枸杞红瘿蚊Gephyraulus lycantha Jiao & Kolesik属双翅目Diptera瘿蚊科Cecidomyiidae，是目前宁夏枸杞Lycium barbarum生产中最为严重的成灾害虫之一（刘美珍等，1987；李建领等，2017），在我国西北枸杞主产区均有分布，其中以宁夏产区为害较重（徐常青等，2014）。该虫主要以幼虫为害枸杞花蕾，幼虫孵化后取食枸杞花蕾致其畸形膨大形成虫瘿，不能正常开花结果，危害率即损失率（李峰等，2006；刘赛等，2020）。在宁夏地区，枸杞红瘿蚊一般一年发生6代，为害严重时可导致产量损失超过60%，甚至绝收，因其隐蔽为害，防治难度大，故又称“枸杞癌症”（吴福珍等，1982；刘赛等，2020）。由于枸杞红瘿蚊成虫寿命极短，羽化后立即产卵，幼虫为害后又入土结茧化蛹，其生活史大部分时间在土壤中（刘赛等，2020）。

和枸杞红瘿蚊类似，很多农业害虫都具有入土化蛹的习性，该类害虫通常也较难防控，基于土壤环境对其羽化影响的研究对该类害虫的防控具有重要参考意义（黄健等，2010；唐松等，2012；韩云等，2015）。有研究表明，土壤基质（李峰等，2004；韩云等，2015；任杰群等，2018）、土壤含水量（李峰等，2004；韩云等，2015）和土壤容重（黄健等，2010）等土壤因子显著影响这类昆虫的出土羽化（张孝羲等，1980；张忠和李子忠，2001；林进添等，2005）。例如，土壤基质方面，豆大蓟马Megalurothrips usitatus在沙土中的羽化率显著低于壤土与沙壤土（韩云等，2015）；地中海实蝇Ceratitis capitata在沙土中的羽化率显著低于壤土（Ahmed et al.，2007）。土壤含水量方面，极高或极低的土壤含水量均会显著降低入土昆虫的存活率，如南美斑潜蝇Liriomyza huidobrensis在相对含水量小于30%和超过90%的土壤中羽化率不足7%（张忠和李子忠，2001）；草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda在土壤相对含水量超过90%时，其羽化率仅为23.3%（张翠翠等，2023）；豆大蓟马在土壤含水量为5%时羽化率仅为6.67%，而土壤含水量为15%时其羽化率最高达到52.08%（黄健等，2010）。

瘿蚊科昆虫也有类似的研究，例如，土壤基质方面，桑椹瘿蚊Cotarina sp.在沙土中的羽化率显著高于沙壤土（任杰群等，2018）；桑橙瘿蚊Diplosis mori在壤土中的羽化率最高，沙土次之，粘土最差（王敦崇和张辉，2006）。土壤深度或土壤容重方面，将刺槐叶瘿蚊Obolodiplosis robiniae覆土2 cm后踩实，即可阻止其羽化（穆希凤等，2010）；覆土6 cm以上可以阻止大部分桔小实蝇Bactrocera dorsalis的出土羽化（Hou et al.，2006）。针对瘿蚊科昆虫上述特点，通过生活史阻断是防控枸杞红瘿蚊的重要措施，如李峰等（2004；2005）通过漫灌等方式应用于枸杞红瘿蚊等害虫防控；李峰等（2006）通过地面覆盖塑料膜阻止枸杞红瘿蚊老熟幼虫入土化蛹，在一定程度上减少了枸杞红瘿蚊的为害；张凡等（2019）针对塑料膜极易被枸杞枝刺和农事操作影响而破损的问题，提出在地表铺设除草布防治枸杞红瘿蚊的方法。

然而，探究具体土壤因子和枸杞红瘿蚊羽化发生的相关研究较少。基于此，本团队首先研究枸杞红瘿蚊出土羽化的生物学特性；然后探索不同土壤因子对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响，以期进一步做好该虫的预测预报，并通过调节土壤含水量、覆土、增加土壤容重等措施来阻止枸杞红瘿蚊出土羽化，达到防控目的，也为其他入土化蛹习性的害虫防控提供参考。

