昆蟲性信息素在農(nóng)業(yè)害蟲防治及生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

昆蟲性信息素是雌性昆蟲分泌到體外，用以誘引雄性個體前來交尾的微量揮發(fā)性物質(zhì)，也叫昆蟲性外激素或性誘劑。依其成分研制而成的農(nóng)藥是近年發(fā)展起來的無毒、無副作用的新型無公害藥劑。利用昆蟲性信息素進(jìn)行鱗翅目等害蟲的預(yù)測預(yù)報,具有高效性、靈敏性、操作簡便、專一性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點(diǎn)，用來指導(dǎo)農(nóng)業(yè)害蟲的防治，可最大限度地減少田間的用藥次數(shù)和用藥量,降低農(nóng)藥污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。筆者多年來指導(dǎo)學(xué)生利用昆蟲性信息素探究農(nóng)業(yè)害蟲發(fā)生的影響因素，進(jìn)行主要害蟲田間發(fā)生動態(tài)監(jiān)測并指導(dǎo)害蟲的防治,充分調(diào)動了學(xué)生參與探究和體驗(yàn)成功的積極性，提高了學(xué)生分析問題和探究問題的能力,取得了其他方法難以達(dá)到的效果?，F(xiàn)以性信息素在生產(chǎn)和教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用為例簡介如下。

1 昆蟲性信息素在農(nóng)業(yè)(以果樹類為例)生產(chǎn)上的應(yīng)用

1.1 試驗(yàn)材料與用品

中國科學(xué)院動物研究所(昆蟲激素室)已開發(fā)研制出多種作物主要害蟲的性信息素高效誘芯。其中在果樹生產(chǎn)上較為常用的有：棉鈴蟲(該蟲于上世紀(jì)九十年代開始進(jìn)入果園為害)、桃蛀果蛾、梨小食心蟲、金紋細(xì)蛾、桃蛀螟、李小食心蟲、蘋小卷葉蛾、蘋大卷葉蛾等主要害蟲的性信息素誘芯，實(shí)踐證明，其應(yīng)用效果均穩(wěn)定而可靠。

1.2 誘捕器的制作

昆蟲性信息素的作用是誘引雄性個體前來交尾。所以必須預(yù)先制作若干個誘捕器才可發(fā)揮作用。方法是將一個口徑為15～20 cm的廣口容器，如磁碗、鋁盆、罐頭瓶等，盛水至距上沿約1cm深度(水中加入適量洗衣粉增加表面張力，以粘附落水雄蛾)。將性外激素誘芯用細(xì)鐵絲系在水盆中央距水面0.5～1.0 cm高的位置固定，勿使其浸入水中。這樣,一個簡易的昆蟲性信息素誘捕器即已制成（圖1）。當(dāng)該類雄蛾前來尋找“雌蛾”交尾，圍繞性信息素誘芯上下翻飛時,就會落入水中而被淹死。

1.3 誘捕點(diǎn)的設(shè)置

誘捕器在田間設(shè)置的時間過早，誘芯中的藥物逐漸揮發(fā)造成浪費(fèi)，過晚則難以準(zhǔn)確掌握害蟲的發(fā)生動態(tài)，可能錯過防治時期。以當(dāng)?shù)匾话隳攴菔状伟l(fā)現(xiàn)該種害蟲羽化成蟲的日期，再提前2周左右為宜。設(shè)置方法是將誘捕器用細(xì)鐵絲或細(xì)繩懸掛固定在較多樹的背陰側(cè)，距地面約1.5 m高的枝干上，這樣既保證了誘蛾效果,又便于管理人員進(jìn)行調(diào)查記錄和添水換水等田間作業(yè)。相鄰2個誘捕器之間的有效距離為40～100 m。距離過近往往導(dǎo)致誘捕器之間相互干擾，過遠(yuǎn)則難以全面掌握園內(nèi)害蟲的發(fā)生情況，生產(chǎn)上的間隔距離一般為40～50 m左右。果園內(nèi)每種害蟲誘捕器的數(shù)量,可按梅花式或?qū)蔷€式隨機(jī)布點(diǎn)5個左右(大型果園應(yīng)酌情增加,小型果園可酌情減少),按要求將制作好的誘捕器安放于固定位置后,分別進(jìn)行編號并做標(biāo)記。

1.4 調(diào)查記錄與管理

誘捕器掛出后，每日清晨調(diào)查記錄一次，按各誘捕器的編號分別記錄所誘捕成蛾的頭數(shù)（表1）。然后撈出死蛾，添加或更換誘捕器中的水量到要求位置。如果發(fā)現(xiàn)誘捕器中的液體由于落入灰塵、死蛾鱗片等而渾濁不清時，必須及時更換清水,以便于觀察和計數(shù)；同時加入少量洗衣粉，使其中的液體既保持清澈，又有一定粘著性。

