苜蓿施磷对牛角花齿蓟马产卵选择、生长发育的影响

彭 然，曾文芳，李亚姝，崔晓宁，胡桂馨

(甘肃农业大学 草业学院/草业生态系统教育部重点实验室/甘肃省草业工程实验室/中-美草地畜牧业可持续发展研究中心，甘肃 兰州 730070)

土壤施肥不仅会影响植物的生长发育，还会通过植物营养成分的变化影响植食性昆虫的发育历期、存活率、寿命、生殖力以及植食性昆虫-寄主植物的关系[1-2]。磷是植物生长发育必需的营养元素，其不仅是构成植物有机化合物的重要成分，还参与植物体的代谢，包括糖代谢、碳水化合物的运输以及作物的光合调节、信息传导等，对作物的生长发育、抗逆性、产量品质都具有重要影响[3-4]。研究表明，施磷能够影响烟粉虱(Bemisiatabaci)的寿命、繁殖能力[1]和玉米螟(Pyraustanubilalis)的存活率[5]，降低大豆蚜(Aphisglycines)[6]和二斑叶螨(Tetranychusurticae)[7]对寄主的选择性。但也有报道指出，高水平的磷肥会使黑豆蚜(Aphiscraccivora)[8]和红带椿象(Piezodorusguildinii)[9]种群密度增加。

牛角花齿蓟马(Odontothripsloti)因其个体微小，繁殖迅速，取食隐蔽性强等特点，严重影响苜蓿(Medicagosativa)的产量和质量[10-11]。王小珊等[12]研究表明，苜蓿在受到牛角花齿蓟马为害后，叶片中的粗蛋白，粗脂肪和可消化蛋白含量均显著降低。目前，土壤施磷对牛角花齿蓟马的影响报道很少，张晓燕[13]和寇江涛等[14]的研究表明，抗蓟马苜蓿品种的补偿生长能力及生长指标高于感蓟马品种，且施磷能够提高苜蓿对蓟马的耐害性[15]，但施磷能否增强苜蓿对蓟马的抗生性和排趋性，尤其是对已广泛推广种植的感虫苜蓿而言，通过施肥管理提高其抗虫性，达到或接近抗虫苜蓿的效果，具有重要意义。因此，以西北地区广泛推广种植但对蓟马抗性较低的苜蓿品种甘农3号和抗蓟马苜蓿品种甘农9号(2017年国家牧草审定品种)为试验材料，以不同施磷水平下的苜蓿叶片饲喂牛角花齿蓟马，观察牛角花齿蓟马成虫的取食选择性以及若虫的生长发育状况，并测定苜蓿的糖、氮和磷含量，明确施磷是否可以提高苜蓿对牛角花齿蓟马的抗生性和排趋性，探索土壤施磷对蓟马-苜蓿的影响和苜蓿对蓟马的抗性机理，进而为苜蓿施肥后害虫田间可持续管理提供可利用的参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试紫花苜蓿品种为甘农3号(Medicagosativacv.Gannong no.3，文中用G3表示)，甘农9号(Medicagosativacv.Gannong no.9，文中用G9表示)。

供试虫源为牛角花齿蓟马(Odontothripsloti)。

1.2 试验设计

试验为室内盆栽设计，取大田土，自然风干，测得其速效磷含量为4.2 mg/kg，试验设施磷量(P2O5)为0.27,0.54,0.81,1.08 g/(10 kg土)4个处理水平，分别记做P1,P2,P3,P4，以不施磷作为P0水平，施磷时每个处理根据原来土壤的速效磷含量补足试验设计的磷含量，每个处理同时施入同一水平的氮、钾肥，N为0.44 g/(10 kg土)，K(K2O)为0.5 g/(10 kg土)，共5个处理，2个品种，设10 次重复。试验采用17 cm×12 cm塑料杯，底部扎孔后装土，置于搪瓷盘中，每盘为1个处理，每一个品种10次重复，于6叶期选取长势一致的植株，每杯保留5株，摘取新展开复叶供牛角花齿蓟马采食、产卵。

