中国环境科学
CHINA ENVIRONMENTAL SCIENCE
1999年 第19卷 第6期 Vol.19 No.6 1999



烟碱对东方粉蝶幼虫觅食行为的影响和毒害作用
肖春旺
摘要：利用结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜及东方粉蝶幼虫作为实验对象,以0%、0.01%、0.1%、1%和2% 5种烟碱浓度梯度研究东方粉蝶幼虫对经过不同烟碱浓度喷洒过的4种蔬菜的觅食行为以及不同烟碱浓度对东方粉蝶幼虫的毒害作用.研究表明,在同一烟碱浓度下,东方粉蝶幼虫对4种蔬菜觅食行为及毒害致死时间差异不显著;不同烟碱浓度显著影响东方粉蝶幼虫对4 种蔬菜的觅食数量和存活时间;烟碱浓度与东方粉蝶幼虫的觅食数量和对东方粉蝶幼虫的毒害致死时间呈显著负相关.
关键词：烟碱；东方粉蝶幼虫；蔬菜；觅食行为；毒害作用
中图分类号：X171 文献标识码：A
Nicotine effect on foraging behavior and poisoning effect of Pieris canidia saparrman larva.
Xiao Chun-wang
(Laboratory of Quantitative Vegetation Ecology, Institute of Botany, China Academy Sciences, Beijing 100093,China). China Environmental Science. 1999,19(6)：544～547
Abstract：The present study is to investigate foraging behavior and poisoning effect on Pieris canidia saparrman larva for four vegetables (Brassica Oleracea L.Var. Capitata L., Brassica Pekinensis Rupr,Ipomoca aquatica Forsk.Fl. Aegypt.-Arab., Lactuca sativa L.) sprayed with five nicotine concentrations. The result shows that the foraging number and poisoning dying time of Pieris canidia saparrman larva have not significant difference in four vegetables sprayed with different nicotine concentrations (0%,0.01%,0.1%,1%,2%). Nicotine significantly influenced number and dying time of Pieris canidia saparrman larva foraging four vegetables. Nicotine concentration has significantly passive correlation with number and dying time of Pieris canidia saparrman larva foraging four vegetables.
Key words：nicotine；pieris canidia saparrman larva；vegetable；foraging behavior；poisoning effect
　　烟草是贵州省重要经济作物之一.在种植、复烤和卷烟中遗留下来大量废弃烟叶.有关废弃烟叶再开发利用过去已有很多报道,从蛋白质的提取、钾肥的利用、烟碱杀虫剂的制备,已显示出广阔应用前景[1],尤其在当前,传统农业杀虫剂对农副产品、环境及人类健康构成极大威胁.因此,烟碱作为新型杀虫剂,对蔬菜、益虫和土壤影响相对较小,而对有害昆虫毒害作用相对较大[2],所以它的研制已越来越受到人们的普遍关注.目前很多机构已研制出各种烟碱杀虫剂,然而有关烟碱、害虫和生物之间的关系研究报道都较少.
　　行为生态学起源于20世纪60年代,目前已成为一门重要的生物学学科.其研究成果不仅可反映动物生长行为机制和对生态环境的适应策略,而且对动物尤其是昆虫的防治和治理都具有重要的理论和实践意义[3].东方粉蝶(Pieriscanidia saparrman larva),粉蝶属,粉蝶科,幼虫是贵阳地区主要常见昆虫,对该地区蔬菜种植危害较大.因此,本文试图利用结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜及东方粉蝶幼虫作为实验材料,人控0％、0.01％、0.1％、1％和2％ 5种烟碱浓度梯度,利用行为生态学的理论,研究东方粉蝶幼虫对经过不同烟碱浓度喷洒过的4种蔬菜的觅食行为以及不同烟碱浓度对菜青虫的毒害作用,以期为烟碱杀虫剂在贵州的开发利用提供生态学的理论依据.
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 蔬菜 结球甘蓝(Brassica Oleracea L.Var. Capitata L.),芥属,十字花科;大白菜(Brassica Pekinensis Rupr),芥属,十字花科;蕹菜(Ipomoca aquatica Forsk.Fl. Aegypt.-Arab.),番薯属,旋花科;莴苣菜(Lactuca sativa L.),山莴苣属,菊科.
1.1.2 昆虫 东方粉蝶(Pieris canidia saparr- man larva),粉蝶属,粉蝶科.供试东方粉蝶幼虫来源于贵阳乌当菜田.东方粉蝶幼虫早晨6～ 8点钟活动频繁,易于捕捉.
1.2 烟碱的制取
　　把从贵州采集的烟叶切碎,置于烘箱内30℃恒温烘干,取出放于研钵中磨成粉末,用干燥纸包住,置于干燥器内待用.每次制取烟碱时,用天平称取烟草粉末250g,慢慢倒入蒸馏烧瓶中,加入800mL蒸馏水与之混合均匀.由于烟碱在中性环境中不易游离,难以随水汽一起蒸发,故往烧瓶中加入200mL 碱性溶液,在碱性环境中,让烟碱游离出来,随水汽蒸馏到密闭的烧瓶中,重复此步骤数次,直到指示剂指示没有碱性物质产生为止.由于烟碱易挥发,需放在阴凉处保存[4].
