我國農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用

曾 娟, 杜永均, 姜玉英, 劉萬才

(1.全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 北京 100125; 2. 溫州醫(yī)科大學(xué)健康與環(huán)境生態(tài)研究所, 溫州 325035)

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我國農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用

曾 娟1, 杜永均2*, 姜玉英1, 劉萬才1

(1.全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心, 北京 100125; 2. 溫州醫(yī)科大學(xué)健康與環(huán)境生態(tài)研究所, 溫州 325035)

通過多年的實驗室研究,結(jié)合從2009年開始的多地、多作物、多年田間試驗示范,集中研究了與重要農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測密切相關(guān)的性信息素配比和劑量、種專一性、微量組分、緩釋、誘捕器結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用技術(shù),解決了性信息素種間細(xì)微差別、種內(nèi)地理區(qū)系差異、信息素化合物的純化以及穩(wěn)定保護(hù)和緩慢均勻釋放等影響測報精準(zhǔn)度的關(guān)鍵問題,開發(fā)了適應(yīng)昆蟲飛行行為、利于捕獲收集的系列誘捕器,配合組裝了成套的田間應(yīng)用技術(shù),開發(fā)了性誘自動計數(shù)系統(tǒng),簡化了害蟲誘獲鑒定操作,促進(jìn)了蟲情自動化記載傳遞,豐富了弱光性害蟲監(jiān)測手段,從而在一定程度上實現(xiàn)了害蟲監(jiān)測預(yù)警輕簡化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化。分析提出為促進(jìn)性誘監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展,要建立性誘監(jiān)測技術(shù)的科學(xué)評價體系,并在遷飛性害蟲、同種害蟲的不同地理種群監(jiān)測中開辟性誘技術(shù)應(yīng)用的新領(lǐng)域。

昆蟲性信息素; 誘殺效果; 預(yù)測預(yù)報; 自動計數(shù)

耕作制度的改變和設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,導(dǎo)致害蟲種群動態(tài)和發(fā)生特點(diǎn)顯著變化[1-3],對害蟲監(jiān)測預(yù)警工作提出了新的挑戰(zhàn)。城鄉(xiāng)豐富燈光及其他因素的干擾,致使傳統(tǒng)燈誘和糖醋液誘蛾效果下降,而一些弱光性害蟲(如稻縱卷葉螟)對燈誘反應(yīng)不強(qiáng),趕蛾等傳統(tǒng)測報方法又費(fèi)時費(fèi)力,相應(yīng)的監(jiān)測手段發(fā)展滯后。此外,基層測報隊伍目前欠缺昆蟲種類鑒定知識,影響燈誘分類計數(shù)的準(zhǔn)確性,也是我國測報工作面臨的一個難題。近年來國家提出了農(nóng)業(yè)數(shù)字化的宏觀規(guī)劃和發(fā)展要求[4],也為病蟲測報調(diào)查工具革新和技術(shù)研發(fā)提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

利用昆蟲性信息素進(jìn)行害蟲種群監(jiān)測,由于其專一性和敏感性的優(yōu)勢,不需要進(jìn)行種類鑒定,受到國際植保專家的認(rèn)可和基層技術(shù)人員的歡迎。長期以來,由于一些關(guān)鍵技術(shù)瓶頸未能克服,我國害蟲性誘監(jiān)測技術(shù)不能滿足大范圍田間應(yīng)用的實際需求。從2009年開始,全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心根據(jù)生產(chǎn)實際需要,聯(lián)合國內(nèi)多家性誘技術(shù)研發(fā)和工具生產(chǎn)單位,在全國范圍內(nèi)組織開展了重要農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測技術(shù)的試驗示范,通過實驗室研發(fā)和田間驗證之間不斷反饋、相互促進(jìn),逐步解決了農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測的關(guān)鍵問題,集成配套了田間應(yīng)用技術(shù),為性誘監(jiān)測技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