1.3 试验方法

牛角花齿蓟马的接虫及饲养采用文献[16]的方法进行。

1.3.1 牛角花齿蓟马成虫产卵选择及若虫孵化率 六叶期采集各品种各处理新展开复叶，2个品种复叶以叶柄向外的辐射状置于直径10 cm、高5.5 cm无色透明塑料罐底部，每品种每处理1复叶，按施磷水平由小到大的顺序依次排列，G3和G9复叶交替放置，每罐10片复叶。用湿润棉球压住叶柄以保持叶片存活。接入牛角花齿蓟马雌成虫，3头/复叶，用扎孔单层保鲜袋封培养皿，置于(24.5±1) ℃，光周期L∶D=16 h∶8 h的RH-250-G型光照培养箱中。1 d后移去成虫，并统计牛角花齿蓟马在每片小叶上的产卵量。2 d后，统计孵化若虫数和若虫孵化的起止日期。每品种每处理设10片复叶重复。

1.3.2 牛角花齿蓟马若虫发育历期和成活率 在直径10 cm、高5.5 cm无色透明塑料罐底铺一层稍小于罐截面、厚度1 mm的脱脂棉，上置一层相同面积的滤纸，将同一品种同一处理新展开复叶放入罐中，每罐10片复叶，叶柄向外辐射状放置，用湿润棉球压住叶柄以保持叶片存活。接入相应处理和相应品种叶片上新孵化的牛角花齿蓟马若虫，15头/复叶，用扎孔单层保鲜袋封罐口，然后置于(24.5±1) ℃，光周期L∶D=16 h∶8 h的RH-250-G型光照培养箱中饲养，及时更换相应处理品种的新鲜叶片。观察、统计牛角花齿蓟马1～2龄若虫、3～4龄若虫的发育起止日期及存活状况，计算每个发育时期的存活率和发育历期。每罐为1个重复，每品种每处理10个重复。

1.3.3 苜蓿可溶性糖含量的测定 摘取不同磷处理下不同苜蓿品种叶片，包于锡箔纸袋中，并立即放入液氮中速冻，全部取样完毕后保存于-80℃冰箱中待测，可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[17]。

1.3.4 苜蓿氮、磷含量的测定 摘取不同磷处理下不同苜蓿品种叶片，先放置在105℃烘箱中杀青15 min，后降温到65℃烘干，待样品降至室温后研磨成粉状常温保存，用于氮、磷含量的测定，氮含量的测定采用凯氏定氮法[18]，磷含量的测定采用钼蓝比色法[18]。

1.4 数据处理

采用SPSS 20.0软件对所测数据进行统计分析及相关性分析，相关性分析采用Pearson相关系数进行检验，当r=0时表示不存在线性相关关系；当0≤|r|≤0.3时，为微弱相关；当0.3<|r|≤0.5时，为低度相关；当0.5<|r|≤0.8时，为显著相关；当0.8<|r|<1时，为高度相关；当|r|=1时为完全相关[19]。用平均值±标准误表示测定结果。采用Excel 2016进行图表的绘制。

2 结果与分析

2.1 牛角花齿蓟马在不同施肥水平苜蓿叶片上的产卵选择

除P0水平下牛角花齿蓟马在G3产卵量显著低于P4水平(P<0.05)，牛角花齿蓟马在2个品种上的产卵量均随着磷水平的升高呈不显著升高趋势(P>0.05)，与P0水平相比，施磷后G3上的产卵量在P1～P4水平下分别增加38.5%，80.6%，83.7%和112.9%；G9上的产卵量在P1～P4水平下分别增加17.9%，28.6%，50%和110.7%(图1)。

图1 牛角花齿蓟马成虫在不同磷水平下苜蓿小叶上的产卵量Fig.1 The oviposition number of O.lotiadult on alfalfa leaflets under different phosphorus levels注:不同小写字母表示每品种间不同处理间差异显著(P<0.05)