1.3 烟碱浓度测定
　　准确称取备用干燥烟末2g,放入500mL圆底烧瓶中,加入300mL蒸馏水,并将样品冲至烧瓶底,立即将烧瓶连接于水溶蒸馏装置进行蒸馏,蒸馏液用250mL三角杯接收,内盛有1:4的HCl 10mL,当馏出液达240mL时,停止蒸馏,将馏出液转入250mL容量瓶中,用0.05N HCl稀释至刻度,混合均匀,然后移取蒸馏液,用紫外分光光度法测得蒸馏液中烟碱浓度为75％.
1.4 烟碱浓度的制备
　　用制取的75％烟碱,按百分比浓度＝[溶质/(溶质＋水溶剂)]×100％的公式配制成0％、0.01％、0.1％、1％和2％的烟碱浓度样品.
1.5 试验设计与测定方法
1.5.1 觅食行为 1998年3月,在贵阳乌当菜田内,各选取自然条件相当,面积为10×10m2,密度为8～ 10株/m2的结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜菜地5块,各块田内随机划分1×1m2 5小块,除去所有杂草,第二天清晨清除地面和蔬菜上的所有昆虫,分别喷洒0％、0.01％、0.1％、1％和2％ 5种烟碱浓度的水溶液,然后随机各放入东方粉蝶幼虫15只在地面上,观察东方粉蝶幼虫觅食情况,并记录爬上并啃食蔬菜的东方粉蝶幼虫个体数,以上处理试验重复5次.
1.5.2 毒害作用 1998年3月,将结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4 种蔬菜从贵阳乌当菜田收割到贵州师范大学生物系试验室,洗净后分别放入试盆中,分别喷洒0％、0.01％、0.1％、1％和2％ 5种烟碱浓度试剂后,随机放入东方粉蝶幼虫10只,观察每只东方粉蝶幼虫活动情况,记录每只东方粉蝶幼虫的死亡时间.
1.6 数据处理
　　利用SPSS软件系统进行ANOVA方差分析,Duncan 法进行多重比较,并用字母法标记,同时进行相关分析[5,6].
2 结果与分析
2.1 不同烟碱浓度东方粉蝶幼虫对不同蔬菜的觅食行为将0％、0.01％、0.1％、1％和2％5种烟碱浓度的水溶液分别喷洒在结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜上,观察东方粉蝶幼虫的觅食数量(表1).在每一烟碱浓度下,东方粉蝶幼虫觅食结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜的数量虽有差异,但未达到生物统计学差异(P>0.05),表明在同一烟碱浓度下,东方粉蝶幼虫对4种蔬菜的觅食行为一致;对于喷洒不同的烟碱浓度,东方粉蝶幼虫的觅食数量存在着显著性差异(P<0.01),其中Duncan检验字母法表明,喷洒烟碱的东方粉蝶幼虫觅食数量显著小于0％烟碱浓度,这表明烟碱对东方粉蝶幼虫的觅食选择行为具有极强的抑制作用,并随烟碱浓度的增加,抑制作用增强.这是因为烟碱试剂具挥发性,是一种熏蒸剂,它能损害东方粉蝶幼虫的嗅觉器官和味觉器官,降低了东方粉蝶幼虫觅食器官的敏感度,致使东方粉蝶幼虫畏于靠近被烟碱喷洒过的蔬菜.然而东方粉蝶幼虫觅食数量在1％和2％的烟碱浓度之间虽有差异,但未达到生物统计学差异,表明两种浓度对东方粉蝶幼虫的觅食数量的抑制效果一致,这可能是由于喷洒1％烟碱浓度已充分达到对东方粉蝶幼虫觅食数量的抑制作用.具体大规模蔬菜作业有待进一步研究.至于1％和2％的烟碱浓度喷洒的蔬菜上仍有东方粉蝶幼虫,这可能与东方粉蝶幼虫的年龄、个体大小和饥饿状况有关.因为试验中,能爬上供试蔬菜的菜青虫大都个体大,活动能力强.
