株Bb01、Bb02、Bb03、Bb04 對(duì)紅火蟻的防治效果，發(fā)現(xiàn)Bb02 和Bb04 是紅火蟻微生物防治的優(yōu)良菌株。李薇等(2007)評(píng)價(jià)了3 株金龜子綠僵菌菌株對(duì)紅火蟻的防治效果，發(fā)現(xiàn)在室內(nèi)條件下，紅火蟻在1 周內(nèi)的死亡率均達(dá)到90%以上。

在田間應(yīng)用時(shí)，外界因子如溫度、濕度、紫外線對(duì)蟲生真菌的生物活性、毒力等有著重要的影響(張偉等，2013)，導(dǎo)致其對(duì)紅火蟻的防治效果不理想(Fuxa ＆ Richter，2004;Oi ＆ Pereira，1993;Taber，2000;Williams et al.，2001)。紅火蟻是一種地棲螞蟻，因此土壤對(duì)蟲生真菌防治效果起著重要的作用。Pereira et al.(1993a、1993b)指出土壤中的微生物和養(yǎng)分會(huì)影響球孢白僵菌的防效。Fuxa ＆Richter(2004)研究了不同土壤濕度和組分下球孢白僵菌對(duì)紅火蟻的防效，發(fā)現(xiàn)濕度對(duì)白僵菌的毒力有較大影響，粘土中的白僵菌對(duì)紅火蟻防效較差。

本文研究土壤濕度和類型對(duì)金龜子綠僵菌防控紅火蟻效果的影響。試驗(yàn)中使用的金龜子綠僵菌M09 在室內(nèi)生測中對(duì)紅火蟻具有較高毒力(未出版)，且該菌株已可規(guī)?；a(chǎn)，目前主要用于林業(yè)害蟲防治(私人通訊)，是一支極有潛力的紅火蟻生防真菌。在發(fā)展其成為生物農(nóng)藥前，需要了解外界環(huán)境因子對(duì)其防效的影響。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 蟲源及蟲生真菌 紅火蟻采集于廣東省廣州市區(qū)，在室內(nèi)溫度26 ℃、濕度60% ～70%條件下使用10%糖水、黃粉蟲飼養(yǎng)。金龜子綠僵菌M09孢子粉購自廣東省林業(yè)科學(xué)研究院。

1.1.2 土壤含水量計(jì)算及土壤類型的確定 土壤采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，磨碎后使用干燥箱在100 ℃下烘至恒重。土壤含水量計(jì)算參考Wang et al.(2012)。

相對(duì)含水量= 絕對(duì)含水量/飽和含水量×100%。

在一個(gè)整理箱(20 cm×15 cm×15 cm)內(nèi)按比例加入恒重的土壤和純水配制得到相對(duì)含水量為50%的土壤。將配制好的土壤放置5 ～10 min，使水分能完全滲入土粒中。通過土壤粒徑的組成將采集到的土壤分為粘土、砂土和壤土(黃昌勇和徐建明，2010)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 不同劑量金龜子綠僵菌M09 對(duì)紅火蟻工蟻的侵染情況 稱取150 g 含水量為50%的壤土置于一次性碗中，將金龜子綠僵菌孢子粉混入其中，再放入100 頭紅火蟻工蟻，加蓋以防止工蟻逃脫和水分喪失。每天檢查一次性碗的質(zhì)量，根據(jù)情況加水以維持其中的土壤濕度。分別于第4 天、第7 天和第10 天檢查并記錄紅火蟻死亡情況，并對(duì)死蟲體進(jìn)行保濕培養(yǎng)，觀察其是否變?yōu)榻┫x。金龜子綠僵菌的劑量分別為0.02、0.05、0.10、0.20、0.50 和1.00 g，以不含金龜子綠僵菌孢子的土壤作為對(duì)照。試驗(yàn)重復(fù)5 次。

