全 文 ：第 ３６ 卷第 １３ 期
２０１６年 ７月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１３
Ｊｕｌ．，２０１６
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金项目（２０１３０２０４１１０００４）；国家自然科学基金资助项目（３９９７０１１２，３０４７０２６８）
收稿日期：２０１５⁃０６⁃２３； 　 　 修订日期：２０１６⁃０１⁃０６
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｚｈａｏｈｙ＠ ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ｃｎ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１５０６２３１２６３
李广雨，高瑞，赫娟，曹祝，胡祖庆，胡想顺，赵惠燕．高压静电胁迫对麦长管蚜种群生长发育与繁殖的影响．生态学报，２０１６，３６（１３）：３９８７⁃３９９４．
Ｌｉ Ｇ Ｙ， Ｇａｏ Ｒ， Ｈｅ Ｊ， Ｃａｏ Ｚ， Ｈｕ Ｚ Ｑ， Ｈｕ Ｘ Ｓ， Ｚｈａｏ Ｈ Ｙ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ⁃ｖｏｌｔａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｆｉｅｌｄ （ＨＶＥＦ） ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｆｅｃｕｎｄｉｔｙ ｏｆ Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ
Ｆａｂｒｉｃｉｕｓ （Ｈｅｍｉｐｔｅｒａ： Ａｐｈｉｄｉｄａｅ） ．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，３６（１３）：３９８７⁃３９９４．
高压静电胁迫对麦长管蚜种群生长发育与繁殖的影响
李广雨，高　 瑞，赫　 娟，曹　 祝，胡祖庆，胡想顺，赵惠燕∗
旱区作物逆境生物学国家重点实验室，西北农林科技大学植物保护学院， 杨凌　 ７１２１００
摘要：为了探究高压静电场对麦长管蚜 Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ Ｆａｂｒｉｃｉｕｓｄｅ 的影响。 采用特定年龄生命表的方法，设置 ２、４、６ ｋＶ ／ ｃｍ 辐
射强度处理小麦种子和出生 ２４ｈ内的 １龄若蚜。 统计连续 ２０代电场胁迫后麦长管蚜生命表种群参数、繁殖参数以及存活率的
变化。 结果表明：（１）经高压静电场处理后麦长管蚜的内禀增长率（ ｒ）在 ２ ｋＶ ／ ｃｍ和 ４ ｋＶ ／ ｃｍ强度时受影响显著（Ｐ＜０．０５），但
两者表现的世代不同，２ ｋＶ ／ ｃｍ和 ４ ｋＶ ／ ｃｍ的最低值分别出现在第 ２０代和第 １０代。 （２）麦长管蚜的净增值率（Ｒ０）、平均世代
周期（Ｔ）、繁殖力（Ｆ）、成虫寿命和产仔天数等参数均呈现前期受高压静电场影响各处理组均显著低于对照组（Ｐ＜０．０５），随着
世代的增加高压静电处理组与对照组无显著差异。 （３）麦长管蚜的特定年龄阶段存活率曲线受世代和高压静电场强度的影响
显著。 研究结论：麦长管蚜的生长发育和繁殖受世代和高压静电场强度的双重影响，且两者具有交互效应。 研究的创新点在
于：模拟自然条件下（同时对植物和昆虫进行高压静电场辐射处理）高压静电场对麦长管蚜的影响，为蚜虫生态遗传进化和生
态控蚜提供理论依据。
关键词：麦长管蚜；高压静电场；生命表；种群参数；繁殖参数
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｉｇｈ⁃ｖｏｌｔａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｆｉｅｌｄ （ＨＶＥＦ） ｏｎ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｆｅｃｕｎｄｉｔｙ ｏｆ
Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ Ｆａｂｒｉｃｉｕｓ （Ｈｅｍｉｐｔｅｒａ： Ａｐｈｉｄｉｄａｅ）
ＬＩ Ｇｕａｎｇｙｕ， ＧＡＯ Ｒｕｉ， ＨＥ Ｊｕａｎ， ＣＡＯ Ｚｈｕ， ＨＵ Ｚｕｑｉｎｇ， ＨＵ Ｘｉａｎｇｓｈｕｎ， ＺＨＡＯ Ｈｕｉｙａｎ∗
Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｒｏｐ Ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ Ａｒｉｄ Ａｒｅａｓ， Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ａｎｄ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙａｎｇｌｉｎｇ ７１２１００， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ （ＨＶＥＦ） ａｓ ａｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｖｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ
ｌｉｖｉｎｇ ｂｅｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ＨＶＥＦ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ ｉｓ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ ｍａｃｈｉｎｅｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ，
ｈｉｇｈ⁃ｖｏｌｔａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｇｒｉｄｓ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ ｄｅｖｉｃｅｓ． Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ （Ｆａｂｒｉｃｉｕｓ） （Ｈｏｍｏｐｔｅｒａ： Ａｐｈｉｄｉｄａｅ） ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ
ｃｏｍｍｏｎ ｐｅｓｔｓ ｏｆ ｗｈｅａｔ． Ｉｔ ｄａｍａｇｅｓ ｐｌａｎｔｓ ｂｙ ｉｎｇｅｓｔｉｎｇ ｓａｐ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅａｒｓ， ｓｔｅｍｓ， ｌｅａｖｅｓ， ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｔｅｎｄｅｒ ｐｌａｎｔ ｐａｒｔｓ． Ｉｔｉｓ
ａｌｓｏ ｋｎｏｗｎ ｔｏ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｖｉｒｕｓｅｓ （ｅ．ｇ．， ｂａｒｌｅｙ ｙｅｌｌｏｗ ｄｗａｒｆ ｖｉｒｕｓ） ｄｕｒｉｎｇ ｆｅｅｄｉｎｇ， ｔｈｅｒｅｂｙ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｗｈｅａｔ ｙｉｅｌｄ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ．
Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ ｉｔｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐａｒｔｈｅｎｏｇｅｎｅｓｉｓ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｆｅｃｕｎｄｉｔｙ ｒｅｎｄｅｒ ｉｔ ａ ｇｏｏｄ ｓｕｂｊｅｃｔ ｆｏｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ
ａｎｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｓｅｃｔｓ． Ｒａｗ⁃ｄａｔａ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｎ ａｇｅ⁃ｓｔａｇｅ， ｔｗｏ⁃ｓｅｘ ｌｉｆｅ ｔａｂｌｅ ｉｓ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｅｖｅｎ ｔｈｏｕｇｈ ａｐｈｉｄｓ ｒｅｐｒｏｄｕｃｅ
ｐａｒｔｈｅｎｏｇｅｎｅｔｉｃａｌｌｙ． Ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔｏ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ａｇｅ⁃ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｌｉｆｅ ｔａｂｌｅｓ， ｔｗｏ⁃ｓｅｘ ｌｉｆｅ ｔａｂｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆｆｅｒｓ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ
ａｄｖａｎｔａｇｅｓ： ｓｉｎｃｅ ｉｔ ｔａｋｅｓ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ， ｉｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ｔｈａｎ ａｎａｌｙｓｅｓ ｂａｓｅｄ ｓｏｌｅｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅａｎｓ ｏｆ
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｉｍｅｓ； ｉｔ ｄｅａｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｔｉｒｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ （ｍａｌｅｓ， ｆｅｍａｌｅｓ， ａｎｄ ｔｈｏｓｅ ｔｈａｔ ｄｉｅ ｂｅｆｏｒｅ ｔｈｅ ａｄｕｌｔ ｓｔａｇｅｓ）； ａｎｄ ｉｎ
ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｉｅｓ， ｉｔ ｔａｋｅｓ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ａｇｅ⁃ｓｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｌａｓｔ ｐｏｉｎｔ ｉｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ
ｂｅｃａｕｓｅ ｗｈｉｌｅ ｏｎｌｙ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔａｇｅｓ ａｒｅ ｓａｍｐｌｅｄ ｉｎ ｆｉｅｌｄ ｓｔｕｄｉｅｓ， ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔａｇｅｓ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｉｅｓ ｔｏ ｉｎｓｅｃｔｉｃｉｄｅｓ，
ａｎｄ ｂｅｈａｖｉｏｒａｌ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｖａｒｙ ｗｉｄｅｌｙ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｔａｇｅｓ． Ｔｏ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ＨＶＥＦ ｏｎ Ｓ． ａｖｅｎａｅ， ｔｈｅ ａｇｅ⁃ｓｔａｇｅ ｌｉｆｅ ｔａｂｌｅ
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
ｏｆ Ｓ． ａｖｅｎａｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｉｔｓ ｌｉｆｅ⁃ｔａｂｌｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ． Ｗｈｅａｔ ｓｅｅｄｓ ａｎｄ Ｓ． ａｖｅｎａｅ ｎｙｍｐｈｓ ｂｏｒｎ ｗｉｔｈｉｎ ２４ ｈ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ＨＶＥＦ ｆｏｒ ２０ ｍｉ ａｔ ｔｈｒｅｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｉｅｓ： ２， ４ ａｎｄ ６ｋＶ ／ ｃｍ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ： （１） ｔｈｅ
ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｅ （ ｒ） ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ ｃｋ（Ｐ＜０．０５） ａｔ ２ ａｎｄ ４ｋＶ ／ ｃｍ， ｔｈｅ ｍｉｎｉｍｕｍ ｖａｌｕｅ ｗａｓ ｏｂｓｅｒｖｅｄ
ｉｎ ｔｈｅ ２０ ｔｈ ａｎｄ １０ ｔｈ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． （２） Ｔｈｅ ｎｅｔ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｒａｔｅ （Ｒ０）， ｍｅａｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｐａｎ （Ｔ）， ｆｅｃｕｎｄｉｔｙ，
ａｄｕｌｔ ｌｏｎｇｅｖｉｔｙ， ａｎｄ ｏｖｉｐｏｓｉｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ Ｓ． ａｖｅｎａｅ ｅｘｐｏｓｅｄ ｔｏ ＨＶＥＦ ｗｅｒｅ ａｌｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｌｏｗｅｒ （Ｐ＜０．０５） ｔｈａｎ ｔｈｏｓｅ ｏｆ
ｃｏｎｔｒｏｌ ａｔ ｅａｒｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ， ｂｕｔ ｎｏ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｔ ｌａｔｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ． （３） Ｔｈｅ ａｇｅ⁃ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｕｒｖｉｖａｌ ｒａｔｅｓ ｏｆ Ｓ．
ａｖｅｎａｅ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｂｙ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ＨＶＥＦ． Ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｓ． ａｖｅｎａｅ ｗａｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ
ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ＨＶＥＦ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｓｍ， ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ ｆａｃｔｏｒｓ ｗａｓ ａｌｓｏ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ． Ａｓ ｉｓ ｗｅｌｌ
ｋｎｏｗｎ， ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｕｓｅｄ ｗｉｔｈｉｎ ａｎ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ （ＩＰＭ） ｐｒｏｇｒａｍ ｔｏ ｋｅｅｐ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒｓ ｏｆ ｐｅｓｔｓ
ｂｅｌｏｗ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｆａｒｍｅｒｓ ｏｆｔｅｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｆ ｉｎｓｅｃｔｉｃｉｄｅ ｕｓａｇｅ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ
ｐｅｓｔ ｄａｍａｇｅ ｗｉｔｈｏｕｔ ｒｅｇａｒｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ． Ｗｅ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ＨＶＥＦ ａｆｆｅｃｔｓ ａｐｈｉｄ ｇｒｏｗｔｈ， ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｇｔ ａｎｄ
ｓｕｒｖｉｖａｌ， ｔｈｕｓ ｉｔ ｍａｙ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｎｅｗ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ａｐｈｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ； ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｆｉｅｌｄ （ ＨＶＥＦ ）； ｌｉｆｅ ｔａｂｌｅ； ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；
ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
自然界通常处于低压正静电场状态，地球上空的电离层对地面具有 ３６０ｋＶ的正电位，地面附近的场强为
１３０Ｖ ／ ｍ［１⁃２］。 在这个巨大的天然静电场中生物本身其电荷分布、排列以及运动都达到了稳定并呈现一定的规
律性［３］，然而随着通信和电力事业的高速发展以及电气设备等的广泛应用，外部电磁环境急剧增加，有研究
表明外部电磁环境已经比上世纪增加了 １亿倍以上［４］，这种变化势必会对生物造成一定的影响。 关于电场对
生物的影响现已证明电场能够调节细胞内外离子流通［５⁃８］，干扰 ＤＮＡ合成和 ＲＮＡ转录［９⁃１１］，干预细胞的免疫
反应［１２］，影响细胞对不同激素和酶以及神经物质的反应［１３⁃１６］。
有关电磁环境对生物的影响研究主要集中在医学方面，而有关昆虫的研究报道包括 Ｃｈｒｉｓ 等研究发现电
网屏蔽的电流积累和家蝇（Ｍｕｓｃａ ｄｏｍｅｓｔｉｃａ Ｌ）行走的速度密切相关［１７］；Ｄａｖｉｄ 等研究发现根结线虫因其种类
和龄期不同，对不同强度的电场会做出不同的反应［１８］；Ｍｏｈａｍｅｄ 等研究静电场喷雾对棉花上的甘薯粉虱
（Ｂｅｍｉｓｉａ ｔａｂａｃｉ）致死率，表明其至死浓度比传统的喷雾防治至死浓度明显增大［１９］；Ｖｙｔａｕｔａｓ 等综述了电场对
蜜蜂（Ａｐｉｓ ｍｅｌｌｉｆｅｒａ Ｌ）的交流和生殖发育等方面的影响［２０］。 而有关植物的研究报告包括：适宜场强的电场能
够提高种子的萌发率［２１⁃２２］改变体内的某些化学物质的含量以及成分［２３⁃２４］进而改变生理活动［２５］。 上述前人研
究多数只针对高压静电场对动物和植物某一方面，但是电场同时辐射昆虫和寄主植物的生物学效应尚未见
报道。
麦蚜是我国北方麦类作物上的主要害虫类群，其中麦长管蚜 Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ （Ｆａｂｒｉｃｉｕｓ）是麦类作物上优
势种，具有生长周期短，繁殖快，适应能力强等特点， 除通过直接刺吸小麦汁液来危害作物外，还可传播病毒
病（如大麦黄矮病毒 ＢＹＤＶ），分泌蜜露遮盖叶片影响光合作用而引起作物进一步受害， 造成作物严重减
产［２６⁃２７］。 在实际生产中，为了杀灭麦长管蚜，通常采用喷施农药的方法，不仅污染环境，破坏生态平衡，也带
来了农药残留等一系列危害。 因此，寻找无污染的生态控蚜方法势在必行。
