甘草跳甲对光果甘草和乌拉尔甘草叶片的取食偏好与机理研究

作     者：常宏磊 

作者单位：石河子大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马淼

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：光果甘草 乌拉尔甘草 跳甲 取食偏好 理化性质 水氮处理 

摘      要：光果甘草（Glycyrrhiza glabra L.）和乌拉尔甘草（Glycyrrhiza uralensis Fisch）的根及根状茎是我国重要的传统中药材。栽培甘草有效地缓解了因野生甘草资源的急剧减少造成的市场供求矛盾。但集约化生产时的虫害造成了栽培甘草产量和品质的下降。甘草跳甲（Altica deserticola）（鞘翅目:叶甲科）是以甘草叶片为食的有害昆虫。其成虫和幼虫都以甘草叶片为食,虫害严重时会造成重大的经济损失。野外调查发现,与光果甘草种群相比,跳甲似乎更加倾向于取食乌拉尔甘草种群,但因这两个甘草种群的生境不同,我们无法确认跳甲对两种甘草叶片取食选择的差异究竟是因甘草种间自身所含物质的差别还是由于两地生态因子的差异造成的。因此,本研究在严格控制条件下,探究了甘草跳甲对相同生境下光果甘草和乌拉尔甘草叶片的取食偏好,并从这两种甘草叶片的物理性状和化学物质含量两个方面分析了跳甲对二者叶片取食偏好的内在机理;由于土壤的水分和氮素条件往往会对植物叶片的理化性状造成显著影响,因此我们设置了高水高氮、高水低氮、低水高氮、低水低氮四种水氮供应条件,探究不同水氮管理措施对这两种甘草叶片理化性状的影响,以及跳甲对不同土壤水氮条件下的两种甘草叶片的取食差异,以期探明水氮供应与甘草叶片对跳甲取食抗性之间的关系,为合理制定栽培甘草的水氮供应量,甘草跳甲的防治提供科学依据。主要结果如下:甘草跳甲成虫和幼虫对相同生境下的光果甘草叶片和乌拉尔甘草叶片具有相同的取食偏好,即当乌拉尔甘草和光果甘草生长在相同生境时,无论跳甲成虫还是幼虫都偏向取食乌拉尔甘草的叶片,光果甘草具有显著的抗虫性。在相同生境下,光果甘草叶片的硬度、厚度、上下表皮角质层厚度都显著高于乌拉尔甘草叶片。当同处于高水高氮（HWHN）和高水低氮（HWLN）处理下时,二者的含水量无显著性差异,而当处于低水低氮（LWLN）和低水高氮（LWHN）的处理下时,乌拉尔甘草叶片的含水量显著高于光果甘草叶片。乌拉尔甘草叶片氮含量显著高于光果甘草,而光果甘草叶片的总单宁、单宁酸和儿茶素的含量都显著的高于乌拉尔甘草叶片。相比于乌拉尔甘草,光果甘草叶片更厚,质地更硬,具有更发达的角质层,因此,其物理性状可能是跳甲不喜欢取食光果甘草叶片的原因之一。同时,光果甘草叶片中的单宁类物质含量显著高于乌拉尔甘草,且其氮含量显著低于乌拉尔甘草,这可能是跳甲更倾向于取食乌拉尔甘草叶片的另一个重要因素。因此,叶片理化性状的种间差异可能是跳甲成虫和幼虫都倾向于取食乌拉尔甘草的叶片的内因。在低水条件下,叶片厚度、角质层厚度、单宁类物质含量会随土壤氮素的增加而显著降低,而氮含量则会随之显著增加。在高水条件下,叶片总单宁含量、儿茶素和鞣花酸含量会随土壤氮素的增加显著降低,而叶片厚度和单宁酸含量会随土壤氮素的增加而增加。在低氮条件下,叶片厚度、角质层厚度、总单宁含量和四种单宁类物质的含量随土壤水分的增加而下降,氮含量则会随土壤水分的增加而增加。在高氮条件下,叶片厚度、总单宁含量、儿茶素和鞣花酸含量随土壤水分的增加而增加,而含氮量和单宁的含量则与之相反。因此,我们认为,甘草叶片的理化性状是由自身因素和环境因素共同塑造的。甘草跳甲成虫及幼虫对低水高氮（LWHN）处理下的光果甘草叶片和乌拉尔甘草叶片具有显著的取食偏好。可能是因为该处理下的甘草叶片具有相对柔软且薄的叶片,同时含有丰富的氮含量以及低的单宁类物质含量。综上所述,甘草跳甲对光果甘草叶片和乌拉尔甘草叶片存在取食的偏好性,这种偏好受到甘草叶片物理性状和化学物质含量的影响,叶片的理化性状也会随环境因素的改变而发生变化。因此,在栽培甘草的集约化生产过程中,若对栽培的品种无要求,则种植光果甘草是很好的选择,因为其抗虫性更好。在栽培管理中,二者在低水低氮（LWLN）处理下抗性最强,因此应避免高水平的氮肥和水分供应,以减少跳甲的取食危害,保障其产量与品质。