水楊酸甲酯緩釋調控果園捕食性瓢蟲控害效果

摘要：【目的】利用化學信息素調控天敵昆蟲是害蟲綠色防控的重要措施之一。明確應用新型緩釋材料釋放水楊酸甲酯對蘋果園捕食性瓢蟲的調控作用，以及對蘋果繡線菊蚜的防治效果。【方法】連續2 a（年）調查了蘋果園內蘋果繡線菊蚜的種群消長動態以確定水楊酸甲酯的使用時間，處理區采用5×5 的布局均勻懸掛水楊酸甲酯PE緩釋管防治繡線菊蚜，分別以未做任何防治的果園和化學防治的果園為對照，調查捕食性瓢蟲及蘋果繡線菊蚜種群發生動態以及檢測水楊酸甲酯緩釋速率，并使用5 種常用聚集度指標參數法分析水楊酸甲酯對捕食性瓢蟲及蘋果繡線菊蚜空間分布特征的影響。【結果】北京地區蘋果園蘋果繡線菊蚜的發生高峰期在5 月底至6 月中旬，在發生高峰期前1 周懸掛水楊酸甲酯PE緩釋管，處理區內捕食性瓢蟲數量顯著高于化學防治區，并且顯著降低了蘋果繡線菊蚜的發生數量；空間分布結果顯示蘋果繡線菊蚜在各蘋果園區內均表現出邊緣型聚集分布的特征。此外，研究結果也表明水楊酸甲酯PE緩釋管的釋放速率約為0.68 g·周-1。【結論】水楊酸甲酯PE緩釋管在果園持效期可超過4 周，可以提高捕食性瓢蟲的種群數量并降低蘋果繡線菊蚜的發生數量，最高密度的蘋果繡線菊蚜出現在水楊酸甲酯PE緩釋管處理園區的邊緣。

關鍵詞：蘋果繡線菊蚜；捕食性瓢蟲；水楊酸甲酯；調控作用；空間分布

中圖分類號：S661.1 S436.61 文獻標志碼：A 文章編號：1009-9980（2023）08-1666-09

蘋果繡線菊蚜（Aphis citricola）屬半翅目蚜科，是蘋果生產期重要的害蟲之一。目前主要的防治措施仍然是化學防治[1-2]，而化學防治導致害蟲抗藥性增強等問題，因此，研究者不斷尋求其他控制害蟲的方法。伴隨果品安全質量的要求以及生態環境保護意識的提高，生物防治的應用范圍逐漸擴大，生物防治技術也在有機生產管理中得到重視[3-5]，其中以化學信息素為關鍵組分的天敵引誘劑作為增效手段，在生物防治管理中逐漸推廣應用。

化學信息素驅動害蟲和天敵對周邊環境做出可變的響應策略，從而調控害蟲和天敵的分布[6-8]。而昆蟲化學信息素的田間效果的最大影響因素在于其緩釋技術，目前緩釋技術的研究主要包括分子凝膠、光感應緩釋和誘芯等，其中，誘芯、微膠囊與微球等產品已實現商業化[9]。水楊酸甲酯是許多植物自然釋放的揮發性氣味物質，并在諸多被害蟲侵染的作物中大量釋放，可以遠距離吸引瓢蟲等天敵[10-11]，常用作天敵引誘劑的有效成分[12-13]。但對水楊酸甲酯緩釋材料的田間效果測評缺乏研究，也缺乏水楊酸甲酯調控害蟲和天敵空間分布的研究。

地統計分析可以對害蟲或天敵的空間分布模式進行推斷，更直觀有效地獲得害蟲和天敵的分布狀態等重要信息[14]。明確害蟲和天敵的種群消長動態和分布范圍有助于后續進行害蟲綜合治理，優化管理措施，為害蟲的有效防治提供理論依據[15-17]。因此，筆者在本研究中首先調查了蘋果園內蘋果繡線菊蚜的種群消長動態以確定水楊酸甲酯的施用時間，使用5 種常用聚集度指標參數法分析水楊酸甲酯處理對果園捕食性瓢蟲及蘋果繡線菊蚜空間分布的影響，明確水楊酸甲酯PE緩釋管對蘋果繡線菊蚜的防控效果。

