谷蠹的趋光行为及部分影响因素研究

王争艳, 苗世远, 鲁玉杰, 孙 雷

(河南工业大学粮油食品学院, 河南粮食作物协同创新中心, 粮食储藏安全河南省协同创新中心, 郑州 450001)



谷蠹的趋光行为及部分影响因素研究

王争艳*, 苗世远, 鲁玉杰, 孙 雷

(河南工业大学粮油食品学院, 河南粮食作物协同创新中心, 粮食储藏安全河南省协同创新中心, 郑州 450001)

为探讨昆虫的趋光性和灯光诱捕技术在储粮害虫防治中的应用,在实验室条件下探究了光源波长、光强、虫龄、虫口密度和饥饿处理对谷蠹成虫趋光行为的影响。结果表明,在可见光区,谷蠹趋光性较强的波长范围在530 nm和575 nm,在紫外光区,谷蠹趋光性较强的波长为365、385和395 nm。在一定的光强范围内,谷蠹的趋光性随光强度的增强而增大。随着日龄的增加,趋光性先增强后逐渐减弱,10～15日龄成虫的趋光性最强。随着成虫饥饿处理时间的延长,谷蠹的趋光性先增强后减弱,饥饿处理2 d的趋光性最强。随着释放虫口密度的增加,谷蠹的趋光性增强。研究结果为谷蠹灯光诱捕技术的研究和应用提供了一些参考。

谷蠹; 趋光性; 光波波长; 光强; 生理状态; 拥挤度

谷蠹[Rhyzoperthadominica(Fabricius)]属鞘翅目长蠹科,是一种广泛分布于热带和亚热带地区的蛀食性储粮害虫,在我国各省市均有分布。谷蠹具有兼性为害的特点,既可以为害田间作物,又可以为害储藏期间的粮食[1]。谷蠹对小麦和稻谷等粮食的危害不亚于玉米象和米象,甚至更甚[2-3]。未蛀入粮食内部的幼虫喜食粮食的胚部,降低种用粮的发芽率。此外,其在蛀食粮粒时产生大量粉末碎屑,使粮堆的孔隙度降低,阻碍熏蒸剂的扩散[4]。这种效应除了降低熏蒸剂的防治效果外,还造成亚致死剂量的药剂接触,导致谷蠹对磷化氢的抗性发展迅速[5-6]。针对谷蠹难以防治的特点,对其开展综合治理策略势在必行。由于谷蠹具有趋光和善飞的习性,可以选择灯光诱捕技术作为化学熏蒸防治的替代方法。

影响昆虫趋光行为的因素很多。其中,光源波长对昆虫趋光行为的影响最为显著[7]。研究发现不同种类的昆虫对光源波长的选择行为存在差异[8-9]。另外,昆虫对光波的选择性与光照强度有密切联系,如在弱光的条件下,棉铃虫的最佳趋性波段为515 nm;然而在强光的条件下,其最佳趋性波段为370 nm[10]。此外,昆虫自身的生理状态和环境因素都会对昆虫的趋光行为产生影响[9, 11-12]。因此,为了推广谷蠹的灯光诱捕技术,本文拟通过室内研究明确波长、光强以及谷蠹生理因素对其趋光行为的影响,并在此基础上讨论灯光诱捕技术在谷蠹防治中的可行性。