1 農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測試驗概況

2009年,全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心正式啟動了全國范圍內(nèi)的害蟲性誘監(jiān)測技術(shù)試驗示范和推廣應(yīng)用工作,并持續(xù)至今。當(dāng)年,全國共有32個省、200個縣、552個試驗點(diǎn)開展了17種農(nóng)業(yè)害蟲的性誘監(jiān)測試驗,然而,不同地區(qū)、不同害蟲種類性誘監(jiān)測效果差異很大,影響了對性誘監(jiān)測技術(shù)有效性和實用性的科學(xué)評價。為了把握重點(diǎn)、深入試驗,自2010年起,根據(jù)前一年的試驗結(jié)果,安排性誘監(jiān)測技術(shù)需要完善的害蟲種類進(jìn)一步試驗示范(見表1),并提出性誘監(jiān)測技術(shù)成熟、建議推廣使用的害蟲種類。目前在生產(chǎn)中應(yīng)用性誘監(jiān)測的害蟲種類有棉鈴蟲(Helicoverpaarmigera)、棉紅鈴蟲(Pectinophoragassypiella)、小菜蛾(Plutellaxylostella)、斜紋夜蛾(Spodopteralitura)、甜菜夜蛾(Spodopteraexigua)、桃小食心蟲(Carposinasasakii)、梨小食心蟲(Grapholithamolesta)、茶毛蟲(茶黃毒蛾)(Euproctispseudoconspersa)、茶細(xì)蛾(Caloptiliatheivora)。

2 農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究

2.1 優(yōu)化誘芯的配比、劑量

2.1.1 穩(wěn)定信息素主組分組成、配比

迄今為止,絕大多數(shù)昆蟲的性信息素引誘作用及其特異性是通過多組分化合物、以特定的比例、濃度組成的混合物實現(xiàn)的。同時,一些昆蟲的性信息素組分中具有相同的1種或多種化合物,不同昆蟲是依賴其多組分及其比例的差異達(dá)到種的專一性,只有做到組分、配比的差異穩(wěn)定才能達(dá)到性誘監(jiān)測中誘蟲種類的專一性,這一點(diǎn)對于測報非常重要。例如順11-十六碳烯醛是二化螟(Chilosuppressalis)、小菜蛾、棉鈴蟲、煙青蟲(Helicoverpaassulta)等多種鱗翅目昆蟲的性信息素組分之一,而棉鈴蟲和煙青蟲的性信息素主要成分都是順11-十六碳烯醛和順9-十六碳烯醛,其差異只是兩者的濃度比例不同。通過鑒定近似種性信息素組分和配比的細(xì)微差異,結(jié)合田間比較試驗,最終調(diào)整得到二化螟等多種害蟲的合成性信息素配比,確保了測報專用誘芯的誘捕專一性。同時,建立了一套集成自動滴定、衡量灌裝系統(tǒng),確保每一誘芯承載同樣劑量的性信息素活性化合物,并建立了質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制方法和釋放速率的檢測方法。

表1 2010-2013年重要農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測試驗點(diǎn)數(shù)量1)

1) 括弧中的數(shù)字為開展性誘自動計數(shù)試驗點(diǎn)數(shù)目。

The data inside the bracket indicates the number of experimental sites for taking the trials of auto-counting system.

2.1.2 微量組分的作用

為穩(wěn)定誘芯活性,并使之適應(yīng)田間長期監(jiān)測的需要,要求每種誘芯具有完整的性信息素化合物組成和恰當(dāng)?shù)臐舛缺壤?如果缺失其中的一些組分,即使是極微量的,也會顯著降低其活性,甚至失去引誘作用。通過引入這些微量組分,大幅提高了誘芯的田間誘測效果。例如豆莢野螟(Marucavitrata)的性信息素主要組分是反-10,反-12-十六碳二烯醛,但是2種微量組分,反-10,反-12-十六碳二烯醇和反-10-十六碳烯醛是不可缺少的[5]。一些親緣關(guān)系很近的昆蟲性信息素組成比較接近,例如斜紋夜蛾、甜菜夜蛾等昆蟲的性信息素中都含有順-9,反-12-十四碳二烯乙酸酯,但在不同昆蟲中所占比例不一樣,順9,反-12-十四碳二烯乙酸酯在斜紋夜蛾性信息素各組分中所占的比例在10%左右,但如果缺失這一組分,而只含有主要組分順9,反-11-十四碳二烯乙酸酯,誘芯就沒有任何引誘作用[6];同時,微量組分的含量太高或太低都會降低引誘作用,甚至沒有活性。

