基于湿度控制的莲草直胸跳甲茎外化蛹装置与实验方法与流程

本发明涉及一种基于湿度控制的莲草直胸跳甲茎外化蛹装置与实验方法，属于昆虫饲养
技术领域：
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背景技术：
：喜旱莲子草（alternantheraphiloxeroides）是一种全球性的恶性杂草，被我国列为三种重要的外来入侵植物之一。喜旱莲子草现已扩散到我国20余个省市、自治区，喜旱莲子草不仅影响农林牧渔业，而且对入侵地的生物多样性、生态系统造成严重破坏，我国每年由喜旱莲子草造成的经济损失高达6亿人民币。莲草直胸跳甲（agasicleshygrophila），属鞘翅目叶甲科，是喜旱莲子草的专食性天敌昆虫。由于其良好的防治效果，先后被美国、澳大利亚、中国等国家引进，具有重要的生物防治应用价值。莲草直胸跳甲的温度适应性较差，很多地区需要人工繁殖进行田间补充释放和越冬保护以维持其控草效果。自然条件下，莲草直胸跳甲的老熟幼虫需要钻入寄主植物喜旱莲子草的茎秆内完成化蛹，另外化蛹对喜旱莲子草的茎秆也有一定的要求，达到其相应的标准才能保障其化蛹和羽化率。室内饲养过程中，需要割草养虫，尤其在蛹期，由于蛹期所需时间较长，不仅对茎秆有要求，而且还要保持寄主植物新鲜，否则植株容易枯黄腐烂，严重影响化蛹和羽化率。目前在国内外关于莲草直胸跳甲的茎外化蛹研究有2篇文献进行报道。第一篇文献（陈磊等.莲草直胸跳甲茎外化蛹饲养技术初探．中国生物防治，2009，25(s1):6-8．）研究表明，湿润的砂壤土可以作为化蛹基质进行茎外化蛹。第二篇文献（金启安等.莲草直胸跳甲茎外化蛹条件的优化.安徽农业科学，2015,43（12）：111-112，135）通过筛选砂壤土、花泥、琼脂三种化蛹基质，发现花泥更适宜作为莲草直胸跳甲的化蛹基质。莲草直胸跳甲的规模化生产是成功生物防治喜旱莲子草的重要前提，然而由于莲草直胸跳甲为茎内化蛹，并且供试基质在使用前需要进行较多繁琐的专业方法处理，严重束缚了其规模化生产和市场化推广。因此，如何通过茎外化蛹技术保证和提高蛹期成活率、简化操作是莲草直胸跳甲规模化生产和市场化推广的关键。据此，我们对莲草直胸跳甲的茎外化蛹方法和环境湿度之间的关系进行了研究。技术实现要素：为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种基于湿度控制的莲草直胸跳甲茎外化蛹装置与实验方法，其能够方便、准确的确定莲草直胸跳甲茎外化蛹和环境湿度之间的关系，更有利于莲草直胸跳甲茎外化蛹的推广、应用。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为基于湿度控制的莲草直胸跳甲茎外化蛹实验装置，包括化蛹罐和化蛹笼，所述化蛹罐采用有机玻璃材质制作，所述化蛹罐的内壁下部设置有环形凸起，多个所述化蛹笼放置在化蛹罐内，且底部支撑在环形凸起上，所述化蛹笼的中心设置有贯穿通孔，所述化蛹罐的顶部螺纹连接有顶盖，所述顶盖的中部设置有漏斗，所述漏斗与顶盖一体连接，所述漏斗上设置有漏斗盖，所述漏斗盖上设置有一个通气孔，所述漏斗下部穿过贯穿通孔延伸至化蛹罐的底部。优选的，所述化蛹笼堆叠在一起，最底部化蛹笼距罐底的高度为150mm，最顶部化蛹笼距顶盖的距离为50mm。优选的，所述化蛹笼采用孔径为60目的不锈钢筛网制作，化蛹笼顶部设置有开口，且开口上设置有封口网，所述封口网通过魔术贴固定在化蛹笼上。