草地贪夜蛾持续扩散,化学防控面临挑战,绿色防控大有可为
当前,化学农药是应对草地贪夜蛾暴发为害的主要措施,在短期内对抑制害虫种群、减轻作物受害、保障粮食安全方面发挥了重要作用。但随着化学杀虫剂的长期大量使用,草地贪夜蛾的抗药性也会逐渐增强,防控难度将不断加大。以化学农药为主的防控策略在草地贪夜蛾的种群控制中将面临严峻的挑战,必须要寻求新的防控手段以实现对草地贪夜蛾的可持续治理。本文将重点从农业、生物、物理和科学用药等方面介绍国内外的绿色防控技术的新进展,并结合国内的实际情况探讨应对草地贪夜蛾的绿色防控策略。
农业防治
农业防治主要是采取综合措施调整和改善作物的生长环境,以增强作物对病、虫、草害的抵抗力,并创造不利于病原物、害虫和杂草生长发育或传播的条件,达到控制、避免或减轻病、虫、草危害的目的。
农作物对害虫的抵抗或忍受能力与土壤的理化性质及生物学特性有关。Morales等在危地马拉调查发现,在玉米田中使用无机肥料会导致包括草地贪夜蛾在内的害虫种类和数量增加。造成这一现象的原因可能是作物对无机肥料中氮的吸收猛增及叶面氮的产生,这对许多害虫具有很强的吸引力。此外,过度使用无机肥也可能导致作物营养失衡,从而使其对害虫的抵抗力降低。因此,做好田间土肥管理,特别是平衡施肥是减轻草地贪夜蛾为害的第一步。
草地贪夜蛾具有迁飞性,繁殖能力强,且世代重叠,其蛹在合适的环境中没有滞育现象,只需要几天就可以羽化,而耕作只在种植季开始时进行1次,对害虫的控制效果微乎其微。相比之下,免耕或少耕技术可有效降低草地贪夜蛾的发生。
Kumar和Mihm研究发现,免耕玉米地草地贪夜蛾的发生比常规地减少了30%~60%,同时产量提高了10%左右。Andrews等在哥斯达黎加,Baudron等在非洲的玉米田中也发现了类似的现象。
免耕的同时在地面覆盖秸秆等农业废弃物可以增加天敌的数量,可进一步减少草地贪夜蛾的为害并提高作物产量。当地面上有农业废弃物覆盖时,其特殊的物理结构不仅为天敌的生存创造了有利的微气候(如降低了温度、增加了湿度),还为其提供了庇护和狩猎的空间,尤其是蜘蛛等天敌特别偏好这样的场所。因此,采用免耕与地面秸秆覆盖结合的技术是防治草地贪夜蛾的一项非常有效的农业措施。
许多研究表明,提高保护地周边的生境多样性可以有效增加天敌数量,抑制害虫为害。
Wheeler等在洪都拉斯研究了两个小农户管理的农田,发现由于周边的生境丰富,草地贪夜蛾的天敌寄生率一直处于较高水平。
Wyckhuys和O’Neil在秘鲁发现,田间周边的开花植物越多天敌种类和数量也越多,草地贪夜蛾的为害始终在经济阈值水平以下。
Quispe等在评估玉米田周围庇护植物的质量时发现,分泌蜜露的植物中天敌的丰富度最高,并且叶片密度越高吸引的天敌也越多。
Molina-Ochoa等的调查显示,玉米田附近生境多样性越高,寄生性天敌的多样性越丰富,对草地贪夜蛾的寄生率也越高。
Meagher等在佛罗里达州的甜玉米田中发现,天敌对草地贪夜蛾平均寄生率在未喷洒农药的地区(44%±9.6%)比喷洒地区(15%±2.5%)高得多,并且在未喷洒农药的地区,植物多样性高的地方平均寄生率也越高。这些证据表明,保护田间生境的多样性可以提高自然天敌控制草地贪夜蛾的能力。
Altieri等研究发现,玉米-大豆间作地草地贪夜蛾幼虫对玉米的为害率比玉米单作地降低了14%,而对大豆的为害率降低了23%,并且提前一个月播种大豆还可以进一步降低草地贪夜蛾的为害。一些间作植物还有驱避害虫、吸引天敌并为天敌提供栖息地和庇护场所等作用。
Van Huis发现在玉米-大豆间作田中以草地贪夜蛾幼虫为食的蠼螋、蜘蛛等天敌的密度比单作田高。
Perfecto和Sediles也发现在玉米-大豆间作田中蚂蚁的丰度比在玉米单作田中高。此外,没有间作植物时,保留一部分杂草也能起到类似的作用。
Portillo等发现,使用过除草剂的田中草地贪夜蛾的为害要比未使用过的更严重。
