劉本菊，秦得強(qiáng)，周游，陳孝甜，馬千里，徐漢虹，張志祥

(天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東廣州510642)

草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda，屬鱗翅目Lepidoptera 夜蛾科Noctuidae，又名草地夜蛾、秋黏蟲，是一種原產(chǎn)自美洲的遷飛性農(nóng)業(yè)重大雜食性害蟲[1-5]。草地貪夜蛾食性廣，幼蟲可取食353種植物，其中禾本科106種，菊科31種，豆科31種[4]?，F(xiàn)已廣泛分布于美洲、非洲，并造成很大危害，歐洲的德國、荷蘭部分地區(qū)監(jiān)測也發(fā)現(xiàn)該蟲。我國自2019年1月在云南首次發(fā)現(xiàn)[6]，目前已在21個(gè)省(市、區(qū))發(fā)生為害[7]。入侵我國的草地貪夜蛾主要是基因型為玉米型的群體[8]，其幼蟲危害苗期至抽穗期的玉米，輕者造成葉片孔洞缺刻，重者啃食玉米生長點(diǎn)，甚至為害玉米穗軸，嚴(yán)重影響我國玉米質(zhì)量及產(chǎn)量[9-10]。對草地貪夜蛾的防治，除使用化學(xué)藥劑外，還應(yīng)配合生物防治、物理防治、生態(tài)調(diào)控等方法，以期達(dá)到對其的有效防控。在生物防治中，利用天敵昆蟲控制害蟲數(shù)量是一種重要的防治手段，并越來越受到人們的重視。草地貪夜蛾天敵資源豐富[10]，國內(nèi)外利用斑腹刺益蝽Podisusmaculiventris(Say)、黑刺益蝽Podisus nigrispinus(Dallas)、短管赤眼蜂Trichogramma pretiosum(Riley)、蠋蝽Arma chinensis(Fallou)、益蝽Picromeruslewisi(Scott)等天敵昆蟲防治草地貪夜蛾[11-17]。國內(nèi)鮮見有利用異色瓢蟲防治草地貪夜蛾的報(bào)道。

異色瓢蟲Harmoniaaxyridis(Pallas)屬鞘翅目(Coleoptera)，瓢甲科(Coccinellidae)，是一種重要的捕食性天敵昆蟲，除捕食蚜蟲、介殼蟲、螨等同翅目昆蟲外，還可捕食膜翅目、鞘翅目、雙翅目等昆蟲的幼蟲和蛹[18]，例如豌豆修尾蚜Megoura japonica(Matsumura)、雪松長足大蚜Cinaracedri(M imeur)、枸杞木虱Poratriozasinica(Yang et Li)、茶短須螨Brevipalpusobovatus(Donnadieu)、桃一點(diǎn)斑葉蟬Erythroneurasudra(D istan t)、黑松松干蚧Matsucoccusmatsumurae(Kuwana)等害蟲[19-24]，且與鱗翅目幼蟲也存在捕食關(guān)系，其中與小菜蛾P(guān)lutella xylostella(Linnaeus)、棉鈴蟲Helicoverpa armigera(Hübner)、美國白蛾Hyphantriacunea(Drury)等害蟲捕食關(guān)系已有報(bào)道[25-27]。

為評價(jià)異色瓢蟲對草地貪夜蛾的控害能力，本文在室內(nèi)開展了異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1、2、3齡幼蟲的捕食行為觀察和對草地貪夜蛾1、2齡幼蟲的捕食功能反應(yīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果將為草地貪夜蛾的生物防治提供基礎(chǔ)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源

草地貪夜蛾于2019年5月采自廣東省廣州市花都區(qū)玉米田，并由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)人工飼料飼養(yǎng)1代以上。異色瓢蟲在室內(nèi)以豆蚜飼養(yǎng)。