基于湿度控制的莲草直胸跳甲茎外化蛹实验方法，包括上述实验装置，按照以下步骤进行操作，a、溶液的配置及湿度的控制，利用丙三醇和蒸馏水按照不同体积配比，通过不同的体积配比实现不同湿度的控制，以相对湿度rh分别为70%、80%、90%、100%为例，即相对湿度rh为70%时，利用1295ml丙三醇和702ml蒸馏水进行混合；相对湿度rh为80%时，利用1108ml丙三醇和936ml蒸馏水进行混合；相对湿度rh为90%时，利用718ml丙三醇和1435ml蒸馏水进行混合；相对湿度rh为100%时，蒸馏水为2340ml，丙三醇为0进行混合；b、实验，将实验分为相对湿度rh为70%、80%、90%、100%和茎秆内化蛹五个测试组，每个测试组供试卵量为150-180粒，并置于25℃、相对湿度80±5%、光照周期14l:10d的养虫室中饲养，当卵孵化后将每头幼虫分别放置于养虫瓶中，每天提供新鲜的喜旱莲子草叶片，每天观察和记录卵、幼虫的数量；当老熟幼虫将要化蛹时，将其入化蛹笼和茎秆内，再将化蛹笼放入化蛹罐内，然后将相对湿度rh为70%、80%、90%、100%的溶液通过漏斗加入化蛹罐内，加入溶液的量按照化蛹罐的体积进行换算，使化蛹罐的相对湿度rh达到70%、80%、90%和100%；之后每天定时观察化蛹情况，当虫子羽化后鉴别和统计雌雄后分别放于养虫瓶中饲养，用于交配和产卵，每天为各养虫瓶更换新鲜的喜旱莲子草，并观察和记录雌雄虫的存活和产卵量，直至所有成虫死亡；c、数据分析，将收集记录的所有原始数据编写并导入程序包，利用计算机程序twosex-mschart进行数据分析，分析莲草直胸跳甲的孵化率，化蛹率、羽化率、寿命和繁殖力等生命及种群参数，具体参数包括特定年龄阶段存活率sxj，特定年龄存活率lx，雌性特定年龄阶段的繁殖力fx4，特定年龄繁殖力mx和特定年龄净繁殖力lxmx和种群参数包括内禀增长率r，周限增长率λ，净繁殖率r0和平均世代时间t，所有数据服从bootstrap方法，采用100,000次抽样，来估计各个参数的标准误，然后再通过使用pairedbootstraptest来进行差异显著性分析。与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：本发明将莲草直胸跳甲通过放入在化蛹罐内进行茎外化蛹，再通过分别控制每个化蛹罐内的湿度，使莲草直胸跳甲在不同的湿度环境下进行饲养，观察并记录每组的化蛹率、羽化率、繁殖率和寿命等生命参数及种群参数，将上述参数与茎内化蛹进行比对，确定莲草直胸跳甲茎外化蛹的最佳湿度配比，确定了在湿度环境下饲养的莲草直胸跳甲与茎内化蛹没有显著差异，这样能够保证和提高蛹期成活率，简化操作，使莲草直胸跳甲茎外化蛹能够进行规模化生产和市场化推广。附图说明图1为本发明的结构示意图。图2为本发明中不同湿度测试组莲草直胸跳甲不同发育阶段存活率的对比图。图3为本发明中不同湿度测试组莲草直胸跳甲的特定年龄存活率(lx);雌性特定年龄阶段的繁殖力(fx4);特定年龄繁殖力(mx)和特定年龄净繁殖力(lxmx)的对比图。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。如图1所示，基于湿度控制的莲草直胸跳甲茎外化蛹实验装置，包括化蛹罐1和化蛹笼2，化蛹罐1采用有机玻璃材质制作，化蛹罐1的内壁下部设置有环形凸起3，多个化蛹笼2放置在化蛹罐1内，且底部支撑在环形凸起3上，化蛹笼2的中心设置有贯穿通孔4，化蛹罐1的顶部螺纹连接有顶盖5，顶盖5的中部设置有漏斗6，漏斗6与顶盖5一体连接，漏斗6上设置有漏斗盖7，漏斗盖7上设置有一个通气孔，漏斗6下部穿过贯穿通孔4延伸至化蛹罐1的底部。其中，化蛹笼2堆叠在一起，最底部化蛹笼距罐底的高度为150mm，最顶部化蛹笼距顶盖的距离为50mm。