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Effects of temperature on Brontispa longissima population growth

温度对椰心叶甲实验种群生长的影响



全 文 :温度对椰心叶甲实验种群生长的影响*
钟义海1  李  洪2  刘  奎1  温海波1  金启安1  彭正强1* *
( 1 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所, 儋州 571737; 2 海南省林业局,海口 570203)
摘要  在不同温度( 16、20、24、28 和 32 ! )条件下观察椰心叶甲的发育、存活及繁殖情况. 结果表明 ,椰
心叶甲在 32 ! 恒温下不能存活,在 16~ 28 ! 世代发育起点温度为 11 08 ! , 有效积温为 966 22 日∀度,
在海南省儋州市 1 年可发生 4~ 5 代.椰心叶甲世代存活率在28 ! 时最高,达 925% . 净增殖率、内禀增长
率及周限增长率均在 28 ! 时最高, 分别为 54 1、00260 和 1 0263.平均世代历期和种群加倍时间分别以
20 ! 和 28 ! 时最短, 前者为 123 1 d,后者为 26 7 d.种群趋势指数以 28 ! 时最高,为 50 8, 表明 24~ 28
! 为椰心叶甲种群生长的适合温度.
关键词  椰心叶甲  实验种群  温度  生命表  种群参数
文章编号  1001- 9332( 2005) 12- 2369- 04 中图分类号  Q968. 1  文献标识码  A
Effects of temperature on Brontispa longissima population growth. ZHONG Yihai1, L I Hong2 , L IU Kui1, WEN
Haibo1, JIN Q i# an1, PENG Zhengqiang 1( 1 I nstitute of Env ir onment and Plant Protection , Chinese A cademy of
T r opical Agricultur e Sciences , Danzhou 571737, China; 2Forestr y Bureau of Hainan Province , Haikou
570203, China) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2005, 16( 12) : 2369~ 2372.
The study on the development, surv ival and reproduction of Brontispa longissima at 5 different temperature
( 16, 20, 24, 28, 32 ! ) showed that the threshold temperature and effective accumulative temperatur e for the
whole generations of Brontispa longissima w ere 1108 ! and 966 22 ! , respect ively, and 4~ 5 generations
could occur in a year in Danzhou, Hainan Prov ince. One generation had the highest sur vival rate ( 92 5% ) at 28
! , but failed to survive at 32 ! . Brontispa longissima r eared at 28 ! had t he greatest intr insic increasing r ate
( rm= 00260) , finite incr easing capacity ( = 1 0263) , and population tr end index ( I = 50 8) . The shortest
mean generation time ( 123 1 d) and population doubling time ( 26 7 d) w er e obtained at 20 ! and 28 ! , re
spectively. The temperature from 24 ! to 28 ! was suitable for the development and reproduction of Brontispa
longissima.
Key words  Brontispa longissima, Experimental population, Temperature, L ife table, Population parameter.
* 国家∃ 十五%科技攻关项目 ( 2004BA509B17)、社会公益研究专项
( 2004DIA4J02)、海南省重点科技项目( 04112) 和海南省教育厅资助
项目( 20042006hjkj200417) .
* * 通讯联系人. Email: lypzhq@ 163 com
2004- 09- 14收稿, 2004- 12- 23接受.
1  引   言
椰心叶甲( Brontispa longissima)是棕榈科植物
的重要害虫,其成虫及幼虫均取食寄主植物未展开
心叶,造成心叶枯萎、果实脱落、茎干变细,以致整株
死亡[ 10, 20] . T joa[ 16]报道, 由于椰心叶甲大发生, 曾
使当地椰子减产 75%. 我国出入境检验检疫局自
1999年以来多次在广东、广西、海南进境棕榈科植
物中截获椰心叶甲, 2002年以来相继在广东、广西、
海南部分地区发现该虫危害椰子等棕榈科植物, 并
以一定速度扩散为害[ 5, 7, 8] . 目前, 有关椰心叶甲的
生 物 学 特 性 及 其 防 治 研 究 已 有 报
道[ 1, 2, 10~ 12, 14~ 17, 22, 24~ 27] ,但温度对椰心叶甲种群
增长的影响迄今还未见报道. 因此,深入研究其生物
学及生态学特性,对于掌握有效防治适期和制定有
效的防治策略, 以及预测预报有着重要的理论和实
际意义.
