贵州赤水桫椤叶蜂的生物学特性及其幼虫种群发生现状分析

徐东山，杨卫诚*，翁 涛，何琴琴，梁 盛，张廷跃

（1.贵州师范大学生命科学学院/贵州师范大学喀斯特洞穴研究中心，贵阳 550025；2.赤水桫椤国家级自然保护区管理局，赤水 564700）

桫椤Alsophilaspinulosa(Wall.ex Hook.) Tryon是世界著名的孑遗植物，为桫椤科Cyatheaceae一种成年期具高大主干的树形蕨类，属于国家二级保护植物[1,2]。目前，针对桫椤化合物的组成、DNA的提取及ISSR分析等是一个热点研究方向；对桫椤物种多样性，其存在状况和分布，与桫椤共存的各类物种间的关系，以及桫椤的繁殖培育等研究较多[3-6]。然而，桫椤作为保护植物，对其病虫害的调查研究少之又少。近些年，保护区内工作人员对桫椤进行保护时发现桫椤在不同时节存在不同规模的虫害情况，主要表现在桫椤叶片被取食，严重时整株叶片只剩叶脉，对桫椤的生长发育和繁殖造成了严重的影响。

桫椤叶蜂Rhoptroceroscyatheae(WeietWang，1995)异名Rhopographusvietnamensis(Haris，2006)；属膜翅目 Hymenopter蕨叶蜂科 Selandriidae桫椤叶蜂属Rhopographus(Konow，1899)，异名Rhoptroceros(Konow，1898)，是目前已知为害桫椤的食叶害虫[7-9]。通过野外调查和室内观察发现，桫椤叶蜂的虫龄和发生动态以及寄生天敌与已有调查不吻合，故对桫椤叶蜂的生物学特性和发生动态进行研究，并对其进行分析探讨，针对其发生危害特点为桫椤的虫害防控提供科学有效的理论依据[10-14]。

1 材料与方法

1.1 区域概况及样点选择

赤水桫椤国家级自然保护区在贵州省赤水市境内，由3条河谷、6个面坡组成，即幺站沟、金沙沟、板桥沟，分为金沙、板桥、葫市。区内动植物物种丰富，是桫椤的重要保护地之一[15,16]。

保护区中桫椤的分布较为分散且地处沟谷，桫椤多生长于沟谷两侧，无法采用相对规则的取样方法等进行调查，则针对桫椤在保护区的分布情况，桫椤分布较为集中的分布带作为采样点，故有幺站沟、闷头溪、金沙管理站、赤壁神州景点、甘沟、大水沟 1（南侧）、大水沟 2（北侧）、佛光岩地区、板桥沟和珍稀植物园10个分布地为采集样点。其中大水沟样点因桫椤分布较为集中，且密度较大，故以沟为界限，分为南岸和北岸；珍稀植物园为人工园林区，作为其他采集样点的参照对比。

1.2 供试材料

采于保护区内10个采集点桫椤叶蜂虫卵、幼虫和蛹；培养皿（120 mm、100 mm、60 mm、75 mm）、SPX型智能生化培养箱（SPX-280宁波江南仪器厂）、玻璃缸（长75 cm×宽45 cm×高55 cm）、体视显微镜（OCYMPUS COVER-015）、镊子、解剖针、昆虫针、细毛刷、游标卡尺、剪刀、厚A4纸等。

1.3 调查方法

1.3.1 林间观察 系统观察于2018年1月至2019年1月内进行，每月定期对10个采集点桫椤叶蜂的卵、幼虫、蛹和成虫进行观察记录，掌握桫椤叶蜂幼虫在一年中的生活情况及发生规律，并在每个采集点随机记录25株桫椤上叶蜂幼虫的种群数量情况；2019年主要在4月至8月对10个采样点进行调查采样，未能进行全年虫害发生的监测。越冬代调查主要在2018年1月中上旬和2018年11月中旬进行，通过对不同采集点的桫椤的树干、枝干（枯死）以及树体周围的落叶层和土层进行调查取样，记录桫椤叶蜂越冬代的虫体形态及数量；林间调查时如遇成虫并观察记录其发生行为；林间观察时采集点预留观察点，主要观察卵、幼虫和老熟幼虫的藏所以及蛹的发育历期，其数据可以和室内记录数据进行对比。