蚜虫作为典型的 Ｒ对策昆虫，在面对急剧变化的电磁环境时，蚜虫种群如何快速适应变化？ 如何变异、
遗传与进化？ 如果能从蚜虫研究获得突破不仅对于生物遗传进化具有重要的理论意义，而且对于害虫防治具
有非常重要的应用价值。 本研究团队曹祝曾用 ０—６ ｋＶ ／ ｃｍ高压静电场处理小麦种子 ２０ ｍｉｎ，研究结果表明
电场对小麦和蚜虫的保护酶系均存在影响［２８］；赫娟在 ０—６ ｋＶ ／ ｃｍ高压静电场处理麦长管蚜 ４ ｍｉｎ 的实验中
发现电场对蚜虫的发育和寿命存在不利影响［２９］。 基于以上前人的研究，本实验以麦长管蚜作为研究材料，探
究高压静电场能否为生态控蚜提供新方法，通过生命表的方法研究麦长管蚜受高压静电场辐射处理后生态参
数的变化，明确 ＨＶＥＦ对蚜虫的作用，为探索高压静电生态控蚜提供理论基础。
８８９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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１　 材料与方法
１．１　 供实材料
小麦品种为 １３７６（西北农林科技大学昆虫生态学实验室提供），挑选大小一致的籽粒种植在大小为 ９×９×
１０的塑料盆里，栽培用纯育苗基质（购自陕西杨陵农资市场），栽培环境为光周期 １６（Ｌ）∶８（Ｄ），温度为（２０±
１）℃，相对湿度为（７０±１０）％。 培育至 １２—１３日龄待用。
虫源采用西北农林科技大学昆虫生态学实验室饲养的单克隆品系。 １ 头无翅成蚜在光周期 １６（Ｌ） ∶
８（Ｄ），温度为（２０±１）℃，相对湿度为（７０±１０）％的人工气候箱内连续饲养 ４—５代后，其后代做为单克隆品系
待用
图 １　 装置示意图
Ｆｉｇ．１　 Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ
１．２　 高压静电场处理
高压静电发生器购自浙江省丽水市农科所农业智
能化快繁中心，其能够产生 ０—１００ ｋＶ 连续电压，处理
终端是由两个长 ６０ ｃｍ宽 ２５ ｃｍ的铝板构成，两者之间
的距离是 ８ ｃｍ（处理装置如图 １）。 本研究包括处理种
子和麦长管蚜仔蚜，处理强度分别为 ０、２、４、６ ｋＶ ／ ｃｍ：
小麦种子放在高压静电发射仪器下处理 ２０ ｍｉｎ；１ 日龄
初产若蚜高压静电场条件下辐射 ２０ ｍｉｎ，每个处理 ２０
头，每个处理重复 ３次，连续辐射 ２０代，每隔 ５代统计 １次生命表数据。
１．３　 生命表研究
将上述处理过的初产若蚜用同样电场强度处理过的小麦单头饲养在直径为 ６０ ｍｍ 的培养皿里，置于光
周期 １６（Ｌ）∶８（Ｄ），湿度为（２０±１）℃，相对湿度为（７０±１０）％的养虫室内饲养。 每天观察并记录蚜虫的蜕皮，
产仔，存活和死亡情况。 所得数据用于计算蚜虫的内禀增长率（ ｒ），净增值率（Ｒ０），平均世代周期（Ｔ），周限增
长率（λ），计算公式如下：
Ｔ ＝ ∑ｘｌｘｍｘ ／ ∑ ｌｘｍｘ
Ｒ０ ＝ ∑ ｌｘｍｘ
ｒ＝ ｌｎＲ０ ／ Ｔ
λ＝ｅｒ
式中，ｌｘ表示特定时间存活率，ｍｘ表示特定时间繁殖力，ｘ表示若蚜龄期
１．４　 数据分析
采用两性生命表来分析将记录的麦长管蚜蜕皮、生长及产仔情况， 生命表原始记录数据采用软件
ＴＷＯＳＥＸ⁃ＭＳＣｈａｒｔ ２．０［３０］进行分析，最后所得生命表数据采用 ＳＰＳＳ １７．０进行统计检验，ＳＮＫ方法进行多重比
较，各处理组间的显著性差异水平均为 Ｐ＜０．０５，用 Ｓｉｇｍａｐｌｏｔ １２．５作图。
２　 结果与分析
２．１　 不同强度高压静电处理后麦长管蚜不同世代种群参数变化
麦长管蚜种群内禀增长率（ ｒ）受不同世代和高压静电强度影响差异显著（６ ｋｖ ／ ｃｍ除外）（表 １）。 对于同
一世代不同处理，１，５，１０代处理组均低于对照组，在 １，１０ 代最低值出现在 ４ ｋＶ ／ ｃｍ 且与对照组相比有显著
性差异（Ｐ＜０．０５），而在第 １５，２０代最低值出现在 ２ ｋＶ ／ ｃｍ。 对于同一处理不同世代，２ ｋＶ ／ ｃｍ 最低值出现在
第 ２０代，４ ｋＶ ／ ｃｍ出现在第 １０代，两个处理的最高值都出现在第 １５代，６ ｋＶ ／ ｃｍ各世代间没有显著差异。 表
明：高压静电场对蚜虫种群增长有抑制作用，且强度与世代之间存在交互作用（Ｆ＝ ８５．６９２，ｄｆ＝ １２，Ｐ＜０．００１）。
不同强度处理对平均世代周期（Ｔ）有显著影响（表 １），规律是在第一代和第五代时，随着 ＨＶＥＦ 强度的
９８９３　 １３期 　 　 　 李广雨　 等：高压静电胁迫对麦长管蚜种群生长发育与繁殖的影响 　
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增加，其平均世代周期 Ｔ在一定程度上缩短。 这说明经受 ＨＶＥＦ处理的麦长管蚜受到了胁迫，为了维护种群
的发展而被迫缩短平均世代周期，本质上也说明了 ＨＶＥＦ对麦长管蚜造成了一定的伤害。 然而第 ２０ 代却显
示出没有影响，Ｔ并未呈现前几代的类似变化趋势，而是保持一个较稳定时间，各组之间并无显著差异。 推测
经历了数代进化与适应，ＨＶＥＦ在世代周期方面造成的伤害已经得以弥补，显示出了麦长管蚜的生态适应性。
蚜虫净增值率（Ｒ０）的变化规律与平均世代周期（Ｔ）类似，这说明 ＨＶＥＦ对麦长管蚜的生殖能力和种群增
长起到了抑制作用。
表 １　 不同强度高压静电处理后麦长管蚜不同世代种群生态学参数比较