2  材料与方法
2 1 供试虫源
椰心叶甲采自我国海南省海口市内种植的幼龄椰子树,
室内饲养多代, 取经交配所产下的卵粒作为供试虫源.
2 2 试验处理
将初产受精卵置于养虫瓶内, 置于 KBWF 型人工气候
箱培养, 温度设置分别为 16、20、24、28 和 32 ! , 误差 & 1
! ,光周期 12L: 12D, 相对湿度为 75% ~ 80% . 孵化后再用
毛笔挑出置于新鲜椰子叶片, 上述相同条件下饲养, 每个温
度处理均不少于 30 头,重复 3 次. 每天观察不同温度下卵孵
化、各龄幼虫发育、化蛹、羽化、死亡数, 计算不同虫态发育历
期、成虫的逐日存活率和逐日产卵量等.
2 3 数据处理
1)发育起点温度和有效积温计算: 根据各温度下的发育
应 用 生 态 学 报  2005年 12 月  第 16 卷  第 12 期                             
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Dec. 2005, 16( 12)∋2369~ 2372
历期,采用加权法[ 3]计算发育起点温度及有效积温. 2)存活
率及成虫产卵量:对存活率及成虫产卵量与温度的关系进行
回归分析, 检验其相关显著性. 3)生命表: 以各虫态的存活
率、雌虫产卵量、后代雌雄性比等观察结果,参考前人研究方
法[ 6, 9, 18, 19, 21]计算生命表参数, 组建实验种群生命表; 参考
庞雄飞等[ 13]、张孝羲[ 23]的方法计算种群趋势指数; 种群净
增殖率( R 0)、内禀增长率( r m)、周限增长率( )、世代平均历
期( T )及种群加倍时间( PDT )参考符悦冠等[ 4]方法计算.
3  结果与分析
31  不同温度下椰心叶甲各虫态发育历期和发育
速率
由表 1可见,在 16~ 28 ! 范围内,椰心叶甲同
一虫态的发育历期随温度的升高而缩短.在 16 ! 条
件下,椰心叶甲完成一个世代发育需要 1935 d, 而
在28 ! 条件下只需要576 d,说明温度对椰心叶甲
的发育历期及一年的发生代数影响显著. 椰心叶甲
各虫态在 32 ! 条件下存活几天后均相继死亡,没有
存活到下一个虫态, 故无法测定其发育历期.
表 1  不同温度下椰心叶甲各虫态发育历期
Table 1 Duration of B. longissima at different temperatures( d, mean&
SE)
虫 期
Stage
16 ! 20 ! 24 ! 28 !
卵 Egg 1286 & 140 7 21 & 0 52 5 40 & 060 389 & 031
1 龄幼虫 1s t instar larva 1388 & 144 7 79 & 0 98 5 18 & 116 396 & 060
2 龄幼虫 2nd ins tar larva 1570 & 100 8 42 & 0 57 6 19 & 057 403 & 035
3 龄幼虫 3 rd instar larva 1837 & 160 8 81 & 2 06 6 27 & 081 436 & 050
4 龄幼虫 4 th ins tar larva 2208 & 251 1156 & 210 6 73 & 122 604 & 093
5 龄幼虫 5 th ins tar larva 3175 & 645 1474 & 344 1115 & 135 884 & 031
蛹 Pupa 1745 & 109 9 52 & 0 89 5 96 & 034 508 & 050
产卵前期 Preovipos ition 67 50 & 11 01 4330 & 537 2611 & 306 2070 & 2 80
世代Generation 193 50 & 7 50 111 40 & 4 22 7300 & 311 5760 & 1033
32  各虫态及世代的发育起点温度和有效积温
由表 2可见, 椰心叶甲各虫态的发育起点温度
相差不大, 在 16~ 28 ! 范围内, 整个世代的发育起
点温度约为 1108 ! ,说明椰心叶甲在温度较高的
条件下才开始发育. 椰心叶甲有效积温为 96622日
∀度, 由海南省儋州市 1996~ 2000年的气象资料, 根
据表 2的数据, 推算出椰心叶甲在该市一年可发生
4~ 5代.
33  温度对椰心叶甲存活的影响
由表 3可见, 低温对椰心叶甲各虫态存活有所
影响, 16 ! 下卵的孵化率为 749% ,幼虫存活率只
有 654%.世代累计存活率以 28 ! 时最高,存活率
为 925%; 16 ! 时最低,仅为 402%. 在 32 ! 高温
条件下,椰心叶甲各虫态均不能存活.