1.3.2 室内观察 室内观察主要在人工培养箱内进行，温度定为25 ℃，相对湿度80%，光周期13L:11D。观察记录卵的孵化时间、幼虫的发育历期及行为、蛹的变化和羽化历期，以及成虫的繁殖行为等。饲养时，幼虫装于大号保鲜盒内，每盒20～30头幼虫；虫卵置于120 mm或100 mm并垫有浸湿纸片和新鲜桫椤嫩叶的培养皿内进行孵化，单个观察记录时，放于60 mm或是75 mm且垫有浸湿纸片和新鲜桫椤嫩叶的培养皿内观察，并记录其取食情况、蜕皮次数以及收集幼虫蜕掉的皮；成虫置于（长75 cm×宽45 cm×高55 cm）留有一面且罩有网布的玻璃缸内，观察其趋光性、繁殖行为等。

1.4 数据统计与分析

统计10个采样点虫害高发期（4至6月）的桫椤叶蜂幼虫种群数量，对数据经过对数转换后进行单因素方差分析，同时运用HSD进行多重比较，得出各采集点在虫害高发期时桫椤叶蜂幼虫种群数量的差异分析。再分别对各采集点2018年和2019年的4月至8月的桫椤叶蜂幼虫种群数量进行统计分析，得出2018年和2019年各采集点幼虫种群动态情况。以上数据均使用SPSS 24.0进行处理，并用Origin 2018软件绘制统计图。

2 结果与分析

2.1 形态特征

卵：长椭圆形，长0.9～1.5 mm，宽0.5～1.0 mm，前期乳白色，后期浅黄色，且头端大于尾端，呈卵圆型；卵壳表面较为平滑（图1）。

图1 桫椤叶蜂虫卵Fig.1 The eggs of Rhoptroceros cyatheae

幼虫：胸足3对，腹足8对；虫龄不同，虫体颜色及形态存在一定差异，1龄幼虫体长2～5 mm，体色为淡黄色（图2a），进食后身体变绿；2龄幼虫，4～12 mm，胸腹部为浅白色，腹背为浅绿色，进食后颜色加深，头部黑带不明显（图2b）；3龄幼虫体长9～20 mm，头部黑带颜色加深（图2c）；4龄幼虫刚蜕皮后头部玉白、两眼点明显，眼点间无黑带或黑带不明显（图2d），体长13～27 mm，其他变化与2、3龄虫基本相同；5龄虫刚蜕皮时，头部黑带明显，眼点被覆盖，虫体颜色加深（图2e），腹背颜色由深绿变为墨绿，再由墨绿变为暗黑，腹部灰白，身体开始皱缩变短（图2f）。

图2 桫椤叶蜂幼虫不同形态Fig.2 Characters of different larvae states of Rhoptroceros cyatheae

蛹：复眼黑红色，胸部、翅芽、胸足为淡黄色，腹部浅绿色，尾部有老熟幼虫的虫壳（图3a）。进入蛹期4～5 d后，头胸部黑色，翅芽黄白色，腹部除第3节及各节后缘黄色外，其余黑褐色，与成虫体色接近，全身有蛹衣包裹（图3b）。

图3 桫椤叶蜂蛹Fig.3 The pupa of Rhoptroceros cyatheae

成虫：雌成虫体长11～13 mm，雄成虫体长9～11 mm，雌虫和雄虫结构近似，体色均为黑色且有光泽。头黑色；触角丝状有9节，除基部2节为黄褐色外，第三节至末端均为黑色。胸部前胸背板翅基片、淡膜叶为黄褐色，其他为黑褐色；腿节端和前胫节基2/3，中胫节基部1/2，后胫节基部为黄褐色，胸足其余部分为黑色。翅呈半透明，浅烟褐色，翅痣呈黑褐色，翅痣下具明显烟褐色纵带直达翅的外缘。身体未硬化时腹部除第3节和4～8腹节后缘及第10腹节后缘为黄绿色，硬化后腹部收缩，4～8腹节背板呈黄褐色，均为黑色（图4）。

