黑色枝小蠹生物学特性及越冬成虫耐寒性

高磊孙荣华孙雪婷

(上海市园林科学规划研究院，城市困难立地生态园林国家林业和草原局重点实验室，上海城市困难立地绿化工程技术研究中心，上海 200232)

黑色枝小蠹Xylosandrus compactus隶属于鞘翅目Coleoptera象甲科Curculionidae小蠹亚科Scolytinae材小蠹族Xyleborini足距小蠹属Xylosandrus，英文名black twig borer(BTB)，原分布于亚洲热带和亚热带地区，是一种多寄主的钻蛀性害虫[1]。我国南方多地有黑色枝小蠹的记载。目前，该虫已经入侵到欧洲、非洲、大洋洲和美洲的多个国家和地区，并造成了不同程度的危害[2－7]。

抗寒能力是昆虫一种重要的生理指标，昆虫能否扩大分布范围，能否安全越冬，主要依赖其抗寒能力，而越冬虫态的过冷却点和低温耐受性是衡量昆虫抗寒能力的重要指标。过冷却点是昆虫体液保持液态的最低温度，大多数昆虫体液结冰会对其造成致命伤害；抗冻耐寒能力可以反映昆虫个体的过冷却点，还可以种群为研究对象，分析低温对种群的存活率、致死中时等指标的影响[8－9]。

2014年以来，长三角地区多个城市陆续发现黑色枝小蠹危害，且在部分区域发生严重[10]。由于对黑色枝小蠹的生物学特性缺乏了解，给防控工作带来了一定的困难。已有研究发现该虫在不同地区的习性存在显著差异，如其在贵州以卵越冬，上海以成虫越冬，在海南则没有明显的越冬现象[10－12]。笔者在前期的调查中发现，上海地区在2016年初经历了超低温寒潮(市区最低温－7．2℃)后，越冬成虫的死亡率超过90%。因此，研究黑色枝小蠹越冬成虫过冷却点和耐寒抗冻能力，对于了解其生物学特性及越冬存活能力具有十分重要的意义，亦可为该虫的扩散趋势预测及综合防控提供依据。

1 材料和方法

1．1 寄主植物

2014年5月—2021年6月，在江苏省(苏州市、南京市、常州市)，浙江省(杭州市、绍兴市)，福建省(宁德市、福州市)，广东省(广州市、珠海市、深圳市)，山东省(日照市)，海南省(儋州市、万宁市)和上海市各区等地通过踏查的方式进行调查，野外发现有疑似小蠹危害的枯死枝条，用枝剪等工具将枝条内的小蠹取出，记录寄主植物的种类，并将小蠹标本带回室内，参照相关资料进行形态学鉴定[13]，将鉴定结果为黑色枝小蠹所对应的植物定为该虫的寄主植物。所有小蠹标本保存于上海市园林科学规划研究院昆虫标本室。

1．2 上海地区发生动态

2019年4—10月黑色枝小蠹的成虫发生期，在野外发生黑色枝小蠹危害的广玉兰Magnolia grandiflora林地(浦东张江，面积约1 500 m2)放置3个小蠹虫引诱器。将95%的乙醇溶液2 mL装入缓释袋中，作为引诱剂使用[14－16]，引诱器使用600 mL矿泉水瓶改装，将瓶体中间部分截去一半后，倒置悬挂，使用1%的洗涤液作为保存剂。每隔10～14 d收集1次，更换诱芯和保存剂。根据黑色枝小蠹的诱集情况，结合每次野外踏查的调查结果，判断其1 a发生代数。

1．3 生活习性观察

2019年4—10月，从野外剪下有黑色枝小蠹危害的广玉兰枝条并带回实验室，解剖有虫虫道84个，查看虫道内黑色枝小蠹的虫态、虫量、行为特征等；随机测量30根受危害枝条的直径，计算平均值。

2018年12月，野外随机剪取若干段受黑色枝小蠹危害而枯萎的广玉兰枝条带回实验室；根据侵入孔的位置用园艺剪剖开枝条，统计25个有虫虫道内黑色枝小蠹的雌雄个体数和虫道长度。