2.1.3 去除異構(gòu)體雜質(zhì)與提純

除了少數(shù)化合物是從天然生物體中提取純化外,有機(jī)合成天然性信息素的有效成分是實現(xiàn)誘芯批量生產(chǎn)的必然途徑。然而,合成產(chǎn)品中總會有不同含量的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體和其他雜質(zhì)而影響純度,其中異構(gòu)體對性信息素有效成分誘測作用的發(fā)揮有顯著的抑制作用,且一些昆蟲種類對此非常敏感,因此,去除異構(gòu)體等雜質(zhì)、提純化合物的生產(chǎn)工藝非常關(guān)鍵。例如豆莢野螟的性信息素主要組分為反-10,反12-十六碳二烯醛,其EZ、ZE、ZZ異構(gòu)體都會顯著抑制引誘作用[5,7],且反-10,反12-十六碳二烯醛在99%純度時具有引誘作用,但在純度只有92%時就沒有活性。為了去除結(jié)構(gòu)異構(gòu)體和雜質(zhì)、解決純度的問題,采取以下幾種辦法:1)合成路徑(流程)的選擇;2)嚴(yán)格控制合成條件,如試劑、無氧、無水、控溫等條件;3)建立一套AgNO3層析、精餾和制備液相等高效的分離純化技術(shù)和方法,保證誘芯性信息素各組分高純度、無顯著雜質(zhì)。

2.2 適應(yīng)地理區(qū)系差異

同種昆蟲的性信息素存在地理區(qū)系的差異,分為兩種類型,一類是不同地理種群有相同的性信息素成分,但各組分之間的濃度比例不同,另一類則是各組分結(jié)構(gòu)不同。在已經(jīng)鑒定的化學(xué)信息素中,第一類情況比較普遍,即各組分組成比例存在差異,如棉鈴蟲[8]、歐洲玉米螟(Ostrinianubilalis)[9-10]、亞洲玉米螟(Ostriniafurnacalis)[11],琥珀半白大蠶蛾(Hemileucaelectra)[12],鮮黃半白大蠶蛾(Hemileucaeglanterina)[13],黃地老虎(Agrotissegetum)[14-15],金紋細(xì)蛾(Phyllonorycterringoniella)[16]。第二類情況較少,但在重要的農(nóng)業(yè)害蟲上也不乏實例,例如在菲律賓、印度、日本和中國,稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocismedinalis)性信息素的組分種類和比例就各不相同[17]。

同種昆蟲性信息素地理區(qū)系差異的存在,是性誘監(jiān)測技術(shù)大范圍推廣應(yīng)用的難點(diǎn)。通過多年多點(diǎn)的田間試驗,針對棉鈴蟲、亞洲玉米螟、二化螟、稻縱卷葉螟等害蟲進(jìn)行了組分、配比不同的多種型號誘芯的誘測效果對比試驗,篩選出一系列適宜不同地理區(qū)系種群、符合田間監(jiān)測需要的誘芯配方[18-21],從而提高了性誘監(jiān)測技術(shù)的地域適應(yīng)性。

2.3 緩釋技術(shù)

由于昆蟲性信息素組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)大多都有1至3個雙鍵、共軛結(jié)構(gòu)、醛基等不穩(wěn)定基團(tuán),暴露在田間高溫、高濕、紫外線的環(huán)境中極不穩(wěn)定,所以需要有一定的抗氧化、抗紫外線穩(wěn)定劑來保護(hù)相應(yīng)的基團(tuán)以免降解;同時,為模擬自然界昆蟲性信息素的微量釋放,滿足害蟲種群動態(tài)監(jiān)測對性誘劑均勻釋放、長期有效的要求,又需要使用緩釋材料控制釋放速率。因此,誘芯載體必須選擇含有穩(wěn)定保護(hù)劑和緩釋劑的材料和結(jié)構(gòu)。

