马铃薯的主要生物学特性

马铃薯的主要生物学特性

0新疆北部马铃薯甲烷危害概况[研究意义]甘薯甲虫是一种具有毁灭性的外来污染物，也是中国境外的主要检疫对象。该虫于1993年5月在新疆伊犁地区霍城县等地首次发现后,已向东扩散至天山北坡的奇台和木垒博斯埋乡三个泉子村(90°41′15″E,43°44′20″N,海拨1465m)等地,目前我国新疆北部大部分区域均有分布,疫区面积扩大了数百倍,对我国马铃薯种植业构成了严重威胁,开展马铃薯甲虫发生规律和生物学特性研究,对于科学有效地防控马铃薯甲虫的发生危害,阻止或延缓马铃薯甲虫进一步向东扩散,确保我国马铃薯生产安全具有重要意义。【前人研究进展】外来物种入侵问题已经成为影响全球农业可持续发展的重要问题,国际上已开展了大量相关研究,据英国文献报道,在德国北部、荷兰、丹麦、瑞典均为一年发生1代,在欧洲南部可发生2代,其第1、2代常互相重叠,在夏季可见各种虫态。国内对外来物种问题也进行了一些探讨。马铃薯甲虫最嗜好的寄主是马铃薯,其成虫和幼虫暴食寄主叶片,可将植株叶片吃光,仅剩茎秆给当地马铃薯等茄科蔬菜生产构成严重威胁。据文献报道和在新疆疫区危害情况调查,因该虫危害造成马铃薯产量一般损失为30%~50%,严重者可达90%以上,甚至绝产。【本研究切入点】在新疆北部马铃薯甲虫发生地区,研究其入侵生物学、发生与环境的关系。【拟解决的关键问题】摸清马铃薯甲虫的主要生物学特性及田间自然消长动态,为有效控制马铃薯甲虫的发生、延缓和阻止其传播,以及科学防治提供依据。1材料和方法1.1田间调查和品种选育2008~2009年分别在新疆伊犁河谷地区的新源县,霍城县、昭苏、塔城市、乌鲁木齐南山、奇台县马铃薯产区采集虫源及进行田间调查。调查每年从4月中旬马铃薯播种出苗开始至9月中下旬马铃薯地上部分干枯死亡结束。品种为新疆马铃薯主栽品种“紫花白”。每点选择连茬马铃薯田大约1000.5m2(1.5亩),整个马铃薯生育期均不施药,每隔4d对马铃薯甲虫的种群动态调查1次,调查采取随机抽样,每点查10个样点,每样点顺行查10株马铃薯,统计各虫态(包括:卵、幼虫、蛹、成虫)活虫数。1.2马铃薯生长发育观察室内饲养从每年的5月中旬开始,从田间采回未被农药污染的马铃薯甲虫新鲜卵卵粒30粒及1~4龄幼虫各20~30头,单头饲养于9cm培养皿中,以未施农药的新鲜马铃薯叶片饲养,每天清理虫粪并更换叶片,老熟幼虫停止取食后转移到40cm×20cm装入不同类型土壤的玻璃养虫缸内化蛹,成虫羽化后放入60cm×40cm×80cm的养虫笼中配对。养虫笼中放置盆栽马铃薯供其产卵。同时,每天于08:00、12:00、16:00和20:00四个时间段,观察并记录其孵化、蜕皮、化蛹、羽化、取食量和产卵量等生长发育情况。整个实验过程中在室内条件下进行。1.3马铃薯叶的放养在培养皿内从1龄幼虫开始单体饲养至成虫期。根据虫龄大小,每天10:00投放完整新鲜的马铃薯嫩叶,饲养时叶柄用棉球保湿,更换吃剩的叶片后,用天平秤取每日的取食量。2结果与分析2.1松茸的生物学特性2.1.1越冬成虫产卵根据我国新疆对马铃薯甲虫发生规律的系统研究表明,马铃薯甲虫以成虫在寄主作物田越冬,深度6~30cm,主要分布于11~20cm土层(91.2%)。在新疆马铃薯甲虫发生区,该虫1年可发生1~3代以2代为主。一般越冬代成虫于5月上中旬出土,随后转移至野生寄主植物取食和危害早播马铃薯,由于越冬成虫越冬入土前进行了交尾,因此,越冬后雌成虫不论是否交尾,取食马铃薯叶片后均可产卵。