2.2 施磷苜蓿对牛角花齿蓟马各虫期生长发育的影响

相对于P0水平，施磷各处理G3叶片上卵的孵化率均呈下降趋势，仅在P2水平下有显著差异(P<0.05)；卵的发育历期在不同磷水平间无显著差异，P2水平下卵的发育历期最短，与卵期最长的P3和P4水平相差0.29 d。施磷后甘农9号上的卵孵化率和卵的发育历期仅在P1水平下显著低于P0水平(P<0.05)，其他磷水平下均无显著差异(P<0.05)(表1)。

随着磷水平的升高，2个品种1～2龄若虫的存活率均呈现出显著升高的趋势(P<0.05)，G3上1～2龄若虫的发育历期随磷水平的升高没有显著变化趋势；在P1和P3水平下G9上1～2龄若虫的发育历期显著长于P0水平，其他磷水平与P0水平间无显著差异(P>0.05)。

施磷各处理2个品种上3～4龄若虫的成活率与P0水平间均无显著差异；G3施磷后3～4龄若虫的成活率均低于P0水平；除P2水平外，G9施磷后3～4龄若虫的成活率均高于P0水平。施磷后G3和G9的3～4龄若虫的发育历期与P0水平间无显著相关性，P3水平下G9上3～4龄若虫的发育历期显著短于P1水平(P<0.05)。

2.3 施磷苜蓿叶片中可溶性糖，氮以及糖氮比的变化

与P0水平相比，施磷后G3和G9叶片中的可溶性糖含量均显著升高(P<0.05)，且均随磷水平的增加呈现先升高后降低的趋势，在P3水平下达到最大值；施磷后，G3和G9叶片中的氮含量均低于P0水平，G3在P1和P2水平下差异显著(P<0.05)；2个品种叶片的糖氮比均随磷水平的上升呈现先升高后降低的趋势，G3在P2水平下达到最大比值，G9在P3水平下达到最大比值，施磷后苜蓿的糖氮比均比P0水平升高；所有处理水平下G9的糖氮比均高于G3(表2)。

表1 不同磷水平下牛角花齿蓟马各虫期的成活率和发育历期

注：数据为平均值±标准差，同列不同小写字母表示不同处理间的差异显著(P<0.05)

表2 不同磷水平下苜蓿叶片中可溶性糖、氮含量及糖氮比

注：数据为平均值±标准误，同列不同小写字母表示不同处理间的差异显著(P<0.05),下同

2.4 施磷后苜蓿叶片磷的含量

施磷后2个苜蓿品种叶片中的磷含量均显著高于P0水平(P<0.05)。G3和G9心叶中的磷含量随土壤施磷量增加的变化趋势基本相同，均表现出“低-高-低”的变化规律。G3在P2水平，G9在P3水平磷含量最高。不施磷的情况下，G3叶片中的磷含量高于G9；而在磷元素富足的情况下，G9叶片对磷的吸收能力则更强(表3)。

2.5 苜蓿叶片的营养物质与蓟马产卵发育之间的相关性分析

蓟马的产卵量与苜蓿可溶性糖含量之间为低度相关关系(0.3<|r|<0.5)，与苜蓿其他营养物质之间为弱相关关系(|r|<0.3)，均无显著相关性；1～2龄若虫成活率与可溶性糖含量之间为低度相关关系，与氮含量和糖氮比以及G3的磷含量之间为弱相关关系，与G9的磷含量之间为极显著的正相关关系(0.5<|r|<0.8,P<0.01)；3～4龄若虫成活率与G3可溶性糖、糖氮比之间为负向弱相关关系，与G3的氮含量及G9的可溶性糖、磷含量之间为低度相关关系，与其他指标之间为弱相关关系，均无显著相关性(表4)。

表3 不同施磷水平下苜蓿叶片的磷含量

表4 苜蓿叶片营养物质与蓟马产卵、若虫成活率的Pearson相关系数

注：显著性检验为双尾检验，*表示具有显著相关性(P<0.05)，**表示具有极显著相关(P<0.01)

