甘蔗糖业  2007 Issue (4): 19-24   PDF    
浅论甘蔗螟虫天敌与性诱剂的研究与应用
林明江    
广州甘蔗糖业研究所, 广东省甘蔗改良与生物炼制重点实验室, 广州 510316
摘要:本文对国内外甘蔗螟虫天敌与性诱剂的研究与应用情况进行了介绍,对这2项技术在应用方面的优缺点进行了分析和阐述,并提出利用天敌与性诱剂技术具有一定互补性,将这2项技术结合到整个综合防治体系中,可更好地发挥生物防治技术优势.
关键词甘蔗     螟虫     天敌     性诱剂    

甘蔗螟虫俗称钻心虫,是对甘蔗生产造成严 重为害的主要害虫种类之一,田间常见的甘蔗螟 虫主要有条螟 Proceras venosatum Walker、二 点 螟 Chilo infuscatellus Snellen 、 黄 螟 Tetramoera schistaceana Snellen、 大螟Sesamia inferens Walker 和 白 螟 Tryporyza intacta Snellen 等 5 种。由于甘蔗螟虫一年可以发生多 个世代,在甘蔗整个生长期间,从下种到收获, 均受到各种蔗螟不同程度的为害。苗期受蔗螟幼 虫入侵造成枯心苗;中后期受蔗螟为害造成虫蛀 节或枯梢,严重影响甘蔗产量和糖分。如何有效 地对甘蔗螟虫进行防治,是科研部门和应用单位 一直在研究探索的问题。

利用天敌昆虫和蔗螟性诱剂对甘蔗螟虫进行 防治的研究始于上世纪,本文对其研究与应用作 一简单回顾。

1 蔗螟虫天敌的研究与应用

在蔗田中,害虫的天敌种类非常多,据报道, 我国的甘蔗螟虫天敌约 400 多种,其中,寄生天 敌 200 多种,常见寄生天敌 11 科 69 种;国外有 报道的天敌种类亦不少于 53 种。其中,应用得 比较广泛的是:赤眼蜂 Thichogramma、螟黄足 绒茧蜂 Trichogramma tidae、 螟黑卵蜂 Telenomus beneficiens Z.、古巴蝇 Lixophaga diatraeae、 亚马逊蝇 Metagorinsty lumminense、秘鲁蝇 Paratheresia claripalpis 、 委 内 瑞 拉 蝇 Palpozerillia palpalis、 爪哇蝇 Diatraeophaga striatolis 、 大 螟 拟 丛 毛 寄 蝇 Sturmiopsis inferens Townsend 等。

1.1 国外研究应用概况

国外研究与利用的蔗螟天敌昆虫主要是膜翅 目的寄生蝇 2 大类。国外从 20 世纪对寄生蜂进 行研究应用,报道最多的是赤眼蜂方面。美国于 1926~1929 年在南方蔗区进行试验,并获得一 定的成功[1]。但 1933~1935 年的另一个系统试 验,却否定了赤眼蜂对蔗螟的防治效果。此后还 有波多黎各、印度、巴基斯坦、菲律宾、毛里求 斯等在 20 世纪 30~40 年代先后进行了放蜂治螟 的试验,但是都不是太成功。这也导致了许多人 对赤眼蜂利用前景不看好,使对赤眼蜂的研究一 度较沉寂。

直到 20 世纪 50 年代后,才又重新兴起天敌 昆虫利用的研究,尤其是在 1962 年《寂静的春 天》 (Rachel Carson)一书出版后,引起了极大 的震动,不但是科研人员,连企业和政府都极其 关注环境保护问题,并投入大量的资金进行研 究。巴巴多斯(Barbados)岛(1929~1948 年) 利用卵赤眼蜂防治蔗螟;印度于 20 世纪 30~40 年代在蔗田释放赤眼蜂防治蔗螟,虽然有几个邦 效果不太理想,但在迈索尔邦却取得了成功,通 过放蜂能将螟卵寄生率由 0%~13.5%提高到62%~90%,并能相当显著地提高甘蔗产量。

