2種早竹造癭害蟲植物源誘控技術

耿顯勝，舒金平，張 威，石 堅

(1. 中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，浙江 杭州 311400；2. 浙江省德清縣森林病蟲防治檢疫站，浙江 德清 313200)

化學農藥的大量使用，在殺死害蟲的同時也殺死了天敵昆蟲等非靶標生物，且環境中殘留的農藥威脅人類健康，造成害蟲抗藥性（resistance）、再增猖獗（resurgence）和農藥殘留（residue）的“3R”問題。害蟲植物源誘控技術利用靶標害蟲特別敏感或偏好的揮發物組合誘殺靶標害蟲，不僅能避免化學農藥的大量使用，緩解“3R”問題，且防治效果好，使用簡單，節約成本[1-3]。植物源誘控技術已在橘小實蠅（Bactrocera dorsalis(Hendel)）[1,4]、柑橘大實蠅（Bactrocera minax(Enderlein)）[1]、棉鈴蟲（Helicoverpa armigera(Hübner)）[5]、蘋果蠹蛾（Cydia pomonella(L.)）[6]、紅脂大小蠹（Dendroctonus valensLeConte）[7]、松墨天牛（Monochamus alternatusHope）[8]等害蟲規模化防治中推廣應用，產生了顯著的經濟效益和生態效益。

造癭害蟲是早竹（Phyllostachys praecoxC. D.Chu et C. S. Chao）林的重要害蟲，在浙江德清縣早竹林嚴重發病林地危害率高達70%[9]，且近年來其危害呈上升的趨勢。通過對蟲癭昆蟲的飼養和物種鑒定，明確了早竹造癭害蟲有竹癭廣肩小蜂（Aiolomorphus rhopaloidesWalker）、剛竹泰廣肩小蜂（Tetramesa phyllostrachitisGahan）、竹泰廣肩小蜂（Tetramesa bambusaePhilips）等[9-10]，而竹泰廣肩小蜂和剛竹泰廣肩小蜂數量最多，是主要的早竹造癭害蟲。剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂的卵、幼蟲、蛹和初羽化成蟲均生活于封閉蟲癭的內部，隱蔽危害，防治困難。每年4—5月份，剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂的成蟲羽化出孔[9]，并在其短暫的成蟲期完成交配、產卵和寄主選擇行為。羽化出孔的成蟲脫離蟲癭的保護，是其生活史中最薄弱的時期，在此階段防控更易獲得成功。同時，造癭害蟲的寄主選擇行為主要由寄主揮發物來調控，故發展植物源誘控技術，在造癭害蟲成蟲羽化出孔后誘殺，可望解決造癭害蟲難以防治的問題。

研究表明，揮發物為基礎的誘控技術誘捕效果受到揮發物配方和劑量、揮發物釋放速率、誘捕器類型、誘捕器懸掛高度等因素的影響[11-13]，只有充分優化整合這些影響因素，才能最大限度提高害蟲誘控效果。本研究使用6種早竹揮發物標準品和早竹提取物制備誘芯，通過林間生物測定法篩選對早竹造癭害蟲有引誘效果的揮發物配方；設置不同類型的誘捕器和不同的懸掛高度，比較誘捕器的類型和懸掛高度對誘捕效果的影響；通過監測林間造癭害蟲的種群動態，確定剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂的林間活動規律。研究結果為早竹造癭害蟲植物源誘控技術研發應用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 化學試劑和誘捕器

