甘蔗糖业  2011 Issue (4): 81-86   PDF    
甘蔗螟虫生物防治的研究进展与应用概况
李继虎, 管楚雄, 安玉兴, 许汉亮    
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, 广东, 广州 510316
摘要:甘蔗螟虫是甘蔗害虫中较为普遍而且严重的一类钻蛀性害虫。本文回顾了国内外关于甘蔗螟虫生物防治的研究进展与应用概况,主要从寄生性天敌、捕食性天敌、昆虫病原微生物和性诱剂的研究和应用现状进行了综述,旨在为我国的甘蔗螟虫防治工作提供参考。
关键词甘蔗螟虫     天敌昆虫     病原微生物     性诱剂    
A Review on the Research and Application of Biological Control of Sugarcane Borers
LI Ji-hu, GUAN Chu-xiong, AN Yu-xing, XU Han-liang    
Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute, Guangdong Key Lab of Sugarcane Improvement & Biorefinery, Guangzhou 510316
Abstract: Sugarcane borers are common and serious pests in sugarcane.This paper briefly reviews the advanced research and application of biological control of sugarcane borers in Parasitoids,Predators,insect pathogenic microorganisms and sex attractant home and abroad in recent years.We aim to provide some resources for the control of sugarcane borers.
Key words: Sugarcane borers     Natural enemy insect     Insect pathogenic microorganisms     Sex attractant    

甘蔗螟虫是甘蔗上的主要害虫,俗称钻心虫。 田间为害的甘蔗螟虫主要有甘蔗二点螟Chilo infuscatellus Snellen 、条螟Proceras venosatum Walker、黄螟Tetramoera schistaceana Snellen、大 螟Sesamia inferens walker、白螟Tryporyza intacta Snellen、台湾稻螟Chilo auricilius Dudgeno、亚洲 玉米螟Ostrinia furnacalis Guenee 和甘蔗木蠹蛾 Phragmataecia sp.等[1],在田间,这几种螟虫通常 混合发生。甘蔗螟虫能钻入甘蔗幼苗和蔗茎进行侵 蚀为害。在苗期,幼虫入侵甘蔗生长点部位,造成 枯心苗;在甘蔗生长中后期则为害蔗茎,破坏茎内 组织,降低蔗糖分,并容易造成风折或枯梢,降低 产量;此外,虫害伤口处还易诱发赤腐病等病害。 目前使用化学药剂,尤其是颗粒剂来防治甘蔗螟 虫,虽然对甘蔗苗期螟害起到了一定的控制作用, 但由于甘蔗生长期长,螟虫发生种类多、为害时间 长,化学药剂很难控制整个甘蔗生长时期的螟害, 尤其是甘蔗生长中后期,蔗林茂密,化学防治较难 实施。同时,长期使用化学药剂,易导致害虫产生 抗药性,破坏生态平衡,污染环境,而且会影响甘 蔗品质,带来很多副作用。所以,如何发展无污染、 可持续的甘蔗螟虫生物防治技术,是国内外科研部 门和应用单位一直在研究和探索的问题。

生物防治是利用生物或其代谢产物来控制有害 动、植物种群或减轻其为害程度的方法,广义的生 物防治还包括遗传防治、性激素防治等[2,3]。使用 生物防治技术控制病虫害,既能够收到除害增产、 减少生产成本的效果,又能减轻环境污染、维护生 态平衡。而且,随着环境保护等各方面压力逐渐增大,其所产生的生态效益和社会效益也越来越受到 社会各界的重视。

本文对国内外甘蔗螟虫生物防治的研究与应用 进行了综合分析,主要包括寄生性天敌、捕食性天 敌、昆虫病原微生物及性诱剂的研究和利用4 个方 面。

1 寄生性天敌的研究及应用

国内外关于利用天敌防治甘蔗螟虫的研究是在 20 世纪中期才大规模开始的,所研究的寄生性天 敌主要有膜翅目的寄生蜂和双翅目的寄生蝇2 大 类[4]。在我国,甘蔗螟虫天敌资源相当丰富[5]。国 外曾经用来防治蔗螟的寄生蜂天敌有7 科,不少于 36 种。有记载的蔗螟寄生蝇共17 种,其中15 种 分布在美洲,2 种分布在亚洲[4]。目前,研究和应 用比较广泛的天敌主要有:赤眼蜂Trichogramma sp.、螟黄足盘绒茧蜂Cotesia flavipes Cameron、螟 黑卵蜂Telenomus sp.、古巴蝇Lixophaga diatraeae、 大螟拟丛毛寄蝇Sturmiopsis inferens 等。