1.5 生產(chǎn)應(yīng)用(預(yù)測預(yù)報)方法

目前常用的害蟲預(yù)測預(yù)報方法有發(fā)生期距法(如害蟲成蛾發(fā)生高峰距蟲卵孵化高峰所間隔的天數(shù)等)結(jié)合農(nóng)業(yè)物侯期法等。方法是根據(jù)逐日記錄的捕蛾數(shù)量,以日期為橫坐標(biāo)，捕蛾頭數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制害蟲成蛾發(fā)生曲線圖，確定出田間的成蛾發(fā)生高峰期，而后根據(jù)害蟲成蛾發(fā)生高峰與害蟲控制關(guān)鍵期(如桃蛀果蛾蟲卵集中孵化之后,蛀入果實(shí)為害之前)所間隔的天數(shù),來確定全園防治(特別是化學(xué)防治)適期。例如，桃蛀果蛾等食心蟲類害蟲的防治關(guān)鍵時期為成蛾發(fā)生高峰后3～7天。此時可結(jié)合田間查卵情況,當(dāng)卵果率達(dá)到0.5～1.5％的防治指標(biāo)時突擊完成化學(xué)防治任務(wù)。用此法防治害蟲噴藥次數(shù)最少、用藥量最小、防治效果最好且經(jīng)濟(jì)效益最高。在目前化學(xué)防治還不能徹底擯棄的情況下,選用對天敵生物和人畜安全的選擇性殺蟲劑(如滅幼脲類殺蟲劑等)防治，可最大限度地減少化學(xué)農(nóng)藥對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響和對環(huán)境的污染,收到事半功倍的效果。

1.6 誘芯的保存

為便于使用，在性誘芯的生產(chǎn)過程中，廠家已將昆蟲性信息素浸入每個小橡皮芯中，它會緩慢地將昆蟲性信息素逐步釋放彌散于周圍空氣中以誘引害蟲雄蛾。貯存時誘芯應(yīng)放入玻璃瓶中并密封好，置于陰涼的環(huán)境中避光保存(切不可將誘芯放入塑料袋中置于室內(nèi)存放)，有條件的可放在冰箱中，用時取出，以防其中有效成分受熱時加速揮發(fā)散失而降低藥效。一般每個性外激素誘芯含性信息素200～500 μg，田間有效期可達(dá)1～4個月，具體應(yīng)用時通常每隔1個月更換誘芯一次，以保證誘捕器中誘芯的靈敏度和高效性。

1.7 注意事項(xiàng)

① 誘捕器在田間的布設(shè)距離小于25 m時，相互之間會嚴(yán)重干擾而影響害蟲監(jiān)測的靈敏度與準(zhǔn)確性，我國生產(chǎn)的昆蟲性信息素誘芯的實(shí)際有效誘捕距離雖然可達(dá)200 m，但仍以按照操作規(guī)程的要求布點(diǎn)設(shè)置為好；② 誘捕器內(nèi)的水量過多則誘芯易淹沒于水中使性信息素不易在空氣中散發(fā)；過少則不易將誘來的害蟲沾附淹死。因而，調(diào)查記錄時，應(yīng)隨時觀察誘捕器內(nèi)水量的多少并及時補(bǔ)充或更換，以免影響誘捕效果；③ 如遇大風(fēng)、下雨等異常天氣,昆蟲活動必然反常，調(diào)查時除正常記錄外，應(yīng)在備注欄內(nèi)標(biāo)明；④ 雖然性信息素誘芯在低溫(8℃以下)保存的條件下，2年后仍有誘蛾效力，但生產(chǎn)上仍以當(dāng)年購買當(dāng)年使用為原則；⑤部分文獻(xiàn)報道，也可以利用昆蟲性信息素誘芯進(jìn)行害蟲迷向干擾交尾，以及直接用昆蟲性信息素誘芯誘殺害蟲的方法控制農(nóng)田害蟲。據(jù)筆者和學(xué)生在梨小食心蟲、金紋細(xì)蛾等果樹害蟲上多年試驗(yàn)的結(jié)果，證明此方法效果欠佳，常造成較大經(jīng)濟(jì)損失，因而不宜提倡。

2 昆蟲性信息素在生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

2.1 指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計探究性實(shí)驗(yàn)和預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果