1.2.2 不同濕度條件下金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的侵染情況 土壤濕度梯度設(shè)定為10%、30%、50%、70%和90%。分別稱取150 g 含有0.3 g 金龜子綠僵菌的相應(yīng)含水量的壤土置于一次性碗中，放入100 頭紅火蟻工蟻，加蓋以防止工蟻逃脫和水分喪失，并稱重。每天檢查一次性碗的質(zhì)量，根據(jù)情況加水以維持其中的土壤濕度。分別于第2 天、第4天、第6 天、第8 天和第10 天檢查并記錄紅火蟻死亡情況，并對(duì)死蟲體進(jìn)行保濕培養(yǎng)，觀察其是否變?yōu)榻┫x。以含水量為50%和10%的不含菌的土壤作為對(duì)照。試驗(yàn)重復(fù)5 次。

1.2.3 不同土壤類型下金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的侵染情況 試驗(yàn)使用砂土、壤土和粘土3 種類型。稱取150 g 含有0.3 g 綠僵菌、含水量為50%的土壤置于一次性碗中，再放入100 頭紅火蟻工蟻，加蓋以防止工蟻逃脫和水分喪失。每天檢查一次性碗的質(zhì)量，根據(jù)情況加水以維持其中的土壤濕度。分別于第2 天、第4 天、第6 天、第8 天和第10 天檢查并記錄紅火蟻死亡情況，并對(duì)死蟲體進(jìn)行保濕培養(yǎng)，觀察其是否變?yōu)榻┫x。以不含綠僵菌的壤土作為對(duì)照。試驗(yàn)重復(fù)5 次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)先用Shapiro-Wilk test 檢驗(yàn)正態(tài)分布，再用Levene's test 進(jìn)行方差齊性檢驗(yàn)。對(duì)于符合正態(tài)分布和方差齊的數(shù)據(jù)使用Tukey 法進(jìn)行多重比較分析;對(duì)于方差不齊的數(shù)據(jù)使用非參數(shù)檢驗(yàn)Kruskal-Wallis test 進(jìn)行分析。當(dāng)Kruskal-Wallis test分析發(fā)現(xiàn)各組間在0.05 水平上差異顯著時(shí)，使用Mann-Whitney test 或two-sample Kolmogorov-Smirnov test 比較。以上分析均在SPSS 18.0 軟件中操作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同劑量金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻工蟻的毒力

金龜子綠僵菌孢子量與紅火蟻死亡率呈正相關(guān)(表1)。工蟻死亡率隨著金龜子綠僵菌劑量的增大和處理時(shí)間的延長而上升。當(dāng)劑量為0.20 g時(shí)，50%紅火蟻在處理后第4 天死亡;劑量為0.02 g時(shí)，50%工蟻在處理后第7 天死亡，在第10 天時(shí)，工蟻存活率僅為20.6%。

對(duì)處理4 d 后不同劑量金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的致死情況進(jìn)行分析擬合，得到工蟻存活率與金龜子綠僵菌劑量間的指數(shù)回歸方程，Y =0.8143e-1.32X(n=6，R=0.9555，P ＜0.01)。在這個(gè)模型中，Y 代表工蟻存活率，X 代表金龜子綠僵菌的劑量。

表1 不同劑量金龜子綠僵菌M09 處理下紅火蟻工蟻的存活率(%)Table 1 Survival rates (%)of S.invicta workers at different dose of M.anisopliae M09 on different days

2.2 不同土壤濕度下金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的毒力

土壤濕度會(huì)顯著影響金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的防效(表2)。處理4 d 后，含水量為10%和30%的土壤中紅火蟻存活率分別為0 和24.0%，顯著低于其他處理和對(duì)照。但在處理6 d 后，含水量為10%的對(duì)照土壤中工蟻存活率迅速下降，在處理10 d 后，工蟻全部死亡。在處理10 d 后，含水量為10%、30%和50%的土壤中工蟻存活率分別為0、0、5.0%;70%含水量的土壤中工蟻存活率為32.8%，與含水量為50%的對(duì)照差異顯著;同時(shí)，含水量為50%的土壤中工蟻存活率僅為5.0%，顯著低于50%的對(duì)照。