1.1 赤眼蜂

赤眼蜂属Trichogramma westwood 隶属于膜翅 目Hymenoptera、细腰亚目Apocrita、小蜂总科 Chalcidoidea、赤眼蜂科Trichogrammatidae。赤眼 蜂是一类很有利用价值的天敌,作为一类卵寄生 蜂,赤眼蜂能将害虫消灭于卵期,从而有效阻止害 虫在幼虫期对作物的为害。1833 年,Westwood 首次 描述一种赤眼蜂──广赤眼蜂Trichogramma evanescens Westwood。至1999 年止,全世界共记录了赤眼蜂 属180 多个种[6],我国记录了29 种[7]。能寄生蔗螟 卵的赤眼蜂有螟黄赤眼蜂( 拟澳洲赤眼蜂) T. confusum Viggiani、松毛虫赤眼蜂T. dendrolimi Matsumra、稻螟赤眼蜂T. japonicum Ashmead、蔗 二点螟赤眼蜂T. poliae Nagaraja、亚洲玉米螟赤眼 蜂T. ostriniae Pang et Chen、广赤眼蜂T. evanescens Westwood 和小拟赤眼蜂Trichogrammatodidea nana Zehnter 等[8]。其中以螟黄赤眼蜂最为重要。

国外利用赤眼蜂防治甘蔗螟虫的技术始于20 世纪20 年代。1929 年,美国Flanders 成功地用麦 蛾卵来大量繁殖赤眼蜂后,世界各地纷纷开始在实 验室大量繁殖赤眼蜂,然后散放到蔗田防治蔗螟, 但在开始的阶段,许多地方都没有达到防治的要 求[5]。直到20 世纪50 年代后,利用天敌昆虫防治 蔗螟技术才越来越成熟。菲律宾、巴基斯坦和印度 等国家在利用赤眼蜂防治甘蔗螟虫的试验中均取得 了一定的成功,防效与化学防治的防效相当[9,10,11]

我国利用赤眼蜂防治甘蔗螟虫始于20 世纪30 年代初,浙江省昆虫局设立寄生蜂研究室并开展了 对赤眼蜂的研究,从此开始了近代生物防治科学研 究[12]。1958 年,我国第一个赤眼蜂站在广东顺德 建立,随后在全国的许多蔗区也相继建立了赤眼蜂 站,并开展大面积的赤眼蜂防治甘蔗螟虫试验,而 且有不少成功的例子[13]。广东湛江丰收糖业有限公 司在2001 年释放人工繁殖的螟黄赤眼蜂,结果发 现,螟黄赤眼蜂对黄螟有较好的控制效果,而且宿 根蔗区对黄螟的防治效果尤其显著[14];广西、福建、 云南、湖南和四川等蔗区也相继进行赤眼蜂防治甘 蔗螟虫的试验,结果均取得了良好的防治效果。随 着赤眼蜂繁殖技术的不断改进,赤眼蜂的饲养技术 也从利用米蛾卵到利用柞蚕卵,再到利用人工卵, 不断得到改进。近30 年来,赤眼蜂已成为应用范 围最广、面积最大、防治对象最多的一类天敌[15]。 然而,赤眼蜂防治甘蔗螟虫受环境等因素影响较 大,对放蜂时间及天气状况要求比较严格,因此, 关于赤眼蜂的饲养技术和释放技术还需加强。

从国内外的研究概况来看,利用赤眼蜂无疑是 甘蔗螟虫生物防治中非常重要的一项。我国在赤眼 蜂的繁殖技术上已达到国际先进水平,田间人工释 放技术成熟。目前,利用赤眼蜂特别是螟黄赤眼蜂 进行蔗螟生物防治的技术,已受到许多蔗区重视。

1.2 螟黄足盘绒茧蜂

螟黄足盘绒茧蜂Cotesia flavipes Cameron 属膜 翅目Hymenoptera,茧蜂科Braconidae,是一种甘 蔗螟虫的幼虫寄生蜂,对控制螟害的发生,尤其对 大螟和二点螟的防效显著[16]。该蜂在广东、广西和 云南分布相当普遍,以幼虫在螟虫体内寄生。

