氮素及鹽分是昆蟲生長發育過程中必需的關鍵物質， 植食性昆蟲通過取食植物組織所獲取的氮素或鹽分往往難以滿足其生長繁育的需求， 因此， 很多植食性昆蟲通過其他途徑來攝取氮素或鹽分[1-2].“趨泥” 行為是蝶和蛾類等鱗翅目 Hymenoptera 昆蟲一種較為普遍的補充營養行為[3-5]. 大量研究表明：從環境中獲取氮素及鈉鹽是激發鱗翅目昆蟲趨泥行為的主要動力， 但昆蟲感知泥源中氮素及鈉鹽的機制罕見報道[6-8]. 黃脊竹蝗 Ceracris kiangsu 的趨尿行為是迄今所報道的首例咀嚼式口器昆蟲的趨泥行為[9-10].

研究發現： 人尿中的鹽分（氯化鈉 NaCl）和氮素（碳酸氫銨 NH4HCO3及氯化銨 NH4Cl）均能顯著激發黃脊竹蝗選擇偏好， 由此推測攝取鈉鹽和氮素可能是黃脊竹蝗趨尿行為的關鍵驅動力[9,11]. 同時研究還表明：鈉鹽及銨鹽濃度與黃脊竹蝗雌雄成蟲觸角電位反應的強度具有密切關系[10]. 本研究通過測定黃脊竹蝗成蟲對不同質量濃度氯化鈉及碳酸氫銨溶液的行為反應， 旨在明確鈉鹽和銨鹽激發黃脊竹蝗趨尿行為的濃度閾值， 為深入揭示 “竹蝗趨尿” 的行為及化學機制提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

行為生測試驗選擇在湖南省益陽市桃江縣灰山港鎮陳家灣村竹林內， 28°32′184″N, 112°29′707″E,海拔為 221~225 m. 試驗地為毛竹 Phyllostachys edulis 純林， 竹齡 2~8 a, 林下有石櫟 Lithocarpusglabra, 鐵芒萁 Dicranopteris dichotoma, 金縷梅 Hamamelis mollis 及接骨木 Sambucus willamsii 等小型喬木及灌木， 土壤為砂質紅壤， pH 3.7~6. 0. 試驗時林間白天平均氣溫為 30.5 ℃， 10: 00 測定林內黃脊竹蝗蟲口密度約 8.9 頭·m-2.

1.2 試驗材料

1.2.1 人尿的采集 收集年齡為 23~35 歲的 10 名青年的尿液。 尿液收集后立即混合， 裝入潔凈的圓筒形玻璃缸中（開口直徑 20 cm）， 并置于玻璃室內發酵（缸口套上紗布防止昆蟲等外物進入， 自然日照，發酵的平均氣溫為 24.8 ℃， 環境相對濕度 60%~80%）， 30 d 后置于冰箱-20 ℃冷凍保存， 備用。

1.2.2 氯化鈉及碳酸氫銨溶液的配置 圍繞氯化鈉及碳酸氫銨在人尿中的大致含量， 按梯度確定待測溶液的質量濃度， 以去離子水為溶劑， 氯化鈉（95%分析純， 天津市科密歐化學試劑有限公司）配置成1.0, 5.0, 10.0, 20.0 g·L-1, 碳酸氫銨（95%分析純， 上海試維化工有限公司）配置成 1.0, 2.0, 4.0, 8.0,10.0, 25.0, 50.0, 75.0, 150.0 g·L-1. 在試驗過程中， 考慮到這些物質的揮發性較強， 所有溶液均現配現用， 以保證實驗的精確度。

1.3 黃脊竹蝗對不同質量濃度化合物溶液的行為反應

1.3.1 林間錄像系統的設計和組裝 圖 1 為自制的用于觀察和記錄黃脊竹蝗對不同質量濃度鈉鹽及銨鹽溶液行為反應的林間錄像系統。 系統主要由誘捕器及攝像機 2 個部分構成， 誘捕器由塑料托盤（直徑為9 cm）和定性濾紙（直徑為 12.5 cm）組成。 在竹蝗發生竹林中平整出約 1.5 m2的地塊， 根據設置處理的數量按圖 1 的方式在平地上把誘捕器擺成圓形（直接約為 60 cm）， 相鄰誘捕器間距相等， 約為 20 cm, 將攝像機（Sony, HDR-XR160E）架設在誘捕器的正面（距離誘捕器 60~100 cm）， 調整攝像機位置以保證所有誘捕器矩陣全部進入錄像范圍， 調焦后固定。