1 材料与方法

1.1 试虫

谷蠹虫源采自广西桂林市,在河南工业大学储粮害虫生态研究室用水分含量13%的小麦籽粒添加少量碎麦粒在(32±1)℃,70%±5% RH条件下饲养多代。

1.2 趋光行为测定装置

将由玻璃严密粘合而成的长方体(56 cm×8 cm×8 cm)用作谷蠹趋光行为的测定装置,如图1所示。整个装置用黑色不透光的胶带粘贴严密,并设置可移开的上盖用来观察通道内试虫的分布情况。装置底部贴有整张白色滤纸便于昆虫爬行和计数,并避免昆虫钻入缝隙躲藏。装置一端外部放置光源。自光源入射端至另一端将装置分为趋光通道、感光区和释放区三部分,各区长度分别为40、8和8 cm。各区之间用不透光的玻璃板隔开,玻璃板与装置底部留有0.5 cm的间隙,作为昆虫爬行的通道。趋光通道中离光源越近亮度越大。将趋光通道底部的滤纸每间隔8 cm做一标记线,作为一个分级,共分为5个等级。离光源越近等级越高,最近处为5级,最远处为1级。利用WGD-8A组合式多功能光栅光谱分析仪测定主波长和半波带宽来选择试验所使用的光源。试验共选取10个光源,分别为紫外光(4种)、紫光、蓝光、翠绿光、绿光、黄光和红光光源,主波长分别为365、375、385、395、430、450、495、530、575和620 nm,半波带宽均为5 nm。光源通过装置一端的中心孔(d=3 cm)射入趋光通道。进行趋光行为观察之前,首先通过调整光源与观察装置的相对距离设定试虫释放区的光强。由于可见光与紫外光光强测量无法统一,因此将光强按照两个标准进行统一,即趋光通道1区内,可见光强度为1 500 lx,紫外光强度为0.1 mW/cm2。

图1 趋光反应装置示意图Fig.1 Diagram of the phototaxis test device

1.3 谷蠹趋光行为观察

从培养瓶中不区分性别地随机挑选特定生理状态的活跃成虫放入培养皿中备用。除了在评价日龄的影响时,使用特定日龄的试虫外,其他试验均选择10～15日龄的试虫进行生测。为消除试验准备过程中光经历对试虫趋光行为的影响,试验前将试虫放在全暗环境下适应1 h以上[9-10],然后将其转入观察装置的释放区,10 min后记录试虫在趋光通道内各区域的分布情况。除了在评价释放密度的影响时,一次性分别释放10、20、30和40头试虫外,其他试验均一次性释放30头试虫。每次测定的试虫均只使用一次。每个处理重复5次。所有试验均在自制的暗室内进行,测试的环境条件为(32.0±1)℃,75%±5% RH。除了在评价灯光波长对趋光行为的影响时,使用所有的光源外,其他试验均选用绿光光源(主波长530 nm)。

评价日龄的影响时,分别选取羽化后1、5、10和15日龄的试虫进行测定;评价饥饿处理的影响时,将试虫从培养瓶中挑出后放入空培养瓶中分别饥饿12、24、36和48 h后测定,以同日龄的正常取食试虫为对照。

1.4 数据处理

记录趋光通道内各分布区的试虫数和总试虫数后,计算趋光指数[13]。试虫对某种光源的趋光指数越大,表明试虫对其趋光性越强。

趋光指数(%)=

利用方差分析和Duncan’s新复极差法评价光源种类、光源强度、日龄、释放密度和饥饿处理时间对试虫趋光行为的影响。

2 结果与分析

2.1 光源波长对谷蠹成虫趋光行为的影响

谷蠹成虫对10种光源都表现出一定的趋光性(趋光指数>0)。在可见光中(图2a),试虫对主波长530 nm和575 nm的光源的趋光指数最高,说明试虫对这两种光源的趋性最强,对主波长为450、495和620 nm的光源的趋性稍弱,对主波长430 nm的光源的趋性最弱(P<0.05)。在紫外光区(图2b),试虫对主波长为365、385和395 nm的光源的趋性较强,但对主波长为375 nm的光源的趋性较弱(P<0.05)。由于谷蠹成虫对绿光最为敏感,因此在进一步的试验中选择绿光测试光强、日龄、虫口密度和饥饿处理对谷蠹趋光性的影响。

图2 不同光源下成虫的趋光指数Fig.2 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults under different lights

2.2 光强对谷蠹成虫趋光行为的影响

灯光强度越大,谷蠹成虫的趋光行为越强(图3)。20 000和10 000 lx光强度下谷蠹的趋光指数显著高于5 000、2 500和1 500 lx光强度下的趋光指数(P<5%)。

2.3 日龄对谷蠹成虫趋光性影响

随日龄的增加,谷蠹成虫的趋光性逐渐增加(图4)。10日龄和15日龄试虫的趋光性显著高于1日龄和5日龄的成虫(P<5%)。趋光指数随成虫日龄变化表现为10～15日龄达高峰值,20日龄趋光性显著降低(P<5%)。

图3 不同光强的绿光灯下谷蠹成虫的趋光指数Fig.3 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different light intensities under green light

图4 同一光照(绿光)下不同日龄的谷蠹成虫的趋光指数Fig.4 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different ages under green light