Ｔａｂｌｅ １　 Ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ （ｍｅａｎ ± ＳＥ） ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ ａｆｔｅｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄｓ （ｎ＝ ３）
参数
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
世代
Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
辐射强度 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ／ （ｋＶ ／ ｃｍ）
０ ２ ４ ６
内禀增长率（ ｒ） Ｇ１ ０．２７５４ ± ０．００６７ａＡ ０．２６４１ ± ０．００８０ａｂＡＢ ０．２４９７ ± ０．００８３ｂＢ ０．２６１８ ± ０．００８１ａｂＡ
Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｒａｔｅ ｏｆ ｉｎｃｒｅａｓｅ Ｇ５ ０．２７６０ ± ０．００６３ａＡ ０．２６１１ ± ０．００６７ａＡＢ ０．２６９９ ± ０．００６７ａＢ ０．２６３２ ± ０．００６５ａＡ
Ｇ１０ ０．２７５０ ± ０．００６１ａＡ ０．２６２９ ± ０．００６５ａＡＢ ０．２２１０ ± ０．００８１ｂＣ ０．２６８９ ± ０．００５８ａＡ
Ｇ１５ ０．２７５１ ± ０．００７８ａｂＡ ０．２７３１ ± ０．００５１ｂＡ ０．２８８９ ± ０．００５８ａＡ ０．２８０３ ± ０．００６５ａｂＡ
Ｇ２０ ０．２７５９ ± ０．００９７ａＡ ０．２４９７ ± ０．００５５ｂＢ ０．２６６０ ± ０．００７０ａｂＢ ０．２７４４ ± ０．００６６ａＡ
净增值率（Ｒ０） Ｇ１ ３８．５１ ± ２．５４８ａＡ ２６．３１ ± ２．３８２ｂＣ ２０．５０ ± ２．０９４ｂＣ ２３．９３ ± ２．１４４ｂＢ
Ｎｅｔ ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅ ｒａｔｅ Ｇ５ ３９．８４ ± ２．３２２ａＡ ２６．９３ ± ２．０７６ｂＣ ２７．０１ ± ２．１６５ｂＢ ２５．６８ ± ２．１１２ｂＢ
Ｇ１０ ３７．８７ ± ２．６２２ａＡ ３４．２１ ± ２．５８７ａＢ ２５．６５ ± ２．８１４ｂＢＣ ３９．３５ ± ２．６５６ａＡ
Ｇ１５ ３５．８９ ± ２．８３３ｂＡ ４２．７８ ± ２．０５０ａＡ ４３．０６ ± ２．０８６ａＡ ３９．１６ ± ２．４６３ａｂＡ
Ｇ２０ ２３．３７ ± １．９８０ａｂＢ ２０．０４ ± １．４５６ｂＤ ２１．４６ ± １．７９８ｂＣ ２６．４０ ± １．７５０ａＢ
平均世代周期（Ｔ） Ｇ１ １３．２５ ± ０．２４３９ａＡ １２．３７ ± ０．２６９０ｂＢ １２．０８ ± ０．２３５４ｂＣＤ １２．１２ ± ０．２９２７ｂＢ
Ｍｅａｎ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ Ｇ５ １３．３５ ± ０．２６５５ａＡ １２．６０ ± ０．２３４７ｂＢ １２．２０ ± ０．２９３６ｂＣ １２．３２ ± ０．２３８４ｂＢ
Ｇ１０ １３．２１ ± ０．２０３７ｂＡ １３．４３ ± ０．２３３３ｂＡ １４．６６ ± ０．２８８４ａＡ １３．６５ ± ０．２０７１ｂＡ
Ｇ１５ １３．０１ ± ０．２５１１ｂＡ １３．７５ ± ０．２３４５ａＡ １３．０２ ± ０．２０４２ｂＢ １３．０８ ± ０．２４３３ｂＡ
Ｇ２０ １１．４１ ± ０．２０６４ａＢ １２．００ ± ０．２１９１ａＢ １１．５２ ± ０．１８６４ａＤ １１．９３ ± ０．２０３９ａＢ
　 　 小写字母 ａ，ｂ表示横向处理水平的差异显著性，大写字母 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ表示纵向世代水平的差异显著性（α＝ ０．０５，ＳＮＫ检验法）
２．２　 不同强度高压静电处理后麦长管蚜不同世代种群繁殖的变化
从表 ２中可以看出麦长管蚜的繁殖受高压静电强度和世代影响差异显著，同一处理不同世代，产卵前总
时间（ＴＰＯＰ）２ ｋＶ ／ ｃｍ各世代与对照组均无显著差异，４ ｋＶ ／ ｃｍ 在 １、５ 代显著低于对照组，到 １０ 代显著高于
对照组，１５、２０代没有显著差异，而 ６ ｋＶ ／ ｃｍ只有在第 １ 代与对照组存在显著差异（Ｐ＜０．０５）；而成虫寿命，繁
殖力和产仔天数等参数各处理组均呈现出前期极显著低于对照组（Ｐ＜０．０１），随着世代的增加处理组与对照
组无显著差异，表明：电场胁迫对麦长管蚜产生不利影响，但在长期电场辐射条件下，蚜虫会最终适应电场胁
迫。 此外，３个参数的各组最低值均出现在第 ２０代，且显著低于（Ｐ＜０．０５）其他世代（表 ２）。
２．３　 不同强度高压静电处理后麦长管蚜不同世代种群存活率曲线
麦长管蚜的特定年龄阶段存活率曲线如图 ２所示。 特定年龄阶段存活率曲线（ ｓｘｊ）表示一个初产若蚜可
能存活到天数 ｘ和龄期 ｊ，由于蚜虫个体发育速率不同可以明显的看出龄期的重叠。 从图中可以看出：不同高