過去,普遍使用天然橡膠作為性信息素釋放基質(zhì),其缺點(diǎn):1)在生產(chǎn)過程中需要硫化,在潮濕環(huán)境下,會形成硫酸而降價活性化合物;2)其釋放是依賴劑量的釋放(dose-dependent release),初始階段劑量高、釋放量大,之后含量低、釋放量少。在害蟲防治中,可以通過提高性信息素含量、田間放置密度來避免這些缺點(diǎn)對誘集效果的短期影響;然而,在害蟲種群動態(tài)監(jiān)測中,瞬時誘集量并不是最重要的評價指標(biāo),保證性信息素緩慢、均一釋放,從而避免性誘監(jiān)測技術(shù)本身對蟲量誘集曲線波動的影響,才是最需要解決的技術(shù)瓶頸。隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展,一些釋放緩慢、質(zhì)量穩(wěn)定的合成橡膠和其他高分子材料的出現(xiàn),特別是具有灌液結(jié)構(gòu)的PVC毛細(xì)管誘芯的應(yīng)用,可保證性信息素化合物釋放均勻,在田間幾乎達(dá)到恒量釋放(zero-order release,即藥物釋放速率不隨時間變化而改變)的要求,持效期長達(dá)6～10周,甚至更長。

2.4 改進(jìn)誘捕器設(shè)計

在全國范圍的害蟲性誘監(jiān)測試驗初期,大量開展了水盆、粘膠和圓筒形等不同類型誘捕器的誘集效果比較試驗。盡管對不同種類的害蟲而言,各種誘捕器的效果不盡相同,但各地從使用便捷性的角度,提出了誘捕器改進(jìn)的需求,如水盆誘捕器需要定期加水、遇暴風(fēng)雨容易翻覆,粘膠誘捕器遇風(fēng)沙后黏性不足、需定期更換粘膠、雜質(zhì)多影響計數(shù)等。通過視頻記錄分析昆蟲交配行為中定向飛行軌跡和陷落試驗,設(shè)計開發(fā)出不依賴于水盆和粘膠的倒置開放式新型飛蛾誘捕器[22]。該誘捕器安裝簡便,不需加水和換膠、省工省力,維護(hù)成本低,使性信息素的大范圍應(yīng)用成為可能。

2.5 田間監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

基于誘芯、誘捕器技術(shù)研發(fā)成果,為進(jìn)一步規(guī)范害蟲性誘監(jiān)測田間應(yīng)用技術(shù),從而提高各地性誘監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可比性,開展了基于誘捕器類型的應(yīng)用技術(shù)分類、田間放置技術(shù)配套等標(biāo)準(zhǔn)化工作。

2.5.1 明確分類依據(jù)和適用范圍

根據(jù)昆蟲分類地位、蟲體大小、飛行特征、陷落原理和田間試驗結(jié)果,對使用同種誘捕器類型的害蟲進(jìn)行歸類,基本分為螟蛾類、夜蛾類、小型昆蟲類和果蠅、實蠅類4大類通用型誘捕器類型(見表2)。其中,螟蛾類指在性信息素調(diào)控的定向飛行行為過程中,飛行軌跡為Zig-Zag曲線型,在接近誘芯且發(fā)現(xiàn)并不是真正的雌蛾后,其飛行軌跡為垂直上行,而因此進(jìn)入倒置漏斗的誘捕器腔體中無法逃脫的,包括鱗翅目中絕大部分螟蛾科害蟲以及一部分體型中等、飛行軌跡類似的夜蛾科、毒蛾科害蟲;此類害蟲的誘捕器為鐘罩倒置漏斗式。夜蛾類指在接近誘芯過程中出現(xiàn)停歇、主動尋找揮發(fā)源的蛾類,主要包括個體較大的夜蛾科害蟲;此類害蟲的誘捕器為圓筒菱形入口式。小型昆蟲類主要包括蟲體微小的卷蛾 科、細(xì)蛾科和盲蝽等害蟲,這類害蟲不易陷落于螟蛾類、夜蛾類通用型誘捕器中,容易逃脫,仍需用粘膠捕捉;此類害蟲的誘捕器為翅膀形粘膠式。果蠅、實蠅類包括雙翅目的實蠅科和果蠅科的蠅類昆蟲。

表2 農(nóng)業(yè)害蟲性誘監(jiān)測誘捕器標(biāo)準(zhǔn)化分類

2.5.2 田間放置技術(shù)

