溫度對黃粉蟲種群動態的影響

黃粉蝶也被稱為黃粉蝶和鱗狀昆蟲，屬于鞘門甲科。黃粉蟲是一種倉庫害蟲,分布于世界各地。同時它也是人工養殖理想的飼料昆蟲,由于其易于飼養,許多動物園廣泛養殖,以其幼蟲作為鳥等動物的活飼料。目前,許多地方開發利用黃粉蟲喂養蝎子、牛蛙等經濟動物,效果良好。黃粉蟲作為一種高蛋白營養源,經過加工,還可以作為食用昆蟲,國內有關單位開始嘗試研究將黃粉蟲制成復合氨基酸食品、飲料和藥品等。黃粉蟲同時作為經濟昆蟲和倉庫害蟲,人們對其生物學特性的研究相對較少,發育起點溫度和有效積溫只有零星報道,而對其實驗種群生命表的研究尚屬空白。為此,對黃粉蟲在不同溫度下的發育歷期和有效積溫進行了系統研究,并且組建了黃粉蟲的實驗種群生命表,旨在為準確預測、預報以及有效防治該害蟲和合理利用其經濟價值提供理論依據。1材料和方法1.1粉蟲成蟲接卵紙的制備試驗蟲源為實驗室飼養的黃粉蟲。用麩皮在室內飼養黃粉蟲成蟲,待開始產卵后,在接卵前1d的22:00換上一張新的接卵紙,并在第2天的22:00取出接卵紙,24h內接到的卵視為同齡卵,供試驗使用。1.2測試方法1.2.1黃粉蟲發育情況觀察將5個光照培養箱(GZP-250型,上海精宏實驗設備有限公司)分別設置為20、23、26、29、32℃(誤差為±0.5℃)5個溫度梯度,光照為14L∶10D,相對濕度為(70±5)%。取黃粉蟲同齡卵置于培養皿中(直徑9cm),每處理的卵粒數為100粒,置于不同溫度下的光照培養箱中,每個溫度處理設置5次重復,待卵孵化后,用經過太陽暴曬過的麩皮飼養。每天8:00、15:00、22:00觀察黃粉蟲發育進度,并做詳細記錄。統計各蟲態(齡)的發育歷期,全世代發育歷期均采用卵歷期+幼蟲歷期+蛹歷期表示。根據以上資料計算黃粉蟲的發育起點溫度和有效積溫,并預測其在延安地區的全年發生代數。1.2.2生命表參數測定對不同溫度處理下的黃粉蟲卵進行觀察,記錄進入每一蟲態(齡)開始至結束的活蟲數、死亡數,計算死亡率,組建生命表,并參考龐雄飛等的方法,計算生命表參數。1.2.3發育歷期及平均發育速度根據昆蟲發育速度與溫度關系的數學模型,每個處理舍去最大值和最小值,得出不同溫度下的歷期,求得各蟲態的發育起點溫度(C)和有效積溫(K)及標準誤(SC和SK)。計算公式如下:T=C+KN=C+KV,V=1/N?C=∑V2∑T?∑V∑VVTn∑V2?(∑V)2,K=n∑VT?∑V∑Tn∑V2?(∑V)2?SC=∑(T?T′)2n?2[1n+Vˉˉˉ2∑(V?Vˉˉˉ)2]????????????????????√,SK=∑(T?T′)2(n?2)∑(V?Vˉˉˉ)2???????????√。式中,N表示發育歷期,n表示處理數,T為觀察值,T′為計算的理論值,Vˉˉˉ為平均發育速度。發生代數的預測是基于積溫公式K=N(T-C),設某地對某蟲1a可提供的有效積溫K1,則K1=∑i=112N(T?C)?通過已知的總積溫K,從而預測出某蟲1a的發生代數。2結果與分析2.1黃粉蟲平均需要的天數根據對各處理下的黃粉蟲的觀察,得出黃粉蟲在不同溫度下的發育歷期(表1)。從20℃至32℃,黃粉蟲都能正常完成世代。在20℃時完成一個世代平均需要97.0d,23℃時平均需要85.0d,26℃時平均需要75.1d,29℃時平均需要60.1d,32℃時平均需要59.9d。隨著溫度的升高,黃粉蟲完成一個世代平均需要的天數逐漸縮短。在相同溫度條件下,黃粉蟲各蟲齡(態)中,幼蟲的發育歷期最短(其中七齡、八齡、九齡幼蟲的發育歷期相對于其他蟲齡的幼蟲較短),卵次之,蛹的最長。室內飼養的黃粉蟲在29～32℃的溫度范圍內發育速率最快,發育歷期最短。2.2有效積溫生長量d根據黃粉蟲在不同溫度下的發育歷期,計算出黃粉蟲各發育階段的發育起點溫度和有效積溫,見表2。黃粉蟲的卵、一至十三齡幼蟲、蛹的發育起點溫度分別為5.67、5.49、4.04、4.74、5.15、4.79、4.74、5.03、4.85、4.44、4.39、5.13、4.56、4.41、7.44℃,有效積溫分別為108.16、84.79、93.29、86.43、93.10、91.34、93.52、79.88、83.08、81.39、94.40、90.88、91.12、94.02、128.19d·℃。