化蛹笼2采用孔径为60目的不锈钢筛网制作，化蛹笼顶部设置有开口，且开口上设置有封口网，封口网通过魔术贴固定在化蛹笼上。本发明中中，（1）化蛹罐外形是一圆柱体（φ300×500mm），由高透明度亚克力板俗称有机玻璃（pmma）材质制作，厚度为3mm。（2）化蛹罐顶部是一个盖子，此盖带螺纹，可以旋转盖在圆柱体化蛹罐上，盖子上连接一个漏斗，与盖子是一体的，漏斗管的直径是10mm。（3）漏斗上有一个盖顶，当往化蛹罐中注入液体时，可以把盖顶打开，平时盖顶盖在漏斗上，盖顶上有一个3mm的小孔，小孔的作用是保证化蛹罐与外部空气流通。（4）化蛹罐壁从下部开始在150mm处由外至内缩回5mm，用作化蛹笼的搁置内圈。（5）化蛹笼使用60目的不锈钢筛网制作，直径295mm，高度150mm，化蛹笼的上方开一20×20mm的正方形小口，用于即将化蛹的老熟幼虫接入化蛹笼，全部接入后，可以使用魔术贴封好，使用时将魔术贴揭开。（6）在化蛹罐外面将化蛹的老熟幼虫接入化蛹笼，然后将化蛹笼放入化蛹罐中，放置于搁置内圈处，然后同理将第二个化蛹笼放置于第一个化蛹笼之上。至此，两个化蛹笼使用了300mm高度的空间，下部留有150mm高度的空间，上部留有50mm高度的空间。（7）化蛹笼正中心留有10mm的孔，供管盖上的漏斗管穿过，漏斗管长450mm。在进行实验时，按照以下步骤进行操作，a、溶液的配置及湿度的控制，利用丙三醇和蒸馏水按照不同体积配比，通过不同的体积配比实现不同湿度的控制，以相对湿度rh分别为70%、80%、90%、100%为例，即相对湿度rh为70%时，利用1295ml丙三醇和702ml蒸馏水进行混合；相对湿度rh为80%时，利用1108ml丙三醇和936ml蒸馏水进行混合；相对湿度rh为90%时，利用718ml丙三醇和1435ml蒸馏水进行混合；相对湿度rh为100%时，蒸馏水为2340ml，丙三醇为0进行混合；b、实验，将实验分为相对湿度rh为70%、80%、90%、100%和茎秆内化蛹五个测试组，每个测试组供试卵量为150-180粒，并置于25℃、相对湿度80±5%、光照周期14l:10d的养虫室中饲养，当卵孵化后将每头幼虫分别放置于养虫瓶中，每天提供新鲜的喜旱莲子草叶片，每天观察和记录卵、幼虫的数量；当老熟幼虫将要化蛹时，将其入化蛹笼和茎秆内，再将化蛹笼放入化蛹罐内，然后将相对湿度rh为70%、80%、90%、100%的溶液通过漏斗加入化蛹罐内，加入溶液的量按照化蛹罐的体积进行换算，使化蛹罐的相对湿度rh达到70%、80%、90%和100%；之后每天定时观察化蛹情况，当虫子羽化后鉴别和统计雌雄后分别放于养虫瓶中饲养，用于交配和产卵，每天为各养虫瓶更换新鲜的喜旱莲子草，并观察和记录雌雄虫的存活和产卵量，直至所有成虫死亡；c、数据分析，将收集记录的所有原始数据编写并导入程序包，利用计算机程序twosex-mschart进行数据分析，分析莲草直胸跳甲的孵化率，化蛹率、羽化率、寿命和繁殖力等生命及种群参数，具体参数包括特定年龄阶段存活率sxj，特定年龄存活率lx，雌性特定年龄阶段的繁殖力fx4，特定年龄繁殖力mx和特定年龄净繁殖力lxmx和种群参数包括内禀增长率r，周限增长率λ，净繁殖率r0和平均世代时间t，所有数据服从bootstrap方法，采用100,000次抽样，来估计各个参数的标准误，然后再通过使用pairedbootstraptest来进行差异显著性分析。如图2所示，在年龄-阶段-性别的种群结构分析中，每天记录其一生中不同发育阶段的存活率（sxj），并确定成虫的性别。