1．4 耐寒性测定

1．4．1 供试虫源

供试黑色枝小蠹成虫2018年12月采自上海郊区，将有侵入孔的广玉兰枝条剪下放入养虫盒带回实验室，放入5℃低温恒温培养箱MIR－254－PC(三洋，温控范围为－10～60℃)，相对湿度(65±5)%，保存2周以上。

1．4．2 低温耐受性测定

测定黑色枝小蠹越冬成虫在室内控温条件下的低温持续存活时间。在试验开始前，剥开枝条获取黑色枝小蠹雌虫，将其放入铺有滤纸的培养皿中供试；每个培养皿中放入10头，然后分别放入温度为0，－5，－7．5，－10 ℃的恒温培养箱中，每个温度设置3 次重复；分别在 6，12，24，48，72 h 后统计黑色枝小蠹的死亡情况；判定标准为在体视显微镜下用细毛笔轻触虫体的触角和附肢，无自主运动则判定为死亡。

取供试雌雄成虫各20头，用过冷却点测定仪(SUN－V型，北京鹏程电子科技中心)测定其过冷却点，将虫体与自动记录仪一端的热电偶探头连接固定后放入－40℃低温冰箱中，以无虫体探头作为空白对照，重复3次。虫体温度变化1 s记录1次，通过计算机及配套的软件进行记录和分析，绘制虫体温度变化曲线，确定黑色枝小蠹过冷却点和冰点。

1．5 数据分析

使用Excel进行数据统计和作图，利用SPSS 21．0进行数据分析，采用Duncan氏新复极差法比较雌雄间过冷却点及冰点的差异，采用最小显著性差异法(Least Significant Difference，LSD)分析比较不同低温条件下黑色枝小蠹存活率差异。

2 结果与分析

2．1 寄主植物

受黑色枝小蠹危害的寄主植物有广玉兰Magnolia grandiflora、白玉兰M．denudata、二乔玉兰M．soulangeana、望春玉兰M．biondii、二球悬铃木Platanus acerifolia、樱花Cerasus yedoensis、桃树Prunus persica、肉桂Cinnamomum cassia、扶芳藤Euonymus fortunei、八角金盘Fatsia japonica、樟Cinnamomum camphora、马褂木Liriodendron chinese、纳塔栎Quercus nuttallii、枫香Liquidambar formosana、中粒咖啡Coffea canephora15种。这些植物中，八角金盘为灌木，扶芳藤为藤本灌木，其它均为乔木，其中，发现广玉兰和二球悬铃木受黑色枝小蠹危害的频率最高。

2．2 上海地区发生动态

根据3个诱器中每次收集的黑色枝小蠹成虫平均数量，绘制2019年4—10月黑色枝小蠹的种群数量动态(图1)，结合其发育历期推断，黑色枝小蠹在上海地区1 a发生3～4代，世代重叠显著。

图1 2019年4—10月黑色枝小蠹种群数量动态Fig.1 Population quantity dynamics of Xylosandrus compactus from April to October 2019

2．3 生活习性

黑色枝小蠹虫道内成虫和幼虫数量为1～19头，平均(7．06±3．76)头；雌虫产卵于坑道内，卵成堆，产卵量9～30粒，平均(15．8±5．45)粒。 幼虫孵化后取食坑道壁上菌丝，以此为食直到化蛹，并羽化为新一代成虫。被危害的枝条直径0．65～2．25 cm，平均(1．37 ±0．41)cm。

黑色枝小蠹以雌成虫钻蛀危害寄主植物枝条。新羽化的成虫在侵入孔内交配，雄成虫继续生活在原坑道内直至死亡，雌成虫自侵入孔飞出扩散至新的场所钻蛀坑道。

雌成虫离开母坑道后寻找合适的枝条，蛀新侵入孔钻进枝条木质部，继而钻蛀形成坑道，在此过程中不断有粉状木屑从侵入孔排出；同一枝条常出现多个侵入孔，孔洞几乎全部朝下。坑道钻蛀完成后，成虫所携带的真菌孢子会在坑道壁长出白色菌丝，成为幼虫和下代成虫的营养来源。

