摘要:本文采用2因素(光照和温度)多水平试验,研究了温度和光线对黄粉虫蛹发育的影响。结果表明:黄粉虫蛹的发育历期极显著地受光照和温度的影响。随着温度的上升,黄粉虫蛹发育历期缩短。在完全黑暗条件下,黄粉虫蛹发育历期延长。光照条件(12L:12D)、完全黑暗条件和室内自然光照(<250lx)和变温(14~29℃)条件下黄粉虫蛹发育的有效积温为分别为90.28日度、103.76日度和103.84日度;发育起点温度分别为14.1℃、13.4℃和10.98℃。黑暗条件和温度对黄粉虫的羽化率没有影响。一定的弱光条件、变温环境和适宜的空气相对湿度能缩短黄粉虫蛹发育历期,促使羽化时间提前。
关键词:黄粉虫,有效积温,发育起点温度,羽化率
黄粉虫(Tenebrio molitor L.)幼虫、蛹、成虫均含有丰富的蛋白质、多种氨基酸和对人体有益的微量元素[1,2],已被作为饲料用和食用昆虫广泛养殖。特别是,黄粉虫耐粗饲,具有生态转化功能,能将农业生产废弃物转化为虫粉蛋白和高效有机肥,是“腐屑农业”发展的关键工具种[3],具有清晰的产业化前景。
各种生态因子(温度、湿度、饲料、密度等)对黄粉虫生长发育的影响国内外已经有不少研究报道 [4~9],但研究基本上集中于黄粉虫幼虫和成虫,关于其蛹期的研究比较少,目前温度和光照条件对黄粉虫蛹发育的影响研究未见报道。蛹期是黄粉虫生长发育的一个重要阶段。蛹的活动能力差,非常容易被处于幼虫和成虫阶段的虫体所伤害;蛹期的长短影响黄粉虫的羽化和成虫的繁殖;合理分离蛹、幼虫和成虫是提高黄粉虫劳动生产效率的关键技术;蛹也是商品运输的重要虫态。因此,研究环境条件对黄粉虫蛹发育(包括发育历期、发育起点温度、羽化等)对于缩短发育历期、提高蛹成活率和成虫羽化率具有重要意义。本文采用二因素(饲料和密度)多水平试验,初步研究温度和光照条件对黄粉虫蛹发育的影响,为黄粉虫养殖生产和运输提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 试验材料和条件
黄粉虫幼虫购自郑州市花鸟市场,其规格为0.05±0.01g/头,含水量60~62%,在室内饲养,饲养容器为塑料盒,塑料盒规格为37×25×8cm3,每盒放0.5kg黄粉虫幼虫,饲料为小麦麸。试验用仪器有250D光照培养箱和TES-1330A数位式照度计等。试验在室内进行,光照条件为自然光照,光照度小于250lx,试验期间温度14~29℃,空气相对湿度65~80%。
1.2 试验设计和方法
试验按照二因素(光照和温度)多水平进行设计。光照设置2个水平:光照条件和完全黑暗条件,其中光照条件用光照培养箱控制,光照时间12L:12D,光照度400~500lux;完全黑暗条件采用透气的小木盒外套黑色塑料袋控制。温度设置6个水平:18℃,20℃,22℃,24℃,28℃,30℃。试验共12个处理,每个处理设3个平行。
黄粉虫幼虫化蛹后及时拣出质量好的蛹,分批放在培养皿(ø=15cm,H=3cm)中,每个培养皿放4个蛹(化蛹时间相差不到1h),置于光照培养箱内,光照培养箱空气相对湿度40~50%。蛹羽化为成虫前1~2d每1h观察一次,记录下成虫羽化时间。试验结束后,每个培养皿蛹的发育历期按照能正常羽化的蛹个数计算其平均值,根据正常羽化的黄粉虫成虫数量(羽化成虫为畸形的除外)计算羽化率。
另外,在室内自然光照和变温条件下,每个培养皿(ø=15cm,H=3cm)放10个蛹,试验分批(10次)进行,每天6:00、14:00和20:00定时记录室内温度,观察蛹羽化的情况。由发育历期和积温计算试验期间日平均温度。
1.3 数据统计分析
所得数据在Excel和SPSS11.5软件上进行统计分析。
2. 结果与讨论
黄粉虫蛹在不同温度和光照下的发育历期见表1。方差分析表明:光照、温度极显著地影响黄粉虫蛹的发育历期(p<0.01),两者交互作用不明显(p>0.05)。随着温度(18~30℃)的上升,黄粉虫生理活动更加活跃,蛹发育历期缩短。18℃下,蛹发育历期为563~590h;30℃下,蛹发育历期仅为138~160h。在完全黑暗条件下,黄粉虫蛹发育历期延长,说明黄粉虫生长发育需要一定的光照,光线太暗影响黄粉虫的生长发育,这也从另外一个角度印证了黄粉虫羽化存在一定的昼夜规律[10]。
