4种LED光源对甘蓝蚜繁殖的影响

张晶霞，黄少逞



4种LED光源对甘蓝蚜繁殖的影响

张晶霞，黄少逞

（江西师范大学 生命科学学院，江西 南昌 330022）

为探明LED光源对甘蓝蚜繁殖的影响，在实验室条件下观察了暗期使用红、蓝、绿和白色4种LED光源对甘蓝蚜繁殖的影响，以暗期不使用光照作为对照组，结果表明：（1）蓝光下若蚜逃逸率显著高于对照组，绿光和白光下则显著低于对照组；（2）绿光下成蚜一生产仔蚜数显著高于对照组；（3）净增值率0、内禀增长率r和周限增长率均大于对照组。这些研究结果初步揭示了暗期使用4种LED光源可能有利于甘蓝蚜繁殖。

甘蓝蚜；繁殖；发光二极管

甘蓝蚜(Linnaeus) 属同翅目蚜科，主要分布于内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、山西和河北等地[1]，农村一般俗称菜蚜。甘蓝蚜具刺吸式口器，主要刺吸十字花科蔬菜汁液，一方面使菜叶变黄、卷缩、生长不良，特别是蔬菜苗期受害；另一方面在刺吸蔬菜汁液时传播病毒，诱发蔬菜病毒病，严重影响十字花科蔬菜等的产量和质量[2]。LED是一种能够直接将电能转化为可见光的半导体器件，LED灯颜色有红色、绿色、蓝色等，与传统光源如日光灯、高压钠灯和荧光灯等相比，它具有体积小、其亮度高、可视角度广、寿命长、波长窄、波长类型丰富等许多优点，且有诱杀害虫的作用[3-4]。现在部分地区长时间使用同一种药剂，导致甘蓝蚜的抗药性增强，使甘蓝蚜对药剂的敏感性产生了很大的变化[5]。随着LED制造技术的发展和成本的降低，其在城市亮化工程中得到了广泛的应用[6]，在农业生产补光的应用也具有较大潜力[7]，然而光照与昆虫的生活习性及行为等密切相关[8-9]。然而夜间五光十色的LED光照相当于在24 h循环光周期的暗期延长了光照时间，昆虫如何响应这些夜间光环境改变则亟待研究。为此，本项目以甘蓝蚜作为研究对象，通过室内控制实验，模拟城市亮化环境，测试了4种LED光源对甘蓝蚜存活和繁殖等的影响，以期为城市亮化工程中害虫的预测预报等提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试虫源

于南昌市区（28.8°N，115.9°E）小青菜上采集甘蓝蚜成蚜，室内用小青菜饲养、繁殖1代以上。用毛笔将室内繁殖1代以上的成蚜转至小青菜上，小青菜叶柄端用湿纸巾包扎以保鲜，置于垫有湿滤纸的塑料培养皿内，待观察到有初产若蚜后，剔除成蚜，确保每培养皿内1头初产若蚜供实验用。

1.2 实验方法

光期（07:00—22:00）的培养皿暴露在日光灯（光照强度500~700 lx）下，暗期（22:00—07:00）则将培养皿分别放置在5个遮光纸箱内，其中4个纸箱内分别使用红色、蓝色、绿色和白色LED光源（光照强度均为200 lx），第5个纸箱（对照组）不使用任何光照，分别记为L15:R9、L15:B9、L15:G9、L15:W9和L15:D9共5个光处理。上述实验在人工气候箱内进行，温度（22±0.5）℃，75%±2%。上述实验均于每日07:00观察和记录若蚜的逃逸和存活、成蚜后的产仔及存活情况，并将所产仔剔除，每处理观察10个以上初产若蚜。

1.3 数据处理

若蚜逃逸率和死亡率实验数据采用SPSS13.0数据处理系统进行卡方检验，产仔蚜前期、产仔蚜历期、产仔蚜后期、平均寿命（不包括逃逸蚜虫）和成蚜一生产仔蚜数等进行单因素方差分析(One-way ANOVA)；除去逃逸虫若蚜后绘制存活曲线，组建繁殖力生命表，并求生命表参数。

净增值率计算公式：

0= ∑lm（1）

在一定实验条件下，每成蚜经历一个世代可产生的仔蚜，其中表示以日为单位的时间间隔，l表示同一天产出的一批若虫发育至日龄时的存活率，m表示在期间内存活的成蚜当日平均每成蚜产若蚜数；平均世代历期（）计算公式：

= (∑lmx) / (∑lm) （2）

在一定实验条件下，一个世代所需的平均历期；内禀增长率计算公式：

m= (ln0) /() （3）

在一定实验条件下，指种群中从母体出生到子代再产仔的平均时间；周限增长率计算公式：

在一定实验条件下，每一成蚜经过单位时间后的增翻倍数；种群倍增时间（）计算公式：

= ln2 /m（5）

为种群数量增长一倍所需要的时间。

2 结果与分析

2.1 不同LED光源下若蚜逃逸率和死亡率

暗期使用不同LED光照对甘蓝蚜若蚜的逃逸和存活有一定的影响（表1）。与对照组相比，红色LED光照逃逸率差异不显著，而蓝光组逃逸率显著高于对照组，绿光和白光组逃逸率显著低于对照组；红光组和绿光组的若蚜死亡率显著高于对照组，蓝光组和白光照若蚜死亡率与对照组差异不显著。