压静电强度处理下不同世代麦长管蚜存活率曲线，处理组与对照组相比成虫存活率峰值和寿命总体呈现随着
世代的增加先降低后升高最后无差异的走势。 以 ４ ｋＶ ／ ｃｍ为例，与对照相比成虫存活率峰值和寿命先下降，
到第 １０代达到最大差距，随后差距缩小，到第 ２０代与对照无显著差异。 表明：电场胁迫在短期内加速蚜虫的
死亡，但在长期不断的辐射中，蚜虫逐渐对其产生适应性，最终使得蚜虫在电场胁迫中得以生存和存活，至于
蚜虫如何逐渐产生适应的生理生化及分子机制有待进一步证明。
０９９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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表 ２　 不同强度高压静电处理后麦长管蚜不同世代种群繁殖的比较
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｔｈｅ ｆｅｃｕｎｄｉｔｙ （ｍｅａｎ±ＳＥ） ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅ ａｆｔｅｒ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄｓ （ｎ＝ ３）
参数
Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
世代
Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
辐射强度 Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ／ （ｋＶ ／ ｃｍ）
０ ２ ４ ６
产崽前总时间（ＴＰＯＰ） Ｇ１ ８．０２０ ± ０．１７３ａＡＢ ７．７８０ ± ０．１７１ａｂＡＢ ７．４００ ± ０．１４７ｂＣＤ ７．４８２ ± ０．２１３ｂＢ
Ｔｏｔａｌ ｐｒｅ⁃ｏｖｉｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｇ５ ７．５６７ ± ０．１７６ａＢ ７．５３５ ± ０．１３８ａＢ ７．０１７ ± ０．１３０ｂＤ ７．４０７ ± ０．１２３ａｂＢ
ｐｅｒｉｏｄ Ｇ１０ ８．３３３ ± ０．１４０ｂＡ ８．２７６ ± ０．１４６ｂＡ ９．０６４ ± ０．１９２ａＡ ７．９６４ ± ０．１６９ｂＡＢ
Ｇ１５ ８．０１９ ± ０．１８５ａＡＢ ８．１３３ ± ０．１４０ａＡ ７．９６７ ± ０．１５９ａＢ ７．９１４ ± ０．１６０ａＡＢ
Ｇ２０ ７．６８５ ± ０．１４２ｂＢ ８．０７０ ± ０．１５０ａｂＡ ７．６２３ ± ０．１２２ｂＢＣ ８．１１７ ± ０．１７６ａＡ
成虫寿命 Ｇ１ １６．６０ ± ０．８５ａＡ １３．３３ ± ０．８９ｂＢ １２．０６ ± ０．８７ｂＢＣ １３．２４ ± ０．８６ｂＢ
Ａｄｕｌｔｌｏｎｇｅｖｉｔｙ Ｇ５ １６．７２ ± ０．８２ａＡ １３．８４ ± ０．８２ｂＢ １３．９０ ± ０．９６ｂＡＢ １３．２５ ± ０．９２ｂＢ
Ｇ１０ １４．７２ ± ０．８０ｂＡ １４．６８ ± ０．８３ｂＢ １４．５０ ± １．０３ｂＡＢ １７．２１ ± ０．８８ａＡ
Ｇ１５ １５．５６ ± ０．９０ｂＡ １８．０８ ± ０．７７ａＡ １６．５７ ± ０．６１ａｂＡ １６．０３ ± ０．８６ａｂＡ
Ｇ２０ ９．８１０ ± ０．６０ａＢ １０．１２ ± ０．５４ａＣ １０．１１ ± ０．５７ａＣ １１．１２ ± ０．６０ａＢ
繁殖力 Ｇ１ ４０．５３ ± ２．３８ａＡ ２８．７１ ± ２．３６ｂＣ ２３．６９ ± ２．０８ｂＣ ２６．５６ ± ２．１０ｂＢ
Ｆｅｃｕｎｄｉｔｙ Ｇ５ ３９．８５ ± ２．３２ａＡ ２７．８６ ± ２．０４ｂＣ ２６．９８ ± ２．１７ｂＢＣ ２６．１０ ± ２．１０ｂＢ
Ｇ１０ ３７．９０ ± ２．６２ａｂＡ ３４．８３ ± ２．５７ａｂＢ ３２．０４ ± ２．８７ｂＢ ４１．４７ ± ２．４９ａＡ
Ｇ１５ ３９．８９ ± ２．６６ａＡ ４２．７３ ± ２．０５ａＡ ４３．０７ ± ２．０９ａＡ ３９．８３ ± ２．４０ａＡ
Ｇ２０ ２４．１７ ± １．９８ａｂＢ ２１．１１ ± １．４０ｂＤ ２４．２６ ± １．７４ａｂＣ ２６．３８ ± １．７５ａＢ
产崽天数 Ｇ１ １３．８１ ± ０．７４ａＡ １１．００ ± ０．８４ｂＢ ９．７４３ ± ０．８４１ｂＡＢ １０．９３ ± ０．８３ｂＢＣ
Ｏｖｉ⁃ｄａｙｓ Ｇ５ １３．３６ ± ０．７９ａＡ １０．５４ ± ０．７７ｂＢ １０．９２ ± ０．８６ｂＡＢ １０．２９ ± ０．８２ｂＣ
Ｇ１０ １１．４４ ± ０．７４ｂＡ １１．９０ ± ０．７６ｂＢ １２．０８ ± ０．９６ｂＡＢ １４．５９ ± ０．７９ａＡ
Ｇ１５ １３．０１ ± ０．７８ａＡ １４．３３ ± ０．６８ａＡ １３．７２ ± ０．５８ａＡ １３．２６ ± ０．７３ａＡＢ
Ｇ２０ ７．９９４ ± ０．４９０ａＢ ７．０６１ ± ０．４４８ａＣ ７．７６７ ± ０．５３７ａＣ ８．１３４ ± ０．４９２ａＤ
　 　 小写字母 ａ，ｂ表示横向处理水平的差异显著性，大写字母 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ表示纵向世代水平的差异显著性（α＝ ０．０５，ＳＮＫ检验法）