近年来,国内关于螟黄足盘绒茧蜂防治甘蔗螟 虫的研究不多,然而国外对此却做了大量报道。牙 买加从1980 年至1987 年在蔗田里释放螟黄足盘绒 茧蜂,后来寄生迅速扩散至大部分蔗区,经过20 多年的努力,最终在田间建立了螟黄足盘绒茧蜂种 群[17]。2002 年,南非从巴基斯坦引进了螟黄足盘 绒茧蜂来防治甘蔗螟虫,结果使螟虫的虫口密度降 低了32%~55%[18]。在泰国全国生物防治研究中 心,每月能生产超过18 万头螟黄足绒盘茧蜂成虫, 在2003~2004 年3~9 月份,每月释放300 头/hm2螟黄足盘绒茧蜂,成功地将甘蔗螟虫的虫口密度控 制在较低的水平[19]

我国已有学者对螟黄足盘绒茧蜂进行过生物学 方面的初步研究,为今后螟黄足盘绒茧蜂的开发利 用打下了基础。但国内至今未见有关螟黄足盘绒茧 蜂的人工大量生产繁殖、田间释放利用等研究报 道,有待进一步研究。

1.3 古巴蝇

利用古巴蝇Lixophaga diatraeae 防治甘蔗螟虫 是在世界范围内研究较多的又一个生防项目。古巴 蝇是甘蔗螟虫的优势天敌,通过螟虫分泌的外激素 来识别寄主,主要寄生于二点螟、条螟、大螟和黄 螟等甘蔗害虫的幼虫,其寄生螟虫的幼虫期为20 天,卵期6 天,可用于防治螟虫的时间段长。它是 大安的列斯群岛(古巴、牙买加、波多黎各、海地 等)的地方种。在古巴,每年被释放到蔗田,能大 大提高寄生率,显著降低螟害率[5]。印度也曾引进 古巴蝇进行甘蔗螟虫的生物防治,但并没有取得预 期的效果[20]

国内关于古巴蝇的生物学特性及生态学特征均 已做了初步研究[21]。据报道,古巴蝇对蔗螟的自然 寄生率为47%,最高达60%,每年每公顷释放30~ 60 头,甘蔗被害节率从15%下降到1.6%,可以不 再使用化学农药来防治甘蔗螟虫[22]。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防治甘蔗螟虫,结果显示:在 室内人工大量繁殖成功,可是在田间未能很好地建 立群落[12]。广西甘蔗研究所在南宁、北海和柳州蔗 区开始田间释放试验,已经初见成效[23]。台湾在20 世纪60 年代引进古巴蝇,但由于未能找到适合的 中间寄主而终止。尽管古巴蝇的繁殖能力和活动能 力都很强,且寄主范围广,对多种钻蛀为害的螟虫 具有控制作用,在甘蔗螟虫的生物防治中具有很大 潜力,而且国内已经掌握了人工繁殖古巴蝇的技 术。然而,由于规模化饲养的成本相对较大,而且 国内气候等环境条件使得古巴蝇种群在蔗田中很难 建立并繁衍,同时降低了防治效果,这些因素都在 一定程度上制约了古巴蝇防治甘蔗螟虫的发展及推 广。

2 捕食性天敌的研究及应用

甘蔗螟虫的捕食性天敌主要包括蜘蛛、蚂蚁和 鸟类等。但由于化学杀虫剂长期大量使用,使捕食 性天敌的种类和数量一直处于较低水平。国内外关 于捕食性天敌的研究并不多,致使很多天敌得不到 有效利用。近年来,澳大利亚在实验室条件下研究 了3 种捕食性蜘蛛对甘蔗二点螟幼虫和成虫的防治 潜力,结果表明:3 种捕食性蜘蛛对二点螟的防治 非常有效。蜘蛛可能是甘蔗螟虫的一个重要天敌, 主要是因为它们的生活习惯和高效的捕食及搜索能 力。因此,在甘蔗螟虫的生物防治系统中,蜘蛛有 潜力取代寄生性天敌及其他有益昆虫[24]。巴西曾做 过通过增加蚂蚁的密度来减少蔗螟密度的试验,效 果非常理想[25]。另外,蠼螋也是一种非常有潜力的 捕食性天敌,在甘蔗田间分布极广。捕食性天敌有 很多独特的优点,相信随着研究的不断深入,必将 得到充分的利用。

总的来说,蔗螟天敌昆虫资源丰富,应用前景 也十分广阔,然而对于大部分天敌来说,真正应用 并取得成功的范例较少,大多进行的是基础性的研 究,因此还需加大应用性研究的力度。