2.5.2.1 試驗田要求

根據(jù)多年多點(diǎn)試驗結(jié)果,應(yīng)選擇種植主要寄主作物、比較空曠的田塊作為試驗田,試驗田面積不小于3 335 m2,方可誘捕數(shù)量反映一定區(qū)域內(nèi)目標(biāo)害蟲的種群動態(tài)。此外,對多食性害蟲應(yīng)依據(jù)代次、區(qū)域的不同適當(dāng)更換試驗田,如棉鈴蟲在黃淮、華北地區(qū),二代主要為害棉花,三、四代主要為害玉米、蔬菜等。

2.5.2.2 誘捕器空間布局

為避免風(fēng)向?qū)π哉T監(jiān)測的影響,且方便技術(shù)人員操作,提出了適應(yīng)于不同作物田的誘捕器空間布局。對水稻、棉花、蔬菜以及苗期玉米等低矮作物田,誘捕器應(yīng)放置在試驗田中,每塊田放置3個重復(fù),相距50 m呈正三角形放置,每個誘捕器與田邊距離不少于5 m;對成株期玉米等高稈作物田,誘捕器應(yīng)放置于田埂上,3個重復(fù)可放于同一條田埂上相距50 m呈直線排列,田埂走向須與風(fēng)向垂直。

2.5.2.3 誘捕器放置高度

根據(jù)害蟲田間活動的空間垂直分布特點(diǎn),誘捕器放置高度有所不同。依據(jù)多年多點(diǎn)的試驗結(jié)果,提出了不同害蟲種類和寄主作物田推薦性的放置高度(見表3)。

表3 農(nóng)業(yè)害蟲性誘誘捕器放置高度

2.5.2.4 安全間隔距離

鑒于昆蟲性信息素相互影響的普遍現(xiàn)象,更由于近似昆蟲種類間性信息素差異細(xì)微,為避免互相干擾,不同害蟲性誘捕器若要進(jìn)行組合排列,尤其是同一寄主作物上的不同害蟲性誘捕器(如二化螟和稻縱卷葉螟),誘捕器至少要相距10 m以上。

2.6 性誘電子自動計數(shù)系統(tǒng)

昆蟲性信息素引誘的最大特點(diǎn)是專一性,即一種性誘劑只能誘捕一種靶標(biāo)害蟲。利用這一特性,在引誘靶標(biāo)害蟲至誘捕器的同時,在進(jìn)蟲口處采用電子紅外感應(yīng)系統(tǒng)記錄害蟲陷落行為,按陷落次數(shù)進(jìn)行計數(shù),將計數(shù)結(jié)果進(jìn)行存儲、轉(zhuǎn)存和無線傳輸,即害蟲性誘電子自動計數(shù)系統(tǒng)[23]。該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是不需要鑒定昆蟲種類,實現(xiàn)自動記錄,儲存長達(dá)8個月的數(shù)據(jù)、并可通過USB接口輸出數(shù)據(jù),也可以通過通信服務(wù)實時發(fā)射至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫或移動終端中。目前該系統(tǒng)正在玉米螟、棉鈴蟲、二點(diǎn)委夜蛾、稻縱卷葉螟、小地老虎、黏蟲等6種性誘監(jiān)測技術(shù)比較成熟的害蟲種類上試驗示范[24],進(jìn)行感應(yīng)器敏感性、計數(shù)冗余排除和準(zhǔn)確性驗證等一系列的改進(jìn)和完善。害蟲性誘電子自動計數(shù)系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用,為實現(xiàn)害蟲監(jiān)測自動化開辟了嶄新的途徑。

3 性誘監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢和局限

3.1 性誘監(jiān)測技術(shù)的優(yōu)勢

3.1.1 專一性與自動化

由于性誘監(jiān)測的專一性,可以幫助確定靶標(biāo)害蟲,省去種類鑒定環(huán)節(jié),適宜于基層廣泛應(yīng)用;同時,與自動計數(shù)相結(jié)合,使害蟲監(jiān)測工具的自動化、數(shù)字化成為可能。此外,性誘監(jiān)測還有可能幫助糾正因分類知識不足而導(dǎo)致的害蟲種類混雜,例如煙草害蟲中棉鈴蟲和煙青蟲的區(qū)別,玉米害蟲中亞洲玉米螟、桃蛀螟、棉鈴蟲、稻蛀莖夜蛾、黃草地螟(Loxotageverticalis)等的區(qū)分,從而幫助基層實現(xiàn)監(jiān)測精準(zhǔn)化。

