茶園害蟲物理防控技術研究與應用

林海裕 馬軍輝 何衛(wèi)中 徐 平* 王校常

(1.浙江大學茶葉研究所，浙江 杭州 310058； 2.麗水市農業(yè)農村局，浙江 麗水 323000；3.麗水市農林科學研究院，浙江 麗水 323050)

茶葉是我國重要的特色經濟作物，也是世界三大非酒精飲料之一。截止2020年，我國現存茶園面積321.7萬公頃，年產量292.3萬噸[1]，浙江省內的茶園面積達到20.7萬公頃，產量17.72萬噸[2]。然而，集約化的種植方式加上茶葉原本枝繁葉茂的特性，使得茶園害蟲頻繁發(fā)生。使用化學農藥對茶園害蟲進行防治是保證茶園生產的重要手段之一，然而，過量或者不當的化學藥劑使用會帶來抗藥性、害蟲再猖獗以及農藥殘留等不可忽視的問題，對我國茶業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來了挑戰(zhàn)。因此，推進國內生態(tài)茶園的建設，加快茶產業(yè)轉型升級，必須要借助茶樹蟲害綠色防控技術作為抓手，著力破解茶園蟲害羈絆茶產業(yè)發(fā)展的痛點，提升茶園生產能力，降低茶園人力物力成本，促進茶產業(yè)走上可持續(xù)的高質量發(fā)展道路。目前，針對各種害蟲的特點，開展了諸多綠色防治技術的研究與應用，取得了一定的成效。物理防治作為綠色綜合防治的重要組成部分，具有無抗性、環(huán)境友好等優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。本文就我國茶園主要害蟲物理防治的研究與應用進行了梳理和總結。

1 茶園主要害蟲與為害方式

在整個世界范圍內的茶園中，存在超過1,000種為害茶樹的害蟲，僅在我國就有840種[3]。我國茶園內的有害節(jié)肢動物根據物種劃分，大致可以分為昆蟲與螨類，其中有害昆蟲以鱗翅目、半翅目、鞘翅目為主。根據其為害茶樹的方式則可以分為四大類：吸汁型害蟲、食葉型害蟲、鉆蛀型害蟲和地下型害蟲。其中，吸汁型害蟲主要通過其刺吸式口器，從茶樹新梢嫩芽嫩莖中吸取營養(yǎng)物質，造成茶樹葉片生產緩慢，茶梢萎縮，芽尖枯焦[4]。食葉型害蟲以鱗翅目的蛾類幼蟲以及鞘翅目的象甲為代表，直接采食茶樹的葉片，會造成葉片大面積的空洞或者缺損，造成茶葉減產，影響茶樹樹勢，嚴重時會造成茶樹死亡。鉆蛀型害蟲包括部分鱗翅目以及鞘翅目，其幼蟲蛀空茶樹枝條。地下型害蟲主要取食茶樹根系，某些鞘翅目害蟲如在幼蟲時期為害茶樹根部，成年之后還會轉化為食葉類害蟲。吸汁型與食葉型害蟲由于種類較多，且直接為害茶葉新梢，對茶葉的經濟效應影響最為突出[5]。表1中列舉了一些我國茶園常見的吸汁型與食葉型害蟲種類。

由于茶園節(jié)肢動物的生存依靠茶樹、雜草與遮陰植物一起提供的相對穩(wěn)定的小氣候以及充足的食物來源[6]，而我國國土幅員遼闊，茶區(qū)分布較廣，茶園種植的地理范圍不同，因此氣候環(huán)境與茶樹品種的變化導致了茶園的害蟲組成具有一定的區(qū)域特異性，害蟲遷徙也會造成當地茶園害蟲種群改變。例如灰茶尺蠖的近親茶尺蠖(Ectropisobliqua)僅在我國浙江、江蘇、安徽交界處有分布[7]，過去在貴州多發(fā)的茶棍薊馬也隨著種群遷徙擴散到浙江、江西、江蘇、湖北等地[8]。定期對茶園害蟲種群做好監(jiān)測，明確當地茶園內主要的害蟲種類，因地制宜地制定防治策略非常重要。