1.   材料与方法

1.1   供试虫源

2022年9月在宁夏回族自治区中卫市中宁县西环路荒弃枸杞地（N37°29′18″，E105°38′24″）采集枸杞红瘿蚊虫果，带回室内置于直径30 cm、孔径0.4 mm的网筛中，待老熟幼虫自然脱离虫果并从网筛落入托盘后，收集老熟幼虫作为试验虫源，将老熟幼虫放入装有沙壤土的5 mL离心管中，待老熟幼虫入土后放入冰箱5℃恒温贮存。PRX-450D智能人工气候箱（宁波赛福实验仪器有限公司）；EZ4 E体视显微镜（徕卡显微系统（上海）贸易有限公司）。

1.2   枸杞红瘿蚊出土羽化习性观察

使用透明亚克力夹层装置，观察枸杞红瘿蚊的出土羽化行为。装置由两块透明亚克力板（长158 mm、宽108 mm、厚1 mm）制成具有2 mm空腔的观察装置，将15%含水量的沙壤土填入空腔，土壤深度7 cm、厚度2 mm，将枸杞红瘿蚊老熟幼虫放入空腔内底部（间距1 cm均匀放置），盖亚克力板后用封口膜固定扎紧四周以防成虫逃逸。将观察装置垂直放置，并放入人工气候箱（23℃±1℃，RH 60%±10%，L∶D=10 h∶14 h），观察并记录红瘿蚊出土羽化行为，试验处理各设置10次重复。每天8:00-9:00定时观察枸杞红瘿蚊幼虫化蛹情况，化蛹后24 h内持续观察其出土行为直至羽化。

图  1  透明亚克力夹层装置

注：A，正视图；B，俯视图。

Fig.  1  Transparent acrylic board laminating device

Note: A, Front view of worm track observation experimental device; B, Top view of worm track observation experimental device.

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1.3   土壤因子对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响

1.3.1   土壤含水量对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响

试验采用的土壤含水量为土壤绝对含水量，为100 g烘干壤土中含有的水分克数，土壤含水量（%）=（含水壤土质量/烘干后壤土质量）×100。称取100 g烘干后的壤土，分别加水0、5、10、15、20、25、30 mL配置成土壤含水量为0（CK）、5%、10%、15%、20%、25%、30%共7个梯度的土壤含水量。枸杞红瘿蚊老熟幼虫放入组培瓶（高11 cm，直径6.7 cm）底部，将不同含水量供试壤土（0、5%、10%、15%、20%、25%、30%）倒入瓶中覆盖在枸杞红瘿蚊老熟幼虫上，土壤深度为6.0 cm、容重为1.0 g/cm³。瓶口使用黄色粘虫板封紧瓶口，置于人工气候箱（23℃±1℃，RH 60%±10%，L∶D =10 h∶14 h），每日调查枸杞红瘿蚊出土羽化情况，出土羽化率（%）=（累计出土头数/16）×100、逐日出土羽化率（%）=（当日出土头数/16）×100。每组设10次重复，每次重复放置16头枸杞红瘿蚊。

1.3.2   土壤基质对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响

沙土、壤土取自中国医学科学院药用植物研究所药用植物园内（N40°02′4.13″；E116°16′27.43″）的表层土（3~10 cm），过10目筛去除杂质后放入TAISITE WGL-230B电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）48 h烘至恒重。沙壤土为供试沙土和供试壤土按照1:1比例的混合物，烘干后备用。土壤含水量选择为枸杞红瘿蚊出土羽化率最高的15%土壤含水量，枸杞红瘿蚊老熟幼虫放入组培瓶底部，将不同基质土壤倒入瓶中，土壤深度为6.0 cm、土壤容重为1.0 g/cm³。使用黄色粘虫板封紧瓶口，与1.3.1方法一致。