水楊酸甲酯（CAS號119-36-8）、β-紫羅蘭酮（CAS號14901-07-6）、順-3-己烯-1-醇（CAS號928-96-1）、反-2-己烯醛（CAS號6728-26-3）、(E)-3,7,11,15-四 甲 基-2-十 六 碳 烯-1-醇（CAS號150-86-7）和反-2-己烯醇（CAS號 928-95-0）購于Sigma-Aldrich公司。瓊脂糖（CAS號9012-36-6）購于Genview公司。石油醚（CAS號8032-32-4）購于國藥集團化學試劑有限公司。三角形誘捕器、小船型誘捕器、桶型誘捕器、夜蛾誘捕器（不含誘芯）、實蠅誘捕器（不含誘芯）和全型空白誘芯購于北京中捷四方生物科技股份有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 早竹小枝揮發物的提取和成分分析 在浙江德清縣山民村早竹造癭害蟲生態調控示范林采集無病蟲害的早竹小枝，帶回實驗室，自來水洗凈后放入瓷盤中，并將瓷盤置于鼓風干燥箱內，80 ℃下烘干，使用萬能研磨儀（天津泰斯特有限公司）研磨成粉末。

稱取早竹粉末100 g，并按液料比8∶1的比例加入純凈水，采用水蒸氣蒸餾法提取早竹揮發物的蒸餾液，蒸餾液按1∶1的比例加入石油醚萃取，獲取早竹小枝揮發物，并保存于-20 ℃冰箱中備用。采用氣相色譜-質譜聯用（GC-MS）技術檢測揮發物的化學成分，檢測時使用的色譜條件和質譜條件同文獻[14]。GC-MS獲得的質譜數據使用標準質譜圖庫NIST 08檢索，并結合質譜圖中的分子離子峰和碎片離子峰定性分析揮發物的化學成分。

1.2.2 不同植物源引誘劑引誘效果監測 將購買的順-3-己烯-1-醇、反-2-己烯醛、(E)-3,7,11,15-四甲基-2-十六碳烯-1-醇、反-2-己烯醇、水楊酸甲酯和早竹提取物使用石油醚稀釋成0、1 000、10 000倍3個濃度梯度；β-紫羅蘭酮使用石油醚稀釋成1 000、10 000、100 000倍3個濃度梯度。稀釋液使用移液器取130 μL加入到全型空白誘芯內，待其揮發完后再重復添加1次。將誘芯用細鐵絲固定在三角形誘捕器上，完成誘捕器的制作。試驗以添加石油醚的全型空白誘芯作為對照，每種誘芯設置5個重復。

在生態調控示范林冠層的下層懸掛誘捕器誘捕早竹造癭害蟲。試驗于2018年4月2日開始，至2018年5月14日結束，期間于4月23日更換誘芯和粘蟲板1次。4月23日和5月14日統計粘蟲板上早竹造癭害蟲的數量，相同編號誘捕器2次統計結果合并，為該誘捕器的誘蟲量。

1.2.3 誘捕器不同懸掛高度誘捕效果監測 參考滕小慧等[15]的方法制作誘芯。使用微波爐制備2%的瓊脂糖凝膠400 mL，將凝膠置于90℃的水浴鍋內保溫，使膠液的溫度保持在90℃。將水楊酸甲酯和順-3-己烯-1-醇按30∶1的比例混合，取44.44 mL混合液緩慢加入到保溫的凝膠中，邊加入邊攪拌。加入完成后，再劇烈攪拌10 min。將混合均勻的凝膠倒入50 mL的離心管內，每管25 mL，待凝膠完全凝固后蓋上離心管蓋，于4 ℃冰箱暫存。誘芯在使用前用電烙鐵在離心管管壁和蓋子上打5個直徑為5 mm的小孔，并用細鐵絲將其固定在三角形誘捕器上，完成誘捕器制作。

在生態調控示范林同株早竹冠層的上層、中層和下層分別懸掛1個誘捕器，共設置4個重復。試驗于2019年4月10日開始，至2019年6月11日結束，期間于4月30日更換誘芯和粘蟲板1次。4月30日和6月11日統計粘蟲板上早竹造癭害蟲的數量，相同編號誘捕器2次統計結果合并，為該誘捕器的誘蟲量。