通过多年的研究、试验和改进,到 20 世纪 90 年代初,印度的甘蔗螟虫防治基本上可以实 现生物防治,而很少使用化学农药了[2]

利用古巴蝇防治蔗螟是另一个在世界范围研 究最多的生防项目。古巴在 1944 年放蝇防治螟 虫,到 1946 年螟害率为 15.4%,1950 年下降到 1.8%[1]。牙买加、波多黎各利用古巴蝇也获成 功。圣克里斯托弗于 1932 年引进古巴蝇防治螟 虫,古巴蝇很快在岛上建立了群落,此后就没有 再放蝇,1932 年螟蛀节为 20%,到 1973 年降至 5%。印度于 20 世纪 50 年代末引入 5 个品系的 古巴蝇[1,2],进行甘蔗害虫的生物防治,并没有 取得预期的效果,后来便停止了尝试。对其失败 的原因也没有形成一个公认的结论性说法。

1.2 国内研究应用概况

我国现已实践应用、能大量繁殖的天敌昆虫 有:赤眼蜂、平腹小蜂等寄生蜂类和草蛉、捕食 螨等虫螨类[3]。每年应用赤眼蜂防治玉米螟、甘 蔗螟虫的面积约 100 万 hm2。据报道,赤眼蜂防 治甘蔗螟虫效果达 70%~100%。

早在上世纪的 30 年代早期,广州第一甘蔗 营造场在推广甘蔗栽培技术的过程中用图谱介绍 了赤眼蜂等甘蔗螟虫的天敌等 30 种,提倡保护 益虫以防治甘蔗螟虫[4]。1958 年全国第一个赤 眼蜂站在广东顺德县建立[5],随后在全国的许多 蔗区也相继建立了赤眼蜂站,开展大面积的生物 防治研究。我国利用寄生性天敌防治蔗螟最成功 的例子就是赤眼蜂,广东珠海红旗农场从 1975 年至 1994 年 18 年间坚持放蜂防治蔗螟[6],将甘 蔗枯心苗率和死尾率均控制在 2%以下;湖北大 垸农场从 1996 年开始,连续 3 年投放赤眼蜂防 治甘蔗二点螟累计达 1667 hm2[7],有效地控制了 二点螟的为害。目前,利用赤眼蜂防治甘蔗螟虫 的技术,作为一项生物防治技术已在许多蔗区受 到重视并推广应用。

在发现释放澳洲赤眼蜂可有效地防治黄螟、 条螟和二点螟后,我国台湾省通过 1972~1976 年的试验,证明应用赤眼蜂可以有效地控制蔗螟 为害[8],同时从国外引进的白螟天敌爪哇沟姬蜂 能够在蔗田建立群落。

在上世纪 60 和 80 年代,轻工业部甘蔗糖业 科 学 研 究 所 先 后 2 次 从 古 巴 引 进 古 巴 蝇 Lixophaga diatraeae T.防治甘蔗螟虫,在室内 人工大量繁殖成功,但在田间未能建立群落[5]。 轻工业部甘蔗糖业研究所与云南德宏州甘蔗研究 所合作,在云南蔗区发现拟丛毛寄蝇,并在室内 人工饲养成功。2004~2005 年广西先后 3 次从 古巴引进古巴蝇,进行人工繁殖也获成功[9]。在 田间进行小规模释放示范试验,结果显示[9]:古 巴蝇在广西一年可繁殖 12 代,对甘蔗螟虫(包 括条螟、二点螟、黄螟、玉米螟等)的寄生率在 40%~80%,在田间,古巴蝇对甘蔗螟虫幼虫的 寄生率最高可达 50%;古巴蝇蛹在主要甘蔗种 植区的羽化率均在 60%以上。但是,做为生物 防治技术,只有 2 年的试验数据,可能还有待进 一步的完善,故古巴蝇在国内的应用可能还需要 再经过几年的试验。

2 甘蔗螟虫性诱剂的研究应用

甘蔗螟虫性诱剂的研究应用是一门新兴技 术,国外的研究始于上世纪 60 年代中后期,而 我国蔗螟性诱剂的研究是 1971 年由轻工业部甘 蔗糖业科学研究所(现广州甘蔗糖业研究所)首 先提出[5]。在性诱剂的研究上国外比国内早,但 国内在甘蔗螟虫性诱剂的研究方面做得更细更 好,甚至在许多方面有所领先。