第1代卵盛期为5月中下旬,第1代幼虫危害盛期出现在5月下旬至6月下旬,第1代蛹盛期出现在6月下旬至7月上旬,第1代成虫发生盛期出现在7月上旬至7月下旬。第1代成虫产卵盛期出现在7月上旬至7月下旬,第2代幼虫发生盛期出现在7月中旬至8月中旬,第2代幼虫化蛹盛期出现在7月下旬至8月上旬,第2代成虫羽化盛期出现在8月上旬至8月中旬,第2代(越冬代)成虫入土休眠盛期出现在8月下旬至9月上旬,该虫世代重叠十分严重,世代发育需要30~50d。表12.1.2马铃薯线虫的发育越冬成虫出土期与气温和土壤湿度关系密切,低温低湿抑制其出土过程。马铃薯甲虫成虫羽化出土即开始取食,3~5d后鞘翅变硬,并开始交尾,未取食者鞘翅始终不能硬化和进行交尾,数天内即死亡。马铃薯甲虫成虫性比基本为1∶1,雌虫略占多数,成虫交尾2~3d后即可产卵,产卵期内可多次交尾,成虫具假死习性,受惊后易从植株上落下。成虫一般将卵产于寄主植株下部的嫩叶背面,卵为块状,偶产于叶表和田间各种杂草的茎叶上。幼虫共蜕皮3次4个龄期。初孵幼虫头部和足为黑色,体为红褐色,体色随龄期变化较大,3龄后体色呈红褐、橙红、橙黄、土黄色。老熟幼虫入土做室化蛹,一般入土幼虫5d后开始化蛹,具有明显的预蛹期,蛹为黄色。在20~27℃条件下,各虫态的发育历期有所不同,活动虫态取食量亦不相同。从卵至成虫羽化出土平均历期为33.5d。表22.1.3代发育的东北部种马铃薯甲虫的寄主范围相对较窄,主要包括茄科20多个种,多为茄属(Solanum)的植物。其中,取食后可完成世代发育的寄主为“独立寄主”。包括马铃薯、茄子等寄主作物,以及菲沃斯属的天仙子(Hyoscyamusniger)和茄属的黄花刺茄(SolanumrostratumDunal)野生寄主植物。此外马铃薯甲虫也取食茄科的颠茄属、曼佗罗属的个别植物和十字花科的白菜等,但上述寄主属“非独立寄主”,即马铃薯甲虫取食后不能完成整个世代的发育。2.1.4沙土壤中蛹的分布马铃薯甲虫幼虫主要在马铃薯根际及垄底的土壤中化蛹。幼虫取食量随龄期的增加而明显增加,在沙壤土中蛹主要分布在1~10cm的土层(占94.9%),在粘土中,蛹主要分布于1~5cm的土层(占93.7%)。蛹在粘土中分布稍浅,在沙壤土中略深。田间土壤板结严重,土壤表面湿度适宜时,老熟幼虫可直接在土表裸露化蛹。表32.1.5幼虫幼果小型食品量和幼龄前摄食量占总摄食量的1/3龄及3龄前后摄食量的4.马铃薯甲虫幼虫一生总取食量在0.46~0.82g,1至4龄幼虫总取食量占比率分别为2%、4%、19%和75%,3龄至4龄幼虫取食量占总取食量的94%,而3龄前取食量仅占总取食量的6%,表明幼虫进入3龄后即开始暴食。4龄幼虫的日取食量与成虫相当,从而说明马铃薯甲虫的成虫和幼虫为马铃薯甲虫的主要为害虫态。图12.1.6马铃薯甲烷安氏原螯虾在伊犁河谷地区,马铃薯甲虫单雌平均产卵量878~2486粒,平均约1000粒;世代发育起点温度为5.99℃;属兼性滞育(光照<14h;温度19~22℃);马铃薯甲虫具有迁飞习性,在新疆马铃薯甲虫发生区,一个生育季节主动迁飞最远距离可达115km,以越冬代成虫在翌年春天取食后迁飞为主。马铃薯甲虫的高繁殖率、滞育、迁飞等生物学特性,使其具有近乎完美生存对策。这也是该虫危害重、难以防治的原因之一。2.2成虫环境危化期7月至8月在伊犁河谷地区伊宁市马铃薯种植区马铃薯甲虫越冬后成虫5月上旬陆续迁入刚出苗的马铃薯田。5月中旬田间越冬后成虫数量达到高峰,田间第1代卵始见期为5月中旬,5月下旬随田间第1代卵量剧增,在炎热、干燥、大风天气的配合下,越冬后成虫随风迁飞到新的寄主田继续取食、交尾、产卵,田间越冬后成虫数量锐减。