白蠟外齒莖蜂幼蟲齡數(shù)和齡期測定

閆家河，夏明輝，劉煥秀，王曉燕，楊啟萌，柏魯林，武海衛(wèi)*

(1. 商河縣森林保護站，山東商河 251600；2. 濟南市森林保護站，濟南 250099；3. 山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟南 250014；4. 濟南市園林花卉苗木培育中心，濟南 250099；5. 商河縣林業(yè)站，山東商河 251600)

白蠟外齒莖蜂StenocephusfraxiniWei是危害白蠟樹Fraxinusspp.枝梢的重要鉆蛀性害蟲(Weietal.，2015；桂炳中等，2018；閆家河等，2018 a；閆家河等，2018 b；)。成蟲將卵產(chǎn)于梢莖和復(fù)葉葉軸莖內(nèi)，幼蟲孵化后即蛀入髓心危害，致使被害部位的復(fù)葉青枯萎蔫，影響綠化美化景觀效果。

幼蟲齡數(shù)及各齡發(fā)育歷期是確定防治時期的關(guān)鍵因子，也是該蟲生物學(xué)的重要研究內(nèi)容。Dyar研究發(fā)現(xiàn)幼蟲某個部位的長寬度隨著齡期增長呈一定幾何數(shù)學(xué)關(guān)系，通過Dyar法則可推斷幼蟲齡期(彩萬志和龐雄飛，2001)?；诖?，王小藝等(2005)認(rèn)為尾叉長度和口緣寬度是白蠟窄吉丁AgrilusplanipennisFairmaire幼蟲齡期劃分的最佳指標(biāo)，鉤長和咽骨長則常用作棗實蠅Carpomyavesuviana齡期劃分的依據(jù)(胡隴生等，2012)。蛾類幼蟲則常用頭殼寬度作為齡期劃分的重要指標(biāo)(孫艷娟等，2009)。本文擬通過測定白蠟外齒莖蜂幼蟲體長、頭寬、體寬、尾鋏長及尾鋏基徑寬5項指標(biāo)，以期得到區(qū)分和判定幼蟲蟲齡的最佳形態(tài)特征及指標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 材料儀器

體視顯微鏡(OLYMPUS-SZX7-1063)、CCD成像系統(tǒng)(北京斯內(nèi)克創(chuàng)新科技有限公司生產(chǎn))等。

1.2 幼蟲采集與體值測量

2017-2018年4月中下旬成蟲高峰期過后、幼蟲初孵化起，選擇山東省濟南市商河縣城青年路、商中路、商展路、彩虹路、縣林業(yè)局及縣教體局院內(nèi)等處的白蠟樹Fraxinusspp.(美國紅梣F.pennsylvanica、絨毛白蠟F.velutina、美國白梣F.americana等)，每隔1～3 d剪取1 a生新梢、復(fù)葉葉軸進行剖檢，每批次取幼蟲6～92頭不等，在體視顯微鏡下用自動測量軟件，測量幼蟲的體長(頭部至尾鋏末端)、頭寬、體寬(胸部第3節(jié))(圖1)、尾鋏長(尾鋏端部至基部)和尾鋏基徑寬(尾鋏基部與腹末相接處的尾鋏直徑或兩側(cè)寬度值)(圖2)共5個數(shù)值；幼蟲危害中后期直至老熟、進入預(yù)蛹期，每隔6～10 d在上述地點取白蠟樹1 a生枝梢，繼續(xù)測量上述5個數(shù)值。試驗共測量803頭計2 608頭次，測定過程中記錄好顯微鏡的放大倍數(shù)(目鏡10×、物鏡1×，總放大倍數(shù)8～56倍；統(tǒng)一在標(biāo)定的12.5×下測量，部分同時在25～56×下測量)，統(tǒng)計分析前對測定結(jié)果進行校正。

1.3 幼蟲齡數(shù)的確定

采用頻次分布法、戴氏法則和Crosby生長法則，應(yīng)用Brooks指數(shù)、Crosby指數(shù)以及線性回歸來確定白蠟外齒莖蜂最佳齡數(shù)劃分(萬喻等，2015；李小敏等，2017)。

計算公式如下：

Brooks指數(shù)=Xn/Xn-1；

Crosby指數(shù)=(bn-bn-1)/bn-1；

式中：Xn和Xn-1分別指第n齡幼蟲和第n-1齡幼蟲所測指標(biāo)的均值；bn和bn-1分別指第n和第n-1個Brooks指數(shù)。

1.4 幼蟲齡期的確定

2015-2018年，本試驗自幼蟲孵化初期至老熟休眠期(咬食完預(yù)羽化孔、作好蛹室)持續(xù)剖檢枝條、測量幼蟲，根據(jù)1.3的測定結(jié)果，測算各齡幼蟲的齡期。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS Statistics 17.0和 Microsoft Excel 2013等軟件，對白蠟外齒莖蜂幼蟲的體長、頭寬、體寬、尾鋏長、尾鋏基徑寬各項指標(biāo)計算均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差，進行頻次統(tǒng)計、回歸分析和制圖。

圖1 幼蟲體長、頭寬、體寬測量示意圖Fig.1 Measurement diagram of body length, head width and body width of the larvae注：1，體長；2，頭寬；3，體寬(胸部第3節(jié))。Note: 1, Body length; 2, Head width; 3, Body width (3rd segment of thorax).