图4 桫椤叶蜂成虫Fig.4 The adult of Rhoptroceros cyatheae

2.2 生物学特性

2.2.1 生活史 桫椤叶蜂在贵州赤水桫椤国家级自然保护区1年发生4代，每1代发育历期约为45 d，卵期6～8 d，幼虫发育期9～11 d，老熟幼虫正常历期12～15 d，越冬幼虫长达5个月，蛹期7～8 d，成虫可存活8～10 d，7、8月成虫存活时间相对较长。每年的4—6月为该虫的发生高峰期，尤其是在5月中下旬虫量较大，该时段发生两代，7、8月发生虫量较少，多在阴湿且长有桫椤的地方才能发现，在林间也可发现成虫踪迹；直到9月下旬气温缓和，藏于桫椤枝干或是地面腐殖层的老熟幼虫正常化蛹，成虫羽化，产卵，到 10月中下旬幼虫出现，此时树干较高的桫椤上的桫椤叶蜂老熟幼虫多藏于桫椤枯枝里面建筑虫室越冬，而在较矮植株上的桫椤叶蜂老熟幼虫就藏于地面的枯枝落叶层或腐殖层建筑虫室并越冬；直到翌年3月中下旬开始化蛹，4月上旬羽化（表1）。

表1 桫椤叶蜂年生活史（赤水桫椤国家级自然保护区）Table 1 Life history of Rhoptroceros cyatheae (Guizhou Chishui Alsophila National Nature Reserve)

2.2.2 生活习性 卵的孵化：卵期5～7 d，由最初的乳白色变为卵黄色，形状由最初的椭圆形变为卵圆形，待孵化时可见卵粒中幼虫形状且可见眼点，变化明显。

幼虫习性：虫卵孵化后，幼虫会取食卵壳以补充营养，之后并从叶片正面或是叶柄处爬行至小羽叶背面，待适应后并从叶缘处取食叶片；休息时则爬到叶背面，有集群现象。经过室内20组培养皿幼虫单个饲养观察，且有效记录20组，发现桫椤叶蜂幼虫有4次蜕皮；野外调查20组，有效记录13组，发现桫椤叶蜂幼虫也只蜕了4次皮，为5龄虫（图5a）。3、4龄幼虫的取食量最大，虫量较多时整株叶片叶肉被取食干净只剩叶脉，此时幼虫会选择另一枝条或者老枝进行取食，5龄虫身体变色后不再进食，则会爬下枝条进入枯枝或者落叶层，寻找合适的藏所，咬碎周边枯物建筑虫室（图5b），还可进入薄土层建筑虫室，以待成蛹羽化（图5c）。

图5 桫椤叶蜂生活习性Fig.5 The living habits of Rhoptroceros cyatheae

蛹：化蛹蜕皮时，预蛹身体翻转蠕动，将老熟幼虫外皮慢慢蜕至虫蛹尾部，可见老熟幼虫的蜕皮壳，呈现裸蛹状态。进入蛹期4～5 d后，头胸部黑色，翅芽黄白色，与成虫体色接近，全身有蛹衣包裹；此时蛹体开始翻转，慢慢蜕去蛹衣，开始羽化，蛹期为6～9 d。