1.2 試驗(yàn)條件

在直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿內(nèi)進(jìn)行異色瓢蟲成蟲(羽化5 d)和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1、2、3齡幼蟲的捕食行為觀察和捕食功能反應(yīng)試驗(yàn)。培養(yǎng)皿置于(25±1) ℃，光照16 h、暗8 h 的培養(yǎng)箱中。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 異色瓢蟲對草地貪夜蛾幼蟲的捕食行為觀察參照文獻(xiàn)[25]方法，采集新鮮潔凈玉米葉片，洗凈晾干后放入培養(yǎng)皿內(nèi)，分別移入110頭草地貪夜蛾1齡幼蟲或50頭2齡幼蟲或10頭3齡幼蟲和1頭經(jīng)饑餓24 h 處理的異色瓢蟲成蟲或4齡幼蟲，觀察3 h，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，分別記錄異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1、2和3齡幼蟲的捕食行為。

1.3.2 異色瓢蟲對草地貪夜蛾1、2齡幼蟲的捕食功能反應(yīng)在直徑為9 cm 的培養(yǎng)皿中，接入草地貪夜蛾1齡或2齡幼蟲，再接入1頭饑餓24 h 處理的異色瓢蟲成蟲或4齡幼蟲。設(shè)置草地貪夜蛾1齡幼蟲密度梯度為50、70、90、110、130頭/皿，草地貪夜蛾2齡幼蟲密度設(shè)置為10、20、30、40、50頭/皿，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，24 h 后檢查草地貪夜蛾幼蟲的存活量。為防止草地貪夜蛾幼蟲自相殘殺，同時(shí)在培養(yǎng)皿內(nèi)放入干凈的玉米葉。

1.4 數(shù)據(jù)分析

捕食功能反應(yīng)方程(即HollingⅡ型功能反應(yīng)模型)如下[28-30]：

式中：Na為捕食草地貪夜蛾幼蟲的數(shù)量；a為捕食者對獵物的瞬時(shí)攻擊率；N為草地貪夜蛾幼蟲的密度；Tr為試驗(yàn)的總時(shí)間，本試驗(yàn)時(shí)間為24 h，即Tr為1 d；Th為處理時(shí)間(即捕食者捕食1頭獵物所用的時(shí)間)。

利用擬合HollingⅡ型功能反應(yīng)模型所得參數(shù)，對異色瓢蟲對草地貪夜蛾搜尋效應(yīng)(S)依式(2)進(jìn)行估算：

先用Ex cel 2010處理數(shù)據(jù)，再使用SPSS 17.0分析并作圖，數(shù)據(jù)差異性采用t檢驗(yàn)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 異色瓢蟲對草地貪夜蛾的捕食行為

通過觀察，異色瓢蟲捕食草地貪夜蛾幼蟲主要經(jīng)過靜止、搜尋、試探、取食和爬行5種行為。

異色瓢蟲成蟲釋入環(huán)境中后立即快速爬行，隨機(jī)搜索獵物。試驗(yàn)條件下異色瓢蟲成蟲不同個(gè)體搜尋定位獵物的耗時(shí)不等。室內(nèi)觀察發(fā)現(xiàn)：單頭異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲，從搜尋到開始攻擊最短用時(shí)8 s(0.13m in)，最長用時(shí)2m in；對草地貪夜蛾2齡幼蟲，從搜尋到開始攻擊最短用時(shí)70 s(1.17m in)，最長用時(shí)5m in。成蟲搜尋到草地貪夜蛾1～2齡幼蟲后，先試探，后用口器將草地貪夜蛾咬住并咀嚼進(jìn)食，且取食完全，取食過程中也伴有靜止休息。進(jìn)食一頭草地貪夜蛾1齡幼蟲平均用時(shí)0.5 min，進(jìn)食一頭2齡幼蟲平均用時(shí)2.5 min(表1)。