相比其他湿度测试组，100%rh和茎内化蛹测试组都表现出较高的化蛹率和羽化率，二者无显著性差异（图中d和e）。70%rh测试组未羽化出成虫，化蛹率和羽化率均为0。80%rh测试组也只羽化出4头无繁殖力的雌虫，化蛹率为30%，羽化率也为33%。90%rh测试组的化蛹率和羽化率也显著低于茎内化蛹测试组（图a，b和c）。因此，化蛹率与羽化率随湿度的降低而显著下降。从整体寿命（卵到成虫死亡）来看，100%rh测试组和茎内化蛹的寿命无显著性差异，其他湿度寿命均显著缩短。如图3所示，莲草直胸跳甲不同阶段的存活率sxj合并起来即为age-specificsurvivalrate(lx)，lx简要概述了整个种群的生存史。雌性特定年龄阶段的繁殖力（fx4：雌性成虫是第4阶段），特定年龄繁殖力（mx）和特定年龄净繁殖力（lxmx）均在图3中显示，每天记录多种参数直到所有的个体都死亡。70%rh和80%rh测试组，由于没有羽化出能产卵的雌虫，所以总繁殖力为0。当其他3个测试组和对照组相比较时，lx都表现出动态的下降，其中90%rh测试组下降最为明显(图中a)。尽管mx的值普遍低于fx4，但mx和fx4的曲线有着相似的动态变化规律。莲草直胸跳甲mx和fx4的数据显示，100%rh和茎内化蛹对照组之间有着相似的变化趋势（图中b和c），但在90%rh测试组，我们观察到不同的产卵模式（图中a）。在100%rh和茎内化蛹，繁殖力的峰值出现在年龄35~40天左右，之后在整个衰老过程中繁殖力逐渐下降，繁殖期在年龄为100天左右结束。而在90%rh测试组，繁殖力明显下降，繁殖期也在44天结束。此外，莲草直胸跳甲的特定年龄净繁殖力(lxmx)在100%rh和茎内化蛹对照组较高（图中b和c），但在90%rh测试组，该值始终保持很低，只能观察到有限的后代数量，繁殖期与mx和fx4一致，也明显缩短（图中a）。莲草直胸跳甲在不同湿度下，茎外化蛹种群参数在表1中列出。用于测量种群繁殖力的最重要的种群参数之一是净生殖率（r0），代表其生命期间个体可以产生后代的总数。数据表明，90%rh测试组的净生殖率（r0=11.9）显著低于100%rh（r0=165.4），100%rh和茎内化蛹对照组（r0=202.5）测试组没有显著差异。此外，也计算了内禀增长率（r），周限增长率（λ），这些值表示在稳定的年龄阶段下莲草直胸跳甲种群的理论增长率。在90%rh测试组下的r值为0.0630day-1，该值显著低于茎内化蛹(r=0.1295day-1)。相似的，λ的值也从对照茎内化蛹的1.1382day-1下降到90%rh测试组的1.0651day-1。而100%rh测试组的r值(r=0.1196day-1)和λ值(λ=1.1270day-1)与茎内化蛹没有显著差异。平均世代时间t也有同样规律，90%rh测试组t为37.64天，与茎内化蛹（41.13）和100%rh（42.54）差异显著，后两者则差异不显著。表1.不同湿度测试组的莲草直胸跳甲的种群参数(mean±se)种群参数90%rh100%rhck净生殖率(r0)11.9±5.0b165.4±34.0a202.5±42.2a内禀增长率(r,day-1)0.0630±0.0133b0.1196±0.0051a0.1295±0.0052a周限增长率(λ,day-1)1.0651±0.0141b1.1270±0.0057a1.1382±0.0059a平均世代时间(t,day)37.64±0.49b42.54±0.59a41.13±0.56a以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。当前第1页12