1.2.4 不同類型誘捕器誘捕效果監測 在2 mL的離心管內放入一個全型空白誘芯，將1 mL水楊酸甲酯和順-3-己烯-1-醇的混合物（30∶1）添加到離心管內，完成誘芯的制作。將誘芯用細鐵絲固定在三角形誘捕器、小船型誘捕器、桶型誘捕器、夜蛾誘捕器（不含誘芯）和實蠅誘捕器（不含誘芯）上，完成誘捕器的制作。

在生態調控示范林選取6個區組懸掛誘捕器，每個區組于早竹冠層的下層懸掛5種類型誘捕器各1個。試驗于2019年4月10日開始，至2019年6月11日結束，期間于4月30日更換誘芯和粘蟲板1次。4月30日和6月11日統計粘蟲板上早竹造癭害蟲的數量，相同編號誘捕器2次統計結果合并，為該誘捕器的誘蟲量。

1.2.5 早竹林造癭害蟲種群時序動態監測 誘芯的制作方法同1.2.3節，但將盛放凝膠的載體改成直徑6 cm的培養皿底，并將培養皿底粘在粘蟲板的中心，完成誘捕器的制作。在試驗早竹林冠層的下層懸掛5個誘捕器。試驗于2019年3月17日開始，每周更換誘芯和粘蟲板2次，更換的粘蟲板統計其粘附的造癭害蟲數量，試驗至6月11日結束。

1.2.6 數據處理 使用Excel 2010和SPSS 23.0軟件處理獲得的數據。按照沈佐銳[16]的方法對原始數據進行對數變換，并進行方差分析和差異顯著性檢驗。若變換后的數據依然方差不整齊，則對數據進行非參數檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同植物源引誘劑引誘效果監測

本研究分析、鑒定出順-3-己烯-1-醇、反-2-己烯醛、(E)-3,7,11,15-四甲基-2-十六碳烯-1-醇、反-2-己烯醇、β-紫羅蘭酮、水楊酸甲酯等早竹揮發物。購買上述6種揮發物標準品，用于早竹造癭害蟲的林間誘捕試驗。非參數檢驗發現，不同引誘劑對剛竹泰廣肩小蜂引誘效果差異顯著（χ2=34.97；P=0.028＜0.05）。除了早竹提取物原液、早竹提取物10 000倍液、反-2-己烯醛原液、反-2-己烯醛10 000倍液、β-紫羅蘭酮1 000倍液、β-紫羅蘭酮100 000倍液和(E)-3,7,11,15-四甲基-2-十六碳烯-1-醇1 000倍液這7組引誘劑誘捕的剛竹泰廣肩小蜂數量與對照組間的差異不顯著外（P＞0.05），其它14組引誘劑誘捕的剛竹泰廣肩小蜂數量均顯著高于對照組（P＜0.05）。水楊酸甲酯原液、順-3-己烯-1-醇原液和反-2-己烯醛1 000倍液作為引誘劑的誘捕器誘捕剛竹泰廣肩小蜂數量最多（圖1），分別為154.40±129.04、35.20±35.75、24.00±20.30頭，遠高于對照誘捕器的誘蟲量（3.75±1.71頭）。

非參數檢驗發現，不同引誘劑對竹泰廣肩小蜂的引誘效果差異顯著（χ2=39.62；P=0.008＜0.05）。反-2-己烯醛原液和1 000倍液、順-3-己烯-1-醇10 000倍液、β-紫羅蘭酮1 000倍液和100 000倍液、水楊酸甲酯10 000倍液、早竹提取物1 000倍液和反2-己烯醇1 000倍液8組引誘劑誘捕器誘捕的竹泰廣肩小蜂數量顯著高于對照組（P＜0.05）。其中反-2-己烯醛1 000倍液、順-3-己烯-1-醇10 000倍液和β-紫羅蘭酮1 000倍液作為引誘劑的誘捕器誘捕竹泰廣肩小蜂數量最多（圖1），分別為29.50±28.43、25.67±16.26和20.25±3.95頭，高于對照誘捕器的誘蟲量（8.00±2.16頭）。