每个虫道平均有黑色枝小蠹越冬成虫(16．84±3．84)头，其中雌虫平均 15．42 头，雄虫平均1．42 头，雌雄性比约11∶1，雌性数量远远高于雄性，其虫道的平均长度为(7．68 ±3．19)mm。

2．4 越冬成虫耐寒性

在0℃时，黑色枝小蠹成虫几乎能全部存活，放置72 h后平均存活9．33头；在－10℃的条件下，放置12 h后平均存活6．33头，72 h后仅剩4．67头。总体来说，温度越低，在低温下放置的时间越久，黑色枝小蠹的存活数量越少(图2)。

图2 黑色枝小蠹成虫在不同低温下存活数量Fig.2 Survival number of Xylosandrus compactus adults under different low temperature conditions

黑色枝小蠹雌雄越冬成虫平均过冷却点分别为－18．73℃和－18．25 ℃；雄性平均冰点 －17．67 ℃，雌性平均冰点－15．18℃。过冷却点和冰点在雌雄成虫间均不存在显著差异(df＝38，t1＝0．62，t2＝1．75，P>0．05)。

3 结论与讨论

通过野外调查和室内观察相结合的方法观察黑色枝小蠹的生物学特性，笔者前期尝试多种方法，但始终未能成功建立稳定的黑色枝小蠹实验室种群。翟鸣等在室内成功饲养繁殖了与黑色枝小蠹同属的短翅足距小蠹Xylosandrus brevis实验室种群[17]。本研究前期曾使用类似的方法繁殖黑色枝小蠹，但未能成功；本研究中还使用了人为钻孔、冷冻枝条等方式降低枝条生长势，但新一代羽化成虫均未持续在新枝条中侵入定殖(仅有少数成功侵入)，关于黑色枝小蠹室内繁殖饲养技术仍然需要进一步研究。本文关于黑色枝小蠹的生活史情况主要基于野外观察和诱捕监测，并结合室内的发育情况，今后需要进一步开展持续性的繁殖饲养，才能更加准确地判断其发生世代。

昆虫的抗寒能力可以在很大程度上决定其分布范围，对种群的扩散和延续也至关重要[8]。有较多的研究围绕不同种类昆虫的过冷却点开展，但针对小蠹类害虫抗寒性的研究仍然较少。根据本研究的测定结果，黑色枝小蠹越冬雌成虫的平均过冷却点为－18．73℃，高于钩纹皮蠹越冬虫态(3日龄蛹)的平均过冷却点－24．31℃[18]，这也是黑色枝小蠹的分布范围比钩纹皮蠹小的一个重要原因。尽管2021年初上海同样经历了一场寒潮(市区最低气温亦低于－7℃)，但当年春季野外调查发现，越冬成虫的死亡率较2016年春季调查时显著降低，这表明黑色枝小蠹越冬成虫已经逐渐适应了极端低温的气候，在上海地区形成了较为稳定的种群。笔者对黑色枝小蠹越冬成虫过冷却点的测定只是研究其越冬及抗寒能力的基础数据，而影响昆虫抗寒性的例如气候条件、地理环境、体内抗寒物质含量等因素还需要在后续的研究中继续探索。

黑色枝小蠹一般危害当年生小枝条，害虫入侵后数周内即可使受害枝条侵入孔前端的叶片萎蔫下垂，最后造成枝条枯死。在野外调查中发现，该虫不仅危害广玉兰、二球悬铃木等高大乔木，部分灌木或藤本植物也同样遭受黑色枝小蠹的危害，而相关文献显示，该虫的寄主十分广泛，目前已超过200种，并仍在持续增多[19]，广泛的寄主极大增加了防治难度。在今后的工作中，应加强对黑色枝小蠹寄主植物范围的监测，及时发现该虫危害情况，在发生初期进行有效控制，防止其进一步扩散蔓延。