2 結(jié)果與分析

2.1 白蠟外齒莖蜂幼蟲齡數(shù)的確定

2.1.1頻次分布統(tǒng)計

對白蠟外齒莖蜂各齡幼蟲的體長、頭寬、體寬、尾鋏長、尾鋏基徑寬5項指標(biāo)測定值頻次分布統(tǒng)計分析結(jié)果顯示：體長(圖3)、體寬(圖5)和尾鋏長(圖6)頻次分布集中區(qū)域分布不明顯，且Crosby指數(shù)有的大于10%(表1)，不適宜作為分齡指標(biāo)(劉永華等，2014)。而頭寬(圖4)和尾鋏基徑寬(圖7)都出現(xiàn)了5個相對明顯的集中分布區(qū)，且頭寬和尾鋏基徑寬Crosby指數(shù)均小于10%(表1)，初步判定頭寬和尾鋏基徑寬為劃分幼蟲齡數(shù)的主要指標(biāo)。根據(jù)頻次分布一個頻次分布集中的區(qū)域?qū)?yīng)一個幼蟲齡數(shù)的原則(Hunt and Chapman，2001)，可將白蠟外齒莖蜂幼蟲劃分為5齡。1～5齡幼蟲的頭寬值分別為0.414±0.002 mm、0.526±0.002 mm、0.713±0.005 mm、1.003±0.006 mm、1.398±0.010 mm，尾鋏基徑寬值分別為0.060±0.001 mm、0.095±0.001 mm、0.150±0.002 mm、0.231±0.002 mm、0.344±0.005 mm。

圖2 幼蟲尾鋏長、尾鋏基徑寬測量示意圖Fig.2 Measurement diagram of forceps length and forceps basal width of the larvae注：1，尾鋏長；2，尾鋏基徑寬。Note: 1, Forceps length；2, Forceps basal width.

圖3 白蠟外齒莖蜂幼蟲體長頻次分布圖Fig.3 Frequency distribution of the body length of Stenocephus fratini larvae

圖4 白蠟外齒莖蜂幼蟲頭寬頻次分布圖Fig.4 Frequency distribution of the head width of Stenocephus fratini larvae

圖5 白蠟外齒莖蜂幼蟲體寬頻次分布圖Fig.5 Frequency distribution of the body width of Stenocephus fratini larvae

圖6 白蠟外齒莖蜂幼蟲尾鋏長頻次分布圖Fig.6 Frequency distribution of the forceps length of Stenocephus fratini larvae

圖7 白蠟外齒莖蜂幼蟲尾鋏基徑寬頻次分布圖Fig.7 Frequency distribution of the forceps basal width of Stenocephus fratini larvae

2.1.2回歸分析

對白蠟外齒莖蜂各齡幼蟲的體長、頭寬、體寬、尾鋏長、尾鋏基徑寬5項指標(biāo)和齡數(shù)進行線性和指數(shù)回歸分析(表2)，結(jié)果表明，各項指標(biāo)的線性關(guān)系、指數(shù)關(guān)系與幼蟲齡數(shù)存在極顯著相關(guān)關(guān)系(P<0.0001)，表明幼蟲分為5齡是合理的；其中指數(shù)模型決定系數(shù)最大，二次線性和直線模型決定系數(shù)較小。由表2還可以看出，幼蟲頭寬和尾鋏基徑寬測量值與幼蟲齡數(shù)的決定系數(shù)明顯優(yōu)于幼蟲體長、體寬、尾鋏長測量值與幼蟲齡數(shù)的決定系數(shù)，即頭寬和尾鋏基徑寬可作為劃分白蠟外齒莖蜂的主要指標(biāo)。由圖8可以看出，白蠟外齒莖蜂幼蟲各測量值的平均值自然對數(shù)與幼蟲齡數(shù)存在極顯著線性關(guān)系(P<0.0001)，且尾鋏基徑寬與齡數(shù)的決定系數(shù)(R2=0.9991)最大，頭寬與齡數(shù)的決定系數(shù)(R2=0.9957)次之，明顯優(yōu)于體長、體寬、尾鋏長，這進一步驗證了頭寬和尾鋏基徑寬可作為劃分白蠟外齒莖蜂幼蟲齡數(shù)的主要指標(biāo)，根據(jù)頭寬和尾鋏基徑寬將白蠟外齒莖蜂幼蟲分為5齡是合理的。