表1不同温度和光照下蛹的发育历期
Table 1 Growth span of pupae under different temperature and light
项目 发育历期Growth span/h
Item 18℃ 20℃ 22℃ 24℃ 28℃ 30℃ |
光照12L:12D 563 366 282 207 151 138
/Light 568 366 294 208 154 142
570 370 285 216 156 140
黑暗/Dark 574 380 301 209 172 151
584 365 298 212 168 155
590 364 308 220 179 160 |
昆虫在生长发育中,一般遵循有效积温原则,即t=K/(T-T0)[11],其中K为有效积温(昆虫完成某一发育阶段所需要的总热量),T为每日平均温度,T0为发育起点温度(Threshold of development)或生物学零度(Biological zero),t为完成发育需要的时间(d)。根据表1数据得到如下回归方程:
光照条件(12L:12D):T(℃)=14.14+90.28/t(r=0.997,p<0.01),即t=90.28/(T-14.14),有效积温K为90.28日度,发育起点温度为14.1℃。
完全黑暗条件:T(℃)=13.44+103.76/t(r=0.990,p<0.01),即t=103.84/(T-13.44),有效积温K为103.76日度,发育起点温度为13.4℃。
但在室内自然光照(<250lx)和变温(14~29℃)条件下,黄粉虫蛹的发育历期比以上光照条件和完全黑暗条件的要短(见表2)。经曲线拟合得到回归方程:T(℃)=10.98+103.84/t(r=0.997,p<0.01),即t=103.84/(T-10.98),有效积温K为103.84日度,发育起点温度为10.98℃,与实际生产比较吻合。相关研究报道[12]:黄粉虫蛹发育有效积温分别为135.05日度,起点温度为9.62℃,与本试验结果接近,但该报道没有说明其试验的光照时间和光照强度。本试验表明,昆虫的有效积温和发育起点温度不是固定不变的,因环境条件和品种而异[13]。一定的弱光条件、变温环境和适宜的空气湿度能缩短黄粉虫蛹发育历期,促使羽化时间提前。关于黄粉虫蛹发育的最佳环境条件(光照度、光周期、空气相对湿度和温差)尚有待进一步研究。
表2自然光照下蛹的发育历期和羽化率
Table 1 Growth span of pupae and Eclosion rate under natural light
项目 积温 日平均温度Daily 发育历期 羽化率
Item Sum of heat /d℃ average temperature /℃ Growth span/h Ecosion rate/% |
1 311 16.2 460 60
2 320 16.8 457 80
3 196 23.6 191 70
4 184 24.1 183 90
5 187 24.8 181 70
6 186 25.0 179 80
7 185 25.1 177 90
8 185 25.5 174 60
9 177 26.9 158 80
10 174 27.7 151 70 |
值得注意的是,本试验由于在羽化前1~2d每1h观察一次,造成非完全黑暗条件,但由于观察在弱光下进行,并且时间短,因此观察对试验结果影响不会太大。我们曾根据上面的回归方程预测完全黑暗条件下的化蛹时间,与实际观察结果相差不到6h。