以上所述只是性信息素誘芯在生產(chǎn)上正常應(yīng)用時的做法。學(xué)生在具體應(yīng)用時,往往遠(yuǎn)不滿足于此，好奇心常使他們產(chǎn)生出各種各樣的疑問。例如,有些害蟲在土壤中越冬，春季的土壤濕度常常直接影響害蟲的出土活動與發(fā)育繁殖，那么農(nóng)田灌溉時期和灌溉方式會不會對該蟲當(dāng)年的發(fā)生與為害造成影響？不同的耕作方式對害蟲的發(fā)生時期、發(fā)生數(shù)量及為害程度有無影響？有些害蟲在樹體的枝干皮縫內(nèi)越冬,春季果農(nóng)經(jīng)常將枝干的粗、老、病、翹皮刮除，這對此類害蟲當(dāng)年的發(fā)生與為害有無影響？作物品種布局與害蟲的發(fā)生和為害有無直接關(guān)系？不同的氣候條件與農(nóng)業(yè)害蟲的發(fā)生與為害關(guān)系如何?不同的容器、水量及洗衣粉的用量對害蟲的誘捕效果有無影響？誘捕器在田間誘捕害蟲的有效范圍是否恒定不變？不同的貯存條件對性信息素誘芯的有效性及田間誘捕效果有何影響？一種性信息素誘芯誘捕器誘捕來的都只有目的害蟲一種(即專一性)嗎？等等。每當(dāng)此時,筆者就充分抓住這一能夠調(diào)動學(xué)生探究問題和分析問題積極性的有利時機(jī)進(jìn)行生物學(xué)思想和方法教育。因此，只要學(xué)生提出的問題有一定道理，而且可行,就予以充分肯定，并對這些問題進(jìn)行歸類分組，引導(dǎo)各小組成員根據(jù)自己所掌握的生物學(xué)知識、依據(jù)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)原則，自行制定出切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)探究方案,并正確預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，最后教師與各小組成員討論訂正。這有利于培養(yǎng)他(她)們獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)和預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。

2.2 指導(dǎo)學(xué)生正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)步驟

此環(huán)節(jié)的主要目的并非讓學(xué)生堅(jiān)持每天進(jìn)行調(diào)查記錄，事實(shí)上可由生產(chǎn)單位派專人負(fù)責(zé)該項(xiàng)工作。學(xué)生在這一環(huán)節(jié)的主要任務(wù)是如何根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計和各生產(chǎn)單位的具體情況，選擇最適合本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的生產(chǎn)小區(qū)形成最佳組合，并將自己的設(shè)想和要求與有關(guān)人員充分溝通，使自己的意圖能夠完整地被對方接受并付諸實(shí)施(這當(dāng)然需要教師事先在暗中做好鋪墊才可順利進(jìn)行)。而后利用業(yè)余時間來觀察和欣賞一下自己的“杰作”，增加實(shí)踐性的體驗(yàn)，產(chǎn)生較為具體的感性認(rèn)識，驗(yàn)證一下生物學(xué)普遍原理與具體實(shí)踐的差異，這對學(xué)生科學(xué)思維能力的培養(yǎng)是十分有益的。因?yàn)樵趯?shí)踐中,學(xué)生常常會有新的發(fā)現(xiàn)并產(chǎn)生新的想法，進(jìn)而形成新的實(shí)驗(yàn)探究的動力，從而形成良性循環(huán)。

2.3 指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析結(jié)果得出結(jié)論

實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到一定階段時，需要按照實(shí)驗(yàn)步驟將調(diào)查表內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制成坐標(biāo)曲線圖，進(jìn)行對比分析。如有必要,還需及時將結(jié)果向生產(chǎn)單位決策者匯報,為害蟲防治提供科學(xué)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，需將整個實(shí)驗(yàn)過程中所積累的文字記錄、數(shù)據(jù)、圖表等資料結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行綜合分析，得出較為科學(xué)的結(jié)論。所有這些工作均可讓學(xué)生自主進(jìn)行，教師只在最后參與討論即可。只有這樣,才可充分發(fā)揮學(xué)生思考的積極性、主動性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)其獨(dú)立思考和分析問題、解決問題的能力。

2.4 指導(dǎo)學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報告

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師需指導(dǎo)學(xué)生參照有關(guān)文獻(xiàn),依照科技實(shí)驗(yàn)報告的撰寫方式,按照“實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)材料與方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析”的順序,根據(jù)各組的具體情況,撰寫一份實(shí)驗(yàn)報告，而后各組在班內(nèi)交流各自實(shí)驗(yàn)的概況、經(jīng)驗(yàn)和收獲。其中比較成功而典型的,可向?qū)I(yè)科技期刊或教育教學(xué)期刊推薦介紹，這樣不但提高了學(xué)生的觀察問題、分析問題和解決問題的能力,而且也鍛煉了學(xué)生的語言表達(dá)能力。組織此類的實(shí)踐活動在開始時常常會出現(xiàn)這樣或那樣的問題，但隨著實(shí)踐活動次數(shù)的增多和內(nèi)容的步步深入,效果會越來越明顯。這無論對學(xué)生目前的學(xué)習(xí)還是以后走向社會,都是難得的鍛煉機(jī)會。

總之,實(shí)踐往往更易激發(fā)出學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)造能力，也更易使他(她)們體驗(yàn)成功和發(fā)現(xiàn)自我價值。充分利用好實(shí)踐活動這一教學(xué)資源會使學(xué)生受益終生(一般中學(xué)選用棉鈴蟲性誘芯制做誘捕器可使實(shí)驗(yàn)簡便易行，因?yàn)樵撓x為害多種作物和雜草，分布十分廣泛）。

參考文獻(xiàn)

［１］ 喬進(jìn)軍，石聚峰，張守慧.昆蟲性外激素誘芯在果樹生產(chǎn)上的應(yīng)用［J］.河北果樹，2002(2)：36～37.

［2］ 馮明祥.落葉果樹害蟲的綜合治理［J］.中國果樹，1997(1)：48.