1.3.3   土壤容重对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响

土壤选择含水量为15%的壤土，将枸杞红瘿蚊老熟幼虫放入组培瓶底部，将200 g供试壤土放入瓶中，使用圆形压土器将土壤高度分别压缩为6.0 cm、5.0 cm、4.28 cm，对应土壤容重为1.0 g/cm³（CK）、1.2 g/cm³、1.4 g/cm³，使用黄色粘虫板封紧瓶口，与1.3.1方法一致。试验前调查不同土壤容重下枸杞红瘿蚊老熟幼虫活力，显示土壤压缩并不会导致老熟幼虫的直接死亡。

1.3.4   土壤深度对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响

土壤选择含水量为15%的壤土，将枸杞红瘿蚊老熟幼虫放入塑料杯（高8 cm，直径6 cm）底部，将老熟幼虫放入塑料杯底部，杯口接圆柱形无底塑料管（高20 cm，直径5.5 cm）后装入不同深度的供试壤土。设置5 cm（CK）、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm共5个土壤深度，土壤容重为1.0 g/cm³。使用黄色粘虫板封紧管口，与1.3.1方法一致。

1.4   数据分析

采用IBM SPSS 19.0软件进行数据分析，枸杞红瘿蚊在不同土壤含水量、基质、容重、深度中的出土羽化率和逐日出土羽化率采用单因素方差分析（One-Way ANOVA），并进行多重比较（Duncan's）。

2.   结果与分析

2.1   枸杞红瘿蚊出土羽化行为

枸杞红瘿蚊老熟幼虫在土中原位化蛹（图 2-A、B），后期蛹阶段才开始活动出土，出土前较为活跃，在土中扭动调整为头部朝上姿态（图-2C、D），随后依靠蛹体腹部扭动开始向上蠕动，利用头顶角状突顶破土层，挖掘孔道（图 2-D）。枸杞红瘿蚊蛹在出土过程中若遇坚硬物无法突破时则会向旁侧蠕动躲避绕行，绕过后继续向上蠕动，直至蛹头部或整个蛹体钻出土壤表面（图 2-E）。

图  2  枸杞红瘿蚊后期蛹出土羽化过程

注：A，老熟幼虫；B，后期蛹开始活动；C，后期蛹调整姿态；D，后期蛹向上爬动；E，后期蛹出土；F，后期蛹完成羽化。箭头方向表示枸杞红瘿蚊头部方向。

Fig.  2  Unearthed eclosion process of the late pupa of Gephyraulus lycantha

Note: A, Mature larva; B, Late pupa began to move; C, Late pupa adjusted posture; D, Late pupa climbed upwards; E, Late pupa completed eclosion. The arrow direction represented the direction of the pupa's head.

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枸杞红瘿蚊后期蛹钻出土壤后，一开始静伏不动，约8 min后开始羽化。羽化时头部首先顶出蛹壳，随后摆动躯体向上（图 2-F），依靠头部与腹部力量，触角最先抽出蛹壳，随后四肢和翅抽出蛹壳，最后腹部抽出蛹壳，留下乳白色蛹壳，整个过程持续约20 min。刚羽化的枸杞红瘿蚊成虫翅未完全展开，身体柔弱无飞行能力，短暂静伏展翅后即快速爬行飞走。

2.2   土壤因子对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响

土壤因子显著影响枸杞红瘿蚊的出土羽化，在不同土壤含水量、基质、容重和深度条件下出土羽化率均存在显著差异（图 3）。枸杞红瘿蚊出土羽化率随土壤含水量的增加呈先上升后下降趋势（图 3-A），以含水量为15%时出土羽化率最高（13.75%）；当含水量为0%时，出土羽化率仅0.62%；当含水量超25%后，无枸杞红瘿蚊出土羽化。枸杞红瘿蚊在纯沙土中出土羽化率最低，仅为4.38%；而在沙壤土中出土羽化率最高，为23.13%；在壤土中出土羽化率居中，为13.13%（图 3-B）。土壤容重可显著影响枸杞红瘿蚊出土羽化（图 3-C），随着土壤容重升高，枸杞红瘿蚊出土羽化率下降显著，土壤容重为1.0 g/cm³时，其出土羽化率达到最大值为13.88%，当土壤容重为1.2 g/cm³或1.4 g/cm³后，均无枸杞红瘿蚊出土，结果显示较高的土壤容重显著抑制枸杞红瘿蚊出土羽化。枸杞红瘿蚊出土羽化率随土壤深度增加而呈显著下降趋势，土壤深度为5 cm时，出土羽化率最高达11.13%；土壤深度由5 cm增加至15 cm后，枸杞红瘿蚊出土羽化率显著下降；而当土壤深度超过20 cm后，无枸杞红瘿蚊出土羽化（图 3-D）。