3.1.2 弱光性害蟲監(jiān)測

一些弱趨光性昆蟲采用常規(guī)的燈誘和趕蛾等技術(shù)不能達(dá)到精準(zhǔn)目的,例如梨小食心蟲、桃小食心蟲、稻縱卷葉螟、斜紋夜蛾、豆莢野螟,而性誘監(jiān)測技術(shù)可以彌補(bǔ)這些不足。

3.1.3 小范圍精細(xì)化監(jiān)測

由于性誘監(jiān)測誘捕到的是成蟲,實際為害的是下一代幼蟲,兩者之間有一定的時間差距,可以遠(yuǎn)在經(jīng)濟(jì)損失之前檢測到蟲害的發(fā)生,并精確地確定為害的地點(diǎn)和范圍,更有助于制定正確的防治策略、選擇適宜的防治措施和最佳的噴施農(nóng)藥時間,這在小范圍測報和一些區(qū)域性發(fā)生的害蟲測報上優(yōu)勢非常明顯。例如三化螟的發(fā)生在許多情況下是小范圍和區(qū)域性發(fā)生的,由于田間設(shè)置測報燈受到電源等多方面條件限制,固定的測報點(diǎn)難以覆蓋,而性誘監(jiān)測器輕便靈活、較易設(shè)置,可提高監(jiān)測覆蓋率。

3.2 影響性誘監(jiān)測的限制因子

3.2.1 生物因子

3.2.1.1 田間背景氣味

誘芯在田間釋放性信息素,受田間作物的背景氣味或其周邊植物氣味的影響。同一作物上不同昆蟲種類之間也有影響,例如水稻上的二化螟和稻縱卷葉螟之間、蔬菜上的斜紋夜蛾和小地老虎之間等,都可以影響對方的誘捕效果。同時,大量田間試驗數(shù)據(jù)表明,在同一作物生境中,其他害蟲種群蟲口密度大時,釋放的信息素也可能影響靶標(biāo)害蟲的誘捕。然而實際應(yīng)用時,通常需要同時監(jiān)測多個靶標(biāo)害蟲,若將幾種害蟲的性信息素誘芯放置于同1個誘捕器內(nèi),其性信息素相互干擾,幾種靶標(biāo)害蟲有可能都誘捕不到。因此1個誘捕器內(nèi)只能設(shè)置1種靶標(biāo)害蟲誘芯,且必須在一定的安全間隔距離之外分別設(shè)置不同的誘捕器和不同的誘芯。

3.2.1.2 世代差異

多年多點(diǎn)的試驗結(jié)果表明,許多鱗翅目害蟲的越冬代雄蛾對性信息素反應(yīng)比較強(qiáng)烈,而其他代次反應(yīng)則相對遲鈍,如在長江以南的一些稻區(qū),二化螟越冬代性誘監(jiān)測的誘蟲量遠(yuǎn)高于測報燈,但二代、三代害蟲性誘監(jiān)測的絕對數(shù)量要低于燈誘。主要原因之一是不同世代間性比差異的影響,田間越冬代和一代成蟲雌雄比接近1∶1,性誘效果較好;而二、三代雌蛾量要多于雄蛾。這樣田間雌蛾與人工合成誘芯之間形成很強(qiáng)的競爭,降低了合成誘芯的誘捕量。

3.2.1.3 補(bǔ)充營養(yǎng)習(xí)性

一些昆蟲羽化后有特定的生活習(xí)性也影響其蟲源的分布,從而影響誘捕數(shù)量,例如亞洲玉米螟在羽化后會飛至附近的花草中補(bǔ)充營養(yǎng),在花草中的蟲量反而高于玉米地。因此,在田間設(shè)置誘捕器時,應(yīng)考慮到成蟲對蜜源植物的趨性,由此適當(dāng)考慮誘捕器的位置。

