烟粉虱的耐寒能力与自然越冬北界分析*

崔洪莹, 郭慧娟, 戈 峰

(中国科学院动物研究所,农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室,北京 100101)

烟粉虱[Bemisia tabaci(Gennadius)]又名棉粉虱、甘薯粉虱、一品红粉虱等,属同翅目(Homoptera)粉虱科(Aleyrodidae)小粉虱属(Bemisia)的多食性昆虫。近几十年来,由于大量温室、大棚等保温栽培设施的出现,烟粉虱借助人类的运输活动,通过花卉、苗木等载体已传播到整个热带、亚热带和温带地区,现已广泛分布在除南极洲以外的其他各洲的90多个国家和地区[1-2]。目前,也是我国蔬菜、作物生产上的一种重要害虫[3]。

昆虫的越冬是其时间上对自然环境适应的重要生态对策。能否越冬以及越冬的虫态和数量直接与来年该虫的发生密切相关,也是其测报与早春防治的基础。已有的研究表明,随着温室、大棚等保温栽培设施的大量出现,烟粉虱可以在我国从南到北的温室、大棚内越冬[3]。但对于我国烟粉虱在田间的自然越冬北界至今为止没有报道,只在个别地区有一定的记录。如烟粉虱在浙江台州以北地区不能露地越冬[4];在江苏江淮地区可在双膜覆盖的大棚和日光温室等保护地设施中越冬,但不能在野外露地越冬[5];湖北省仙桃市和江西省南昌市的内部测报资料显示,烟粉虱可能能在当地野外越冬。

本研究在室内耐寒性测定的基础上,选择5个地区进行烟粉虱的田间越冬调查,并根据越冬调查地的等温线,绘出了烟粉虱在我国的可能自然越冬北界的模型图,旨在进一步明确烟粉虱自然越冬北界,为烟粉虱早期测报技术和控制提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 室内烟粉虱耐寒性测定

试验所用的B型烟粉虱虫源采自中国农业科学院温室,然后在中国科学院动物研究所室内25℃人工培养箱用番茄(笼罩：长 40 cm,宽 30 cm,高40 cm)继代饲养。用吸虫管吸取烟粉虱成虫40头,放入装有番茄叶片的直径为9 cm的塑料培养皿中,然后分别置于2、0、-4、-8 ℃人工培养箱中,分别在 0.5、1、2、3、4、8、12 、16、20、24 h 观察记录成虫的存活情况。重复4次。试验所用的烟粉虱均为同批次、同1日龄的成虫。根据以下公式计算烟粉虱在时间t时死亡率Pt：

为明确不同温度下烟粉虱死亡的时间,应用逻辑斯蒂方程进行模拟死亡率与低温暴露时间之间的关系。其中,LT50是导致个体 50%死亡所需的时间;用SPSS作Probit regression估计 LT50[6-8]。

1.2 野外调查

根据烟粉虱内部调查资料,选择在烟粉虱越冬期间(2009年2月14-22日)对湖北省的仙桃市(可能能越冬的地方)和孝感市(位于仙桃市北面,看是否仍可以越冬)、江西省的南昌市(可能能越冬的地方)和九江市(位于南昌市北面,看是否仍可以越冬)、浙江省的金华市等地温室大棚和露地进行烟粉虱自然越冬北界调查。

大棚蔬菜和杂草上的调查方法为随机选择50个大棚,每个大棚选3个点,每个点选3株,5个重复;在大棚附近的露地蔬菜和杂草上,共调查72个地方,每个地方选3个点,每个点选3株,3个重复。在上述调查点中,系统调查了烟粉虱若虫、伪蛹、成虫等各个虫态。

1.3 烟粉虱越冬北界的模拟分析

(1)初始工作：通过对烟粉虱发生地的经纬度、中国行政区图和中国气象站点经纬度和气候资料分析,采用ArcGIS软件建立烟粉虱越冬北界模型。所做模型中气象站点的数据来源于中国科学院生态环境研究中心和气象共享网站;年份为1951年1月2日-2007年12月31日。

(2)将中国气象站点的点数据生成面数据;利用中国行政区图将Krige of Export_Outport图层进行Mask;生成等温线。

(3)在生成的等温线图上,进行越冬北界温度标注。

2 结果与分析

2.1 B型烟粉虱的耐寒性

对B型烟粉虱成虫低温下的存活率Pt和低温暴露时间t之间存在的关系进行拟合分析。结果表明,在4、0、-2、-8℃下两者的关系均符合逻辑斯蒂曲线方程(p＜0.01;R2＞0.84)(图1)。由这些逻辑斯蒂曲线方程,得出了表1中的B型烟粉虱低温暴露后死亡率和暴露时间,参数b表示死亡速率,a/b表示B型烟粉虱在不同温度的致死中时[9-10]。表1结果显示,烟粉虱在-2℃和-8℃暴露时死亡率很高,LT50在-2℃和-8℃分别为4.74 h和1.7 h;而4℃和0 ℃分别为13.86 h和 12.07 h;它们之间有明显差异。统计分析表明,低温对B型烟粉虱存活的效果极显著(F=341.03,df=3,p＜0.001);暴露时间的效果亦极显著(F=362.94,df=9,p＜0.001)。