图  3  不同土壤因子对枸杞红瘿蚊出土羽化影响

注：nd，无成虫出土；不同字母表示同一土壤因子不同处理组差异显著（p＜0.05）。

Fig.  3  Eclosion rate of Gephyraulus lycantha in different soil factor

Note: nd, no adults unearthed; Different letters indicate significant differences between different treatment groups for the same soil factor.

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2.3   土壤因子对枸杞红瘿蚊逐日出土羽化率的影响

不同土壤因子对枸杞红瘿蚊逐日出土羽化率均有一定影响，枸杞红瘿蚊羽化始于第4天。不同土壤因子条件下，枸杞红瘿蚊羽化高峰无显著变化，均为第8~10天（图 4）。枸杞红瘿蚊在15%及20%含水量条件下最早开始出土羽化，15%含水量处理下枸杞红瘿蚊逐日出土羽化率显著高于其余含水量处理（图 4-A）。不同土壤基质下，枸杞红瘿蚊均在第6天开始出土羽化，第9天达到峰值，但沙土基质下枸杞红瘿蚊的逐日出土羽化率明显低于沙壤土及壤土（图 4-B）。不同土壤容重下，仅容重为1.0 g/cm³时见枸杞红瘿蚊正常出土羽化（图 4-C）。土壤深度显著影响枸杞红瘿蚊的羽化，土壤深度为5 cm时，枸杞红瘿蚊出土最早，土壤深度为10 cm时，第9天有极少数红瘿蚊出土，土壤深度为15 cm时，仅在第10天有极少数枸杞红瘿蚊出土，而当土壤深度超过20 cm后，无枸杞红瘿蚊羽化出土（图 4-D）。

图  4  不同土壤因子对枸杞红瘿蚊逐日出土羽化影响

注：A，不同土壤含水量；B，不同土壤基质；C，不同土壤容重；D，不同土壤深度。

Fig.  4  Daily eclosion rate of Gephyraulus lycantha in different soil factor

Note: A, Different soil moisture content; B, Different soil types; C, Different volume weight of soil; D, Different soil depth.

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3.   结论与讨论

本研究通过观察枸杞红瘿蚊的出土羽化行为，明确枸杞红瘿蚊在土壤中原位完成蛹期变化后，以后蛹形态钻出土壤后完成羽化，其结果与李峰等（2005）发现枸杞红瘿蚊化蛹羽化时幼虫需上迁至土表，及蛹羽化前仅移动2.5 cm的结果有所差异。以往关于瘿蚊类昆虫的出土羽化行为研究较少，主要围绕在植株上化蛹羽化的类群报道较多，如黄燕丽等（2006）研究发现花椒瘿蚊Asphondylia zathoyli羽化时利用头顶角状突顶破枝条表皮，形成一个小的羽化孔，说明蛹壳比较坚硬，更适用于突破土壤或植物表皮，类似的还有菊瘿蚊Diarthronomyia chrysanthemi（吴波等，2020）、芒果壮铗普瘿蚊Procontarinia robusta（王伟新和王宏毅，2005）等。观察枸杞红瘿蚊出土过程发现，枸杞红瘿蚊蛹出土前活动能力很强，其形态很适合在土中蠕动，因此，推测其它需出土羽化的瘿蚊类昆虫也主要以蛹的方式出土羽化。