根据表 3数据, 分别对温度( T ) 与卵、幼虫、蛹
T 世代存活率的关系拟合抛物线,并求出理论存活
率最高时的温度和最高存活率.
表 2  椰心叶甲各虫态的发育起点温度和有效积温
Table 2 Developmental threshold temperature and effective accumulat
ed temperature of B. longissima( mean& SE)
虫 期
Stage
发育起点温度
Threshold
temperature( ! )
有效积温(日∀度)
Accumulated
temperature( DD)
回归方程
Model
卵Egg 11 35 & 1 81 60 07 & 9 44 T= 1135+ 6007 V
1龄幼虫 1st instar larva 11 35 & 0 21 65 95 & 1 18 T= 1135+ 6595 V
2龄幼虫 2nd instar larva 12 29 & 1 14 65 60 & 7 01 T= 1229+ 6560 V
3龄幼虫 3rd instar larva 12 30 & 0 58 69 67 & 3 81 T= 1230+ 6997 V
4龄幼虫 4th instar larva 11 87 & 1 58 9088 & 1297 T= 1187+ 9088 V
5龄幼虫 5th instar larva 10 84 & 1 05 147 70 & 12 97 T = 10 84+ 147 70 V
蛹 Pupa 11 24 & 1 10 81 65 & 7 69 T= 1124+ 8165 V
产卵前期 Preoviposition 11 37 & 0 90 341 63 & 26 56 T = 11 37+ 341 63 V
世代Generation 11 08 & 0 40 966 22 & 33 08 T = 11 08+ 966 22 V
表 3  椰心叶甲在不同温度下的存活率
Table 3 Survival rate of B. longissima at di fferent temperatures(%)
虫期
Stage
16 ! 20 ! 24 ! 28 !
卵 Egg 749 824 850 925
幼虫 Larva 654 818 929 100
蛹 Pupa 821 100 100 100
世代 Generat ion 402 674 790 925
  卵孵化率:
Y 1 = - 01238T 3+ 80446T 2- 16892T + 1 2271
( r = 09836, X2 = 453 < X 2005 = 782)
令 Y 1的导数为 0,得卵的最适存活温度为 255
! ,此时存活率可达 979%.
幼虫存活率:
Y 2 = - 01326T 3+ 84866T 2- 17391T + 1 2198
( r = 09879, X2 = 169 < X 2005 = 782)
令 Y 2 的导数为 0, 得幼虫的最适存活温度为
256 ! ,最高存活率可达 100%.
蛹存活率:
Y 3 = - 01069T 3+ 66442T 2- 13249T + 94051
( r = 09868, X2 = 353 < X 2005 = 782)
令 Y 3的导数为 0,得蛹的最适存活温度为 247
! ,最高存活率可达 100%.
世代存活率:
Y 4 = - 01177T 3+ 74147T 2- 14749T + 98573
( r = 09789, X2 = 472 < X 2005 = 782)
令 Y 4 的导数为 0, 得世代的最适存活温度为
258 ! ,最高存活率可达 947% .
34  椰心叶甲成虫产卵量
不同温度下椰心叶甲雌虫的平均产卵量分别
为: 16 ! 129粒、20 ! 170粒、24 ! 1227粒、28
2370 应  用  生  态  学  报                   16卷
! 1418粒. 可见 16~ 20 ! 椰心叶甲平均产卵量差
异不显著; 16~ 28 ! 随着温度的升高, 椰心叶甲的
平均产卵量逐渐增大.温度( T ) 与椰心叶甲平均产
卵量( Y) 的关系为:
Y = - 04903T 3+ 32592T 2- 69377T + 4 7778
( r = 10, X2 = 00058 < X 2005 = 782)
令 Y 的导数为 0, 得雌虫产卵量最适温度为
2655 ! ,产卵量最高可达 1563粒/雌.
35  不同温度条件下的实验种群生命表
环境温度对椰心叶甲存活和繁殖有显著影响.
根据不同温度处理下各发育期存活数及成虫繁殖力
数据, 组建椰心叶甲在不同温度条件下的实验种群
生命表(表 4) .表 4中起始卵数以 100计,各虫态死
亡率、雌虫平均产卵量按实际观察值,雌雄性比据室
内观察值以 063∋1计.在 16 ! 和 20 ! 条件下, 椰
心叶甲的种群趋势指数相差不大, 分别为 200 及
444.随着温度升至 24 ! , 种群趋势指数也升高到
3742, 28 ! 时升到最高. 在此温度下,经过一代后,
种群数量约增加 51倍.