成虫习性：老熟幼虫化蛹羽化后，成虫身体较软，需表皮逐渐硬化后振翅一段时间才可飞行，飞行能力较强，且雌虫体型多大于雄虫，并在林间吸食露水或是花蜜补充营养；成虫多在中午前后或是下午五点时间段出现；交配期，雌、雄成虫多是成对出现，雄虫绕着雌虫在桫椤叶片上爬行，然后雄虫尾部慢慢凑近雌虫尾部进行交尾（图5d），交尾时间在30～80 s，交尾过后雌虫不再让雄虫靠近；雌虫产卵于尚未舒展的桫椤卷曲叶正面或是已经舒展的桫椤嫩叶正面（图5e），林间观察到卵粒多产在小羽叶上，少产于叶柄处，整枝叶片上少则1～5粒，多则30～40粒，整株植株若有多枝嫩叶时，虫害高峰期卵粒可达上百粒，且卵粒不集中，较为分散（图5f）。野外调查时发现在一株桫椤上多达113头同代幼虫且龄期相近。

2.2.3 寄主及为害特点 寄主：在文献记录中桫椤叶蜂只取食桫椤，没有发现取食其他蕨类植物的现象，具有一定的专一性；然而在近两年的调查中发现，有少量的小黑桫椤Alsophilametteniana也被桫椤叶蜂取食，小黑桫椤同为国家二级保护植物，其发育繁殖主要受到光照、温度和pH影响，现今桫椤叶蜂幼虫的为害也可带入防控范围[17]。

为害特点：桫椤叶蜂的为害主要是幼虫时期取食桫椤叶肉，严重时枝叶被取食殆尽，导致枝叶枯死，植株无法进行光合作用以及无法提供营养，阻碍了桫椤的生长发育；但在野外调查中，没有发现因桫椤叶蜂取食桫椤叶片导致植株致死的现象（图6）。

图6 桫椤叶蜂寄主及为害状Fig.6 The host and damage patterns of Rhoptroceros cyatheae

2.2.4 天敌 林间发现，桫椤叶蜂存在较多天敌，特别是一些捕食性昆虫会取食桫椤叶蜂的虫卵和幼虫，都会影响桫椤叶蜂的种群数量。在林间调查和室内观察发现，桫椤叶蜂幼虫的寄生天敌是一种寄生蝇（图7c），经鉴定为长角髭寄蝇Vibrissinaturrita（Meigen，1924），隶属于寄蝇科Tachinidae追寄蝇亚科Exoristinae髭寄蝇属Vibrissina[18]。长角髭寄蝇寄生桫椤叶蜂主要发生在暴发期和越冬代，从野外采集的幼虫在室内继续饲养后，发现桫椤叶蜂老熟幼虫体内逐渐变白（图7a），之后寄蝇幼虫从老熟幼虫腹部爬出，老熟幼虫虫体只剩空壳，且一条老熟幼虫体内只有一条寄蝇幼虫，蛹为红棕色或棕褐色（图7b）；观察中没有发现桫椤叶蜂其他虫态被寄蝇寄生，桫椤叶蜂幼虫具体在哪个虫龄阶段被寄生，还有待考察，并在鉴定过程中未发现长角髭寄蝇被重寄生现象[19]。目前从野外采集进行饲养观察的叶蜂幼虫记录有 2000多头，被寄生的就有400多头，寄生率达20%左右，主要寄生于5、6月份出现的幼虫，越冬代寄生虫体较少。在对桫椤叶蜂进行调查的过程中，发现绿带妒尺蛾Phthonolobaviridifasciata(Inoue, 1963)幼虫也取食桫椤叶片，其相较桫椤叶蜂幼虫虫量更甚，这在前者的调查中未曾提及，是桫椤虫害调查的一个新发现；而在调查中叶片上发现的白茧正是绿带妒尺蛾幼虫的寄生天敌。