表1 东方粉蝶幼虫对喷洒不同烟碱浓度的不同蔬菜的觅食数量 (h)
Table 1 The number of Pieris canidia saparrman larva foraging different vegetables sprayed different nicotine consistency (h)
蔬菜烟碱浓度ANOVA
0%0.01%0.1%1%2%
结球甘蓝14 .8±0. 45a10.0±1.14b5.8±1.10c2.8±0.84d2.0±0.84d*
大白菜15.0±0.00a 10.2±1.30b5.8±0.84c2.6±0.89d2.0±0.45d*
蕹菜14.8±0.45a9.8±1.30b5.6±0.89c2.6±0.55d1.8±0.55d*
莴苣菜15.0±0.00a9.6±1.14b5.2±0.71c2.6±0.89d1.8±0.87d*
ANOVANSNSNSNSNS　

注:表中数据为平均值±标准误差 ANOVA 表示方差分析 a、b、c表示多重比较 NS＝P>0.05, *P<0.01
2.2 不同烟碱浓度对东方粉蝶幼虫觅食不同蔬菜的毒害致死作用
　　结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜在经0%、0.01%、0.1%、1%和2% 5 种烟碱浓度处理后,在蔬菜上觅食的东方粉蝶幼虫致死时间见表2.在每一烟碱浓度下,结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜之间的东方粉蝶幼虫觅食致死时间虽有差异,但未达到生物统计学差异(P>0.05),表明在同一烟碱浓度下,觅食4种蔬菜的东方粉蝶幼虫的致死时间一致;而喷洒不同烟碱浓度之间,东方粉蝶幼虫的死亡时间存在着显著性差异(P<0.01),其中Duncan检验字母法表明,喷洒烟碱的东方粉蝶幼虫的死亡时间显著小于0％烟碱浓度,这表明烟碱对东方粉蝶幼虫具有极强的致死作用,并随烟碱浓度的增加,杀虫能力显著增强(P<0.01).
表2 觅食于不同烟碱浓度的4种蔬菜上的东方粉蝶幼虫死亡时间 (h)
Table 2 The dying time of Pieris canidia saparrman larva foraging different vegetables sprayed different nicotine consistency (h)
蔬菜烟碱浓度(%)ANOVA
00.010.112
结球甘蓝45.7±4.38a13.5±1.31b5.1±0.49c3.2±0.33d1.3±0.14d*
白芥46.5±4.65a 13.1±1.26b5.4±0.51c3.5±0.31d1.2±0.11d*
蕹菜45.4±5.11a13.4±1.21b5.7±0.55c3.6±0.37d1.6±0.17d*
莴苣菜46.4±4.78a12.9±1.27b5.6±0.57c3.3±0.36d1.2±0.14d*
ANOVANSNSNSNSNS　

注:表注同表1
2.3 烟碱浓度与东方粉蝶幼虫的觅食行为和对东方粉蝶幼虫的毒害作用的关系
　　由表3可知,烟碱浓度与东方粉蝶幼虫对结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4种蔬菜的觅食数量及与毒害致死时间均呈现出较好的幂函数关系,呈显著负相关(P<0.05).这进一步表明,烟碱浓度对东方粉蝶幼虫的觅食行为具有很强的抑制作用和毒害致死作用.然而烟碱浓度与东方粉蝶幼虫觅食数量和毒害致死时间的回归方程中的回归系数b和截距a虽有差异,但未达到生物统计学差异(P>0.05),这也表明了东方粉蝶幼虫对不同蔬菜具有相似的觅食行为和烟碱作用.
表3 烟碱浓度与东方粉蝶幼虫的觅食数量和毒害致死时间的关系
Table 3 The relations between nicotine consistency and number and dying time of Pieris canidia saparrman larva foraging different vegetables in different nicotine consistency
蔬菜lnN=a+bDlnT=a+bD
abrabr
结球甘蓝2.233- 86.44- 0.903*2.71- 130.31- 0.837*
大白菜2.235- 88.01- 0.895*2.74- 133.89- 0.850*
蕹菜2.215- 91.07- 0.910*2.74- 121.25- 0.831*
莴苣菜2.190- 89.67- 0.893*2.74- 134.80- 0.855*
F检验NSNS　NSNS　

注:N为东方粉蝶幼虫的觅食数量 T为东方粉蝶幼虫的毒害致死时间 D为烟碱浓度 r为相关系数 NS＝P>0.05 *P<0.01.
3 结论
3.1 在每一烟碱浓度下,结球甘蓝、大白菜、蕹菜和莴苣菜4 种蔬菜之间的东方粉蝶幼虫的觅食数量和觅食毒害致死时间差异不明显,表明东方粉蝶幼虫对4种蔬菜具有相似的觅食行为和烟碱毒害致死作用大体一致.
3.2 不同烟碱浓度下的东方粉蝶幼虫的觅食数量存在显著差异,其中喷洒烟碱处理的显著低于未喷洒烟碱处理的.表明烟碱对东方粉蝶幼虫的觅食选择行为具有极强的抑制作用.
3.3 不同烟碱浓度下的东方粉蝶幼虫的毒害致死时间存在着显著性差异,其中喷洒烟碱的幼虫死亡时间显著低于未喷洒烟碱处理的.这表明烟碱对东方粉蝶幼虫具有极强的致死作用.
3.4 烟碱浓度与东方粉蝶幼虫的觅食数量和对东方粉蝶幼虫的毒害致死时间呈显著负相关.
致谢：感谢王明勇和丁忠江同志在试验中的支持和帮助.
作者简介：肖春旺(1969-),男,云南景洪人,中国科学院植物研究所在读博士,贵州师范大学生物科学技术系讲师,主要从事全球变化研究.主持和参加了贵州省及国家自然科学基金资助项目各一项.发表论文8篇.
作者单位：中国科学院植物研究所植被数量生态学开放研究实验室,北京 100093
参考文献
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　[6]　卢纹岱. SPSS for Windows从入门到精通 [M]. 北京:电子工业出版社,1997.
收稿日期：1999-03-31
