为了解生物质炭对植食性害虫的影响，本研究以麦长管蚜为对象，选用水稻、玉米和小麦秸秆三种不同原料来源的生物质炭，用比田间用量稍低的15g/kg施于红棕壤试验土中，种植麦苗，并设置未施用生物质炭的处理作对照。用刺吸电位图谱（electrical penetration graph , EPG）技术测定蚜虫对各处理麦叶的刺吸取食行为，分析相关电位波形的发生频次与持续时长。结果显示与对照组相比，麦长管蚜刺吸施用玉米生物质炭的麦叶时，韧皮部主动取食的E1波的频次显著增加40.33%，刺探途径阶段试探性主动取食的点G波的频次显著增加36.61%，口针遭遇机械阻力的F波频次显著增加140.00%；刺吸施用水稻生物质炭处理得麦叶时，点G波的频次显著增加66.07%；刺吸施用小麦生物质炭处理得麦叶时，点G波的频次显著增加66.37%，F波的频次显著增加580.00%。与对照相比，施用水稻与小麦生物质炭的处理下的无取食行为的np波持续时间分别显著延长38.07%与40.70%。上述结果表明施用生物质炭对麦长管蚜的取食行为具有不利影响。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1 材料与方法2
1.1 实验材料 2
1.2 实验方法 3
1.3 数据分析 3
2 结果与分析4
2.1 施用生物质炭对麦长管蚜各电位波形发生频次的影响4
2.1.1 刺穿细胞膜pd波4
2.1.2 韧皮部主动取食E1波4
2.1.3 刺探阶段的试探性主动取食点G波4
2.1.4 遭遇机械阻力F波5
2.2施用生物质炭对麦长管蚜各电位波形持续时间的影响6
2.2.1刺探阶段C波6
2.2.2 韧皮部主动取食E1波6
2.2.3韧皮部被动取食E2波6
2.2.4无取食行为np波6
3 讨论7
致谢8
参考文献8
施用生物质炭对麦长管蚜取食行为的影响
引言
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炭 (biochar) 是作物秸秆(主要是小麦、玉米、水稻)、稻壳、花生壳等有机物质在缺氧条件下高温处理的产物，由于其具有改善土壤质量、保持土壤肥力、提高作物产量等诸多作用[13]，因此常作为土壤改良剂施入土壤中[4]。生物质炭富含碳，能将碳固定在土壤中达数百年甚至更长时间，因此能显著降低向大气中排放温室气体，对减缓大气二氧化碳浓度上升和改善碳循环具有非常重要的意义[45]。同时，生物质炭具有丰富的空隙结构、矿物质和官能团，能对土壤中各种有机物[6]和重金属离子[78]产生吸附作用，降低污染物的生物有效性和环境风险，具有重要的生态环境意义。
目前，已有部分针对生物质炭的施用对植物病虫害影响方面的研究。Elad 等研究表明，生物质炭的施用能有效地减缓温室辣椒和番茄的灰霉病 (Botrytis cinerea) 与白粉病 (Leveillula taurica) 的发病程度，同时其研究还观察到生物质炭施用后能够降低由茶黄螨( Polyphagotarsonemus latus Banks) 带来的危害[9]。 在2012年Elad等的一项生物质炭对草莓病害影响的研究中发现，生物质炭能够有效地缓解叶片上白粉病菌 (Podospaera aphanis) (活体营养型)、灰霉菌(坏死营养型) 和炭疽病菌 (Colletotrichum acutatum) (半活体营养型)造成的损害[10]。 Mehari 等对番茄的相关研究中也得到了类似的结论，其进一步研究发现生物质炭的施用能够通过植物体内茉莉酸信号来提高番茄的诱导系统抗性 (induced systemic resistance，ISR) 以减缓灰霉菌的危害[11]。
在生物质炭对植食性害虫方面的研究，目前鲜见报端。Hou等[12]研究表明，生物质炭对水稻褐飞虱 (Nilaparvata lugens) 的抑制作用随用量而递增。在高生物质炭的用量 (相当于400 t/hm2) 下，生物质炭能有效地延缓水稻褐飞虱蛹历期，同时降低繁殖力和卵的孵化率。该项研究虽然表明高用量生物质炭具有抑制水稻褐飞虱的潜力，但是低生物质炭用量是否有效需要进一步深入研究。
小麦是我国仅次于水稻的第二大粮食作物[13]，产量占粮食总产量的22%，种植面积达25%，在我国粮食构成中占重要地位。而麦长管蚜 (Sitobion avenae) 作为我国小麦上的优势蚜虫种群每年都在威胁着我国的小麦生产，由于其具有高繁殖力， 且世代周期短的特点，造成严重危害[14]。麦长管蚜属半翅目 (Hemiptera)，蚜科 (Aphididae)，是世界小麦重要害虫，麦长管蚜在我国常年发生的面积达1000万至1333万公顷，造成小麦减产10%左右，大发生年份甚至超过30%[15]。
刺吸电位图谱 (electrical penetration graph, EPG) 技术是一种电生理技术， 它能够通过记录电信号的变化，来准确反映出刺吸式昆虫口针于寄主植物中的取食途径。EPG技术常常被人们用于研究植食性、刺吸式口器昆虫，在寄主植物上的刺探和取食行为。刺吸电位图谱的前身是蚜虫取食监测系统，由美国加利福尼亚大学的McLean 和Kinsey在1964年设计[16] ，用以监测蚜虫取食，继而随着应用领域的不断拓宽，EPG技术在实践创新中取得了多次的改进。刺吸电位图谱最一开始就被用于蚜虫的取食行为研究，并且对于蚜虫的研究也最广泛、最深入，已经涉及植物的抗虫机制、寄主的专化性甚至包括病毒的传播等多个领域。目前, 国内外用EPG技术研究刺吸式昆虫取食行为的研究不在少数，其中关于蚜虫的研究也有不少。
蚜虫的取食行为直接关系到蚜虫本身的营养、发育与繁殖情况。因此，本研究选用相对较低的生物质炭用量(15g/kg, w/w)，通过EPG技术来分析生物质炭的施用是否会对麦长管蚜取食行为造成影响。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试土壤：本试验所用土壤为红棕壤，采集于南京东部郊区一块闲置的农田 (采样深度015cm)，土壤pH值为7.30、全氮含量为0.09%、有机碳含量为1.17%。将土壤自然风干，过2mm网状筛备用。

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