1.3.2 竹蝗趨泥行為記錄及統計 用高清不間斷錄像， 記錄黃脊竹蝗的趨向及取食行為。 錄像時間 11:00-14:00, 重復 3 次·處理-1. 拍攝結束后， 收集不同處理濾紙， 晾干壓平。 用電腦回放錄像， 依據高清錄像統計黃脊竹蝗成蟲對不同處理的訪問次數， 利用坐標紙測定各處理中黃脊竹蝗取食濾紙的面積。

1.4 不同化合物對黃脊竹蝗的誘殺作用

1.4.1 不同質量濃度碳酸氫銨溶液對黃脊竹蝗的誘殺作用 9: 00 前將 11 個誘捕器成行布置于山體同一海拔線上， 誘捕器間相距 10 m, 在各誘捕器內分別加入 1.0, 2.0, 4.0, 8.0, 10.0, 25.0, 50.0, 75.0,150.0 g·L-1的碳酸氫銨溶液、 發酵 30 d 的人尿和去離子水各 20 mL, 同時分別混入 2 mL 質量濃度為18%殺蟲雙水劑（湖南省益陽市潤慷寶化工有限公司）混配制作成毒餌。 17: 00 后統計以誘捕器為中心，直徑 2 m 的圓周范圍內死亡（或中毒）的黃脊竹蝗數量， 并統計雌、 雄成蟲的數量及比例。 試驗時間為 9:00-17:00, 陰雨天不進行試驗。 重復 4 次·處理-1, 共 4 組。

1.4.2 不同質量濃度氯化鈉溶液對黃脊竹蝗的誘殺作用 試驗方法同 1.4.1, 共 6 個誘捕器， 毒餌換成1.0, 5.0, 10.0, 20.0 g·L-1的氯化鈉溶液、 發酵 30 d 的人尿及去離子水。 重復 4 次·處理-1, 共 4 組。

1.5 數據處理

試驗數據用 SAS 軟件進行統計分析， 用 Origin 8.0 繪圖。 采用單因素方差分析（one way, ANOVA,各處理間的多重比較采用最小顯著差 LSD 法）對不同處理間黃脊竹蝗取食濾紙面積、 訪問次數及毒餌誘殺量進行差異性分析。 所誘殺的竹蝗及林間隨機網捕到的竹蝗蟲數量間的比較采用 t 檢驗。

2 結果與分析

2.1 黃脊竹蝗取食不同質量濃度碳酸氫銨溶液的行為反應

2.1.1 黃脊竹蝗對于不同質量濃度碳酸氫銨溶液誘捕器的訪問次數 在試驗時間內， 黃脊竹蝗對碳酸氫銨溶液訪問的次數隨質量濃度的增加而增大， 但不同質量濃度間的訪問偏好差異不顯著（P>0.05, 圖2）。 其中黃脊竹蝗訪問次數最多的為 75.0 g·L-1的處理， 訪問次數達到（72.67±33.62）次， 10.0 g·L-1的碳酸氫銨處理訪問次數最少， 僅為（24.64 ± 8.09）次。 當碳酸氫銨溶液質量濃度超過 10.0 g·L-1時， 黃脊竹蝗訪問量基本相同（圖 2）。

2.1.2 黃脊竹蝗取食經不同質量濃度碳酸氫銨處理的濾紙面積 所設置的 10 個處理濾紙均能被黃脊竹蝗取食， 不同處理間濾紙被取食面積差異不顯著（P>0.05, 圖 3）。 隨著質量濃度增加， 黃脊竹蝗取食濾紙的面積逐漸增大， 但對經 25.0 和 50.0 g·L-1碳酸氫銨溶液處理的濾紙取食面積較少。 黃脊竹蝗對經75.0 和 150.0 g·L-1碳酸氫銨溶液處理過的濾紙有明顯偏好， 對經 75.0 g·L-1碳酸氫銨溶液處理的濾紙取食量達最大， 達到（4.09 ± 2.31） cm2, 黃脊竹蝗對經水處理的濾紙的取食量最少， 僅為（0.52 ± 0.18） cm2.