在上世纪 70~80 年代期间,各地科研院所 相继对甘蔗条螟、黄螟、大螟、台湾稻螟和白螟 等的性外激素进行研究,都在不同程度上取得了 成果。

1974年11月在广东番禺县召开南方九省(区) 甘蔗植保座谈会[10],制定了“甘蔗螟虫防治研 究”协作项目,全国蔗区成立螟虫性信息素研究 攻关协作组,根据各地螟虫发生种类分工研究,研究的螟虫有条螟、二点螟、黄螟、大螟、台湾 稻螟和白螟等。其中甘蔗二点螟是蔗区中分布最 广的,在广东、广西、江西、四川等地,都进行 了探索研究。1975~1977 年,赣州地区利用二 点螟天然性信息素诱测[11],对第 1 代(越冬代) 诱蛾量大、高峰明显、效果好,而第 2、3、4 代 诱蛾量少,这可能与性信息素的浓度和纯度有 关。1983 年,四川利用人工合成二点螟性诱剂 进行测报和防治[12],从 1984~1988 年直接诱杀 防治面积达 8667 hm2,第 1 代二点螟诱杀区枯心 率防治效果达 50.3%~67.3%,平均达 58.8%, 化防区防治效果为 71.2%~80.5%,平均为 74.3%,诱杀区防效偏低。1989~1990 年用不 同的材料做诱芯,诱芯重量在 1989 年为 300 μg (含硫橡胶片) , 1990 年为 500 μg (去硫橡胶片) 。 1989 年的平均防治效果为 80%,1990 年的平均 防治效果达 90%以上。但是对第 2、3、4 代成 虫的诱杀效果比较差。1997~1999 年笔者所在 的课题组再次对二点螟性信息素进行研究,田间 活雌蛾诱捕试验表明:二点螟雌蛾羽化当天仅有 少部分会释放性信息素,绝大部分在羽化次日释 放;证实了已知的性诱剂组分对越冬代成虫具明 显诱捕效果,而对第 2、3、4 代诱捕效果差,与 性诱剂组分不完整、性诱剂的浓度和纯度有关。 该试验其后因科研经费不足未能继续。

轻工业部甘蔗糖业科学研究所和福建农科院 在罩笼和大田中进行黄螟活雌蛾诱蛾试验[10], 在罩笼中雌雄比大于 1.1 时诱捕器诱不到雄蛾; 雌雄比小于 0.9 或在罩笼不放雌蛾时,诱捕器诱 获雄蛾的数量在一定范围内会随着雌雄比的下降 而上升;而在大田宿根蔗园每个诱捕器每天几乎 都能诱到不同数量的雄蛾,最高诱捕量为每诱捕 器 27 头/日。综合试验情况来看,田间成虫性比 的高低,会影响诱捕器的诱捕力。此后,对黄螟 的性信息素进行人工仿生合成,制成性诱剂在田 间进行迷向防治,取得了很好的防效。

1974 年,黎教良等人开始对甘蔗条螟性信 息素的研究[13],详细地观察和记录条螟的性行 为活动,对性腺体解剖和提取性信息素,通过仪 器和田间试验分析其化学结构及组成;通过近 10 年的研究探索,确定了条螟性信息素的化学结构 和组成,并人工合成了条螟性诱剂。在几种主要 的甘蔗螟虫中,条螟的各个世代比较清晰,世代 重叠现象不严重,这是利用性诱剂诱杀和迷向防 治最有利的条件,结果也非常成功,从上世纪 80 年代条螟性诱剂人工合成成功至今,条螟性诱剂 已经广泛地应用在全国各蔗区的甘蔗螟虫测报和 防治上,广东用性诱技术防治条螟每年数千公 顷,条螟为害造成的花叶率减少 70%,枯梢率 控制在 10%以下, 而化学防治区枯梢率达 13%~ 27%。在广东、广西等蔗区推广应用面积累计达 66667 hm2[14,15,16]