對于草地貪夜蛾1～2齡幼蟲，異色瓢蟲4齡幼蟲的捕食行為和成蟲基本一致。異色瓢蟲4齡幼蟲釋入環(huán)境中后先靜息片刻，后快速爬行，隨機(jī)搜索獵物。當(dāng)搜尋到草地貪夜蛾幼蟲時(shí)，先試探，并迅速咬住。草地貪夜蛾幼蟲被咬住后立即產(chǎn)生擺脫行為，扭曲身體，異色瓢蟲4齡幼蟲會(huì)向后邊咬邊拖拽這條草地貪夜蛾幼蟲，直至草地貪夜蛾不再劇烈掙扎后安靜進(jìn)食。從搜尋到開始攻擊的最短用時(shí)1.00m in，最長用時(shí)3.00m in。進(jìn)食一頭草地貪夜蛾1齡幼蟲平均用時(shí)2.00m in；捕食2齡草地貪夜蛾幼蟲搜尋時(shí)間最短1.50m in，最長6.00m in，進(jìn)食一頭2齡幼蟲平均用時(shí)4.00m in(表1)。

對于草地貪夜蛾3齡幼蟲，異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲的捕食行為有較大差異：單頭異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾3齡幼蟲，從搜尋到開始攻擊時(shí)間最少用時(shí)2.00m in，最長用時(shí)17.00m in。瓢蟲成蟲隨機(jī)搜索獵物，咬住獵物后，草地貪夜蛾3齡幼蟲扭曲身體反抗時(shí)，異色瓢蟲成蟲會(huì)用一對前足進(jìn)行鉗制，打斗厲害時(shí)會(huì)用3對足抱住草地貪夜蛾幼蟲，直至草地貪夜蛾不再掙扎再進(jìn)食。進(jìn)食一頭草地貪夜蛾3齡幼蟲平均用時(shí)30m in。而異色瓢蟲4齡幼蟲對3齡草地貪夜蛾幼蟲進(jìn)行試探后便離開，不再捕食(表1)。

綜上可得，異色瓢蟲成蟲可捕食草地貪夜蛾1～3齡幼蟲，異色瓢蟲4齡幼蟲只能捕食草地貪夜蛾1～2齡幼蟲，捕食能力存在一定差異，結(jié)合表2可知：異色瓢蟲成蟲日平均捕食草地貪夜蛾1齡幼蟲91頭、2齡幼蟲35.33頭，異色瓢蟲4齡幼蟲日平均捕食草地貪夜蛾1齡幼蟲83.67頭，2齡幼蟲30.33頭，且異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的日捕食量存在顯著差異，即異色瓢蟲成蟲＞異色瓢蟲4齡幼蟲。

2.2 異色瓢蟲對草地貪夜蛾的捕食功能反應(yīng)

異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1齡和2齡幼蟲的捕食功能反應(yīng)均符合HollingⅡ模型。由表3可知，異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾幼蟲的捕食功能反應(yīng)方程為Na1=1.390 6N/(1+0.007 1N)，Na2=1.451 4N/(1+0.009 0N)，Na3=1.145 7N/(1+0.017 5N)和Na4=1.271 0N/(1+0.030 4N)，其中：Na1為異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲的捕食量，Na2為異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲的捕食量，Na3為異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲的捕食量，Na4為異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲的捕食量。對于1齡草地貪夜蛾幼蟲，異色瓢蟲成蟲的瞬時(shí)攻擊率(a1)為1.390 6，捕食1 頭1 齡草地貪夜蛾幼蟲所需時(shí)間(Th1)為0.005 1 d，理論最大日捕食量為196.08頭；異色瓢蟲4齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率(a2)為1.451 4，捕食1頭1齡草地貪夜蛾幼蟲所需時(shí)間(Th2)為0.006 2 d，理論最大日捕食量為161.29頭。對于2齡草地貪夜蛾幼蟲，異色瓢蟲成蟲的瞬時(shí)攻擊率(a3)為1.145 7，捕食1頭2齡草地貪夜蛾幼蟲所需時(shí)間(Th3)為0.015 3 d，理論最大日捕食量為65.36頭；異色瓢蟲4齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率(a4)為1.271 0，捕食1頭2齡草地貪夜蛾幼蟲所需時(shí)間(Th4)為0.023 9 d，理論最大日捕食量為41.84頭。由表3還可得知，對于同一齡期草地貪夜蛾幼蟲,異色瓢蟲4齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率較成蟲高，但對應(yīng)的處理獵物所用時(shí)間異色瓢蟲4齡幼蟲較成蟲長，結(jié)合理論最大日捕食量可知，不論草地貪夜蛾是1齡還是2齡，異色瓢蟲成蟲的捕食能力都強(qiáng)于4齡幼蟲。