Penagos等对已种植20 d的两块玉米地进行比较,发现干净地块中草地贪夜蛾发生率要比杂草地高出2.5倍以上,相反,杂草地中捕食性天敌的数量比干净地块要高出两倍多。当然,杂草并不是越多越好,必须要控制在合理的范围内,如果杂草过多,会与作物发生竞争,从而降低作物产量,反而会得不偿失。
由国际昆虫生理生态学中心等机构推广的“推-拉”策略是间作技术中应用较为广泛并且防虫效果最有效的方式之一,其基本原理是综合利用昆虫行为调控物质来调控害虫及其天敌的分布,从而降低害虫对被保护作物的为害。Midega等利用该原理在肯尼亚、乌干达和坦桑尼亚等干旱地区开发了一套适应当地气候并有效防治草地贪夜蛾的“推-拉”策略,该策略分别选用了旋扭山绿豆和臂臂菜作为“推”和“拉”作物,并随机抽取了250户农户评估了该策略对草地贪夜蛾的防控能力,结果发现平均每株玉米上幼虫减少了82.7%、损害减少了86.7%,同时玉米单产提高了2.7倍,表明该策略在减少草地贪夜蛾对玉米的侵袭和为害方面具有明显优势。
种植抗性品种是控制害虫为害的重要策略之一。抗性品种分为天然抗性和转基因抗性品种。抗草地贪夜蛾品种的研究始于20世纪70年代,墨西哥、巴西、美国等国家的一些科研机构和大学通过改良热带、亚热带自交系玉米,开发了一系列对草地贪夜蛾有抗性的种质资源。
墨西哥国际玉米和小麦改良中心开发了Pop.304、Pop.392等抗草地贪夜蛾玉米育种品系。
美国农业部农业研究局(密西西比州)利用来自加勒比海地区的Antigua Gp1,An-tigua Gp2D,Guadalupe Gp1A和Republica Dominica Gp1品系开发了Mp496、Mp701~Mp708温带抗草地贪夜蛾玉米自交系。
美国爱荷华州立大学的研究人员将来自阿根廷的Maiz Amargo与温带玉米杂交得到B49、B52、B64、B68、B96抗草地贪夜蛾自交系,部分已在美国广泛种植。
生物防治
草地贪夜蛾的天敌昆虫种类繁多,主要有寄生性天敌和捕食性天敌。寄生蜂和寄生蝇是主要的两大寄生性天敌。据不完全统计,全世界范围内,草地贪夜蛾的寄生蜂有10科120多种,我国已记载的种类有16种(表1)。其中,夜蛾黑卵蜂的应用范围广、防控效果最好,其通过寄生草地贪夜蛾的卵来有效控制幼虫对作物的为害。
表1 草地贪夜蛾寄生蜂概况及分布在我国的种类
Cave和Acosta发现,玉米地每公顷释放5 000~8 000头夜蛾黑卵蜂可完全控制草地贪夜蛾的为害(寄生率达78%~100%)。目前,巴西、墨西哥、委内瑞拉等拉丁美洲国家已广泛应用夜蛾黑卵蜂防控草地贪夜蛾,并取得了显著效果。我国也已发现夜蛾黑卵蜂的分布,并观察到其对草地贪夜蛾有寄生现象。另外,缘腹绒茧蜂和岛甲腹茧蜂应用也比较广泛,前者主要寄生草地贪夜蛾的1龄和2龄幼虫,后者属于跨卵幼虫期寄生蜂。
草地贪夜蛾的寄生蝇有4科66种,其中蜂虻科1种、蚤蝇科1种、麻蝇科6种、寄蝇科58种。目前,应用比较广泛的有温寄蝇、大理纹始寄蝇和果树卷蛾莱寄蝇,三者都属于双翅目寄蝇科。温寄蝇主要寄生草地贪夜蛾的5~6龄幼虫,其田间寄生率可达30%左右。A.marmoratus(Townsend)属于幼虫蛹期寄生蝇,其寄生方式属于幼虫寄生而非卵寄生,即成虫将卵产在寄主附近,卵孵化成幼虫后再寄生到寄主体内。L.archippivora是一种广谱性寄生蝇,可以寄生包括草地贪夜蛾在内的25种鳞翅目害虫。
草地贪夜蛾的捕食性天敌有鞘翅目瓢虫科、步甲科,革翅目的球螋科,半翅目的猎蝽科、长蝽科、花蝽科、姬蝽科、蝽科等。田间常见的捕食性瓢虫有大斑长足瓢虫、集栖瓢虫、楔斑溜瓢虫、血红环瓢虫,捕食性蝽类有大眼长蝽、狡诈花蝽、益蝽等。
唐敏等报道了叉角厉蝽对草地贪夜蛾幼虫具较强的捕食能力,尤其是5龄若虫以及雌、雄成虫的捕食能力最强。赵英杰等发现黄足肥螋成虫对草地贪夜蛾2龄幼虫具有较强的捕食作用,日最大捕食量为62.5头,并且对草地贪夜蛾2龄幼虫表现出一定的搜寻效应。