3 讨论

3.1 施磷对苜蓿排趋性的影响

排趋性是昆虫对不具备寄主特性的植物或作物品种的反应，即昆虫在寻找食物，产卵场所或隐蔽时呈负的反应或完全忌避[20]。寄主植物对植食性昆虫的排趋性表现为昆虫取食、产卵等行为对寄主植物的种类存在一定的选择性，它包括取食选择性和产卵选择性，这两种选择性之间有密切联系[21]。在苜蓿营养生长期，牛角花齿蓟马主要在苜蓿的心叶中取食，并在苜蓿叶片的叶缘叶肉内产卵[22]，若虫孵化后即在苜蓿叶背或心叶内取食为害，行动能力较弱，很少移动或迁移到其他植株上进行取食，因此，牛角花齿蓟马成虫对寄主产卵选择程度决定了若虫对苜蓿的为害程度。试验中，随着施磷水平的升高蓟马的产卵量逐渐增加但不显著，苜蓿叶片的磷含量随施磷量的增加而先增后降，相关性分析结果表明蓟马产卵量与苜蓿叶片含磷量没有显著相关性，说明施磷不影响牛角花齿蓟马对苜蓿的选择性，或施磷后的苜蓿对牛角花齿蓟马无显著的排趋性。

3.2 施磷对苜蓿抗生性的影响

抗生性是指当昆虫取食了对它有抗性的植物时，会引发幼虫死亡率增加，生长发育受阻，发育畸形和生殖力降低等不同程度的不良生理反应[23]。如垂柳叶片被甲虫啃食时，其叶片能够对甲虫的口器造成腐蚀，从而减少害虫的啃食和落卵量[24]。土壤施肥在对植物内的营养物质、品质产生影响的同时，还能通过植物内矿质元素的再分配对植食性昆虫产生抗生性，抑制昆虫的生长发育和繁殖[23，25]，如蒋明星等[26]报道施用有机肥不利于白背飞虱(Sogatellafurcifera)种群的增长，但Bentz[27]和Minkenberg[28]的试验也表明，当植物无法产生对植食性昆虫具有抗生性的物质或抗生性较弱时，施用化肥不仅会提高作物产量和品质，也为植食性昆虫提供了良好的营养条件。试验中蓟马若虫在1～2龄阶段的成活率随着施磷水平的增加呈显著升高的趋势，且与G9叶片中的磷含量呈极显著正相关关系，施磷水平的增加对蓟马若虫3～4龄阶段的成活率没有显著地抑制作用，对蓟马若虫各时期的发育时间也没有显著的延长作用，说明施磷有利于蓟马若虫的生长发育，这与卢伟等[1]对烟粉虱的研究结果一致。

糖氮比是植物抗虫性中的重要指标，碳水化合物含量的增加和氮含量的降低将会导致高的糖氮比，也就意味着植物组织中低的蛋白含量给植食性昆虫提供低的营养，进而可以提高抗虫性[29]。随着施磷水平的升高，可溶性糖含量显著升高，而氮含量降低，糖氮比升高，但三者与牛角花齿蓟马的产卵选择、1,2龄和3,4龄若虫的成活率及发育历期没有显著相关性，说明施磷后苜蓿对牛角花齿蓟马无显著的抗生性。

试验结果表明苜蓿施磷对蓟马无明显排趋性和抗生性，而张晓燕等[15]的大田研究表明施磷可显著提高苜蓿对蓟马的抗性，说明施磷对苜蓿抗蓟马的影响主要是增强了苜蓿对蓟马的耐害性。

在试验过程中，由于蓟马体型微小，1,2龄若虫、3,4龄若虫分界不明显，故将1～2龄若虫、3～4龄若虫作为整体进行观察。试验仅跟踪了牛角花齿蓟马一个世代的发育历期和成活率，在采食了含磷较高的苜蓿叶片后是否会对其成虫和下一代的生长发育产生影响需要进一步探讨。

4 结论

(1)施磷后苜蓿叶片的磷含量、糖含量增加，氮含量降低，糖氮比升高；

(2)牛角花齿蓟马在施磷苜蓿叶片上的产卵量增加但不显著，蓟马对施磷苜蓿无显著产卵选择性，即施磷苜蓿对蓟马无显著排趋性。

(3)苜蓿施磷对牛角花齿蓟马1～2龄若虫生长发育有利，但对3～4龄若虫的生长发育无显著影响，即苜蓿对蓟马无显著抗生性。