盐碱胁迫对Binodoxys communis Gahan（一种棉蚜的寄生蜂）产生了自下而上的负面影响

《Biological Psychology》：Saline-alkali stress triggers negative bottom-up effects on Binodoxys communis Gahan, a parasitoid of cotton aphid

盐碱胁迫显著抑制寄生蜂Binodoxys communis的寄生率、成虫寿命及繁殖能力，其净生殖率与棉蚜种群增长参数呈正相关，揭示底物效应通过影响宿主质量间接抑制寄生蜂种群。

　　### 一、引言与研究背景

在全球农业生态系统中，盐碱胁迫正成为影响作物生长和生物多样性的重要因素之一。随着气候变化、不合理的灌溉方式以及土壤退化等问题的加剧，盐碱土壤的面积正在不断扩大，对农业生产构成了严峻挑战。盐碱土壤中包含两种主要类型的盐分：中性盐（如NaCl和Na?SO?）和碱性盐（如NaHCO?和Na?CO?）。这些盐分的存在不仅改变了土壤的物理和化学性质，还对植物的生理功能造成了负面影响，例如影响植物对水分和营养物质的吸收能力，导致植物出现生长受限、叶片萎缩以及产量下降等问题。此外，盐碱胁迫还会破坏植物细胞内的离子平衡，特别是钠离子（Na?）在细胞内的积累，使得植物更容易受到离子毒性的侵害。

在农业生态系统中，寄生蜂等天敌昆虫作为自然控制害虫的重要力量，其生存和繁殖能力也受到环境变化的深刻影响。寄生蜂在幼虫发育阶段依赖于寄主植物提供的营养物质和适宜的环境条件，因此，土壤中的盐碱胁迫可能通过“自下而上”的作用机制影响寄生蜂的寄生行为和种群动态。尽管已有大量研究探讨了盐碱胁迫对植物和植食性昆虫的影响，但对于寄生蜂这类天敌昆虫在盐碱环境下的表现仍缺乏系统性的分析。这种研究的缺失使得我们难以全面理解盐碱土壤对农业生态系统的复杂影响，尤其是在生物防治策略的制定方面。

棉花作为一种重要的经济作物，广泛种植于全球各地，特别是在中国新疆地区。新疆因其独特的地理和气候条件，成为高品质棉花的主要产区。然而，该地区同时也是中国盐碱土壤分布最广的区域之一，这使得棉花种植面临严峻的挑战。尽管棉花具有一定的耐盐碱能力，但其生长和发育仍会受到盐碱胁迫的显著抑制。研究表明，盐碱胁迫会降低棉花的株高、叶面积和生物量，同时改变其营养成分和次生代谢产物的组成，从而影响棉花蚜虫（Aphis gossypii）的生存和繁殖能力。

棉花蚜虫是新疆棉田中最为常见的害虫之一，对棉花产量和质量构成严重威胁。这些蚜虫通过吸食植物汁液，不仅会直接导致植物萎蔫和脱落，还会分泌蜜露，促进霉菌生长，进一步影响植物的光合作用和生长发育。因此，棉花蚜虫的控制对于保障棉花产量至关重要。而寄生蜂，尤其是Binodoxys communis（以下简称B. communis），作为棉花蚜虫的主要寄生天敌，在生物防治中发挥着重要作用。然而，当前的研究主要集中于盐碱胁迫对棉花蚜虫的影响，而对寄生蜂的响应机制了解有限。这提示我们需要进一步研究盐碱胁迫对寄生蜂的潜在影响，以评估其在极端环境下的生态功能，并为农业害虫管理提供科学依据。

### 二、研究目的与意义

本研究旨在探讨盐碱胁迫对B. communis寄生行为及种群动态的影响。通过模拟盐碱环境下的棉花植株，我们观察了寄生蜂对棉花蚜虫的寄生率、种群增长参数以及繁殖能力的变化。研究结果表明，盐碱胁迫显著降低了B. communis的寄生效率，延长了其幼虫发育时间，缩短了成虫寿命，并减少了成虫的存活率。此外，寄生蜂的繁殖能力也受到明显抑制，表现为累积繁殖量下降和雌性比例降低。这些发现表明，盐碱胁迫可能通过影响寄主植物的质量，间接削弱寄生蜂的生态功能，进而影响生物防治的效果。

