施氮水平對(duì)普通大薊馬繁殖及子代性比的影響

張 仲，鄒游興，但建國(guó)

（海南大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院/熱帶農(nóng)林生物災(zāi)害綠色防控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海口 570228）

普通大薊馬（Megalurothrips usitatus）是豆類(lèi)植物上的一種重要害蟲(chóng)[1-3]，尤其對(duì)豇豆屬植物有強(qiáng)烈偏好性[4]。該蟲(chóng)的發(fā)生與危害嚴(yán)重影響豆類(lèi)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[5-6]。在我國(guó)海南島，普通大薊馬對(duì)多種常用殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生了抗藥性，成為最難對(duì)付的豇豆（Vigna unguiculata）害蟲(chóng)[5,7]。普通大薊馬是典型的單倍-二倍體生物（Haplodiploidy），其繁殖方式包括兩性生殖和產(chǎn)雄孤雌生殖[1,8]。性比是昆蟲(chóng)種群結(jié)構(gòu)特征之一[9]，可用來(lái)預(yù)測(cè)薊馬種群增長(zhǎng)趨勢(shì)、確定防治時(shí)間[10]。性比和繁殖力是影響薊馬種群動(dòng)態(tài)的最敏感因子[11]。薊馬的性比受多種非生物因子和生物因子的影響，例如，溫度、食物、薊馬的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性和防控因子等[8,12 -15]。寄主植物質(zhì)量的變化不僅能改變植食性昆蟲(chóng)的繁殖力，還能影響某些昆蟲(chóng)的性別分配，導(dǎo)致性比偏雌或偏雄[16]。氮（N）是影響昆蟲(chóng)寄主植物營(yíng)養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因子之一[17]。然而，迄今為止，有關(guān)N 對(duì)普通大薊馬繁殖的影響國(guó)內(nèi)外尚無(wú)報(bào)道。因此，本研究擬研究不同施氮水平對(duì)豇豆普通大薊馬繁殖及其子代性比的影響，以期為普通大薊馬的綠色防控提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試植物豇豆（品種：‘純豐長(zhǎng)豇’）種植于網(wǎng)室大棚內(nèi)，按“無(wú)公害食品豇豆生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程”進(jìn)行栽培管理[18]，不施用農(nóng)藥。選取健康的幼嫩豆莢作為飼養(yǎng)普通大薊馬的食物。

1.2 供試蟲(chóng)源在海南大學(xué)海甸校區(qū)植物保護(hù)學(xué)院教學(xué)實(shí)驗(yàn)基地豇豆種植區(qū)（110°32′ E，20°05′ N），采集豇豆花內(nèi)的普通大薊馬成蟲(chóng)，帶回室內(nèi)，以幼嫩的豇豆豆莢飼養(yǎng)，適時(shí)更換食物。飼養(yǎng)環(huán)境條件：溫度（26±1）℃、相對(duì)濕度（60±5）%、光周期14∶10（光∶暗）。子代化蛹后將蛹挑入試管（12 mm×100 mm）內(nèi)，進(jìn)行單頭飼養(yǎng)。當(dāng)成蟲(chóng)羽化后，立即按性比1∶1 配對(duì)飼養(yǎng)24 h。最后，挑選出健康的已交配雌蟲(chóng)作為試蟲(chóng)。

1.3 試驗(yàn)方法試驗(yàn)處理：按尿素（含N 46%，中海石油化學(xué)股份有限公司）的施用水平設(shè)置3 個(gè)處理：低N、中N 和高N，其施N 量分別為0、160 和320 kg·hm-2[18]。

盆栽豇豆：采用盆栽法種植豇豆。盆栽土來(lái)自海南大學(xué)海甸校區(qū)植物保護(hù)教學(xué)基地，其基本理化特征值為：全氮 0.371 g·kg-1-2，全磷0.181 g·kg-1-2，全鉀0.952 g·kg-1-2；堿解氮75.3 mg·kg-1，有效磷5.3 mg·kg-1，速效鉀44.7 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)4.62 g·kg-1；PH 為5.93。3 個(gè)處理施用的肥料還包括15 t·hm-2羊糞（內(nèi)蒙古吉人化肥有限公司）、146.25 kg·hm-2過(guò)磷酸鈣（含P2O516%，廣東豐澤化工有限公司）和243.75 kg·hm-2硫酸鉀（含量99%，西隴科學(xué)股份有限公司）。上述肥料的施肥量換算成每盆1 kg 土壤的施肥量，均以基肥形式混施于盆栽土中。采用分期播種豇豆。每個(gè)花盆（17.2 cm×17 cm）保留5 株幼苗，適時(shí)澆水。所有花盆放置于網(wǎng)室大棚內(nèi)。選取苗齡為13～15 d、健康的第1 張葉片供試。