2.2 誘捕器不同懸掛高度誘捕效果監測

生態調控示范林內于早竹冠層的上層、中層和下層分別懸掛誘捕器，比較誘捕器的不同懸掛高度對2種早竹造癭害蟲誘捕效果的影響。研究發現，冠層的上層誘捕的造癭害蟲數量多于冠層的中層，而冠層的中層誘捕的造癭害蟲數量多于冠層的下層（圖2）。方差分析表明，誘捕器懸掛于不同高度時，誘捕的造癭害蟲數量間存在顯著差異（F=7.675，P=0.022＜ 0.05），冠層的上層和中層誘捕的造癭害蟲數量顯著多于冠層的下層（P＜0.05），而冠層的上層和中層誘捕的造癭害蟲數量間差異不顯著（P＞0.05）。

2.3 不同類型誘捕器對2種早竹造癭害蟲的誘捕效果

采用5種不同類型的誘捕器在生態調控示范林6個區組進行誘捕試驗，發現小船型誘捕器和三角形誘捕器誘捕到更多的造癭害蟲，而桶型誘捕器、實蠅誘捕器和夜蛾誘捕器誘捕的造癭害蟲數量少（圖3）。隨機區組方差分析表明，不同類型誘捕器誘捕的造癭害蟲數量間差異顯著（F=20.042，P=0.000＜ 0.05）；而區組間的差異不顯著（F=0.794，P=0.566＞0.05）。統計分析還發現，小船型誘捕器的誘蟲量顯著多于三角形誘捕器的誘蟲量（P＜0.05），而三角形誘捕器的誘蟲量顯著多于桶型誘捕器（P＜0.05）、實蠅誘捕器（P＜0.05）和夜蛾誘捕器的誘蟲量（P＜0.05）。

圖1 不同揮發物作為引誘劑誘捕的造癭害蟲的數量Fig. 1 The number of 2 species of gall-inducing pests trapped by different volatiles as attractants

圖2 誘捕器不同懸掛高度的誘捕效果Fig. 2 The trapping effects of three different trap heights

2.4 早竹林2種造癭害蟲種群時序動態

利用篩選出的引誘劑配方監測剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂林間的種群時序動態。研究發現，剛竹泰廣肩小蜂成蟲開始活動的時間比竹泰廣肩小蜂成蟲早，且活動的歷期較竹泰廣肩小蜂長，但2種造癭害蟲成蟲活動的高峰期較接近。剛竹泰廣肩小蜂成蟲于4月2日開始被誘捕到，誘捕高峰期為4月23日到5月3日，5月24日后再無該蟲被誘捕到；竹泰廣肩小蜂成蟲于4月20日開始被誘捕到，誘捕高峰期為4月20日到4月30日，5月21后再無該蟲被誘捕到（圖4）。

3 討論

植食性昆蟲選擇寄主植物的行為可分為前后兩個連續階段，即搜尋階段和接觸試探階段，在搜尋階段，植物釋放特異性的揮發物是植食性昆蟲搜尋寄主植物的重要信號物質，昆蟲利用嗅覺感受器官對這些物質進行識別而到達植物[17-18]。因此，植物揮發物在調節昆蟲的寄主選擇行為中發揮重要功能，故可以利用植物揮發物的活性組分來誘殺害蟲[3,19]。