3 昆虫病原微生物的研究及应用

利用昆虫病原微生物防治甘蔗螟虫是近年来发 展起来的一项生物防治技术。这些昆虫病原微生物 主要包括颗粒体病毒、核型多角体病毒、苏云金芽 孢杆菌、微孢子虫、白僵菌、绿僵菌和昆虫病原线 虫等[26]

3.1 昆虫病原病毒

在昆虫病原微生物中,目前研究较多的是颗粒 体病毒。印度卡纳塔克邦在1992~1994 年,研究 了颗粒体病毒与常规杀虫剂对甘蔗二点螟的防效试 验,结果表明:使用胺甲萘+林丹30 天后与喷洒 2 次颗粒体病毒30 天或45 天后的防治效果是相当 的[27]。Easwaramoorthy 等研究了颗粒体病毒的用量 及纯度对甘蔗二点螟致病力的关系,结果表明:颗 粒体病毒能够有效防治螟虫卵及幼虫,而LT50 随 着病毒剂量或幼虫虫龄的增长而增加[28]。另外,对 核型多角体病毒NPV 也做了相关研究,核型多角 体病毒具有宿主特异性高,对目标以外生物影响 小,可在环境中持续发挥作用等优点,具有较高的 研究价值[29]

3.2 昆虫病原真菌

另外一些应用得比较多的昆虫病原微生物是病 原真菌。主要包括白僵菌Beauveria bassiana 和绿 僵菌Metarhizium anisopliae 等。真菌是唯一可穿透害虫表皮进行侵染的病原微生物。Sivasankaran 等 在1990 年研究了白僵菌对二点螟的致病性及寄主 范围,发现二点螟的2 龄和3 龄幼虫很容易感染白 僵菌[30];Ashok 和Tandan 研究了3 种病原真菌对 甘蔗螟虫的致病性,结果显示:白僵菌和绿僵菌对 台湾稻螟、二点螟和大螟幼虫均具有很高的致病性[31]。 国内也曾做过这方面的报道,毛明盛等在1982 年 调查甘蔗二点螟时发现了一种虫草菌真菌[32]。刘磊 等在室内用喷雾法测定了4 株绿僵菌对甘蔗螟虫 3~4 龄若虫的致病力,结果表明,绿僵菌致病力 强弱与菌株种类和接种剂量有密切关系[33]。詹儒林 等也曾做过关于甘蔗二点螟杀虫真菌绿僵菌的筛选 与毒力测定试验,从椰心叶甲僵虫上分离得到10 株对甘蔗二点螟具有较好致病性的绿僵菌,其中 MC3 的致病性最好,且甘蔗二点螟的校正死亡率 随着MC3 菌株孢子浓度的增加而逐渐提高[34]

3.3 昆虫病原细菌

关于利用病原细菌防治甘蔗螟虫,目前研究比 较广泛的是苏云金芽孢杆菌。印度泰米尔纳德邦在 1997 年和1998 年分别2 次在田间试验中评价了5 种苏云金芽孢杆菌菌株防治甘蔗二点螟的效果。结 果表明,苏云金芽孢杆菌的使用较对照明显增加了 产量[35]。另外,在使用苏云金芽孢杆菌的同时,昆 虫会逐步产生抗性,但总是伴随着一些适度代价。 这些适度的代价主要包括抗性种群的发育历期缩 短、死亡率增加、羽化率、交配率、产卵量和孵化 率降低等[36,37]

3.4 昆虫病原线虫

利用昆虫病原线虫防治甘蔗螟虫的报道不多, 然而试验效果较好。昆虫病原线虫具有对寄主专 一,寄主范围广,对寄主具有主动搜索能力,可以 快速杀死害虫,对人畜、植物及有益生物安全等特 点。目前研究应用较多的昆虫病原线虫主要是斯氏 线虫科( Steinernematidae ) 和异小杆线虫科 (Heterorhabditidae)的线虫[38]。国外关于利用微孢子 虫防治甘蔗螟虫方面的研究也做过一些报道[39]