3.2.2 非生物因子

一切影響性信息素釋放以及昆蟲生殖系統(tǒng)發(fā)育和交配行為的環(huán)境非生物因子,都可能成為影響性誘監(jiān)測的因素,但影響程度和范圍有所不同。多地試驗證明了溫度對性誘效果有影響,主要原因之一是高溫加快性信息素的揮發(fā),縮短誘芯使用時間,表現(xiàn)在害蟲同一地區(qū)不同代次間和不同地區(qū)誘測效果的差異,如棉鈴蟲性誘在新疆使用后期受高溫影響較大;二是溫度影響害蟲的交配行為,如二化螟雄蛾交配適宜溫度為20 ℃左右,二、三代成蟲發(fā)生期,田間環(huán)境溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交配適宜溫度,雄蛾對性信息素的反應(yīng)會下降,這也是田間誘捕量相對較低的原因之一。同溫度一樣,環(huán)境濕度也可以通過影響昆蟲的交配行為,從而影響性誘效果。

風(fēng)速和風(fēng)向影響誘芯中性信息素擴(kuò)散的范圍、方向和區(qū)域,同時風(fēng)速也影響昆蟲的飛行,風(fēng)速太高、超過一定的范圍時,一些昆蟲可能不飛行了,從而對性誘監(jiān)測的誘蟲量造成影響。光周期和光強(qiáng)度會影響昆蟲的交配行為節(jié)律和交配行為反應(yīng),因而影響性信息素的誘捕效果。

4 性誘監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 建立性誘監(jiān)測技術(shù)評價體系

盡管近年來大力推進(jìn)農(nóng)業(yè)害蟲的性誘監(jiān)測技術(shù),但除了少數(shù)唯一依賴性誘監(jiān)測技術(shù)的害蟲種類(梨小食心蟲、桃小食心蟲)以外,許多大田作物的重要害蟲性誘監(jiān)測仍然停留在試驗示范階段。究其原因,除了傳統(tǒng)監(jiān)測方法的使用慣性,最大的障礙是缺乏科學(xué)的誘測效果評價體系,難以與歷史數(shù)據(jù)對比。因此,今后應(yīng)從以下幾方面建立性誘監(jiān)測技術(shù)評價體系,從而科學(xué)理性地判斷其誘測效果和應(yīng)用價值。一是在大量對比試驗的基礎(chǔ)上,開展標(biāo)準(zhǔn)化性誘監(jiān)測工具與燈誘等其他監(jiān)測工具對成蟲誘測效果評價,明確性誘雄蟲與燈誘雌雄蟲的數(shù)量關(guān)系,通過世代間性比系數(shù)折算性誘監(jiān)測的總種群數(shù)量;二是研究性誘動態(tài)曲線與田間幼蟲實際發(fā)生量之間的相關(guān)性,提出以性誘監(jiān)測的成蟲(雄蟲)數(shù)量預(yù)測下一代幼蟲發(fā)生的數(shù)量關(guān)系模型;三是通過人工計數(shù)與自動計數(shù)的對比試驗,改進(jìn)陷落識別敏感性和計數(shù)準(zhǔn)確性;四是綜合考慮作物生育期、氣象因子等環(huán)境條件對性誘監(jiān)測的影響,提出性誘監(jiān)測穩(wěn)定發(fā)揮作用的環(huán)境條件應(yīng)用范圍和置信區(qū)間。

4.2 開辟遷飛性害蟲性誘監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用新領(lǐng)域

在許多遷飛性害蟲的預(yù)測實踐中,燈誘監(jiān)測出現(xiàn)蛾峰時,并不一定預(yù)示著大量成蟲的遷入定殖和發(fā)生,而有可能是遷飛過程尚未完成、性成熟發(fā)育程度不夠的過境蛾峰,因此需要用雌蛾卵巢發(fā)育級別來指示種群的宿留與否。有研究證實,某些遷飛性昆蟲,如小地老虎[25]、黏蟲[26]的雌雄蟲性成熟發(fā)育進(jìn)度大體保持一致,雄蟲性成熟能對性信息素做出行為反應(yīng)(即能被性誘監(jiān)測器誘捕)時,同種雌蟲也處于需要進(jìn)行交配的性活躍期。在河北康保縣進(jìn)行的草地螟性誘監(jiān)測試驗表明[27],性誘相比于燈誘,蛾量明顯偏低,但誘蟲曲線峰型明顯、蛾峰日指示準(zhǔn)確;而只有在成蟲進(jìn)入性成熟、環(huán)境條件適宜交配時,才可以通過性誘捕器誘集到雄蟲。如果進(jìn)一步的深入、廣泛試驗證明,在對遷飛性害蟲的性誘監(jiān)測中出現(xiàn)蛾峰,即意味著成蟲達(dá)到性成熟,并將在當(dāng)?shù)厮蘖簟⒔晃病a(chǎn)卵,則說明性誘監(jiān)測可作為對遷飛性害蟲實際發(fā)生的直接指示,可替代雌蛾卵巢發(fā)育級別解剖,發(fā)出該害蟲在當(dāng)?shù)亟晃病a(chǎn)卵和幼蟲發(fā)生的警示,對短期預(yù)警具有重要意義。