在不同温度下,暴露时间越长,烟粉虱的死亡率越高;温度越低,死亡速率越快。在刚开始的1 h之内,烟粉虱的死亡速率没有明显差异,但随着暴露时间延长,死亡速率出现明显差异。在-8℃时,烟粉虱在2 h时表现出急剧死亡的现象。烟粉虱在-2℃和-8℃暴露20 h将导致100%成虫死亡。由此可见,暴露时间和温度是导致烟粉虱死亡率增加的重要因素。

图1 B型烟粉虱在不同温度下时间与死亡率的逻辑斯蒂曲线

表1 B型烟粉虱低温暴露后死亡率和暴露时间的逻辑斯蒂回归模型参数估计

图2 不同温度下B型烟粉虱的死亡率随时间的变化

2.2 烟粉虱田间越冬调查

对湖北省仙桃市和孝感市、江西省南昌市和九江市、浙江省金华市调查(表2)表明,仙桃市、南昌市和金华市在越冬期间(2009年2月14日-22日)的露地和大棚均发现烟粉虱的存在;南昌市以北的九江市只在大棚发现烟粉虱的存在,仙桃市以北的孝感市大棚与露地均没有发现烟粉虱的存在。

由表2还可知,大棚内烟粉虱每株平均数量明显比露地多,虫态主要以成虫为主;在露地自然条件下烟粉虱主要在杂草上越冬,越冬虫态主要为卵和伪蛹,其中湖北省仙桃市婆婆草、酸模、荔枝草上越冬的烟粉虱平均每株分别为24.20、12.00、8.44头,在江西省南昌市和浙江省金华市的一年蓬上越冬的烟粉虱平均每株分别为2.89头和0.96头。尽管在湖北省仙桃市大棚附近的蔬菜上亦发现烟粉虱成虫的存在,但不能证明烟粉虱在露地条件下能以成虫的虫态存在,可能为大棚内扩散所致。

表2 烟粉虱在野外不同地点不同寄主上的数量

2.3 烟粉虱的越冬北界

表2调查显示,烟粉虱可以在湖北省仙桃市、江西省南昌市和浙江省金华市的自然条件下越冬,但在其北面如湖北省孝感市、江西省九江市不能越冬。为了更好地了解烟粉虱在全国范围内可能的自然越冬北界,以湖北仙桃(图3a)、江西南昌(图 3b)、浙江金华(图3c)1月份的平均温度为标准在全国做等温线,模拟了烟粉虱在全国自然条件下可能的越冬北界模型图。

图3红色部分代表野外烟粉虱可以越冬的地区,其他地区为非越冬区。其中,仙桃市、南昌市、金华市 1月份的等温线温度分别为 3.5、4℃和4.5℃。各地区的等温线温度有一定的差异,故根据其等温线得出的模型图略有差异。从图3可以看出,烟粉虱越冬北界的界点大体为浙江省金华市,江西省南昌市,湖北省仙桃市,四川省和云南省,大约为北纬28°,东经115°左右 。

3 讨论

室内测定显示,烟粉虱有一定的耐低温能力,在0℃以上的温度环境中,烟粉虱不会出现急性死亡;但0℃以下则开始出现死亡,且随着温度的降低和处理时间的延长,烟粉虱的死亡率迅速上升,当温度低于-2℃、持续16 h以上时烟粉虱全部死亡。

根据野外调查,明确了湖北省仙桃市、江西省南昌市和浙江省金华市的烟粉虱可以在自然条件下越冬,而它们的北面,如湖北省孝感市、江西省九江市烟粉虱不能越冬。浙江省杭州市也为烟粉虱的非越冬区[4]。作者的结果建议,湖北省仙桃市、江西省南昌市和浙江省金华市可以作为烟粉虱的自然越冬北界,其越冬北界模型图有助于了解烟粉虱在全国各地的越冬状况。

室内耐寒性测定显示,在4℃下烟粉虱的致死中时为13.86 h,但金华、南昌、仙桃市的1月份平均温度均低于4℃,烟粉虱仍可以安全越冬,说明烟粉虱在田间实际的越冬耐寒能力远远大于室内测定值。而且,田间调查到的越冬虫态只是伪蛹和卵。尽管在仙桃市大棚附近的蔬菜上发现成虫,但并不能保证是野外越冬的烟粉虱,至于烟粉虱的成虫能否在野外越冬,以及全国更多地方的野外实际越冬状况,还有待进一步的研究。

此外,由于近年来Q型烟粉虱发生越来越多,本研究调查的野外烟粉虱生物型是Q型还是B型尚待鉴定。尽管如此,由于本研究首次探讨了烟粉虱在我国的自然越冬北界分布,无疑可为烟粉虱早期测报和越冬控制提供科学依据。

图3 以不同地区1月份平均气温等温线模拟的烟粉虱可能的越冬北界模型图

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