表1 異色瓢蟲對草地貪夜蛾幼蟲的捕食行為參數(shù)1)Table 1 Predation behavior param eters of Harmonia axyridis to Spodoptera frugiperda larvae min

表2 異色瓢蟲對草地貪夜蛾1、2齡幼蟲的日捕食量1)Table 2 Daily predation number of Harmonia axyridis to the 1st or the 2nd larvae of Spodoptera frugiperda頭

表3 異色瓢蟲對草地貪夜蛾幼蟲的捕食功能反應(yīng)參數(shù)1)Table 3 Functional response parametersof Harmonia axyridis to Spodoptera frugiperda larvae

2.3 異色瓢蟲對草地貪夜蛾幼蟲的搜尋效應(yīng)

通過搜尋效應(yīng)公式S=a/(1+aThN)可得，S1=1.390 6/(1+0.007 1N)，S2=1.451 4/(1+0.009 0N)，S3=1.145 7/(1+0.017 5N)，S4=1.271 0/(1+0.030 4N)，其中：S1為異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲的搜尋效應(yīng)，S2為異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲的搜尋效應(yīng)，S3為異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲的搜尋效應(yīng)，S4為異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲的搜尋效應(yīng)。將不同獵物密度N帶入上面公式，可得出異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對不同齡期草地貪夜蛾在不同密度下的搜尋效應(yīng)(圖1)。

由圖1可知，隨著獵物密度的增加，異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲取食草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的搜尋效應(yīng)而逐漸降低，且對于同一齡期的獵物，異色瓢蟲4齡幼蟲的搜尋效應(yīng)均較異色瓢蟲成蟲低。對于1齡草地貪夜蛾幼蟲，雖異色瓢蟲4齡幼蟲的搜尋效應(yīng)較異色瓢蟲成蟲稍低，但二者的搜尋效應(yīng)隨獵物密度增加而下降的幅度相差不明顯(圖1A)。對于2齡草地貪夜蛾幼蟲，異色瓢蟲4齡幼蟲的搜尋效應(yīng)隨獵物密度增加而下降的幅度較成蟲大(圖1B)。

圖1 不同蟲態(tài)異色瓢蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲(A)和2齡幼蟲(B)不同密度下的搜尋效應(yīng)Fig.1 Searching effect of different insect state of Harmonia axyridis on different densities of the 1st instar larvae(A)and the 2nd instar larvae(B)of Spodoptera frugiperda

3 討論與結(jié)論

本研究采用室內(nèi)試驗(yàn)的方法，完成了異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的捕食行為觀察和捕食功能反應(yīng)試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的捕食行為大致相同，總體表現(xiàn)為靜止、搜尋、試探、取食和爬行5種行為，并將整頭草地貪夜蛾幼蟲全部吃下，這與異色瓢蟲捕食美國白蛾幼蟲行為一致[25]，但異色瓢蟲成蟲捕食草地貪夜蛾3齡幼蟲時(shí)出現(xiàn)了3對足抱握獵物的捕食行為，這與異色瓢蟲一般用口器鉗制獵物的行為有異，推測是由于草地貪夜蛾幼蟲較美國白蛾幼蟲活潑的緣故，且本試驗(yàn)中，異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾幼蟲的進(jìn)食時(shí)間明顯短于異色瓢蟲捕食美國白蛾幼蟲的進(jìn)食時(shí)間(15～20m in)[25]。