4.3 區(qū)分地理種群與提高性誘監(jiān)測適用性

前人研究證明,多種農(nóng)林害蟲不同地理種群間性信息素誘蛾效果差異很大,即表現(xiàn)為性信息素在同一物種中不同種群間的差異(多型性),導(dǎo)致這種差異的原因主要有地理隔絕、寄主和發(fā)育生態(tài)因子等,且與種內(nèi)等位基因或量化的遺傳變異相關(guān)[28]。同種昆蟲性信息素的變異,產(chǎn)生不同的性信息素遺傳型,是昆蟲種下分化的一個方面[29];根據(jù)Diehl 等的論述[30],可根據(jù)不同的性信息素類型標(biāo)識地理種和寄主族。由此,如果不同地區(qū)的同種昆蟲適用不同的性信息素,且這種特性保持穩(wěn)定,則預(yù)示該昆蟲有不同生物型或不同種群分化的可能,這為昆蟲種群分化研究提供了直接的證據(jù)。在全國范圍內(nèi)的害蟲性誘監(jiān)測應(yīng)用中,確實發(fā)現(xiàn)了不同地區(qū)的棉鈴蟲、亞洲玉米螟、二化螟、稻縱卷葉螟等存在性信息素差異的問題,并促使了適應(yīng)不同地理種群的配方研發(fā)和實際應(yīng)用。在今后的推廣應(yīng)用中,一方面要注意根據(jù)多點(diǎn)試驗結(jié)果,確定適用于不同地區(qū)的誘芯最優(yōu)配方,提高當(dāng)?shù)卣T捕效果,增強(qiáng)各地監(jiān)測數(shù)據(jù)的可比性;另一方面,可以利用種內(nèi)地理種群的性信息素差異,通過同一地點(diǎn)對應(yīng)不同地理種群的多種誘芯配方的聯(lián)合使用,監(jiān)測害蟲的種群結(jié)構(gòu)和數(shù)量變化動態(tài)、不同地理種群間擴(kuò)散交流情況,甚至遷飛路徑等,從而豐富性誘監(jiān)測應(yīng)用的實踐意義。

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(責(zé)任編輯：田 喆)

Development and application of sex pheromone in population monitoring of crop insect pests in China

Zeng Juan1, Du Yongjun2, Jiang Yuying1, Liu Wancai1

(1. National Agro-Technical Extension and Service Centre, Beijing 100125, China; 2. Institute of Health & Environment, Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035, China)

Based on laboratory research achievements over the years, insect sex pheromones have been applied in crop pest investigation on various crops in multiple sites of China since 2009. In these in-door and out-door experiments, many essential biotic and abiotic factors related to practical technology of insect sex pheromone were studied and improved, such as the ratio and dose of effective compounds, species specificity, minor components, control of slow release, trap design and field application technologies. Thus, we resolved technical issues, which would affect trapping efficacy, including the optimization of pheromone formula among inter-species or geographical populations, and the purification, stabilization and slow release of pheromone compounds. Furthermore, a series of newly designed traps, practical field application techniques, and corresponding auto-counting systems were developed and integrated. All these achievements provide opportunities to simplify species identification, promote auto-recording and transmission of pest information, enrich monitoring methods on insect species less sensitive to lights, and eventually realize facilitation, standardization and automation of crop pest investigation to some extent. Next, we should establish scientific assessment system, and explore new application field of sex pheromone in monitoring of migratory pests and different geographical populations in intra-species.

insect sex pheromone; trapping effect; forecasting; auto-counting

2014-06-13

2014-07-09

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203036)

S 431

B

10.3969/j.issn.0529-1542.2015.04.002

* 通信作者 E-mail:dyj@wzmc.edu.cn