2.1.3 不同質量濃度碳酸氫銨溶液對于黃脊竹蝗的誘殺作用 碳酸氫銨能顯著激發黃脊竹蝗成蟲的趨向行為。 碳酸氫銨溶液及發酵人尿的竹蝗誘殺量顯著多于去離子水， 且竹蝗誘殺量隨著碳酸氫鈉溶液質量濃度的增加而增大（圖 4）。 但碳酸氫銨溶液質量濃度>2.0 g·L-1時， 竹蝗誘殺量差異不顯著（P>0.05），其中 150.0 g·L-1碳酸氫銨溶液誘殺效果最好， 單個誘捕器每天可誘殺黃脊竹蝗（142.00 ± 56.64）頭。

2.2 黃脊竹蝗取食不同質量濃度氯化鈉溶液的行為反應

2.2.1 黃脊竹蝗對于不同質量濃度的氯化鈉誘捕器的訪問數量 黃脊竹蝗訪問次數隨氯化鈉溶液質量濃度的增加而增多， 但各質量濃度之間差異不顯著（圖 5）。 氯化鈉溶液處理中， 當質量濃度達 10.0 g·L-1時， 黃脊竹蝗訪問次數最多， 達（33.67 ± 2.03）次， 但顯著低于對人尿處理的訪問次數（94.33 ± 30.82）次。

2.2.2 黃脊竹蝗取食經不同質量濃度氯化鈉溶液處理濾紙的面積 經氯化鈉溶液處理的濾紙均能均被黃脊竹蝗成蟲取食， 黃脊竹蝗取食經氯化鈉溶液處理濾紙的面積隨質量濃度的增加而增大， 當氯化鈉溶液質量濃度達 10.0 g·L-1時， 取食面積最大， 達（1.59 ± 0.45） cm2, 隨后取食面積開始減少， 但各質量濃度之間差異不顯著（圖 6, P>0.05）； 黃脊竹蝗對經發酵人尿處理的濾紙表現出明顯的偏好， 取食面積顯著高于其他處理， 達（4.44 ± 1.25） cm2（圖 6, P<0.05）。

2.2.3 不同質量濃度的氯化鈉溶液處理的誘捕器誘殺黃脊竹蝗的數量 所設置的全部處理均能誘殺到黃脊竹蝗成蟲， 氯化鈉溶液的誘捕量隨質量濃度的升高而降低， 但各質量濃度溶液間差異不顯著（圖 7）。

氯化鈉溶液中， 10.0 g·L-1的氯化鈉溶液誘捕量最大， 達（62.25 ± 15.39）頭， 明顯多于去離子水誘捕量（30 ± 5.24）頭， 但顯著少于發酵人尿的誘殺量（141.8 ±42.36）頭。

3 討論與結論

“趨泥” 行為是昆蟲趨向并吸食濕泥沙、 淺水、 汗液、 海水、 動物眼淚、 唾液、 糞便和尸體腐爛液的現象， 迄今為止， 這一現象已在 21 個科的蝶、 蛾類昆蟲和少量膜翅目、 半翅目 Hemiptera 昆蟲中發現[5-6,9]. 大量研究表明： “泥源” 中鈉鹽和氮素是激發昆蟲趨泥的最主要動力 , 且提出了 “婚姻饋贈說” 等假說來加以和驗證[5,12-13]. 本研究測定了黃脊竹蝗成蟲對碳酸氫銨和氯化鈉溶液的行為反應， 結果表明： 黃脊竹蝗對經氯化鈉和碳酸氫銨溶液有明顯的取食趨向， 經碳酸氫銨處理濾紙被取食面積及誘殺竹蝗數量均明顯高于去離子水， 成蟲對經氯化鈉處理的濾紙的取食面積也大于去離子水處理， 研究結果進一步證實了銨鹽、 鈉鹽咀嚼式口器昆蟲黃脊竹蝗趨泥行為中發揮著關鍵作用。 但泥沙、 汗液、 動物糞便等 “泥源” 中的其他物質在昆蟲趨泥行為中作用尚未有過報道， 昆蟲如何搜尋到泥源也未有定論[5, 9].對于昆蟲在趨泥過程中如何定位泥源存在著視覺說[7, 20]、 嗅覺說[9-10]等 3 種推測。 Yu 等[14]及舒金平等[10]研究推測視覺和嗅覺可能是黃脊竹蝗定位泥源的重要途徑。 本研究選擇了易揮發的碳酸氫銨和不揮發的氯化鈉 2 類物質測定黃脊竹蝗的行為反應。 結果表明： 黃脊竹蝗對 75.0 g·L-1碳酸氫銨溶液處理濾紙訪問次數、 取食面積明顯高于去離子水， 而對氯化鈉溶液處理的行為反應與去離子水基本相當； 林間誘殺試驗中， 150.0 g·L-1碳酸氫銨誘殺的竹蝗數量明顯多于人尿， 而氯化鈉溶液的誘殺量顯著低于人尿。 這些研究結果進一步證實了揮發性物質在竹蝗趨泥行為中發揮著重要作用。