不同温度和光照下黄粉虫羽化率见表3。方差分析结果表明,本试验范围内的光照和温度(18~30℃)对黄粉虫的羽化率没有显著影响(p>0.05)。光照培养箱内成虫羽化率比较低,不超过50%;而在室内自然条件下,每个培养皿内成虫羽化率在60%以上。这可能与光照培养箱内的空气相对湿度(40~50%)比较低和和光照度较高(400~500lx)有关系,黄粉虫羽化要求弱光和适宜的空气湿度(65~75%左右)[2,12],空气太干燥,成虫蜕壳困难,发生畸形或死亡。
表3不同温度和光照下黄粉虫羽化率
Table3 Eclosion rate of Tenebrio molitor L. under different temperature and light/%
项目 羽化率Eclosion rate/%
Item 18℃ 20℃ 22℃ 24℃ 28℃ 30℃ |
光照12L:12D 25 50 25 25 50 50
/Light 50 25 50 50 50 50
50 50 25 50 25 25
黑暗/Dark 25 50 50 25 50 25
50 25 25 50 50 50
25 50 25 50 50 25 |
3. 结论
黄粉虫蛹的发育历期明显受光照和温度的影响。随着温度的上升,黄粉虫蛹发育历期缩短。在完全黑暗条件下,黄粉虫蛹发育历期延长。
光照条件(12L:12D)、完全黑暗条件和室内自然光照(<250lx)和变温(14~29℃)条件下黄粉虫蛹发育的有效积温为分别为90.28日度、103.76日度和103.84日度;发育起点温度分别为14.1℃、13.4℃和10.98℃。在本试验范围内,光照和温度对黄粉虫的羽化率没有影响。一定的弱光条件、变温环境和适宜的空气湿度能缩短黄粉虫蛹发育历期,促使羽化时间提前。
参考文献
1谢保令.黄粉虫幼虫营养成分的分析研究[J].昆虫知识,1994,31(3):175~176
2 陈彤.黄粉虫幼虫养殖与利用[M].北京:金盾出版社,2000:1~9
3刘玉升. 构建腐屑生态系统开辟农业生产新战场[J]. 农业系统科学与综合研究,2000,16(1):57~59
4
Barnes A. I.,
Siva-Jothy M. T.
Density-dependent prophylaxis in the mealworm beetle Tenebrio molitor L.(Coleoptera:Tenebrionidae): cuticular melanization is an indicator of investment in immunity[J]. Proc Biol Sci.,2000,267:177~182
5 Richardson Michael S.,Goff M. Lee.Effects of temperature and intraspecific interaction on the development of dermestes maculatus (Coleoptera: Dermestidae) [J].Journal of Medical Entomology,38(3):347~351
6 杨兆芬,倪明,黄敏,耿宝荣.黄粉虫成虫繁殖力及影响幼虫发育的因素[J].昆虫知识,1999,36(1):24~27
7 肖银波,周祖基,杨伟等.饲养条件对黄粉虫幼虫生长及存活的影响[J].生态学报,2003,23(4):673~680
8 杨红霞,杨长举,余纯等.饲养条件对黄粉虫幼虫生长的影响[J].华中农业大学学报,2001,20(4):337~339
9 柴培春,张润杰.饲养密度对黄粉虫幼虫生长发育的影响[J].昆虫知识,2001,38(6):452~455
10周文宗,王光.黄粉虫化蛹和羽化的昼夜规律[J].经济动物学报,2003,7(4):39~41
11付荣恕,刘林德主编.生态学实验教程[M].北京:科学出版社,2005:3~5
12陈根富,刘团举.黄粉虫的生物学特性及养殖技术的研究[J].福建师范大学学报(自然科学版).1992,8(1):66~74
13刘树生.变温对昆虫发育速率的分析方法研究[J].昆虫知识,1991,28(5):295~298