植物揮發物是植物在環境溫度下釋放到空氣中的小分子代謝物，目前已鑒定出的植物揮發物超過1 700種，而能夠影響昆蟲行為的植物揮發物達數百種[3,20-21]。鑒定影響昆蟲行為的植物揮發物主要采用觸角電位技術、氣相色譜-觸角電位聯用技術、實驗室生物測定、林間生物測定等技術方法[3]。本研究使用6種早竹來源揮發物標準品和早竹提取物作為候選引誘劑，采用林間生物測定法，測定了7種不同候選引誘劑的引誘效果。結果表明，水楊酸甲酯原液強烈地引誘剛竹泰廣肩小蜂，用其作為引誘劑的誘捕器誘捕剛竹泰廣肩小蜂數量的平均值為154.40頭，最大值為379頭。研究還發現，使用低濃度的反-2-己烯醛、順-3-己烯-1-醇、β-紫羅蘭酮和反-2-己烯醇作為引誘劑的誘捕器誘捕到較多的竹泰廣肩小蜂，且誘捕量顯著高于對照組（P＜0.05）。因此，基于剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂的誘捕量，初步確定以水楊酸甲酯和順-3-己烯-1-醇30∶1比例的混合物作為剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂的引誘劑配方。

圖3 5種不同形狀誘捕器的誘捕效果Fig. 3 The trapping effects of 5 different shapes traps

圖4 剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂種群時序動態Fig. 4 The temporal dynamics of the populations of T. phyllostrachitis and T. bambusae

揮發物為基礎的誘控技術的誘捕效果除了受揮發物配方和劑量影響外，誘捕器類型和誘捕器懸掛高度也顯著影響誘捕效果[12-13]。翟小偉等[12]比較了誘捕器顏色、類型、放置位置等因素對蘋果蠹蛾誘捕效果的影響，發現三角形誘捕器和水瓶式誘捕器的誘蟲效果最好，且誘捕器懸掛在樹冠中部的誘蟲量顯著高于樹冠的上部。李麗莉等[13]比較了不同高度、不同方位、不同誘芯劑量、不同類型誘捕器對梨小食心蟲（Grapholitha molestaBusck）誘蟲量的影響，發現7種類型誘捕器中以三角形誘捕器的誘捕效果最好，且誘捕器懸掛高度越高誘捕效果越好。本研究使用水楊酸甲酯和順-3-己烯-1-醇混合物配方（30∶1）制備成誘芯，用于比較誘捕器懸掛高度和誘捕器類型對誘捕效果的影響。研究表明，在早竹冠層的上層和中層懸掛誘捕器，能夠誘捕到更多的造癭害蟲，這可能與造癭害蟲趨向于在早竹冠層的中上層活動和尋找寄主有關[22]。本研究比較了不同類型誘捕器對誘捕量的影響，發現小船型誘捕器誘捕的造癭害蟲數量顯著多于三角形誘捕器（P＜0.05），而三角形誘捕器誘捕的造癭害蟲數量顯著多于桶型誘捕器（P＜0.05）、實蠅誘捕器（P＜0.05）和夜蛾誘捕器（P＜0.05）。因此，在后續的造癭害蟲大量誘殺時宜使用小船型誘捕器。

本研究對2種造癭害蟲的林間種群時序動態監測發現，剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂的成蟲活動高峰期較接近，均在4月下旬到5月上旬之間，因此可以利用這一規律，合理安排懸掛誘捕器的時間，提高植物源誘控技術的防控效果。

4 結論

本研究采用林間生物測定法比較了7種揮發物對2種早竹造癭害蟲的引誘效果，發現水楊酸甲酯強烈地引誘剛竹泰廣肩小蜂，而低濃度的順-3-己烯-1-醇對竹泰廣肩小蜂具有很好的引誘效果。比較了不同類型的誘捕器和不同懸掛高度對誘捕效果的影響，監測了2種早竹造癭害蟲林間的種群時序動態。研究結果表明，在4月下旬到5月上旬，使用水楊酸甲酯與順-3-己烯-1-醇30:1比例的混合物作為引誘劑，在早竹冠層的中層或上層懸掛小船型誘捕器，能夠誘捕到更多的剛竹泰廣肩小蜂和竹泰廣肩小蜂。研究結果為高效早竹造癭害蟲植物源誘控技術研發及早竹造癭害蟲的生態調控提供技術支撐。