2.3 不同土壤類型下金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的毒力

土壤類型會(huì)對(duì)金龜子綠僵菌的毒力產(chǎn)生顯著影響(圖1)。在砂土條件下，處理2 d 后紅火蟻的存活率僅為0.488，顯著低于壤土和粘土(χ2=13.807，df=3，P =0.003)。處理6 d 后，各土壤類型下，紅火蟻的存活率均低于0.200，差異不顯著，且均顯著低于對(duì)照(F=13.306，df =3，P =0.000)。處理10 d 后，3 種土壤中的紅火蟻幾乎全部死亡(χ2=14.868，df=3，P=0.002)。

表2 含有金龜子綠僵菌M09 的不同濕度土壤中紅火蟻的存活率(%)Table 2 Survival rate (%)of S.invicta workers treated with M.anisopliae M09 in soils of different relative water content

圖1 不同土壤類型下金龜子綠僵菌處理紅火蟻的存活率Fig.1 Survival rate of S.invicta workers in the soil types containing M.anisopliae M09

3 小結(jié)與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，金龜子綠僵菌在高濕和低濕(90%、50%、30%、10%)環(huán)境下對(duì)紅火蟻有較高的毒力。但是，處理4 d 后10%對(duì)照土壤中的工蟻死亡率也較高，說明低濕環(huán)境不適合紅火蟻生存。Potts et al.(1984)指出，在有幼蟻存在的情況下，工蟻喜歡選擇高濕的環(huán)境(濕度接近100%)。高億波(2007)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在春季時(shí)，廣東地區(qū)的紅火蟻蟻巢中央深度6 cm 處的濕度可以達(dá)到90%以上。因此，在野外使用金龜子綠僵菌防治紅火蟻時(shí)可以不用考慮土壤濕度對(duì)其防效的影響。當(dāng)外界濕度達(dá)不到蟲生真菌的要求時(shí)，可以選擇改變施用時(shí)間或施用手段來提高土壤濕度。Wang et al.(2013)認(rèn)為，廣東春季頻繁的降水給紅火蟻的防治帶來了一定的困難，尤其是使用餌劑進(jìn)行防治。但是，高濕環(huán)境較適合綠僵菌孢子萌發(fā)(宋漳和江英成，2001);金龜子綠僵菌在春季和夏季對(duì)廣東地區(qū)的紅火蟻具有較好的防治效果。

本研究發(fā)現(xiàn)，土壤類型會(huì)影響金龜子綠僵菌對(duì)紅火蟻的毒力。雖然在金龜子綠僵菌處理10 d 后，3 種土壤中的紅火蟻死亡率均達(dá)到90%以上，但是在砂土中，綠僵菌對(duì)紅火蟻的致死速率最快，處理后4 d 工蟻的存活率僅為20%;處理6 d 后，壤土中80%工蟻死亡。Fuxa ＆ Richter(2004)指出，在粘土中的球孢白僵菌對(duì)紅火蟻的致死率與空白對(duì)照差異不顯著。本研究也發(fā)現(xiàn)，在3 種類型土壤中，粘土對(duì)金龜子綠僵菌防效的影響最大，處理10 d 后，粘土中的紅火蟻死亡率仍然與對(duì)照差異顯著。因此，粘土對(duì)蟲生真菌的防效均有抑制作用，但是對(duì)金龜子綠僵菌防效的影響要小于對(duì)球孢白僵菌。下一步需要研究粘土與蟲生真菌的互作。

相對(duì)于土壤濕度，土壤類型對(duì)蟲生真菌防效的影響更大。廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所(2004)指出，廣東省內(nèi)土壤類型以壤土為主。因此，如果在廣東省內(nèi)使用金龜子綠僵菌M09 防治紅火蟻，必須要與其他防治因子相結(jié)合。Wang et al.(2012)指出，氟蟲腈在土壤高濕條件(含水量90%以上)下對(duì)紅火蟻的防治效果優(yōu)于低濕條件，而作者發(fā)現(xiàn)常規(guī)劑量下氟蟲腈對(duì)金龜子綠僵菌M09 的萌發(fā)和生長沒有影響(未出版)。因此，研制針對(duì)高濕條件下使用的含有氟蟲腈和金龜子綠僵菌的混用農(nóng)藥，不僅可以提高對(duì)紅火蟻的防治效果，而且可以減少農(nóng)藥使用量。

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