盐碱胁迫对寄生蜂的影响不仅限于其自身生理状态的变化，还可能通过改变寄主植物的营养结构和代谢产物，间接影响寄生蜂的寄生行为和种群动态。例如，盐碱胁迫可能导致寄主植物的营养成分发生变化，使得寄生蜂无法获得足够的营养物质以完成其生命周期。此外，寄生蜂的繁殖行为也可能受到寄主植物质量变化的影响，例如寄主个体的大小和营养状态。因此，本研究不仅有助于理解盐碱胁迫对寄生蜂的直接和间接影响，还为农业生态系统中的“自下而上”效应提供了新的视角。

本研究的意义在于，它为农业害虫管理提供了新的思路。在盐碱土壤条件下，传统的生物防治策略可能面临挑战，因为寄生蜂的生态功能可能被削弱。因此，研究寄生蜂在盐碱环境下的表现，有助于优化生物防治措施，提高其在极端环境下的应用效果。此外，研究结果也为农业政策制定者和农民提供了科学依据，以评估盐碱土壤对棉花生产的影响，并探索适应性更强的害虫管理方法。

### 三、研究方法

本研究采用了实验模拟的方法，通过在棉花培养液中添加不同浓度的NaCl和Na?CO?，模拟盐碱胁迫环境。实验共设置了六种处理：对照组（无盐碱胁迫）、中度盐胁迫（75 mM NaCl）、高度盐胁迫（150 mM NaCl）、中度碱胁迫（5 mM Na?CO?，pH 8.7）、高度碱胁迫（12 mM Na?CO?，pH 9.5）以及盐碱混合胁迫（75 mM NaCl和5 mM Na?CO?）。这些处理分别代表了不同强度的盐碱胁迫，旨在评估其对寄生蜂和寄主蚜虫的综合影响。

实验中使用的棉花种子为“中棉49”品种，种植于12厘米直径的塑料盆中，基质由泥炭、蛭石和田间土壤按6:1:1的比例混合而成。幼苗在温室中培养，环境条件为28～30℃和16:8（光照：黑暗）的光周期。当幼苗达到三叶期后，将其移栽至11厘米直径、13.8厘米高的黑色塑料盆中，每盆加入1000毫升的1/2 Hoagland营养液。7天后，更换为全量Hoagland培养液，并每隔5天进行一次更换，以确保营养供应的稳定性。

棉花蚜虫（Aphis gossypii）来源于2019年新疆库尔勒实验站的实验棉田，其种群在实验室条件下进行培养，环境条件为26±1℃、50±5%相对湿度和16:8光周期。B. communis寄生蜂则来源于2021年同一实验棉田中采集的寄生蜂卵，其成虫在实验室条件下进行培养，环境条件为26±1℃、70±5%相对湿度和16:8光周期。实验过程中，成虫被提供10%的蜂蜜水作为食物来源。

为了评估盐碱胁迫对B. communis寄生行为的影响，我们首先在盐碱胁迫的棉花植株上培养一代棉花蚜虫，然后将这些蚜虫放置在盐碱胁迫的叶片上，与成虫寄生蜂共同培养。实验中，每片叶片上放置60只2-3龄的蚜虫，并在每个培养皿中加入一对2天龄的成年寄生蜂。为了防止寄生蜂逃逸，每个培养皿被100目纱布覆盖，并用橡皮筋固定。实验结束后，我们观察寄生蜂的寄生情况，并统计形成寄生体的蚜虫数量。

此外，我们还对寄生蜂的生命周期参数进行了详细分析，包括从寄生体形成到成虫羽化的发育时间、成虫寿命以及雌雄比例。这些参数通过统计分析方法进行比较，以评估不同盐碱胁迫条件下寄生蜂的生存和繁殖能力。为了进一步探讨寄生蜂与棉花蚜虫之间的种群增长关系，我们还进行了主成分分析（PCA）和线性回归分析，以揭示盐碱胁迫对两者种群动态的影响。

### 四、研究结果

实验结果显示，盐碱胁迫显著降低了B. communis的寄生率。与对照组相比，中度盐胁迫和高度盐胁迫的寄生率分别下降了49.3%和49.7%。而在碱性胁迫和混合胁迫条件下，寄生率下降更为明显，分别降低了50.8%和85.4%。这表明，盐碱胁迫对寄生蜂的寄生行为具有显著的抑制作用，尤其是在混合胁迫条件下，其影响更为强烈。

在生命周期参数方面，盐碱胁迫显著延长了寄生蜂幼虫的发育时间。例如，中度碱胁迫和混合胁迫的幼虫发育时间分别比对照组延长了1.28倍和1.15倍。同时，寄生蜂的成虫寿命也受到明显影响，无论是雌性还是雄性，其寿命均显著缩短。此外，寄生蜂的成虫存活率也大幅下降，表明盐碱胁迫对其生存能力构成了严重威胁。