表1 我國茶園代表性吸汁型與食葉型害蟲

2 浙江省茶園主要害蟲防治手段概述

目前，對浙江省內茶園為害較大的主要害蟲是假眼小綠葉蟬、茶尺蠖以及茶橙癭螨。圖1中展示了針對其的綜合防治主要方法。在近年來的研究與應用中，針對茶園害蟲的防治取得了許多突破性的進展，但是現有的許多茶園害蟲防治技術依舊存在一些問題：

2.1 抗蟲品種選育暫未取得系統(tǒng)性突破

目前，關于茶樹抗性的分子生物學機制已有較多研究[9-10]，其中茉莉酸、水楊酸等次生代謝物介導的抗性研究最為集中[11-13]。然而，由于茶樹目前還缺乏穩(wěn)定的遺傳轉化體系，同時茶樹育種要綜合考慮品種的產量、適制性等因素[14]，目前國內抗蟲品種的選育工作還有待突破。

2.2 茶園害蟲抗藥性提升

我國茶園農藥逐步淘汰了高水溶性與高殘留的農藥[15]。目前經過篩選，茚蟲威、蟲螨腈、唑蟲酰胺等高效農藥已經成為我國茶園害蟲防治的主要藥劑[8]。然而，許多不科學的用藥已經在我國部分茶園造成后果，導致茶園害蟲產生抗藥性。調查發(fā)現浙江西北部不同茶區(qū)的茶尺蠖種群對溴氰菊酯、功夫菊酯和聯苯菊酯等已經普遍產生了不同程度的抗藥性[16]。在福建不同地區(qū)，小綠葉蟬對于菊酯類的農藥已經產生了不同程度的抗性，對啶蟲脒和吡蟲啉的抗性大幅增加[17-18]。提升農民安全科學用藥意識、合理篩選高效低毒的新型農藥是未來的重點工作方向。

2.3 生態(tài)防治技術有待成熟

目前茶園害蟲生態(tài)防治主要是兩個方向，即利用微生物以及利用天敵生物。相較于化學藥劑，微生物制劑農藥的毒性更低、無殘留、有效期更長、安全性更高以及對天敵友好。目前，常用于我國茶園害蟲防治的微生物源農藥包括蘇云金桿菌、白僵菌、綠僵菌、茶尺蠖核多角體病毒、短隱桿菌等[8,15,19-20]。相比之下，雖然已經明晰了許多天敵昆蟲對茶園害蟲的制約作用，但是目前在距離商品化應用上還存在一定距離，更多的是借用其他園藝領域已經成熟的產品，例如赤眼蜂用于防治茶尺蠖[21]，胡瓜鈍綏螨用于捕食茶橙癭螨[22]。開發(fā)成熟穩(wěn)定的天敵補充途徑，是生態(tài)防治的深化方向。

圖1 浙江省茶園主要蟲害與防治方法

3 茶園主要害蟲物理防治研究進展

物理防治，顧名思義，即利用物理手段對害蟲進行防治。相對于其他防治措施，物理防治有著以下的優(yōu)點：(1)不會產生抗性：害蟲一旦被陷阱捕捉就難以掙脫，保證消滅。(2)操作簡便：物理防治裝置設定后，定期維護即可長效防治害蟲，解放人力資源，降低生產成本。(3)環(huán)境友好：物理防治手段無公害，不會產生殘留問題，保證了環(huán)境與食品的安全。目前，根據物理防治的手段，可以將物理防治分為兩大類，傳統(tǒng)的物理防治手段是通過引誘物，如顏色、燈光、性誘劑等聚集害蟲，讓害蟲落入陷阱直接殺滅；而通過干擾害蟲交配行為來進行防治則是一種新的物理防治思路。

3.1 使用引誘物進行防治

3.1.1粘蟲色板 許多茶園昆蟲都對黃綠色有較強的敏感性[23]，它們依靠顏色的區(qū)分來找到適合的食物來源以及繁殖地點[24]。利用害蟲對顏色的趨向性，把帶有粘性的色板放置在茶園茶樹蓬面上方對害蟲進行誘殺，是一種效果顯著的物理防治手段。粘蟲色板是針對葉蟬、粉虱、薊馬類害蟲的蟲群基數較常用誘殺手段。