表1 不同LED光源下若蚜逃逸率和死亡率

数字后有*表示与对照组相比差异显著

2.2 不同LED光源下甘蓝蚜寿命

红光、蓝光、绿光、白光和对照组蚜虫寿命分别为(15.00 ± 8.62) d、(11.00 ± 7.62) d、(8.00 ± 7.87) d、(14.10 ± 7.23) d和(11.40 ± 4.98) d，与对照组相比，红光和白光延长了甘蓝蚜的寿命，蓝光和绿光缩短了蚜虫的寿命，但方差分析表明各组间差异不显著（= 1.099,= 4, 30,= 0.375）（图1）。

图1 甘蓝蚜在不同LED光源下的存活曲线

2.3 不同LED光源下甘蓝蚜繁殖特性参数

各光照条件下产仔蚜前期差异不大，都在8 d左右，最短的是蓝光组（7 d），最长的是绿光组（8.5 d）；产仔蚜历期最长的是绿光组（11.00 d），最短的是对照组（3.50 d），但方差分析结果表明差异不显著；产仔蚜后期差异亦不显著，最长的为白光组的1.63 d。不同光照处理下，成蚜一生产仔蚜数差异显著，绿光组高达81.00个仔蚜，对照组仅有16.75个。

表2 不同LED光源下甘蓝蚜繁殖参数（df = 4）

表中繁殖参数为平均值±标准差，同一列数据后不同小写字母表示差异显著 (Duncan多重比较，< 0.05)

2.4 不同LED光源下甘蓝蚜生命表参数

暗期使用的不同LED光源对甘蓝蚜生命表参数影响不同（表3）。对照组净增值率0、内禀增长率r和周限增长率均最小，而种群倍增时间最长；红光下0最大，蓝光下种群倍增时间最短。

表3 不同LED光源下甘蓝蚜种群生命表参数

3 结论与讨论

地球的自转导致昼夜循环，致使地球上许多生物产生了昼夜节律，当夜间（暗期）给予光照之后，动物的行为或生理可能发生改变[10-11]。暗期使用的LED光源对昆虫行为学和生物学特性具有较为广泛的影响，如暗期使用LED光照，可以显著降低夜蛾类昆虫的交配率、卵的孵化率和产卵量[12-13]。然而，昆虫种类十分丰富，不同种类的昆虫有其不同的适宜性策略。本研究结果证实，LED光源对甘蓝蚜繁殖有一定影响。

首次报道了LED光源对甘蓝蚜逃逸率的影响，蓝光下甘蓝蚜逃逸率显著高于对照组（即对蓝光有负趋性），而绿光和白光下甘蓝蚜逃逸率显著低于对照组，这与同翅目另一种昆虫灰飞虱不同，灰飞虱对蓝光趋性率显著大于绿光、白光和红光[14]；也与柑橘木虱对LED蓝光和绿光具有良好的趋性不同[15]，蓝光下甘蓝蚜的高逃逸率是否意味着蓝光对甘蓝蚜具有趋避作用则还有待于进一步验证。

不同颜色LED光源对甘蓝蚜产仔蚜的影响不同，各色光处理后，产仔蚜数均高于对照组，其中绿光下产仔蚜数显著高于对照组；且各色光处理下净增值率0、内禀增长率m和周限增长率λ均大于对照组。根据类似实验二斑叶螨在红、黄、绿、蓝和白色LED灯光下的单雌产卵量不同，蓝光下产卵量最高，黄光下产卵量最低，说明不同颜色的LED灯光对昆虫产卵量有影响[16]。综合分析表明，夜间延长光照可能有利于甘蓝蚜的繁殖。本次实验结果是在实验室内可控条件下所得，然而，室外或田间的环境多变，城市亮化和农业增产补光使用的LED光源是否有利于室外或田间的甘蓝蚜种群增长，值得进一步研究。

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Effects of LED Sources on Fecundity of(Homoptera: Aphididae)

ZHANG Jing-xia, HUANG Shao-cheng

(College of Life Sciences, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China)

To investigate the effects of LED sources on the fecundity of, the fecundity ofin four different LED sources (red, blue, green and white light) was observed under the laboratory conditions. No light was applied in the dark period in the control group. The results showed that: (1) escape rate of blue LED group was significantly higher than that of the control group, while the rates of green and white LED group were significantly lower than those of the control group. (2) off-springs per adult in green LED group was higher than those in the control group. (3) net rate of increase (0), intrinsic rate of increase(m) and finite rate of increase (λ) in four different LED sources group were higher than those in the control group. These results indicated that the fecundity ofcould increase when red, blue, green and white LED sources were applied in the dark period.

; fecundity; light emitting diode (LED)

S433.39

A

2095-3704（2018）03-0221-04

2018-04-17

张晶霞（1995—），女，本科，主要从事动物生物学方面的研究，1172564339 @qq.com。

张晶霞, 黄少逞. 4种LED光源对甘蓝蚜繁殖的影响[J]. 生物灾害科学, 2018, 41(3): 221-224.

10.3969/j.issn.2095-3704.2018.03.49