1 材料和方法

1.1 供試材料

水楊酸甲酯PE 緩釋管以聚乙烯（PE）為外部緩釋材料，內部填充5 g 水楊酸甲酯（AR，99%），委托南京新安中綠生物科技有限公司加工。化學藥劑選用70%吡蟲啉水分散粒劑（拜耳作物科學有限公司，市售）用于后續田間試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 水楊酸甲酯PE 緩釋管田間應用時間分析為了明確水楊酸甲酯的果園使用時期，調查了蘋果園蘋果繡線菊蚜的種群消長動態并確定發生高峰期。2020 和2021 年5—7 月，在北京市昌平區流村鎮（116°2′ E，40°10′ N）采用五點法調查蘋果園內蘋果繡線菊蚜以及捕食性瓢蟲（主要為異色瓢蟲和七星瓢蟲）的種群消長動態。每點選取2 株果樹，每株樹按照東、南、西、北、中5個方位，每個方位固定2 個果枝，每周調查1 次蘋果繡線菊蚜及其捕食性瓢蟲的數量。

1.2.2 水楊酸甲酯PE 緩釋管對捕食性瓢蟲及蘋果繡線菊蚜種群消長動態和空間分布的影響2022年選取3 個蘋果園，分別作為水楊酸甲酯PE緩釋管處理區、化學防治區和對照區，水楊酸甲酯PE緩釋管處理區和空白對照區內樹齡約為10 a（年），園區面積約1 hm2，化學防治區內樹齡約為8 a，園區面積約0.67 hm2，主要品種為富士，種植密度約為900株·hm-2，各園區之間間隔100 m以上。水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區內按5 列×5 行網格法（約為3 m×4 m）均勻懸掛水楊酸甲酯PE 緩釋管，且園區內部保留自然生草；化學防治園區內噴施吡蟲啉殺蟲劑，按照4 g?666.7 m-2兌水40 L 進行噴霧施用；以未噴施化學殺蟲劑和未懸掛水楊酸甲酯PE 緩釋管的果園為對照，對照區內保留自然生草，無其他防治蚜蟲措施。在各園區內均勻采點并定株調查，把果園按5列×5 行網格法排列，記錄各點坐標，每個園區共調查25株果樹，調查方法同1.2.1。

1.2.3 水楊酸甲酯PE 緩釋管的田間緩釋速率監測室外懸掛水楊酸甲酯PE緩釋管和電子溫度計，間隔2 h 自動記錄溫度，每周稱量記錄水楊酸甲酯PE 緩釋管的質量。分別于懸掛初期和懸掛5 周后檢測水楊酸甲酯PE 緩釋管的釋放情況，將100 μmPDMS萃取頭插入裝有水楊酸甲酯PE 緩釋管的采樣袋中，頂空萃取30 min，然后進行GC-MS檢測。載氣為高純氦氣（純度不小于99.99%），進樣口溫度250 ℃，不分流進樣。程序升溫：40 ℃保持3.5 min，以10 ℃?min- 1 升至100 ℃ ，再以7 ℃?min- 1 升至180 ℃，最后以25 ℃?min-1升至280 ℃，保持5 min。

1.3 數據統計分析

試驗所獲數據由統計軟件SPSS 23 和Excel 處理。以不同處理區作為處理因子，對2022 年蘋果繡線菊蚜和捕食性瓢蟲發生量進行單因素方差分析，采用Duncan’s 檢驗法比較不同處理間差異顯著性（p＜0.05）。聚集度指數：采用以下5 種常用的聚集度指標測定蘋果繡線菊蚜和捕食性瓢蟲的空間分布型，即聚塊性指標（m*/m）、擴散系數（C）、叢生指標（I）、Cassie 指標（CA）和負二項分布值（K 指標），參考朱瑩等[18]聚集度指標范圍確定各特征值含義，其中，當C＜_______1、I＜0、CA＜0、m*/m＜1、K＜0 時為均勻分布；當C=1、I=0、CA=0、m*/m=1、K≥8 時為隨機分布；當C＞1、I＞0、CA＞0、m*/m＞1、0＜K＜8 時為聚集分布。

空間相關性：用SPSS 23 統計軟件進行正態分布檢驗。用GS+7.0 軟件對數據進行最適模型擬合。用ArcGis 10.2 軟件進行Kriging 空間插值，得到蘋果繡線菊蚜和捕食性瓢蟲直觀空間分布圖。將調查期間內各樣本點蘋果繡線菊蚜的數量累加計算總和，在空間分析之前，首先對數據進行充分轉換，使其近似于正態分布，調查數據進行對數lg（x+1）正態轉換，其中x 是每個調查點蘋果繡線菊蚜數量。通過半方差分析得到地統計參數，并確定調整后的最佳擬合模型，使用Kriging 插值法結合地統計參數得到蘋果繡線菊蚜和捕食性瓢蟲的空間分布圖。