為提高視覺陷阱對害蟲引誘的效率，物理防治應當針對茶樹害蟲的偏好設置。例如針對害蟲趨向顏色對色板進行篩選[23,25-28]，邊磊[29-30]在利用正交優(yōu)化法，對比了RGB顏色模式下不同顏色針對茶小綠葉蟬的吸引力，確定金色(RGB: 255,215,0)作為數字化色板的引誘色。RGB顏色規(guī)格的統(tǒng)一對害蟲有更好的靶向作用，并且更加便于推廣。在此之上，為解決色板對天敵誤傷的情況，添加紅色(RGB: 255,0,0)作為天敵昆蟲的趨避色。天敵友好型色板針對天敵趨避色、粘著力以及基板材質進行了優(yōu)化。相較于數字化色板，在色板懸掛于高于茶樹蓬面上方20 cm的高度時，天敵友好型色板葉蟬誘捕量在夏、秋兩季平均提高了28.9%和65.8%，天敵誘殺量平均降低了30.0%和35.4%[31]。

3.1.2殺蟲燈 同樣是利用害蟲的視覺趨向，根據茶園中小綠葉蟬、尺蠖等害蟲的夜行性以及其對于光線的趨向性，在茶園中可以設置殺蟲燈進行誘殺。在捕殺方式上也進行了一定的改進，傳統(tǒng)的電網型頻振式殺蟲燈由于高壓電網之間間距過大，對于體積較小害蟲如小綠葉蟬有著誘而不殺的缺點。風吸式殺蟲燈改變了捕殺方式，利用風壓從而提高了對小型害蟲的殺滅效果，增加了殺蟲燈的穩(wěn)定性，也延長了燈源的壽命[32]。在天敵保護方面，通過調整殺蟲燈發(fā)射的光譜頻段，針對天敵與害蟲趨向的光波長進行優(yōu)化，結合風吸裝置可以有效的降低LED殺蟲燈對于害蟲天敵的吸引以及誤殺[33-34]。對風吸式LED燈的燈高以及燈距進行測試，證實了風吸式LED燈在降低小綠葉蟬蟲群基數上有較為明顯的作用[35]。風吸式殺蟲燈在茶園中設置高度為燈源離地面130 cm時，針對葉蟬以及尺蠖的誘捕效果最好[36]。改進的天敵友好型殺蟲燈利用太陽能作為能源，光源懸掛在茶樹蓬面上方40 cm或60 cm，光控模式下工作3 h，該殺蟲燈在茶園中可以有效防控65 m內的小綠葉蟬以及100 m內的尺蠖類害蟲[34]。

3.1.3性誘劑 昆蟲性信息素是昆蟲求偶時期用于辨別與定位異性同種個體所使用的化學物質，特異性強，在種群密度較小的情況下仍舊可以發(fā)揮較好的作用。在植物保護領域，昆蟲信息素已經在害蟲的檢測與監(jiān)控、大規(guī)模的誘捕殲滅以及妨礙交配等方面起到了良好的作用。目前，已經檢測分析出不少茶園常見害蟲的性信息素，并通過人工合成以此開發(fā)出高效誘殺產品[37-39]。

利用性信息素作為誘集物質，再通過粘板進行捕殺，是生物防治與物理防治的有機結合。茶毛蟲一年發(fā)生兩代，以幼蟲危害春茶以及秋茶，發(fā)生時間歷期長且不整齊，使用傳統(tǒng)化學防治效果較差。在茶園中大面積使用性誘劑可以使茶園茶毛蟲種群數量大大減少，能有效減少蟲口密度，效果略優(yōu)于燈光引誘[40-42]。對誘捕器的改進也提高了對目標害蟲的誘捕能力，船式誘捕器在粘板型誘捕器當中效果較好[43-44]，相較于傳統(tǒng)的誘捕器，漏斗形誘捕器改進了粘板的局限性，在高種群密度的環(huán)境下更有優(yōu)勢[45]。殺蟲燈也可與性誘劑相結合，綜合二者的引誘效果，提高誘捕率的同時也能實現天敵友好[36]。