表 4  椰心叶甲在不同温度条件下的实验种群生命表
Table 4 Experimental population li fe table of B. longissima at different
temperatures
虫期
Stage
16 ! 20 ! 24 ! 28 !
起始卵数Number of initial eggs 100 100 100 100
死亡率Mortality( % ) 251 176 150 7 5
进入 1龄幼虫数 Number of 1st instar larva 749 824 850 925
死亡率Mortality( % ) 9 6 3 0 7 1 0
进入 2龄幼虫数 Number of 2nd instar larva 677 799 790 925
死亡率Mortality( % ) 2 1 125 0 0
进入 3龄幼虫数 Number of 3rd instar larva 663 699 790 925
死亡率Mortality( % ) 4 3 3 6 0 0
进入 4龄幼虫数 Number of 4th instar larva 634 674 790 925
死亡率Mortality( % ) 4 5 0 0 0
进入 5龄幼虫数 Numberof 5th instar larva 606 674 790 925
死亡率Mortality( % ) 190 0 0 0
化蛹数Number of pupae 491 674 790 925
死亡率Mortality( % ) 179 0 0 0
羽化成虫数Number of adults 402 674 790 925
雌虫数( ( : ) = 0 63: 1) Number of female 155 261 305 358
平均产卵量Eggs laid per female 129 170 122 7 141 8
预计下代产卵数Eggs of next generation expected 200 0 443 7 37424 50764
种群趋势指数( I ) Population trend index 2 0 4 4 374 508
36  不同温度条件下种群特征参数
由表 5可看出, 在 16~ 28 ! 范围内, 净增殖率
( R 0)、内禀增长率( r m)及周限增长率( )均以16 !
时最小、28 ! 时最大.世代平均历期( T )以 16 ! 时
最长、20 ! 时最短. 种群加倍时间( PDT )以 28 ! 时
最短,随着温度的降低而逐渐增长, 16 ! 时最长. 这
表明 24~ 28 ! 为椰心叶甲种群生长的适合温度.
表 5  不同温度下椰心叶甲的种群参数
Table 5 Population parameters of B. longissima at different tempera
tures
种群参数
Parameter
16 ! 20 ! 24 ! 28 !
R 0 20 40 370 541
r m 00030 00113 00219 00260 10030 10114 10220 10263
T 2216 1231 1655 1534
PDT 2310 613 318 267
R 0:净增殖率 Net reproduct ive rate; r m: 内禀增长率 Int rinsic rate of
increase; :周期增长率 Finite capacity of increase; T :平均世代历期
Shortest mean generat ion t im e; PDT : 种群加倍时间 Populat ion dou
bling t im e.
4  结   论
通过试验组建了不同温度下的椰心叶甲实验种
群生命表,分析了温度对椰心叶甲存活和繁殖的影
响.在不同温度条件下,椰心叶甲各虫期的存活率、
成虫寿命、产卵量、产卵天数都有显著差异,在低温
下,椰心叶甲的发育历期较长, 产卵量较低,不利快
速建立种群; 高温对椰心叶甲的种群影响更大, 32
! 时椰心叶甲各个虫态都不能存活; 24~ 28 ! 下椰
心叶甲的种群增长指数和繁殖力较高, 说明该温度
范围是椰心叶甲生长的适宜温度.
椰心叶甲是生活在热带和亚热带的昆虫,应该
能够适应高温的环境, 但本研究结果表明, 32 ! 条
件下椰心叶甲各虫态均不能存活.究其原因,可能是
由于棕榈科植物心叶内阴蔽潮湿, 心叶内小环境的
温度比裸露环境的温度要低得多.在自然条件下,椰
心叶甲并不暴露于大气温度,除了偶见成虫在晨、昏
飞翔外,几乎终身深藏在寄主心叶里完成取食、交
配、产卵等行为; 另外,本试验中椰心叶甲是在 32 !
的人工气候箱里饲养, 而自然界里的温度并不是恒
定的,早晚温度远低于 32 ! ,只有中午环境温度才
高于 32 ! .
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作者简介  钟义海, 男, 1977 年生, 硕士, 助理研究员. 主要
从事热带害虫综合治理研究, 发表论文 10 余篇. T el: 0898
23307852; Email: zhongy ihai11@ 163. com
2372 应  用  生  态  学  报                   16卷