表2 白蠟外齒莖蜂5種形態(tài)結(jié)構(gòu)測量值回歸方程及決定系數(shù)

圖8 白蠟外齒莖蜂幼蟲體長、頭寬、體寬、尾鋏長及尾鋏基徑寬平均值的自然對數(shù)與蟲齡的回歸關(guān)系Fig.8 The regression relationship between the natural logarithm of the mean and instars of Stenocephus fraxini larva

2.2 白蠟外齒莖蜂幼蟲的齡期

根據(jù)2015-2018年連續(xù)4年的不同時期各齡幼蟲所占比例，推算各齡幼蟲齡期大致如下。

1齡幼蟲2～3 d，平均2.5 d；2齡幼蟲3～4 d，平均3.5 d；3齡幼蟲4～7 d，平均5 d；4齡幼蟲6～10 d，平均8 d；5齡幼蟲35～50 d，平均40 d。從孵化至老熟，整個幼蟲歷期50～70 d，平均60 d左右。幼蟲歷期與氣溫、同枝條內(nèi)幼蟲數(shù)量及營養(yǎng)均有一定關(guān)系。

成蟲高峰期之后約10 d，幼蟲大量孵化。前2齡幼蟲歷期很短，只有5～7 d，頭殼皮及蟲蛻混雜于梢莖或復(fù)葉葉軸莖蛀道內(nèi)的蟲糞及碎屑中；第4～5齡幼蟲歷期較長，尤其第5齡幼蟲達35～45 d，遠(yuǎn)高于前4齡歷期之和，顯示該幼蟲發(fā)育歷期較為特殊。

根據(jù)歷年測量結(jié)果及野外調(diào)查，4月下旬，幼蟲普遍進入4齡期；4月下旬末至5月上旬初，幼蟲普遍開始進入5齡；5月中旬至6月上中旬為5齡幼蟲蛀食危害最甚期，而此期也正是幼蟲倒蛀型危害方式所致寄主落葉盛期，顯示5齡幼蟲發(fā)育進度與危害盛期高度契合。

3 結(jié)論與討論

3.1 幼蟲齡數(shù)

研究表明，莖蜂科的灰翅麥莖蜂CephusfumipennisEversmann幼蟲有5齡(吳秀花等，2016)，也有報道為4齡(祈樂民等，1995)；梨莖蜂JanuspiriOkanotaetMuramatsu幼蟲有8齡(陳東華等，1994)。同時，膜翅目其他科幼蟲也多有雌雄不同齡數(shù)現(xiàn)象，如中華厚爪葉蜂StauronematussinicusLiu, Li & Wei雄蟲4齡，雌蟲5齡(閆家河等，2018 c)；楊黑點葉蜂PristophoraconjugataDahlbom雄蟲5齡，雌蟲6齡(范麗清，2008)。本研究通過測定白蠟外齒莖蜂幼蟲體長、頭寬、體寬、尾鋏長和尾鋏基徑寬5項指標(biāo)，確定白蠟外齒莖蜂幼蟲共5齡，頭寬值和尾鋏基徑寬值可作為齡數(shù)劃分的主要指標(biāo)，與Dyar法則相一致。在不同環(huán)境條件下，幼蟲的生理狀況會出現(xiàn)明顯差異，從而導(dǎo)致幼蟲的體長和體寬變化較大，再者尾鋏長度測量難度較大，且Crosby指數(shù)均出現(xiàn)大于10%，因此體長、體寬和尾鋏長均不宜作為齡數(shù)劃分的指標(biāo)和依據(jù)。

本文依據(jù)不同時段幼蟲發(fā)育進度，依次進行測量。自幼蟲孵化之初便持續(xù)測量幼蟲頭寬、尾鋏基徑等5個數(shù)值，并在蛀道內(nèi)發(fā)現(xiàn)和測量部分頭殼皮及蟲蛻(尾鋏基徑寬)，進一步明晰了幼蟲齡數(shù)。另外，本試驗還通過測定雌雄成蟲頭寬(分別平均為1.84 mm、1.61 mm)，發(fā)現(xiàn)其最大值與最小值(2.14/1.24)相差懸殊；其末齡幼蟲頭寬值平均1.40 mm也相應(yīng)差距很大。通過測量老熟幼蟲、預(yù)蛹并按其頭寬值分為大、中、小3級分別飼養(yǎng)至蛹和成蟲，結(jié)合持續(xù)測量結(jié)果，推測雌雄幼蟲齡數(shù)可能相同。飼養(yǎng)224頭預(yù)蛹，頭寬值≥1.41 mm，均為雌蟲；頭寬值≤1.20 mm，均為雄蟲；頭寬值介于1.21～1.30 mm，約10%為雌蟲、90%為雄蟲；頭寬值介于1.31～1.40 mm，約55%為雌蟲、45%為雄蟲。也即雄性幼蟲頭寬值介于1.04～1.40 mm，雌性幼蟲頭寬值介于1.20～1.61 mm。