試驗(yàn)觀察得出，異色瓢蟲成蟲日平均捕食草地貪夜蛾1齡幼蟲91.00頭、2齡幼蟲35.33頭，異色瓢蟲4齡幼蟲日平均捕食草地貪夜蛾1齡幼蟲83.67頭，2齡幼蟲30.33頭，即對于草地貪夜蛾1～2齡幼蟲，異色瓢蟲成蟲的捕食能力強(qiáng)于異色瓢蟲4齡幼蟲，這與喻會(huì)平等[31]通過不同蟲態(tài)異色瓢蟲對3種蚜蟲的捕食功能反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果相近。南俊科等[25]的麗草嶺Chrysopa foumosa(Brauer)和異色瓢蟲對美國白蛾的捕食作用研究也證明了這一點(diǎn)。

異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的捕食模型符合HollingⅡ模型，這一模型與異色瓢蟲捕食其他害蟲如蚜蟲、枸杞木虱、桃一點(diǎn)斑葉蟬、小菜蛾、美國白蛾等的模型一致[21-23,25,27,31]。模型方程為Na1=1.390 6N/(1+0.007 1N)，Na2=1.451 4N/(1+0.009 0N)，Na3=1.145 7N/(1+0.017 5N)和Na4=1.271 0N/(1+0.030 4N)。Na1、Na2、Na3和Na4分別為異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲、異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲、異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲和異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲的捕食量。方程參數(shù)顯示，Na1、Na2、Na3和Na4對應(yīng)的瞬時(shí)攻擊率分別為1.390 6、1.451 4、1.145 7和1.271 0，即異色瓢蟲4齡幼蟲對草地貪夜蛾1齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率最高(1.451 4)，異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾2齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率最低(1.145 7)，且對于同一蟲齡的草地貪夜蛾幼蟲，異色瓢蟲4齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率均強(qiáng)于成蟲。但就處理時(shí)間0.005 1、0.006 2、0.015 3和0.023 9 d 及理論日最大捕食量196.08、161.29、65.36和41.84頭來看，異色瓢蟲成蟲對草地貪夜蛾幼蟲的捕食能力強(qiáng)于4齡幼蟲。此結(jié)論與室內(nèi)觀察結(jié)果一致。

異色瓢蟲雌成蟲、雄成蟲和4齡幼蟲對小菜蛾2～3齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率為0.598 0、0.285 4和0.708 0，理論日最大捕食量為13.6、53.4和13.9頭[27]；異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對美國白蛾1齡幼蟲的理論日最大捕食量為49.47 和10.21頭[25]，異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲對草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率明顯高于異色瓢蟲雌成蟲、雄成蟲和4齡幼蟲對小菜蛾2～3齡幼蟲的瞬時(shí)攻擊率，在理論日最大捕食量上也有較大差異，這在一定程度上說明，與小菜蛾和美國白蛾相比異色瓢蟲偏好草地貪夜蛾幼蟲。

異色瓢蟲成蟲和4齡幼蟲取食草地貪夜蛾1～2齡幼蟲的搜尋效應(yīng)隨著獵物密度的增加而逐漸降低，與麗草嶺、蠋蝽、益蝽等捕食者搜尋效應(yīng)一致[15-17,25]，且對于同一齡期的獵物，異色瓢蟲4齡幼蟲的搜尋效應(yīng)均較成蟲低。對于草地貪夜蛾2齡幼蟲，異色瓢蟲4齡幼蟲的搜尋效應(yīng)隨獵物密度增加而下降的幅度較成蟲大。

本試驗(yàn)通過研究異色瓢蟲對草地貪夜蛾的捕食行為、功能反應(yīng)模型、搜尋效應(yīng)模型，初步證明異色瓢蟲對草地貪夜蛾有一定的潛在控害能力。本試驗(yàn)是在室內(nèi)條件下完成的，還需在此基礎(chǔ)上，在田間條件下進(jìn)一步研究異色瓢蟲對草地貪夜蛾的控害潛能。