第1代卵孵化期为5月下旬至6月上旬,5月下旬达孵化高峰期。第1代幼虫为害期为5月下旬至6月中旬,盛期出现在6月上旬。第1代蛹期为6月上旬至7月上旬,盛期为6月中下旬。第1代成虫始见期为6月中下旬,成虫羽化高峰日为6月底,7月上旬为第2代卵高峰期。随第2代卵高峰的出现,6月底至7月中旬第1代成虫陆续迁出田外,此阶段为第一代成虫迁飞的高峰期。第2代幼虫为害期为7月上旬至8月中旬,盛期为7月中旬。第2代幼虫化蛹期为7月下旬至8月下旬,盛期为7月下旬,第2代成虫始见于7月底,8月上旬为出土高峰期。第2代成虫在田间取食7~10d进入迁飞高峰,少部分成虫迁出田外。8月中旬后,田间马铃薯被害严重,植株早衰黄枯,引起甲虫食物环境恶化,大部分成虫爬行至田外转入临近的马铃薯、茄子、番茄田继续取食为害。第2代成虫8月中下旬开始入土休眠准备越冬,8月底前后达到入土高峰。少数发育较晚第2代成虫最晚于9月底10月初入土。图23马铃薯药物品种及田间消长情况3.12008~2009年,马铃薯甲虫发生与播期的关系研究表明:马铃薯甲虫在新疆1年发生1~3代,以2代为主;2代区主要包括新疆北部的平原马铃薯产区,其中博乐至奇台的沿天山一带大部分地区以及伊犁河谷的新源、尼勒克、特克斯等地1年发生完整的2代;塔城、阿勒泰等高纬度地区马铃薯甲虫虽然1年发生2代,但差异较大,属于不完整2代区;海拔较高的冷凉山区1年发生1代,如昭苏县、乌鲁木齐县南山区、木垒县南部等地;伊犁河谷西部马铃薯播期和出苗期较早的部分县市1年发生2~3代,如伊宁、霍城、察布查尔等地;在伊犁河谷各县市马铃薯主要于4月上旬~5月上旬播种,除大面积集中统一种植外,还有部分县市,如伊宁、霍城等地的农户习惯于7月中旬冬小麦收获后播马铃薯,还有些农户还根据需要在自留地随时种植马铃薯,播种时间可以从4月上旬持续到7月中旬前后,田间马铃薯出苗时间参差不齐,生长状况因地块不同差别较大。因此马铃薯甲虫在不同播期的田间消长情况也大不相同。同一时间不同地块马铃薯甲虫发育阶段,种群数量不同,一般早播者出苗早(5月上旬以前)可发生2~3代,马铃薯甲虫种群数量较大,以第2代幼虫危害为主。晚播者出苗晚(6月上旬以后)仅能完成1~2代,以第1代幼虫危害为主。3.2报道了马铃薯甲虫各虫态的生活史、生活习性、发育历期、取食量及田间消长动态。结果表明,在自然环境条件下马铃薯甲虫各虫态随温度的升高,历期缩短。这一结论与田间调查结果相吻合。在生产中应结合各虫态的发育历期,预测出下一虫态或下世代某一虫态的发生时期,为马铃薯甲虫的有效防控,促进马铃薯生产具有一定的指导意义。4成虫采集时代及出土时期4.1经室内观察,在20~27℃条件下,马铃薯甲虫卵的发育历期最长8d,最短5d,平均(7.0±1.26)d;幼虫历期最长19d,最短9d,平均(13.0±3.39)d;预蛹期最长7d,最短4d,平均(5.5±2.12)d;蛹期最长8d,最短5d,平均(6.5±2.12)d;成虫羽化至出土期最长2d,最短1d,平均(1.5±0.71)d;从卵至成虫羽化出土平均历期为33.5d。成虫性比基本为1∶1,雌虫略占多数。4.2根据2年的系统调查发现,马铃薯甲虫在新疆北部地区1年发生1~3代,伊犁河谷西部的高海拔地区(海拔>1300m),马铃薯甲虫可完成完整的2代,局部地区完成3代,马铃薯甲虫在伊犁地区世代重叠严重。4.3越冬代马铃薯甲成虫出土时期,在不同地理生态区之间有较大差距,出土时期与气温回升快慢直接相关,