不同土壤因子对枸杞红瘿蚊羽化具有显著影响，当土壤绝对含水量超过25%、土壤容重超过1.2 g/cm³或土壤深度超过15 cm以上时，均可显著降低枸杞红瘿蚊的出土羽化率。极高和极低的土壤含水量下均不利于入土昆虫的羽化，如草地贪夜蛾（张翠翠等，2023），粘虫Mythimna separata（李立坤等，2019），番石榴实蝇Bactrocera correcta（韦昌华和曾玲，2011），柑橘大实蝇Bactrocera minax（唐松等，2012），粤北桑芽瘿蚊Giadomyia sp.（谭炳安和马秀翠，1999），桑椹瘿蚊（任杰群等，2018）等昆虫。枸杞红瘿蚊在15%土壤含水量下出土羽化率最高，过高或过低均不利于其出土羽化，这与李峰等（2004）报道的枸杞红瘿蚊羽化率与土壤含水量的关系基本一致。本研究中枸杞红瘿蚊在15%土壤含水量下的出土羽化率并未达到已报道的53.3%（李峰等，2004），推测原因可能与本试验中枸杞红瘿蚊虫源在冰箱中保存时间较久活力下降有关。土壤基质是影响昆虫出土羽化的重要土壤因子，这与其质地和密度有关（钟继洪等，2002），沙土的水稳定性和团聚性较差，但孔隙性较高，壤土与之相反，沙壤土既有壤土的水稳定性和团聚性又有沙土的透气性（钟继洪等，2002；韦昌华和曾玲，2011）。本研究发现枸杞红瘿蚊出土羽化率在沙土中羽化率最低，而在沙壤土中最高，与李峰等（2004）研究结果基本一致，而且还有许多昆虫也表现出类似现象，如豆大蓟马在沙土中羽化率显著低于壤土（韩云等，2015），蝇蛹俑小蜂Spalangia endius在细沙中羽化率显著低于壤土（唐良德等，2015）。

土壤深度可显著影响入土昆虫的羽化，入土太浅容易导致脱水死亡，而入土太深则增加了出土难度，如卿薇等（2016）等发现土壤表面的春尺蠖蛹因脱水死亡而无法羽化，而当土壤深度超过30 cm后，春尺蠖无法顺利出土羽化；唐松等（2012）发现当土壤深度超过10 cm后柑橘大实蝇出土羽化率显著下降。本研究显示枸杞红瘿蚊在土壤深度为5 cm时其出土羽化率最高，且随着土壤深度的增加而下降，当土壤深度超过20 cm后，红瘿蚊无法出土羽化，这与已有研究显示枸杞红瘿蚊主要分布于3 cm土层的结果相符（李峰等，2005；李建领等，2017；刘赛等，2020）。本研究调查发现20 cm土壤中有枸杞红瘿蚊蛹或成虫在土层中死亡，但无法找到所有未羽化瘿蚊停留土层位置，后续将改进观察方式或选择不同颜色土壤等以利于观察红瘿蚊位置。土壤容重与土壤基质、土壤孔隙度等密切相关（张国红等，2006；刘吉福等，2013），表层土壤通常有机质含量高，团聚体较多，孔隙度较大，土壤容重通常较低，而土壤容重通常随土壤深度上升而升高（邹俊等，2018）。本研究只有土壤容重为1.0 g/cm³状态下有红瘿蚊出土羽化，当土壤容重超过1.2 g/cm³时，红瘿蚊无法出土羽化。在宁夏中宁枸杞产区，茨农常用秋翻春灌的方式，越冬幼虫出土前灌水，使土壤板结，降低土表孔隙度，提高土壤容重可直接阻止40%以上红瘿蚊出土羽化（李峰等，2004）。

综合枸杞红瘿蚊出土羽化行为，以及不同土壤因子下的出土羽化情况，在实际生产中可采用不同的物理手段改变土壤因子而达到防治枸杞红瘿蚊的目的，如在枸杞红瘿蚊越冬幼虫出土羽化之前灌水，提高土壤含水量破坏红瘿蚊越冬环境；行间挖沟施肥时将土壤均匀压在枸杞树冠下红瘿蚊较多的区域，增加土壤深度阻止红瘿蚊出土；或在红瘿蚊出土前压实土壤，提高土壤容重从而防止红瘿蚊出土羽化。本研究较为细致的记录了土壤基质和土壤含水量等物理特性对枸杞红瘿蚊出土羽化的影响，关于土壤pH和土壤有机质等化学特性对枸杞红瘿蚊的影响有待进一步研究。