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从赤眼蜂生态化释放自然控制小菜蛾的目标出发,在实验室内测试了几种赤眼蜂分别对小菜蛾卵、米蛾卵的非选择性寄生效能,赤眼蜂对小菜蛾卵和米蛾卵的选择性寄生效能;研究了小菜蛾各龄幼虫对菜心的取食量;详细记录了菜心生长过程中的重量、株高、叶面积和叶龄的变化。在此基础上以组建微分方程组的方式,对菜心、小菜蛾、赤眼蜂三者动态关系进行了理论模拟分析。主要结果如下:
1赤眼蜂对小菜蛾卵、米蛾卵的非选择性和选择性寄生效能研究
非选择性寄生效能测定结果表明,拟澳洲赤眼蜂的5个种群对小菜蛾卵的寄生效能差异不显著,寄生率均在60%以上,种群1高达75.33%。稻螟赤眼蜂对小菜蛾卵的寄生率为46.67%。暗黑赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂对小菜蛾卵虽有寄生作用,但寄生率较低,分别为18.67%和11.33%。
除小灰蝶分索赤眼蜂对米蛾卵的寄生率只有30.67%外,其他11种赤眼蜂(或种群)均对米蛾卵表现出较高的寄生效能,差异不显著,寄生率均在70%以上,稻螟赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂对米蛾卵的寄生率高达82.67%。
选择性寄生效能测试结果表明,对小菜蛾卵而言,12种(或种群)赤眼蜂对小菜蛾卵的寄生效能差异显著。拟澳洲赤眼蜂、拟澳洲赤眼蜂种群3、广赤眼蜂和玉米螟赤眼蜂4种(或种群)对小菜蛾卵的寄生效能差异不显著。而其他的8种(或种群)赤眼蜂均具有显著差异。稻螟赤眼蜂和暗黑赤眼蜂均不喜好小菜蛾卵,寄生率为0。拟澳洲赤眼蜂种群内部,种群2、3和4之间差异不显著,而与其他2个种群具有显著差异。
拟澳洲赤眼蜂、拟澳洲赤眼蜂种群3、4、稻螟赤眼蜂、暗黑赤眼蜂、松毛虫赤眼蜂和玉米螟赤眼蜂对米蛾卵的选择性寄生效能差异不显著,拟澳洲赤眼蜂种群1、2、4、5、稻螟赤眼蜂之间的差异也不显著。寄生率最高的拟澳洲赤眼蜂种群3,高达87.77%,松毛虫赤眼蜂、暗黑赤眼蜂也在80%以上,寄生率最低的是小灰蝶分索赤眼蜂,只有6.10%。
当小菜蛾卵和米蛾卵同时提供给拟澳洲赤眼蜂种群2、5、广赤眼蜂和小灰蝶分索赤眼蜂时差异不显著,而其他赤眼蜂则差异显著。
2不同龄期小菜蛾幼虫对菜心叶片的取食量测定
通过测量小菜蛾不同龄期幼虫对菜心叶片的取食叶面积量,得到,平均每头小菜蛾1龄幼虫平均取食1.53mm2,平均每头二龄幼虫取食37.87 mm2,平均每头三龄幼虫取食74.17 mm2,平均每头四龄幼虫取食358.89 mm2。四龄幼虫进入暴食期,大量取食叶片。根据取食量的研究得到平均每头小菜蛾幼虫平均每天的取食量与时间关系为:f(t)=al*sin(a2*t+3)+a4*sin(a5*t+a6)+a7*sin(a8*t+a9)。各参数值为al=1945;a2=0.002931;a3=-0.006894;a4=20.5;a5=0.9125;a6=-1.697;a7=20.62;a8=1.276;a9=-6.502(R2=0.8832)。拟合的累计取食量的Logistic模型为y=429.6285/[1+exp(0.66963-0.51935t)](R2=0.9621,p<0.05)。
3菜心生长量的系统测定
5天一次系统测量菜心生长过程中的单株重量、株高、叶面积和叶龄。结果表明菜心的单株重量、株高、叶龄和叶面积随着时间的推移而变化,均可用Logistic方程进行理想的拟合。具体结果如下:单株重量k=10.4475,y=10.4475/[1+exp(-4.33817+0.22454t)](R2=0.9936,p<0.01);单株高度k=279.657,y=279.657/[1+exp(3.00173-0.11885t)](R2=0.9888,p<0.01);单株叶面积k=29372.1225,),y=29372.1225/[1+exp(4.02277-0.20295t)](R2=0.9959,p<0.01);叶龄k=20.475,y=20.475/[l+exp(0.26167-0.11681t)](R2=0.9843,p<0.01)。
4赤眼蜂-小菜蛾-菜心三者动态关系的理论模拟
综合赤眼蜂寄生效能和生命表参数、小菜蛾种群参数和取食量测定结果、菜心生长量理论拟合的模型,参照Lotka-Volterra模型和自然控制论模型的构建思路,构建了赤眼蜂、小菜蛾和菜心三者关系的微分方程组数学模型,如下:
采用可视化软件Matlab进行模拟得到的结果(图形)表明:当模型其他参数保持不变,只改变赤眼蜂和小菜蛾的初始值时,赤眼蜂-小菜蛾-菜心三者关系发生很大变化。一种情况为,赤眼蜂、小菜蛾、菜心三者经过一段时间后达到平衡,菜心持续生长,不断趋近菜心叶面积的环境最大容量,赤眼蜂可以持续控制小菜蛾,小菜蛾幼虫虽然取食菜心叶片,但取食量很少,赤眼蜂不至于缺少食物而种群衰竭,为三者动态平衡关系的理论分析和生产应用提供了依据。虽然模型比较简单,各参数仍需进一步调整,但可为自然条件下进行赤眼蜂生态化释放自然控制小菜蛾提供理论依据,具有一定参考价值。