需要指出，少數(shù)個體，主要是體型較大的 4齡幼蟲與體型較小的5齡幼蟲，或者部分雌性4齡幼蟲與部分雄性5齡幼蟲，如果兩者相混雜、同批出現(xiàn)，依據(jù)現(xiàn)有頭寬值和尾鋏基徑值則難以準(zhǔn)確界定，只能根據(jù)幼蟲發(fā)育和危害時段，大致進行區(qū)分。

3.2 幼蟲齡期

根據(jù)幼蟲測量結(jié)果及不同階段各齡幼蟲所占比例，測算1～5齡幼蟲平均齡期分別為約2.5 d、3.5 d、5 d、8 d、40 d。商河縣從4月20日左右開始孵化至6月下旬、7月上中旬幼蟲大部分老熟，整個幼蟲歷期50～70 d，平均60 d左右。

對于隱蔽性害蟲幼蟲齡期的測算，應(yīng)用“種群眾數(shù)齡期”測算法較為適宜。但由于本項研究側(cè)重于齡數(shù)的確定，調(diào)查時期不十分連貫、個別蟲齡過于集中、蟲齡有所選擇等，采集數(shù)據(jù)不便于應(yīng)用“種群眾數(shù)齡期”法進行統(tǒng)計分析，只能根據(jù)測量結(jié)果和發(fā)育進度大致估測。各齡歷期的精確值，有待今后進行科學(xué)的調(diào)查與統(tǒng)計。

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，在商河縣，6月下旬至8月初(多為6月下旬至7月中旬)白蠟外齒莖蜂大多以老熟幼蟲滯育或休眠越夏，少量近老熟幼蟲待8-9月高溫過后，9-11月間仍可略微活動、取食，或者繼續(xù)啃食木質(zhì)部作此前未完成的預(yù)羽化孔(閆家河等，2018 b)。因此，這部分5齡幼蟲的齡期會大大延長，或可達到甚至超80～90 d。另外，部分9-10月后仍繼續(xù)在枝條內(nèi)活動的部分近老熟幼蟲(體型呈S狀)，不能排除有的系被天敵昆蟲產(chǎn)卵寄生，可能因條件不適或時機不到，而未發(fā)育出天敵幼蟲(閆家河等，2018 b)；2020年3月剖檢3頭S狀老熟幼蟲，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)均有已死亡或發(fā)育不良的天敵幼蟲，為沒有正常變態(tài)的這部分幼蟲可能被寄生提供了佐證。目前已基本明確，在沈陽地區(qū)，10月中下旬氣溫降至0℃以下后，美國紅梣和花曲柳F.chinensissubsp.rhynchophylla(Hance)枝條髓部被何氏雙短姬蜂BicurtahejunhuaiLiu, Yan & Broad(Liuetal.，2019)寄生的白蠟外齒莖蜂幼蟲仍呈微弱活動的S狀，直至其體內(nèi)的姬蜂幼蟲完全脫出而死亡；而未被寄生的白蠟外齒莖蜂幼蟲，則在低溫作用下快速變態(tài)為不動不食、頭胸相對分離、蟲體平直的預(yù)蛹(閆家河等，2018 b)，幼蟲的兩種形態(tài)較易辨別。

明確幼蟲的齡數(shù)和齡期，是昆蟲生物學(xué)特性研究的基本要求，也是確定幼蟲防治時機的重要依據(jù)。白蠟外齒莖蜂幼蟲3齡前危害較輕，進入4～5齡后除蛀害枝梢髓部外，還蛀食復(fù)葉葉軸基部的營養(yǎng)組織，造成大量復(fù)葉青枯、干枯脫落(閆家河等，2018 a)。本研究測定表明，測量幼蟲的頭寬及尾鋏基徑寬，可基本確定幼蟲齡數(shù)，生產(chǎn)上抓住3～4齡前有利時機尤其1～2齡期及時進行防治，可取得良好防效。

致謝：商河縣森林保護站王濤、王晶、王登利等幫助進行試驗調(diào)查，特致謝意！