根據延安市氣象資料推算出,在延安地區黃粉蟲每年可發生1.24代,與實際發生代數2代基本一致。2.3各蟲態齡的存活率測定根據黃粉蟲在各個發育階段的存活率繪制其在不同溫度下的存活曲線(圖1),結果表明,溫度對黃粉蟲存活率的影響因其所處蟲態的不同而異。在26℃和29℃時卵的孵化率最高,分別為98.3%和98.6%,20℃時最低,為95.4%。七至九齡幼蟲明顯比其他各蟲態(齡)的存活率穩定。各溫度處理下黃粉蟲的世代存活率分別為:20℃,72.8%;23℃,75.5%;26℃,77.2%;29℃,77.4%;32℃,76.5%。黃粉蟲在5個溫度處理下的全世代存活率呈拋物線趨勢,經Excel軟件對結果進行分析,擬合成的拋物線如圖2所示。由拋物線方程Y=-0.069X2+3.9005X+22.387(R2=0.9991),計算出黃粉蟲全世代的最適生長和繁殖溫度為28.3℃,此時全世代的最大存活率理論值為77.5%。2.4黃粉蟲的產卵黃粉蟲成蟲在不同溫度下的壽命隨著溫度的增高而逐漸縮短,成蟲壽命在20℃時可達51d,在32℃時僅有36d。從表3可以看出,黃粉蟲的最適產卵溫區為26～29℃,此溫區的雌蟲產卵量明顯高于其他溫區。29℃時產卵量最大,單雌平均產卵量為237.1粒,其次為26℃,單雌平均產卵量222.1粒;23℃單雌平均產卵量為201.6粒。而低溫和高溫下黃粉蟲的產卵數量相對較低,單雌平均產卵量分別為178.2粒和198.6粒。由此說明,低溫和高溫均對黃粉蟲產卵產生一定的影響。2.5不同溫度下黃粉蟲種群趨勢指數的比較環境溫度對黃粉蟲的存活和繁殖均有明顯的影響,根據不同溫度下黃粉蟲各發育期存活率和成蟲繁殖力的資料,組建了黃粉蟲在不同溫度下的實驗種群生命表(表4)。表4中的起始卵數為假定數,各發育階段的死亡率為實際觀察值,雌雄比假設為1/1(觀察值為0.992/1)。由表4可以看出,溫度對黃粉蟲存活的影響因其所處發育階段不同而有所差別。在20～32℃內,卵、幼蟲、蛹、成蟲的生存最適溫區為26～29℃,在該溫區內,卵的孵化率、幼蟲的存活率、蛹的羽化率均相對較高。低溫對黃粉蟲的影響程度明顯大于高溫的影響程度。根據黃粉蟲在不同溫度下的實驗種群生命表,得出黃粉蟲在各個溫度下的種群趨勢指數分別為:20℃,59.9;23℃,76.0;26℃,85.5;29℃,86.3;32℃,78.8。由該指數擬合成的黃粉蟲種群趨勢指數曲線如圖3所示,曲線方程為:Y=-0.4437X2+24.673X-256.31(R2=0.9992)。由此可以計算出在27.8℃時,黃粉蟲的種群趨勢指數達到理論的最大值86.7,說明該溫度較適合于黃粉蟲的生長發育。3討論3.1黃粉蟲在成蟲和幼蟲期內各期期的分布根據室內飼養觀察,黃粉蟲在1a內發生多代,并且有明顯的世代重疊現象。在冬季可以發現,各個蟲態的黃粉蟲無越冬現象。黃粉蟲在全國各地都有發生,由于不同地區所處的地理環境不同,除溫度以外的其他因素如濕度、光照、養殖密度等也不同程度地影響著各個蟲態(齡)的發育,所以各地對黃粉蟲的報道也不太一致。本試驗測得了黃粉蟲各蟲態的發育起點溫度和有效積溫,準確預報下一蟲態或蟲齡的發生時期,可以有效地治理該蟲,最大限度地減少蟲災損失;并且在將黃粉蟲作為資源昆蟲的養殖方面也提供了參考依據。對于黃粉蟲幼蟲在整個世代中的分齡,趙養昌報道,黃粉蟲幼蟲有15～21齡,但他在《中國倉庫害蟲》一書中認為,黃粉蟲一般蛻皮14～15次。陳根富等觀察黃粉蟲齡期后認為,黃粉蟲幼蟲齡期為10～21齡,并提出黃粉蟲齡數與環境溫度有關,且在相同飼養條件下,不同個體的蛻皮次數也可能不一致。彭中健等報道,黃粉蟲齡數為13～16齡。這些報道說明黃粉蟲的分齡與環境因素聯系比較緊密。本試驗未將氣候因子加以考慮,而是在溫濕度恒定的條件下進行的,所以觀察到的黃粉蟲幼蟲齡數為13齡,為延安地區黃粉蟲幼蟲齡期的研究提供了理論參考。3.2不同溫度下黃粉蟲的種群分布本試驗中,黃粉蟲成蟲在29℃時的單雌平均產卵量達到最大值237.1粒,明顯高于其他溫度下的單雌平均產卵量,因此在大量繁殖黃粉蟲時,應盡量將成蟲產卵時所處的溫度調至29℃,從而獲得最大的黃粉蟲卵量。根據黃粉蟲在不同溫度下的實驗種群生命表可知,在26～29℃內,黃粉蟲的種群趨勢指數較高,說明該溫區是黃粉蟲繁殖的最適溫區。經計算,