接蟲(chóng)與飼養(yǎng)：用直徑為12 mm 的打孔器在豇豆葉片上切取葉盤(pán)。每支玻璃試管（12 mm×150 mm）內(nèi)放置1 個(gè)葉盤(pán)，葉背面朝上，然后接入1 頭已交配的1 日齡雌蟲(chóng)。每24 h 更換葉盤(pán)，直至雌蟲(chóng)死亡。在體視顯微鏡（XTS20，北京泰克儀器公司）下對(duì)已更換出來(lái)的葉盤(pán)進(jìn)行鏡檢，檢查和記錄卵粒數(shù)。然后將已著卵的葉盤(pán)轉(zhuǎn)移到新的試管中，用幼嫩豇豆豆莢繼續(xù)飼養(yǎng)，直至成蟲(chóng)羽化。所有試管均放置于（26±1）℃、相對(duì)濕度（60±5）%、光周期L光∶D暗= 14∶10 條件下。各處理的親代雌蟲(chóng)數(shù)為40～51 頭。每天觀察親代雌蟲(chóng)的繁殖與存活狀況、子代的數(shù)量與性別。計(jì)算親代雌蟲(chóng)的存活時(shí)間、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵后期、產(chǎn)卵量和日產(chǎn)卵量，以及親代雌蟲(chóng)所產(chǎn)子代成蟲(chóng)的性比（即雄性占成蟲(chóng)比例）和日性比、子代從卵至成蟲(chóng)羽化時(shí)的存活率。

1.4 數(shù)據(jù)處理采用Excel 2010 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的匯總與繪圖；利用SPSS 19.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。子代性比和存活率均經(jīng)反正弦轉(zhuǎn)換后，進(jìn)行方差分析和多重比較（Duncan 多重比較法）。

2 結(jié)果與分析

2.1 親代雌蟲(chóng)的發(fā)育和產(chǎn)卵量親代雌蟲(chóng)的存活天數(shù)和產(chǎn)卵期均以高N 處理最長(zhǎng)，分別長(zhǎng)達(dá)24.48 d和23.13 d，且顯著大于另2 個(gè)處理（P＜0.05）；低N 和中N 處理的存活天數(shù)相似，其值為19 d 左右；低N 和中N 處理的產(chǎn)卵期差異不大，大約為17 d。對(duì)產(chǎn)卵前期而言，高N 處理僅有0.15 d，顯著小于低N 處理（0.92 d）和中N 處理（0.91 d）（P＜0.05）。低N、中N 和高N 處理的產(chǎn)卵量分別為46.51、63.30 和100.13 ?！ご?1，其中，高N 處理與低N 和中N 處理之間的差異都達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。同樣地，高N 處理的日產(chǎn)卵量[4.38?！ぃù啤）-1]也顯著大于低N 處理[2.82 粒·（雌·d）-1]和中N 處理[3.36 ?！ぃù啤）-1]（P＜0.05）（表1）。說(shuō)明已交配普通大薊馬雌蟲(chóng)的存活天數(shù)、產(chǎn)卵前期、產(chǎn)卵期、產(chǎn)卵量和日產(chǎn)卵量均受施N 處理的影響，但產(chǎn)卵后期不隨施N 水平而變化。

表1 豇豆3 種施N 水平下普通大薊馬親代雌蟲(chóng)的發(fā)育與產(chǎn)卵量

2.2 子代性比和日性比豇豆3 種施N 水平下，普通大薊馬親代雌蟲(chóng)在存活期內(nèi)所產(chǎn)子代的性比見(jiàn)圖1。從圖1 可知，子代性比隨豇豆施N 水平的增加而下降，從偏雄性逐步轉(zhuǎn)向偏雌性；低N、中N 和高N 處理的子代性比分別為0.70、0.59 和0.45，彼此之間的差異都達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。

圖1 豇豆施N 水平對(duì)普通大薊馬子代性比的影響

不同施N 條件下普通大薊馬所產(chǎn)子代的日性比展現(xiàn)出了波動(dòng)性（圖2）。但是，在雌蟲(chóng)產(chǎn)卵的前25 d 內(nèi)，子代日性比的波動(dòng)相對(duì)較小；低N 處理的日性比全部偏雄，其值介于0.60～0.83；同樣，中N 處理的日性比基本偏雄，僅有2 d 的性比小于0.5；對(duì)高N 處理而言，日性比多數(shù)偏雌，其值在0.31～0.57 之間變化，日性比等于或大于0.5 的情形僅出現(xiàn)了3 次。

圖2 不同豇豆施N 水平下普通大薊馬所產(chǎn)子代的日性比動(dòng)態(tài)