2 結果與分析

2.1 水楊酸甲酯PE緩釋管田間應用時間分析

2020 和2021 年蘋果繡線菊蚜在5 月23 日之后開始快速增長，2020 年蘋果繡線菊蚜的發生數量在5 月30 日達到峰值，而2021 年在6 月13 日達到峰值。2020 和2021 年捕食性瓢蟲的發生數量分別在6月6 日和6 月20 日達到峰值，之后逐漸減少。連續2 a 調查結果顯示，蘋果園中蘋果繡線菊蚜的大規模發生或峰值出現時間在5 月底至6 月中旬（圖1），水楊酸甲酯PE緩釋管的懸掛時間定在5 月30 日。

2.2 水楊酸甲酯PE緩釋管對捕食性瓢蟲及蘋果繡線菊蚜種群消長動態和空間分布的影響

水楊酸甲酯PE 緩釋管懸掛7 d 后，對不同園區進行調查，不同處理區內捕食性瓢蟲和蘋果繡線菊蚜的種群消長動態如圖2 所示。水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區和對照區在整個試驗期間捕食性瓢蟲的發生數量均高于化學防治區，在懸掛第3 周發現水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區內捕食性瓢蟲（4.1±0.7）的發生數量同時顯著高于對照區（2.7±0.4）和化學防治區（0.3±0.2）（F=16.044，p＜0.001）（圖2-A）。懸掛水楊酸甲酯PE緩釋管2 周后，蘋果繡線菊蚜的發生數量開始降低，水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區（657.0±93.8）內蘋果繡線菊蚜的發生數量低于對照區（997.8±102.9），且與化學防治區（630.2±63.0）之間無顯著差異（F=5.764，p=0.005），而4 周后，化學防治區內蘋果繡線菊蚜的發生數量顯著高于其他區域（圖2-B）。

在測定的聚集度指標數據中（表1），叢生指標I（290.87～598.02）＞0，聚塊性指標m*/m（1.15～1.40）＞1，Cassie 指標CA（0.15～0.40）＞0，擴散系數C（290.71～597.62）＞1，負二項分布值K（2.51～6.54）＞0，說明在水楊酸甲酯PE緩釋管處理區、化學防治區和對照區中蘋果繡線菊蚜均呈聚集分布。

從空間分布圖可以看出水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區內的瓢蟲分布密度更高，而化學防治區瓢蟲種群密度整體偏低（圖3-A～C）。水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區內蘋果繡線菊蚜的蟲口密度相比其他區域較低，邊緣分布模式更加明顯，對照區內蟲口密度相對偏高。而3 個區域內蘋果繡線菊蚜均在園區中間分布密度較低，周邊或靠近單邊的分布密度較高（圖3-D～F），結合聚集度指數（表1）可以明確各蘋果園區內蘋果繡線菊蚜呈現邊緣聚集分布。因此，施用水楊酸甲酯PE 緩釋管可以維持捕食性瓢蟲的種群數量，進一步降低蘋果繡線菊蚜的發生數量，阻止蘋果繡線菊蚜進一步向園區內部擴散。

2.3 水楊酸甲酯PE緩釋管的田間緩釋速率

在試驗期間平均溫度在25 ℃上下波動，水楊酸甲酯PE 緩釋管的初始質量為7.14 g，5 周內水楊酸甲酯PE 緩釋管的質量共減少3.38 g（圖4-A），釋放速率約為0.68 g·周-1。懸掛初期，其有效物質相對豐度較高（圖4-B），懸掛5 周后，仍然能檢測到水楊酸甲酯PE緩釋管內的有效成分（圖4-C）。

3 討論

筆者在本研究中檢測了水楊酸甲酯PE 緩釋管的緩釋速率，同時探究水楊酸甲酯對天敵和害蟲的空間分布特征的影響。水楊酸甲酯PE 緩釋管處理可以有效增加捕食性瓢蟲的種群發生量，使蘋果繡線菊蚜發生數量減少以及分布范圍遠離水楊酸甲酯的處理區，蘋果繡線菊蚜的高密度危害面積進一步減少，從而增強對蘋果繡線菊蚜的控害作用。此外，還明確水楊酸甲酯PE緩釋管田間持效在4 周以上。

通過蚜蟲動態調查可以明確，在北京地區蘋果園中蘋果繡線菊蚜在5 月初開始出現，并在5 月底至6 月中旬達到發生量高峰，這與劉雪瑩等[19]關于陜西省蘋果繡線菊蚜發生時間的調查結果基本一致，這表明北方地區蘋果繡線菊蚜的種群消長動態具有時間上的同步性。針對蘋果繡線菊蚜的防治，隨著生物技術的發展，生物防治效果愈發明顯，如姜莉莉等[20]發現使用生物防治技術與吡蟲啉的防治效果相當，吳旭東等[21]發現田間釋放異色瓢蟲卵卡防控甜菜蚜蟲，益害比1∶5 與1∶10 的處理效果良好，其持效性顯著優于吡蟲啉處理。筆者在本研究中也發現水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區蘋果繡線菊蚜的發生數量在前期與化學防治區無顯著差異，且捕食性瓢蟲的發生數量更高，化學防治區內捕食性瓢蟲的發生數量在前4 周內均顯著低于水楊酸甲酯PE 緩釋管處理區，這可能是化學殺蟲劑作用的結果[22]。對室內濾紙藥膜法研究表明，吡蟲啉對2 齡異色瓢蟲幼蟲的致死中質量濃度值達13.511 mg?L-1[23]，且不同溫度對亞致死劑量的吡蟲啉處理后異色瓢蟲的捕食量、尋找效應、捕食功能等方面都有顯著影響[24]。