图7 桫椤叶蜂寄生天敌Fig.7 Parasitic natural enemies of of Rhoptroceros cyatheae

2.3 各采样点在虫害暴发期时桫椤叶蜂幼虫种群数量比较

2018年4月中下旬至6月中下旬，通过对桫椤叶蜂在10个采样点发生暴发期时的调查显示，桫椤叶蜂幼虫在10个样点的种群数量存在显著差异（F＝14.860，df＝9，20，p＝0.019），闷头溪、金沙站、佛光岩和大水沟1的桫椤叶蜂幼虫种群数量明显大于其他采集点，其中闷头溪、金沙站两个采集点达到每25株至少有110头以上；大水沟2的幼虫种群数量明显少于大水沟1；幺站沟和甘沟相差不明显；赤壁神州和板桥沟两个采集点虫量较少，每25株幼虫数量在30头左右；采集点之间的种群数量差异及关系如图8所示（1闷头溪，2金沙站，3佛光岩，4大水沟1＞5大水沟2＞6幺站沟，7甘沟＞8赤壁神州，9板桥沟＞10珍稀植物园）。

图8 不同采集点桫椤叶蜂幼虫的种群数量（2018年）Fig.8 Population quantity of Rhoptroceros cyatheae larva on different collection points in 2018

在2019年的调查显示，10个样点的桫椤叶蜂幼虫种群数量也存在显著差异（F＝12.489，df＝9，20，p＝0.027），结果如图9所示，1闷头溪，2金沙站，3大水沟1，4佛光岩＞5大水沟2＞6甘沟，7赤壁神州，8板桥沟，9幺站沟＞10珍稀植物园；大水沟2桫椤叶蜂幼虫的种群数量明显少于闷头溪、金沙站、大水沟1和佛光岩四个采集点；甘沟、赤壁神州、板桥沟、幺站沟四个采集点种群数量差异不明显。

图9 不同采集点桫椤叶蜂幼虫的种群数量（2019年）Fig.9 Population quantity of Rhoptroceros cyatheae larva on different collection points in 2019

2.4 2018年和2019年各采集点桫椤叶蜂幼虫种群数量比较

从2018年4月至8月和2019年4月至8月各采集点所获得的数据可以看出（图10），闷头溪、金沙站、佛光岩、大水沟 1、大水沟 2、甘沟、赤壁神州和板桥沟八个采集点桫椤叶蜂幼虫的种群数量变化不大，趋于平衡；并且虫害的主要暴发期发生在4月、5月和6月，尤其5月中下旬虫害最盛，6月开始回落；7月和8月地区气温达到最高，但在一些阴湿地段桫椤依旧正常生长发出新叶，给桫椤叶蜂正常繁殖发育创造了条件，存在少量幼虫，9月份桫椤叶蜂幼虫种群数量为全年最低。幺站沟采集点的桫椤叶蜂幼虫种群数量在两年间出现了极大的差异，2018年属于正常状态，但在2019年数量急剧下降，从采集地环境现状观察发现，2019年林区作业明显，当地主要发展竹业作为经济来源，所以试验区和缓冲区遍布竹林，幺站沟主要有楠竹、杂竹等经济作物，居民在进行经济作业时，对林区的桫椤造成了一定的毁坏和影响，从而导致该地区桫椤叶蜂幼虫的数量骤降。

图10 两年间各采集点桫椤叶蜂幼虫的种群数量变化（2018年和2019年）Fig.10 Population dynamics of Rhopographus cyatheae larva at each collection point during two years（2018 and 2019）

3 讨论

通过调查研究发现，桫椤叶蜂1年发生4代，主要虫害期发生在4月、5月和6月，尤其4月和5月种群数量较大，是桫椤虫害重要的监控时期，且每一代的正常发育历期在45 d左右，没有发现世代重叠现象，这与前人调查相符。幼虫只蜕4次皮，虫龄为5龄，并且与后期做的虫龄测定相符。老熟幼虫主要藏于桫椤枯枝叶基和地面落叶层，还有少量藏于薄土层；进行虫害防控时，可对景区的桫椤周边枯枝落叶进行集中处理，破坏老熟幼虫的藏身之所，可达到减少其种群数量的目的。桫椤叶蜂幼虫取食小黑桫椤说明其会取食同属植物，具有一定的专一性，可能也会取食其他桫椤科植物，但需要考证。赤水桫椤国家级自然保护区地处低海拔沟谷地带，6月中下旬至7月上旬，温度开始上升，平均值可达30 ℃以上，这时桫椤叶蜂幼虫的数量已经有所回落，到7月下旬和8月的中上旬，最高温更是达到38 ℃以上，并且降雨量少，暴露在阳光下的桫椤嫩叶大多都已萎蔫枯死，不利于成虫产卵，也不利于卵的孵化，更不利于幼虫的生存；高温天气严重影响了桫椤的生长发育，从而导致9月桫椤叶蜂幼虫种群数量处于全年最低状态。在前者调查的生活史中8月有大量卵粒出现，且为越冬代，与本次调查结果不吻合，也与当地实际情况不符，实际调查中 10月中下旬越冬代幼虫发生；另桫椤叶蜂的寄生天敌原调查为姬蜂类，现为寄生蝇，此类情况出现是否与保护区建立以来区内生态环境发生变化而带来的影响有关还有待考察。