4 蔗螟性诱剂的研究及应用

关于利用蔗螟性诱剂防治甘蔗螟虫,国外的研 究始于20 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。20 世纪70 年 代初期,我国开始了对蔗螟性外激素的研究。经过 10 多年的努力,发现并合成了黄螟、条螟、二点 螟、大螟、白螟和台湾稻螟6 种蔗螟的性引诱剂, 并在蔗螟的预测预报及防治上得到了广泛的应用, 特别是应用性诱剂迷向法防治甘蔗条螟的技术,已 在很多蔗区得到推广[40]。1983~1990 年在广西、 四川、湖南和江西用二点螟性诱剂进行的防治试 验,取得与化学防治相当或优于化学防治的效果。 广西于1991 年通过二点螟性诱剂防治技术鉴定 [41]。平沙农场从1994 年开始引进广州甘蔗糖业研 究所的性诱剂进行迷向防治条螟的试验,1996 年 开始大面积推广应用该项技术。实践证明,性诱剂 迷向法可以达到控制条螟为害的目的,并且节省成 本,保护了生态环境[42]。广东翁源蔗区经6 年不懈 努力,坚持利用昆虫性信息素系统控制甘蔗螟虫, 取得了理想的综合防效[43]。经过多年的努力,结合 高效、低毒、低残留杀虫农药等的化学防治,目前 已形成一套比较完善的甘蔗螟虫系统控制技术。

5 生物防治甘蔗螟虫的应用前景

生物防治具有低成本,能有效保护天敌,并能 发挥持续控制作用等优点,是未来甘蔗螟虫防治的 主要发展方向。它既可解决因大量施用化学农药而 带来的环境污染、人畜安全等现实问题,又可提高 甘蔗、糖产品的产量与质量,从而增加农民的收入 及糖厂的经济效益和竞争力。

我国虽然在甘蔗螟虫的生物防治上取得了一些 进展,但因为各种原因一直很难得到大面积推广。 目前,国内研究最多的是利用寄生性天敌如赤眼蜂 寄生螟虫卵来防治甘蔗螟虫,田间的捕食性天敌也 很丰富,具有很大的研究空间。关于天敌昆虫的室 内实验和田间试验做了很多,但生产规模化和商品 化的总体程度还有待提高。究其原因,主要是天敌 昆虫本身受环境等因素影响比较大,而且又有其自 身的局限性,比如赤眼蜂只能寄生螟虫卵,而螟黄 足盘绒茧蜂和古巴蝇只能寄生幼虫,所以单靠某一 种天敌昆虫很难取得非常理想的效果。我国昆虫病 原微生物资源丰富,但国内利用昆虫病原微生物大 规模防治甘蔗螟虫至今未见报道。面对如此丰富的 资源,改变传统的防治思想,探索防治的新途径和 新方法,充分利用好各种资源,是未来很好的发展 方向。但与化学农药相比,利用病原微生物防治甘 蔗螟虫见效较慢,有时单独使用也很难很快取得控 制效果,微生物杀虫剂长期储存也存在一些问题。另外,性诱剂防治甘蔗螟虫的研究起步较晚,但其 作为一种新技术,具有其他防治措施无法取代的优 点。

实现生物防治甘蔗螟虫的大面积推广,首先应 加大对生物防治的基础性研究力度,筛选出天敌昆 虫的优势种群,将寄生性天敌和捕食性天敌有效结 合,并对其进行大规模饲养技术和释放技术研究; 关于病原微生物防治甘蔗螟虫的基础性研究应继续 完善,在接下来的田间应用中,还需进一步筛选最 佳剂型及施用方式,以提高其田间应用时的侵染 力;而关于性诱剂迷向技术防治蔗螟,主要从剂型 加工等工艺上进行完善。其次,应加大宣传力度, 提高农民环保意识,让蔗农充分认识到生物防治的 重要性。另外,我们可以借鉴国外关于生物防治甘 蔗螟虫的成功经验来发展我国的生物防治事业。最 后,应加大政府投入,指导企业提高科技水平,降 低防治成本,逐步实现生物防治的规模化,从而形 成良性循环,既能控制害虫,同时又能维护蔗田间 的生态平衡,从而达到和谐生态、协同控制的目标。

生物防治甘蔗螟虫,方法简单,成本低,效果 好,而且对人畜安全,并能大大减少农药对农田生 态环境的污染。可以预计,经过进一步研究,特别 是随着剂型加工等工艺的完善,在蔗螟的防治、环 境保护、维护生态平衡等方面,将会发挥更大的作 用。因此,需进一步加强生物防治的基础性和应用 性研究,推广已有的研究成果并不断开辟新途径, 将生物防治及其他防治措施有效结合,探索更有效 的综合防治措施,为我国国民经济和未来农业的可 持续发展提供有力保障。

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(本篇责任编校:李金玉)