３　 结论与讨论
本研究中，将麦长管蚜特定年龄生命表中的内禀增长率（ ｒ）、净增值率（Ｒ０）、平均世代周期（Ｔ）、成虫寿
命、产仔天数、繁殖力、产崽总天数以及特定年龄阶段存活率等几个具有代表性的参数作为生物指标，观察麦
长管蚜种群生长发育和繁殖受高压静电场强度和世代的影响。 实验结果表明，高压静电场强度和世代对麦长
管蚜上述生物指标产生了显著影响，并且两因素间存在着显著的交互作用。
本研究麦长管蚜的内禀增长率（ ｒ）２ ｋＶ ／ ｃｍ最低值较 ４ ｋＶ ／ ｃｍ世代延后，这可能与场强的累积效应有关，
场强较弱时处理时间长一些，场强较强时处理时间短一些。 类似的研究出现在用高压静电场处理花生 ２ ｋＶ ／
ｃｍ时处理 ６ ｈ效果最佳，而 ４ ｋＶ ／ ｃｍ时处理 ０．５ ｈ 效果较优［３１］。 此研究结果与前人高压静电场单独处理小
麦种子结果相反（麦长管蚜内禀增长率 ２ ｋＶ ／ ｃｍ 最低值比 ４ ｋＶ ／ ｃｍ 世代提前） ［３２］这可能是高压静电场不仅
直接照射小麦同时照射蚜虫双重胁迫的结果，双重胁迫下蚜虫通过自身调节增强了对低强度电场抗性，但随
着场强的累积最终表现负面效应。 另外，电场胁迫存在“阈值效应”，并非场强越大对蚜虫的毒害越重，再次
证明了前人研究结果［２８⁃２９］
本研究中经高压静电场处理后麦长管蚜的存活率曲线在不同电场强度下差异显著，其中 ４ ｋＶ ／ ｃｍ 受影
响最显著，此研究结果与赫娟高压静电场单独处理麦长管蚜以及曹祝高压静电场单独处理小麦种子结果相
符［２９，３２］，但相较于单独处理，本研究麦长管蚜各处理组成虫存活率峰值明显升高。 前人研究表明：麦长管蚜
主要通过维持抗氧化物保护酶系平衡和加速种群遗传进行两个途径来抵御高压静电场产生的不利影响。 本
文推测麦长管蚜经高压静电场直接和间接影响加速了其对高压静电场的适应，成虫存活率峰值的升高可能与
此相关。 实际情况如何有待进一步的研究。
本研究麦长管蚜的种群参数和繁殖均呈现前期显著低于对照，随着世代的增加与对照无显著差异，此研
１９９３　 １３期 　 　 　 李广雨　 等：高压静电胁迫对麦长管蚜种群生长发育与繁殖的影响 　
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图 ２　 不同电场强度（０、 ２、 ４、６ ｋＶ ／ ｃｍ）连续 ２０ 代胁迫处理对麦长管蚜存活率的影响
Ｆｉｇ．２　 Ｓｕｒｖｉｖａｌ Ｒａｔｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｓｉｔｏｂｉｏｎ ａｖｅｎａｅａｆｔｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄｓ（０， ２， ４，６ ｋＶ ／ ｃｍ）ｅｘｐｏｓｕｒ
究结果与赫娟高压静电场单独处理麦长管蚜结果相符［２９］，这可能与细胞膜上一种微孔形成的可逆现象有关。
有研究表明细胞膜在电场的作用下，产生“电沟”效应，形成所谓的“微孔”，使细胞膜在原有电位的基础上产
生 １００—１７０ ｍＶ的跨膜电位，这种跨膜电位对嵌入细胞膜中的大分子物质产生影响，使其构形发生变化，进
而影响细胞的功能，电场强弱不同，产生的生物学效应也不同，一般认为：弱场下微孔的形成是可逆的；强场下
２９９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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膜的破坏是不可逆的［３２⁃３３］。 蚜虫在高压静电处理下的表现是否真的与微孔有关，有待进一步证明。
高压静电对蚜虫种群的胁迫研究涉及生物学与物理学两大学科的交叉，其中深入生物物理机理研究或许
会对此做出更好的解释。 本研究发现了长期电场同时辐射小麦和蚜虫对麦长管蚜的双重胁迫生物学效应，但
涉及的相关生理生化影响尚未研究，未来需要从麦长管蚜体内某些化学物质变化情况， 以及有关高压静电场
胁迫的分子机理、相关蛋白质合成代谢具体机制以及相关核酸水平的遗传变异等方面进一步深入研究， 从而
为电场对蚜虫的生物学效应和害虫物理防治提供理论依据。
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Ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ Ｐａｒａｔｈｙｒｏｉｄ Ｈｏｒｍｏｎｅ ｂｙ Ｌｏｗ⁃ｅｎｅｒｇｙ， Ｌｏｗ⁃ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｆｉｅｌｄｓ． Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ
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３９９３　 １３期 　 　 　 李广雨　 等：高压静电胁迫对麦长管蚜种群生长发育与繁殖的影响 　
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４９９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