目前已能人工合成的蔗螟性诱剂主要组分有 甘蔗条螟、黄螟、二点螟、大螟、白螟、台湾稻 螟等,但有个别虫的性诱剂组分不稳定,如白螟 的组分为醛类物质,易被氧化,很难在生产中应 用,至于白螟如何保证释放的性信息素能被雄蛾 接收,其机理还有待研究。

3 天敌与性诱剂防治螟虫的优点与不足
3.1 寄生性天敌昆虫防治蔗螟有几个优点

天敌昆虫能有效地控制害虫,而且不会污染 环境,害虫也不会产生抗药性;合理利用天敌防 治害虫,可减少田间化学农药的使用次数和使用 量[3,17];害虫天敌一般都与害虫共生存于田间, 取材较为方便;许多天敌昆虫都会有几种害虫寄 主,如横带沟姬蜂 Goryphus basiharis H.可以 寄生条螟、大螟、黄螟和白螟[18,19]。由于人工 大量饲养繁殖技术的不断提高,为在田间大面积 释放天敌昆虫进行害虫防治提供了应有的技术保 障。

3.2 昆虫天敌受环境、气候、人为等的因素影响较大

寄生性天敌昆虫对温度、湿度、食料都会有一定的要求,如目前应用的几种蔗螟寄生蝇的生 长发育适温约在 25~30℃左右,古巴蝇在 31℃ 时,有 60%蝇蛆进入寄生发育形成蛹,但提高 到 34~35℃时,蝇蛆的死亡率达 88%~100%; 澳洲赤眼蜂在夏季高温期间成虫常在羽化 1~2 日内全部死亡,但冬季气温下降时其发育又甚缓 慢,从而延长羽化与寄生期[20]。我国台湾省对 赤眼蜂的研究显示,赤眼蜂在寄主卵内发育快慢 及成虫存活的时间长短,随温度的高低而异,温 度越高,其在寄主卵内的发育越快,成虫存活日 期越短。据室内定温试验,温度超过 32℃、相 对湿度低于 60%时,赤眼蜂羽化后 24 h 内可死 亡 60%~80%。日平均气温在 25~30℃,相对 湿度 60%~80%,赤眼蜂成虫寿命 2~3 天;温 度 23~24℃时,赤眼蜂成虫寿命 4~5 天;温度 降到 20~21℃时,成虫寿命 5~10 天;温度降 到 8~10℃,寿命可达 15~18 天,最长可活 30 天。故春季释放寄生蝇或赤眼蜂防治螟虫的效果 要大大好于夏季。在寄生蝇和赤眼蜂成虫期,如 果不进行补充营养,其寿命会显著降低,也不利 于其繁殖和建立群落。

由于寄生天敌的抗逆性相对较弱,大风雨和 高温天气不利于其生存,释放时间要求较严,要 与蔗螟田间发生期一致(幼虫期或产卵高峰期), 才可取得好的防治效果。在田间甘蔗螟虫自然寄 生率一般在 10%左右,对甘蔗害虫具有一定的 自然抑制作用。在正常情况下天敌昆虫密度的增 长会滞后于蔗螟的增长[21],所以在蔗螟发生严 重的情况下必须增加天敌在田间的释放量,以补 充天敌数量。而与蔗螟相比,天敌昆虫受化学农 药的影响更大,尤其是广谱杀虫剂[22]对天敌的 杀灭性更大。这也就是为什么有些蔗区使用了许 多农药把蔗螟压下去了,但过不多久蔗螟为害情 况又出现报复性反弹、为害更甚的原因。