3.2 通過振動干擾妨礙昆蟲交配

通過妨礙害蟲交配，降低害蟲世代更替是一種新的物理防治思路，其優(yōu)點相較于誘殺裝置，不用頻繁清理害蟲殘骸、更換粘板，進一步解放了茶園勞動力。目前，在茶園中相關研究尚處于起步階段，主要集中在小綠葉蟬的防治上[46]。

昆蟲之間主要的通訊方式包括化學交流以及物理交流兩大類別。其中化學交流主要依靠昆蟲信息素進行，而在物理交流中，聲通訊是最主要的溝通交流方式[47]。這種聲音通訊在半翅目的葉蟬科當中被廣泛作為求偶信號：葉蟬通過寄主植物進行振動信號的傳導，并通過這樣的傳導來識別并且定位交配的對象[48-49]。因此，因此，人工產生振動噪聲可以對害蟲的交配通訊進行妨礙，進而降低害蟲的增殖。國外已經有學者對葡萄種植園中的假眼小綠葉蟬(EmpoascavitisG?the)以及葡萄帶葉蟬(ScaphoideustitanusBall)的聲通訊機制做了研究，并且給出了利用干擾聲通訊妨礙交配的防治策略[50-53]。圖2中介紹了葉蟬類害蟲的求偶機制以及妨礙其通訊的基本原理。

圖2 葉蟬類害蟲的求偶機制以及妨礙其通訊的基本原理

基于這一原理，杭州聲能科技有限公司通過指向性發(fā)射陣列、反射罩、吸音和可減載聲屏障設計，使聲波裝置全天候定向可控發(fā)射，開發(fā)了有效干擾小綠葉蟬的交配的定向聲波發(fā)生裝置，并在“三農六方”和“浙江省農業(yè)重大技術協(xié)同推廣計劃”等項目支持下，將多光譜殺蟲燈和聲波防控進行整合(圖3)，同時通過云端技術實現了實時蟲情測報。目前該技術已在新昌、松陽、臨海等地進行了應用測試，取得了顯著的效果，有望成為茶園蟲害物理防控的突破口。

圖3 聲波和多光譜物理防控裝置

4 問題與展望

雖然聲光防控技術作為一種綠色的物理防控技術，與其他防控技術相比具有諸多的優(yōu)勢，但目前還未完成成熟，需要進一步解決如下兩個重要問題。(1)物聯網蟲情預警系統(tǒng)。構建茶園蟲情預警系統(tǒng)，在蟲害發(fā)展初期及時對茶園進行管控，在害蟲爆發(fā)之前就對其進行處理，能節(jié)省茶園害蟲防治成本。同時也能夠及時了解到茶園害蟲種群變化，因時制宜改變綜合防控策略。使用粘蟲板與引誘劑對害蟲進行蟲情監(jiān)測已經得到了一定的應用，但還是要依靠植保工作人員的經驗對蟲情進行預測。未來，使用物聯網技術打造茶園害蟲防控體系將成為綠色防控的重點應用方向[54-55]。Sun等[56-57]利用電子鼻技術檢測害蟲侵染茶園程度，證明了電子鼻是一種可行的害蟲發(fā)生率預測技術。新的檢測技術與現代信息技術加持到蟲情預警系統(tǒng)當中，能夠實時對蟲情進行檢測，并結合歷史數據與環(huán)境變量給出預測，確?；瘜W農藥使用科學高效。在未來茶園當中，物聯網技術連接的物理防控網絡將扮演一個有效的集天敵保護、環(huán)境友好、低成本高效率的害蟲防治系統(tǒng)，為我國茶葉清潔高質生產提供保障；(2)環(huán)境友好程度還需升級。目前物理防控手段上仍存在包括粘蟲板的降解周期過長、聲波防控噪聲過大等缺點。物理防控作為茶園害蟲無害化防治的重要手段，未來的發(fā)展方向應當更加向追求環(huán)境友好方向升級。破解這些非功能性的短板的同時，也要加大對物理防控的宣傳、培訓，確保物理防治手段能夠有效協(xié)助農業(yè)防治、生態(tài)防治，使得茶園能夠有效防治茶樹病蟲害的前期下，實現化學農藥減量的目標，打造環(huán)境友好的生態(tài)茶園。