昆虫病原微生物是一类广泛存在于自然界且能引起多种昆虫疾病的微生物。自然界中草地贪夜蛾的昆虫病原微生物资源较为丰富,主要有昆虫病原真菌、细菌、病毒、线虫等,应用比较广泛的约47种。
(1)病原真菌
目前,应用较为广泛的昆虫病原真菌有金龟子绿僵菌、莱氏绿僵菌、球孢白僵菌等。
Cruz-Avalos等测14株昆虫病原真菌对草地贪夜蛾的毒力,发现在1×108个/mL的孢子浓度下,3株金龟子绿僵菌对草地贪夜蛾卵和幼虫的致死率均达100%。
郑亚强等对从野外采集的莱氏绿僵菌在室内进行生测发现,以1×108个/mL孢子浓度接种草地贪夜蛾3龄幼虫,7 d后致死率达100%。
许多研究也指出,与其他鳞翅目害虫相比,草地贪夜蛾对球孢白僵菌并不敏感。例如,Carneiro等测定了13株球孢白僵菌对草地贪夜蛾幼虫的毒力,仅有4株对2龄幼虫有致死性,并且只有1株的致死率超过80%。Thomazoni等研究发现49株球孢白僵菌菌株对3龄幼虫造成的死亡率均未超过50%。
(2)病原细菌
昆虫病原细菌中研究最深、应用最广的是苏云金芽孢杆菌,其主要是通过分泌杀虫蛋白(如δ-内毒素晶体蛋白)达到杀虫目的。李国平等测定了5种常用Bt蛋白对草地贪夜蛾的致死作用,其致死顺序为Vip3A>Cry1Ab>Cry1F>Cry2Ab>Cry1Ac,抑制草地贪夜蛾生长发育的顺序为Cry1Ab>Cry1F>Vip3A>Cry1Ac>Cry2Ab。
苏云金杆菌具有很强的选择性,并不是所有的Bt产品都可以用来防治草地贪夜蛾。Polanczyk等发现,在各种Bt菌株中,草地贪夜蛾更容易受到Bt aizawai和Bt thuringiensis的感染,却对Bt kurstaki不敏感,而Silva等的研究显示Bt kurstaki对许多其他鳞翅目害虫均有较好的效果。因此,在田间应用Bt之前,应首先在室内对菌株进行筛选和毒力评价。
(3)病原线虫
昆虫病原线虫在控制害虫发生方面具有寄主范围广,易于大量培养,使用方便,对人畜和环境安全并且对寄主具有主动搜寻能力等优点。常见的昆虫病原线虫主要有斯氏线虫属和异小杆线虫属两大类,其作用机理是侵入寄主体腔后,释放出体内的共生菌,共生菌在寄主体内大量繁殖,与寄主形成营养竞争造成寄主患败血症而死。
Raulston等从草地贪夜蛾的蛹中分离出的斯氏线虫属线虫对草地贪夜蛾蛹的致死率达46.1%。
Molina-Ochoa等和Lezama-Gutierrez等在墨西哥也先后发现了感染草地贪夜蛾的昆虫病原线虫,其中斯氏线虫属线虫分布最为广泛。
Andaló等从17个不同品系的昆虫病原线虫中筛选出了两种对草地贪夜蛾幼虫寄生率较高的线虫,温室应用的防效分别达75.7%和86.5%。
由于昆虫病原线虫对紫外线极其敏感,因此最好在早晨或傍晚使用。此外,在叶面喷施时配合表面活性剂一同使用,可保证昆虫病原线虫的活动,防止昆虫病原线虫在搜寻到寄主之前由于干燥丧失活力,同时还能在一定程度上保护昆虫病原线虫不受紫外辐射的伤害。
(4)病原病毒
昆虫病原病毒由于其高特异性、高毒力及对脊椎动物的高安全性而成为最具潜力的微生物制剂。目前,在草地贪夜蛾的生物防控中应用较为广泛的是颗粒体病毒和核型多角体病毒。害虫摄入带有病毒的食物后,病毒的多角体包埋物(PIB)会迅速水解,释放出病毒的感染粒子,感染粒子侵染昆虫中肠上皮细胞并在细胞核中繁殖,随后传播到体腔并感染其他组织,寄主一般感染后6~8 d死亡,并且感染期的寄主食量大大降低,仅为正常的7%左右。
Behle和Popham比较了两株草地贪夜蛾核型多角体病毒(3AP2和sf3)在温室或田间的表现,发现3AP2的LT50比sf3要少30 h左右,并且死亡的幼虫明显偏小。
物理防治
草地贪夜蛾性信息素的研究始于1967年,Sekul和Sparks首次报道了草地贪夜蛾的性信息素为顺9-十四乙酸酯(Z9-14∶Ac),但其田间效果较差。1976年他们又鉴定出顺9-十二乙酸酯(Z9-12∶Ac)也是草地贪夜蛾性信息素的组成部分。