2.3 子代成蟲(chóng)數(shù)量豇豆施N 水平對(duì)普通大薊馬所產(chǎn)子代的雄蟲(chóng)數(shù)沒(méi)有顯著影響，3 個(gè)處理的子代雄蟲(chóng)數(shù)介于30.22～41.45 頭·雌-1（圖3）。子代雌蟲(chóng)數(shù)量則隨施N 水平的提高而增加，低N、中N 和高N 處理的子代雌蟲(chóng)數(shù)分別為15.51、26.02和57.93 頭·雌-1，彼此之間差異顯著（P＜0.05）。子代成蟲(chóng)數(shù)以高N 處理最多，其值高達(dá)99.38 頭·雌-1，同另2 個(gè)處理的差異均達(dá)到了顯著水平（P＜0.05），但低N 處理（45.73 頭·雌-1）和中N 處理（62.32 頭·雌-1）之間沒(méi)有顯著差異。

圖3 豇豆施N 水平對(duì)普通大薊馬子代成蟲(chóng)數(shù)量的影響

2.4 子代存活率豇豆3 種施N 條件下，普通大薊馬所產(chǎn)子代的存活率介于98.68%～99.24%之間（圖4），彼此間差異不顯著。

圖4 豇豆施N 水平對(duì)普通大薊馬子代存活率的影響

3 討 論

本研究首次在室內(nèi)評(píng)價(jià)了豇豆3 種施N 水平對(duì)普通大薊馬繁殖及其子代性比的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，高N 顯著延長(zhǎng)已交配普通大薊馬雌蟲(chóng)的存活天數(shù)和產(chǎn)卵期，并縮短產(chǎn)卵前期，同時(shí)還提高其產(chǎn)卵量和日產(chǎn)卵量。但是，親代雌蟲(chóng)的這些特征參數(shù)在低N 和中N 處理之間沒(méi)有顯著差異。由此可見(jiàn)，偏施N 肥能促進(jìn)普通大薊馬的繁殖，而少施N 肥對(duì)該蟲(chóng)的繁殖沒(méi)有明顯影響。已交配普通大薊馬雌蟲(chóng)所產(chǎn)子代的性比隨豇豆施N 水平的增加而顯著下降，由偏雄性比逐步轉(zhuǎn)向偏雌性比，這歸功于雌性子代數(shù)的增加。高N 處理還能顯著提高子代成蟲(chóng)的數(shù)量。普通大薊馬子代存活率不受豇豆施N 水平的影響，所以，豇豆施N 水平對(duì)該蟲(chóng)的性別分配具有調(diào)控作用，施N 愈多，產(chǎn)雌愈多。

寄主植物施N 水平影響害蟲(chóng)的生長(zhǎng)與繁殖[16]。Hunt 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，施以中等N 水平的黃瓜（Cucumis sativus）更有利于西花薊馬（Frankliniella occidentalis）的生長(zhǎng)發(fā)育、存活和繁殖。Baez 等[20]曾報(bào)道，施用N 肥促使甜椒（Capsicum annuum）和番茄（Solanum lycopersicum）花朵上西花薊馬的性比更加偏雌。施N 后番茄花朵苯丙氨酸等芳香族氨基酸的含量上升，對(duì)西花薊馬雌蟲(chóng)有利[21 - 22]。二斑葉螨（Tetranychus urticae）也屬單倍二倍體生物[23]，高N 處理能導(dǎo)致該螨的產(chǎn)卵前期縮短、產(chǎn)卵期和壽命延長(zhǎng)、繁殖力提高[24]。雌螨比率隨葉片氮含量的增加而增大[25]。本研究也得到了類(lèi)似的結(jié)果，豇豆偏施N 肥有利于普通大薊馬的繁殖，促使子代性比偏雌。

薊馬的發(fā)生與危害跟N 肥的施用有密切的關(guān)系[26 - 27]。對(duì)西花薊馬的研究表明，在多種寄主植物上的成蟲(chóng)數(shù)量隨施N 水平的增加而增加，例如，番茄[20 - 21, 28]、菊花（Dendranthema grandiflora）[29-31]和月季（Rosa hybrida）[32]。施用N 肥對(duì)薊馬種群的這種促進(jìn)作用可能跟植株體內(nèi)氨基酸含量的上升有關(guān)。在氨基酸含量高的植株上，薊馬往往產(chǎn)下更多的卵[33]。西花薊馬對(duì)生菜（Lactuca sativa）、番茄、甜椒和黃瓜等4 種蔬菜的危害跟葉片蛋白質(zhì)中芳香族氨基酸含量呈極顯著正相關(guān)[34]。Agbahoungba 等[35]發(fā)現(xiàn)，非洲豆薊馬（Megalurothrips sjostedti）對(duì)不同豇豆品種的危害程度與豇豆可溶性氨基酸含量有極顯著的正相關(guān)性。同樣地，薊馬在花生（Arachis hypogea）不同品種上的發(fā)生與危害同葉片游離氨基酸含量也呈極顯著正相關(guān)[36]。因此，在未來(lái)的研究中，有必要評(píng)價(jià)氨基酸在普通大薊馬繁殖和性別分配中的作用。