在繁殖能力方面，盐碱胁迫显著降低了B. communis的累积繁殖量。与对照组相比，中度盐胁迫和高度盐胁迫的累积繁殖量分别为221和65，而碱性胁迫和混合胁迫的繁殖量则分别降至75和23，混合胁迫的繁殖量甚至仅有2。这表明，盐碱胁迫对寄生蜂的繁殖能力造成了严重的影响，尤其是在碱性胁迫和混合胁迫条件下，其影响更为显著。

通过主成分分析和线性回归分析，我们发现盐碱胁迫对B. communis和A. gossypii的种群增长参数均产生了显著影响。具体而言，B. communis的净繁殖率（R?）、内禀增长率（r?）和有限增长率（λ）均受到抑制，而A. gossypii的这些参数也呈现出相似的趋势。然而，两者之间的相关性并不完全一致，其中R?表现出显著的正相关，而r?和λ的相关性则较弱。这表明，盐碱胁迫对两者种群增长的影响存在一定的差异，但总体上都对寄生蜂的生态功能造成了负面影响。

### 五、讨论与分析

盐碱胁迫对寄生蜂的影响不仅体现在其生理状态的变化上，还可能通过改变寄主植物的营养结构和代谢产物，间接影响寄生蜂的寄生行为和种群动态。例如，盐碱胁迫可能导致寄主植物的营养成分发生变化，使得寄生蜂无法获得足够的营养物质以完成其生命周期。此外，寄生蜂的繁殖行为也可能受到寄主植物质量变化的影响，例如寄主个体的大小和营养状态。因此，盐碱胁迫可能通过多种途径影响寄生蜂的生态功能，进而影响农业害虫的生物防治效果。

从生态系统的角度来看，寄生蜂的种群动态是农业生态系统稳定性的关键因素之一。盐碱胁迫可能通过改变寄主植物的生长条件，进而影响寄生蜂的生存和繁殖能力，最终导致其种群数量的减少。这种“自下而上”的作用机制可能对农业生态系统的结构和功能产生深远影响。例如，盐碱胁迫可能降低寄生蜂的寄生效率，使得害虫种群得以增长，从而增加农业损失的风险。

此外，寄生蜂的雌雄比例也可能受到盐碱胁迫的影响。研究表明，寄生蜂的雌雄比例与寄主的大小和营养状态密切相关。在盐碱胁迫条件下，寄主植物可能因营养不足而使寄主个体变小，从而影响寄生蜂的繁殖行为。例如，寄生蜂可能更倾向于在较大的寄主上产卵雌性卵，而在较小的寄主上产卵雄性卵。因此，盐碱胁迫可能导致寄生蜂的雌雄比例发生变化，进而影响其种群动态和繁殖效率。

从农业管理的角度来看，本研究的结果对生物防治策略的优化具有重要意义。在盐碱土壤条件下，传统的生物防治方法可能面临挑战，因为寄生蜂的生态功能可能被削弱。因此，研究寄生蜂在盐碱环境下的表现，有助于开发适应性强的生物防治措施，提高其在极端环境下的应用效果。此外，研究结果还为农业政策制定者提供了科学依据，以评估盐碱土壤对棉花生产的影响，并探索适应性更强的害虫管理方法。

### 六、结论

本研究揭示了盐碱胁迫对B. communis寄生行为和种群动态的显著影响。盐碱胁迫不仅延长了寄生蜂幼虫的发育时间，还缩短了成虫的寿命，降低了成虫的存活率，并减少了其繁殖能力。这些结果表明，盐碱胁迫可能通过“自下而上”的作用机制影响寄生蜂的生态功能，进而影响农业害虫的生物防治效果。因此，本研究为农业生态系统中的生物防治策略提供了新的视角，并为应对全球气候变化和土壤退化问题提供了科学依据。

在未来的农业管理中，需要综合考虑盐碱胁迫对寄生蜂和寄主植物的共同影响。通过优化寄生蜂的培养条件和寄主植物的生长环境，可以提高生物防治的效果，减少农业损失。此外，研究寄生蜂在不同盐碱胁迫条件下的适应性，有助于开发更加有效的害虫管理措施。因此，本研究不仅对农业生态系统中的生物防治具有重要意义，也为全球农业可持续发展提供了理论支持和实践指导。