在炎熱的環境中， 一些昆蟲面臨著大量失水的威脅[15], 因此， 有研究認為補充水分可能是激發昆蟲趨泥行為的動力之一[16-17]. 黃脊竹蝗成蟲在夏天高溫條件下取食、 交配及產卵， 且體型較大， 因此， 需要補充水分來保證其身體的水分平衡。 Yu 等[15]的研究結果也證明： 黃脊竹蝗成蟲對水有明顯的取食偏好。 本研究中黃脊竹蝗對去離子水處理的訪問及取食也證實攝取水分可能是黃脊竹蝗趨泥的驅動力。

獲取鈉鹽是蝶、 蛾類昆蟲發生趨泥行為的主要動力， 因鈉鹽難以揮發， 鱗翅目昆蟲搜索泥沙中鈉鹽的機制尚未明確[5,10]. 觸角、 上顎須等器官上的感器是昆蟲感知外界物理及化學刺激的主要途徑， 在昆蟲感器感覺譜范圍內的外界刺激才能被感知， 且感知強度因刺激大小相應變化。 昆蟲在搜尋泥源的過程中， 泥源中鈉鹽及氮素濃度對于昆蟲的趨向及取食行為有顯著影響[10]. 北美大黃鳳蝶 Papilio glaucus 對含泥源的訪問次數及停留時間隨鈉鹽濃度（10-5~10-2mol·L-1）的升高而增加[3]; Inoue 等[8]的研究表明： 日本虎鳳蝶 Luehdorfia japonica, 橘鳳蝶 P. xuthus, 碧鳳蝶 P. bianor 及藍鳳蝶 P. protenor 等 4 種鳳蝶對鈉離子濃度為 0.01 mol·L-1的泥源表現出明顯的偏好。 我們的研究結果證實了銨鹽及鈉離子質量濃度對黃脊竹蝗的趨泥行為有顯著影響， 與 Arms 等的研究結果類似， 1.0 g·L-1的碳酸氫銨和氯化鈉溶液即可激發黃脊竹蝗的趨向反應， 隨著銨鹽及鈉離子質量濃度的升高訪問次數逐漸增多。 在所設定的 “泥源” 質量濃度中， 黃脊竹蝗成蟲對 75.0 g·L-1的碳酸氫銨溶液有明顯偏好， 10.0 g·L-1氯化鈉溶液對黃脊竹蝗成蟲的吸引力最強， 但不同質量濃度氯化鈉溶液間的選擇性差異不顯著。

Inoue 等[8]的研究表明： 日本虎鳳蝶成蟲通過喙內的觸覺感器探知環境中的鈉離子濃度以定位泥源。

黃脊竹蝗口器為咀嚼式， 與鳳蝶的虹吸式口器差異極大， 這種差異可能是造成黃脊竹蝗對氯化鈉溶液的訪問數量與去離子水相當的主要原因。 觸角、 唇須等是黃脊竹蝗感知外界物理及化學刺激的重要器官，其上是否分布了鈉離子感受器需要進一步的電生理測定。

2009 年， 我們在廣東廣寧縣竹蝗發生區設置了不同質量濃度的碳酸氫銨溶液混合殺蟲雙進行黃脊竹蝗的誘殺試驗， 結果表明： 不同質量濃度碳酸氫銨毒餌均能誘殺到少量竹蝗成蟲， 但誘殺量顯著低于人尿對照[18], 而本研究中質量濃度≥10.0 g·L-1的碳酸氫銨毒餌平均誘殺量均超過了人尿對照， 造成此現象可能有以下原因： ①黃脊竹蝗在廣寧地區取食青皮竹 Bambusa textilis, 而在湖南地區以毛竹為食，不同寄主葉片中氮素等成分的含量不同可能導致黃脊竹蝗對氮素等營養物質的需求不同， 從而引發行為發生變化； ②廣東廣寧縣和湖南桃江縣在地理位置、 氣候、 寄主等方面存在明顯差異， 是否形成了不同的黃脊竹蝗地理種群， 兩者間行為存在差異。 上述推測需要大量的試驗驗證， 將在后續的研究中展開。

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