3.3 蔗螟性诱剂防治螟虫优点

蔗螟性诱剂防治螟虫的方法目前有 2 种,诱 杀法和迷向法。迷向法的机理是,在螟虫交配活 动期间,在螟虫成虫活动的田间放置一定量的性 诱剂释放器(通称诱芯),不断释放出性诱剂弥漫 于空间,干扰雌雄蛾的性信息联络,使雄蛾寻找 不到雌蛾,失去交配机会,导致交配率下降,减 少次代虫口密度,达到减少虫害的效果。蔗螟性 诱剂用于测报[15]具有测报准确、专一性强、对 自然天敌没有伤害作用、对人畜无毒、对环境无 污染、抗逆性较强等特点。利用蔗螟性诱剂进行 测报,可以准确地反映田间各种螟虫的发生情 况,指导对螟虫进行适时防治。目前,全国各蔗 区都已逐步采用性诱剂来替代其它测报方法进行 螟虫测报。而利用性诱剂进行螟虫防治的工作也 已逐步铺开,迷向法适于甘蔗幼苗期以后使用, 诱杀法则适于甘蔗萌芽至分蘖期使用。由于性诱 剂迷法向防治螟虫受高温和风雨等恶劣天气影响 较小,因此,利用条螟性诱剂进行迷向防治在广 东、广西等地受到积极的响应,累计推广面积超 过 66667 hm2

3.4 蔗螟性诱剂防治蔗螟不足

到目前为止,国内外已鉴定了数百种昆虫性 外激素的化学结构,但是能应用迷向法进行防治 的虫种却不多。不同种类的螟虫其性信息素的组 成是不同的,因此,作为特异性杀虫剂,每种性 诱剂只能防治该种螟虫。当田间的螟虫种类多, 又无明显的优势种群时,会加大防治的难度和成 本。性诱剂作为昆虫的引诱源,无论是采取诱杀 法还是迷向法,必须要大面积连片进行使用[14], 防治区和非防治区也要有数百米以上的距离,以 免非防治区成虫飞入防治区,若中间夹杂着非防 治田块,会在局部区域增加防治压力,导致防治 效果下降,甚至有失败的可能。

4 展望

由于农作物不断地被要求高产更高产,打破 了生物间的平衡,引起了病虫害的爆发[23]。如 果使用化学农药的防治方法,虽然直接、迅速地 消灭了某种病菌或害虫,但是与此同时也消灭了 此环境中的天敌和其它有益生物,形成了一个暂 时的生物真空,使得新的、为害性更强的、更适 应环境的病虫再次占领空间,因而必定会导致再 次爆发新的、为害性更大的病虫害。同时,许多 种化学农药严重污染水体、大气和土壤,并通过 食物链进入人体,危害人群健康。而生物防治是 通过生物、基因、基因产物的操纵和战略引进, 导致自然生物间相互作用的平衡朝着有利于人类 的方向发展,从而达到稳定地、有效地防治靶标 病虫的方法。当然,生物防治的效果,最初可能 没有化学农药那么有效、快速,但是它们通常是 稳定的、长效的,而且不会对环境造成破坏。

天敌与性诱剂防治蔗螟技术都是属于生物防 治的范畴,这两者有一定的互补性,性诱剂的测 报可以指导适时放蜂,在初春,苗期的甘蔗比较 矮,田间的荫蔽性差,无法使用迷向法防治螟虫, 放蜂防治也受限制,但这时可采用性诱剂诱杀蔗 螟;一般 4~6 月放蜂防治蔗螟可取得明显效果; 甘蔗生长中后期利用性诱剂进行迷向防治,减少 了农药的使用,保护了天敌,充分发挥天敌对害 虫的自然调控作用,保护生态环境,维护蔗田生 态平衡,提高螟虫综合防治效果。在珠海平沙、 湛江等地应用条螟性诱剂和赤眼蜂相结合进行蔗 螟防治效果明显[24]

而作为一个稳定的、持续的高产农业生态系 统应该是自然的、平衡的生态系统,其主要特征 是生物多样性。这种多样性包括环境、各种生物 的食物资源以及生物对天敌的忍耐、逃避能力 等。生物防治是持续性高产农作物管理的一个非 常重要的组成部分,并且其作用在今后的综合防 治中将得到更大的发挥。随着人们对无公害食品 的要求和环境保护意识日益增强,天敌与性诱剂 等的生物技术在甘蔗螟虫防治方面的前景将是非 常广阔的,而且对促进蔗糖业可持续发展也具有 重要意义。

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(本篇责任编校:李金玉)