2.4 释放虫口密度对谷蠹的趋光性影响

当释放虫口密度增大时,谷蠹成虫的趋光性增强(图5)。与同时释放10头和20头的试虫相比,同时释放30、40和50头试虫时谷蠹成虫的趋光指数升高(P<0.05)。

2.5 饥饿时间对谷蠹趋光性的影响

在0～2 d内,随着饥饿处理时间的延长,谷蠹成虫的趋光行为逐渐增强,至2 d达到峰值。而后随着饥饿时间的增长,其表现的趋光行为逐渐减弱(P<0.05)(图6)。

图5 同一光照(绿光)下不同释放密度的谷蠹成虫的趋光指数Fig.5 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different release densities under green light

图6 同一光照(绿光)下不同饥饿处理时间的 谷蠹成虫的趋光指数Fig.6 Phototaxis indexes of Rhyzopertha dominica adults with different starvation periods under green light

3 结论与讨论

光源波长是影响昆虫趋光行为的最主要因素,不同昆虫种类对光源波长的敏感性也有差异[14],因此选择特异性波长的诱捕光源,有利于针对性地开展害虫诱捕,而减少对天敌等有益昆虫的伤害。在本试验中,谷蠹成虫对可见绿光(530 nm)和黄光(570 nm)和紫外光(365、385和395 nm)的趋性最强,并且光源的强度会影响谷蠹的趋光性。已有研究表明,灯光波长的混用具有诱捕增效作用[15]。在以后光源的筛选工作中,可以进一步评价两类光源的混用增效作用。谷蠹通常羽化3～4 d交配和产卵,而本试验发现谷蠹的趋光行为随日龄的增加而增加,10～15日龄时达到峰值。谷蠹感光敏感期与其交配和产卵期的重叠有助于提高灯光诱捕对谷蠹种群的控制效果。

除光源波长外,其他因素也会影响灯光的诱捕效果。考虑到诱捕光源必须悬挂一定的高度,才能扩大光波的照射范围,引发更多的昆虫产生感应。因此,可以推断凡是能够影响昆虫飞行行为或活跃程度的因素都会影响灯光诱捕效果。Cox等发现除温度外,虫口密度和饥饿处理都会影响谷蠹的起飞行为。虫口密度和饥饿处理时间与谷蠹的起飞频率正相关[16]。本研究发现,在一定的范围内,随着虫口密度和饥饿处理时间的增加,谷蠹的趋光行为增强。这说明昆虫的起飞行为与趋光行为正相关。虫口密度较高时,谷蠹的起飞和趋光性强,有利于提高灯光诱捕效率。而短时间的饥饿处理后谷蠹的起飞和趋光行为增强,意味着可在粮库粮食轮换的间隙,使用灯光诱捕藏匿在仓房缝隙中的谷蠹,避免其二次感染新入仓的粮食。

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(责任编辑：田 喆)

Phototaxis behavior ofRhyzoperthadominica(Fabricius)

Wang Zhengyan, Miao Shiyuan, Lu Yujie, Sun Lei

(School of Food Science and Technology, Collaborative Innovation Centre of Henan Grain Crops, Henan Collaborative Innovation Centre of Grain Storage and Security; Henan University of Technology, Zhengzhou 450001, China)

To discuss the insect phototaxis and popularize the application of light trapping technology in the integrated management of stored product pests, the effects of light wavelength, light intensity,insect age, population density and deprivation of food on the phototactic behavior ofRhyzoperthadominica(Fabricius) adults were evaluated under the laboratory conditions. The results showed that beetles showed higher phototaxis to 530 and 575 nm wavelengths within the visible light spectrum. Within the ultraviolet light spectrum, beetles showed higher phototaxis to the wavelengths of 365 nm, 385 nm and 395 nm. Within a certain range of light intensity, their phototaxis increased with the increment of light intensity. With the increment of the age, their phototaxis initially reached to a plateau at the age of 10-15 days and then shrank; with the increment of starvation period, their phototaxis initially reached to a plateau after 2 d of starvation and then shrank; with the increment of the insect density, their phototaxis increased. These data provide some

to the research and application of light trapping ofR.dominica.

Rhyzoperthadominica; phototaxis; light wavelength; light intensity; biological status; crowding

2015-11-07

2015-12-05

河南工业大学人才基金(150434); 国家自然科学基金 (31272360)

Q 967

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.05.012

* 通信作者 E-mail: zywangedu@163.com