基于化學信息素引誘天敵昆蟲實現害蟲防治的生態調控措施是現代農業綠色植物保護體系中的持續有效舉措[7，25]。水楊酸甲酯是目前研究、應用最為廣泛的天敵引誘劑，其對東亞小花蝽、異色瓢蟲、龜紋瓢蟲等天敵具有引誘作用[26-27]。在本試驗中水楊酸甲酯PE緩釋管處理區，前2 周捕食性瓢蟲的種群數量與對照區無顯著差異，而第3 周顯著高于其他處理區，因此，提前2 周懸掛水楊酸甲酯PE緩釋管，有助于將瓢蟲發生峰期提前，增強對果園蚜蟲的防控作用。應用化學信息素緩釋技術等綠色防控技術，可以降低害蟲的種群密度或危害程度，并提高天敵數量，如水楊酸甲酯處理的葡萄園中天敵數量增加、大豆蚜豐度和薊馬密度明顯較低[28-30]。本研究中水楊酸甲酯PE緩釋管處理區內蘋果繡線菊蚜的發生數量相比其他區域更低，且捕食性瓢蟲的種群數量更高，都可能與使用化學信息素防治技術有關。化學信息素也被用于其他害蟲的防控，如梨小食心蟲性信息素用于梨小食心蟲的防治[31]等。因此，水楊酸甲酯對害蟲和天敵昆蟲空間分布的結果可為其他化學信息素的應用研究提供借鑒。此外，化學信息素與功能植物協同可以增強害蟲防治效果，Jaworski 等[25]發現，在蘋果園內協同使用水楊酸甲酯和金盞菊可以顯著提升龜紋瓢蟲對蘋果繡線菊蚜的生物防治效果。

空間密度分析可以反映出害蟲和天敵的分布規律。在不同處理措施下蘋果繡線菊蚜均在園區周邊的分布密度高，而中間部分密度相對偏低，呈現出邊緣聚集的分布模式。這與其他害蟲的分布規律有相似之處，如在作物周邊番茄潛葉蛾的蟲害更為嚴重且作物區邊緣是其產卵聚集地[32]。自然生草有助于增加天敵的種類和數量[33]，水楊酸甲酯處理能夠讓瓢蟲的分布相對更加均勻，而捕食性瓢蟲的這種分布狀態可能導致蘋果繡線菊蚜整體上分布密度低。筆者在本研究中明確了蘋果繡線菊蚜和捕食性天敵的具體分布情況，有助于探究昆蟲從替代宿主或越冬地點的時空傳播規律[34]，同時為果園前期周邊的生態管理和生物防治提供參考。

此外，化學信息素緩釋技術需考慮材料的緩釋、儲存等基本能力，還需考慮溫濕度等外界條件的作用。分子凝膠技術通過內部的相互作用促使其具備持續緩釋的能力，微納米材料可以載體的優勢在于避免有效物質在使用期間內被氧化，光感應技術可以利用不同天氣或不同波長光等光敏特性調控活性分子的釋放[9]。單純的水楊酸甲酯釋放時間約為4 d，以海藻酸鈉為緩釋材料的水楊酸甲酯小球持續釋放時間在9 d 左右[13]，因此緩釋材料制備技術的研究前景極廣，而本試驗中發現田間懸掛5 周后，仍然能檢測到水楊酸甲酯PE 緩釋管內的有效成分，表明PE管材可作為長期緩釋水楊酸甲酯的載體。

4 結論

筆者在本研究中發現水楊酸甲酯PE 緩釋管的田間時效超過4 周，提高捕食性瓢蟲的數量以及在果園分布更均勻，有效降低了蘋果繡線菊蚜的發生數量，降低園區內部蘋果繡線菊蚜的蟲口密度，使最高密度的蘋果繡線菊蚜僅出現在園區的邊緣位置，為化學信息素的田間應用和害蟲的防治提供理論依據。致謝：感謝北京昌平區林業植保站王松工程師和長江大學本科生王政偉對果園調查的支持幫助。

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