Tunlinson等发现,当Z9-14∶Ac与Z9-12∶Ac的比例为96.6∶3,4时引诱活性最强。田间应用时,诱捕器的形状、颜色等因素也显著影响其对草地贪夜蛾的诱集效果。
Mitchell等发现多种颜色组成的诱捕器诱捕效果强于单色诱捕器。
Malo等发现黄色诱捕器比蓝色和黑色诱捕器捕获的草地贪夜蛾数量更高。
和伟等测定了3种诱捕器的田间诱捕效果,发现桶形诱捕器的诱捕量最高。
草地贪夜蛾成虫对糖醋液有一定的趋性,当田间虫口数量开始上升时,在每个田块放置1个糖醋液诱杀盆,可以起到很好的防控作用。另外,一些天敌对糖(醋)液也有一定的趋性,可以在作物上喷洒一定浓度的糖溶液,吸引周边的天敌,如蚂蚁、寄生蜂等进入田间,达到控害的目的。
Canas和O’Neil在洪都拉斯的连续2年田间试验发现,喷施蔗糖溶液的玉米上天敌密度明显高于纯水处理的玉米,天敌的自然控制作用使草地贪夜蛾平均发生率降低了18%,玉米平均叶面积损害率降低了35%。
Bortolotto等在巴西进行的3组田间试验处理(水、水+糖、水+糖蜜),结果表明三者之间的捕食性天敌数量无显著差异,但是水+糖和水+糖蜜处理中的寄生性天敌要高得多,寄生率达到11.5%左右,而纯水处理的寄生率仅为6.5%。
夜蛾类昆虫的成虫对光都有一定的敏感性。
do Nascimento等比较了不同颜色的LED杀虫灯对草地贪夜蛾成虫的诱集效果,发现红色和蓝色杀虫灯的效果最差;绿色杀虫灯的诱集效果最好,在48 h内,对雌雄成虫的诱集率分别为50%和52%。因此,在草地贪夜蛾成虫发生期,安装绿色杀虫灯可在一定程度上控制成虫数量。
当草地贪夜蛾暴发为害时,可以采取人工压碎卵团和捕捉幼虫的方式进行防控,但这是一项劳动密集型工作,在种植规模较小且有空闲劳动力时可以选择此方法,不建议在大规模种植时使用。另外,调查发现,将砂和草木灰混合后倒入玉米叶芯中可有效杀死草地贪夜蛾幼虫,粮农组织正在将其作为一种低成本的防治手段加以推广。
科学用药
草地贪夜蛾作为外来入侵物种,具有突发性和暴发性。一旦暴发,以上绿色防控措施很难在短时间内降低害虫的种群数量,因此必须使用化学防控手段。草地贪夜蛾入侵我国后,农业农村部也紧急发布了草地贪夜蛾应急防控的用药推荐名单,包括甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、茚虫威、四氯虫酰胺等11种化学单剂和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐·茚虫威、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐·氟铃脲、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐·高效氯氟氰菊酯等8种复配制剂。
国内学者也测定了其他化学药剂的防效。例如,赵胜园等在室内测定了21种常用化学药剂对草地贪夜蛾的防效,发现甲氰菊酯、唑虫酰胺、溴氰菊酯、高效氯氟氰菊酯和呋虫胺对草地贪夜蛾卵具有较高的毒杀活性,校正孵化抑制率可达80%以上;甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙酰甲胺磷、乙基多杀菌素和甲氰菊酯对草地贪夜蛾2龄幼虫具有较强的毒杀作用,校正死亡率超过90%。
陈利民等测定了15种生物源、矿物源和昆虫激素类等绿色杀虫剂对草地贪夜蛾卵和2龄幼虫的室内毒杀效果,结果表明,灭幼脲、虱螨脲、短稳杆菌和苏云金杆菌是替代传统化学农药防控草地贪夜蛾的首选农药,其中尤以低毒、易降解的昆虫激素类农药灭幼脲和活体微生物农药短稳杆菌最佳。这些药剂都是低毒或微毒的,按照要求使用均能达到绿色防控的要求。
若滥用、乱用容易对人畜、环境和生物多样性带来影响,并且易使害虫产生抗药性。因此,在使用时要科学用药,交替、轮换使用不同类型农药,协调使用化学农药和生物农药,延缓抗药性产生,提高防治效果。同时,按照安全间隔期施药,注意保护利用天敌,保护施药者安全、农产品质量安全和生态环境安全。