闷头溪、金沙站、佛光岩和大水沟1的种群数量显著高于其他几个采集点，且幼虫种群动态较为稳定，从采集点的地域分布来看，闷头溪、金沙站、佛光岩和大水沟都有溪流，水量充足，且桫椤林都离溪沟较近，保证了桫椤生长所需的湿度和水分；其中闷头溪和金沙站两个采集点人为活动较少，而佛光岩和大水沟作为两个景点，人为活动较多，但是两个地区是桫椤分布的重要区域，得益于两个景点的保护管理，桫椤生长发育较好，都为桫椤叶蜂的生长发育创造了条件；景区工作人员会对桫椤的枯枝进行处理，就地隐于林间，不会直接对藏于枯枝里面或是叶基处的老熟幼虫或是蜂蛹造成影响，所以这4个采集点的桫椤叶蜂幼虫种群数量显著高于其他采集点。大水沟两个采集点存在差异主要是因为北侧为向阳面，阳光较强且光照时间较长，不利于桫椤叶蜂蜂卵的存活和成虫的活动；南侧地域相对阴湿，大多数桫椤隐于林间，人为干扰较小，利于桫椤生长，且相较于北侧，南侧桫椤种群数量多，生长状态较好，所以大水沟南侧的桫椤叶蜂幼虫种群数量较多于北侧。甘沟里面桫椤的分布主要在进口处，受人为干扰较大。赤壁神州、板桥沟和幺站沟桫椤叶蜂幼虫种群数量显著低于其他采集样点，且桫椤叶蜂多产卵于幼年期植株嫩叶，三个地区主要为楠竹-杂竹桫椤群落，抑制了桫椤的生长发育[20]。珍稀植物园作为赤水珍惜濒危物种的重要繁育基地，其中桫椤的生长状况较好，并未受到桫椤叶蜂幼虫的大范围侵害，只在2019年6月采样时在园林周边的桫椤上发现两只，可见人为干扰对桫椤叶蜂生存环境的影响较大。说明这4个采集点的环境相较于其他地区更适合桫椤叶蜂的生长发育和繁殖，可作为桫椤虫害防控的重要监测区域。

由上可以看出，昆虫种群动态受环境温度的影响较大，是影响其动态变化的重要参数[21]。桫椤叶蜂幼虫的种群数量受到寄生天敌、寄主分布、人为干扰以及气候环境等诸多制衡，处于一个较为平衡的状态[22]。反之，桫椤叶蜂幼虫种群动态也可作为衡量桫椤生长状态、生存环境优劣以及环境温度高低的一个参数；昆虫与植物、昆虫与天敌之间本身就存在相互作用、协同进化的关系[23]。桫椤叶蜂与桫椤共存时间较长，两者之间具体存在怎样的相互作用和影响，还需进一步的探索和研究。

致谢：在本试验的执行过程中，得到了赤水桫椤国家级自然保护区管理局的经费和人员支助；在标本鉴定过程中得到了贵州师范大学罗庆怀教授、贵州医科大学刘家宇副教授和智妍高级实验师的悉心指导和标本鉴定，在此一并感谢。