誘集植物在棉花害蟲防治中的應(yīng)用

劉曉，耿軍，邢茂德，劉萍，劉 超

（淄博市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東淄博 255033）

0 引言

山東省作為棉花產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)大省，近年來受植棉比較效益降低等因素影響，棉花種植面積在逐年下降。棉花種植面臨與其他高效益作物間作套種或者輪作的生產(chǎn)模式，但是這種新的作物格局勢(shì)必會(huì)影響到棉田中害蟲-天敵的相互作用。而轉(zhuǎn)基因作物的種植也給不同生物的生態(tài)狀況帶來了各種直接和間接的影響，進(jìn)而影響害蟲管理制度的改變導(dǎo)致害蟲的復(fù)發(fā)和變更[1]。隨著轉(zhuǎn)基因bt 棉的大面積推廣，棉鈴蟲成為次要害蟲，主要害蟲逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槊扪?、盲蝽蟓和煙粉虱。bt 棉大規(guī)模種植后所減少的殺蟲劑的使用是導(dǎo)致棉蚜、盲蝽蟓上升為主要害蟲的首要因素[2]。由此所引發(fā)的轉(zhuǎn)基因作物種植導(dǎo)致的物種種群演化和對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要考慮的問題。

種植誘集植物作為控制病蟲害發(fā)生的一種生物防治和農(nóng)業(yè)防治手段，其應(yīng)用已有超過百年的歷史[3]，20世紀(jì)70 年代以來已有多項(xiàng)研究表明可以利用種植誘集植物來防治棉花、玉米、大豆等作物上的害蟲[4-6]。目前棉花種植面臨的主要問題是節(jié)本增效，減少用工，合理利用誘集植物能夠減少化學(xué)藥劑使用，有效保護(hù)天敵，維持農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控能力。本研究對(duì)這一措施在棉田害蟲防治效果方面進(jìn)行了綜述，為棉田害蟲的科學(xué)治理提供依據(jù)。

1 棉田誘集植物的主要類型

根據(jù)誘集植物控制害蟲的作用機(jī)制不同，可將棉田誘集植物大致分為傳統(tǒng)誘集植物、保育天敵誘集植物和害蟲忌避植物。

1.1 傳統(tǒng)誘集植物

1.1.1 傳統(tǒng)誘集植物作用機(jī)制 傳統(tǒng)誘集植物又稱陷阱植物，作用是吸引靶標(biāo)害蟲取食或產(chǎn)卵，從而減少害蟲對(duì)主栽作物的危害[7]。植食性昆蟲在寄主選擇過程中，主要依靠嗅覺、視覺、味覺等感覺器官尋找寄主[8]。而誘集植物的作用機(jī)制就是通過物理或化學(xué)特性影響害蟲的感覺器官，使其具有比主栽作物更強(qiáng)的引誘力。

1.1.2 傳統(tǒng)誘集植物的應(yīng)用 在棉田種植玉米、高粱誘集帶，可起到誘集棉鈴蟲和玉米螟產(chǎn)卵的作用[9-10]，玉米喇叭口期可誘到大批棉鈴蟲成蟲[11]。研究表明，在棉田四周種植玉米誘集帶，棉田棉鈴蟲著卵量可降低20%[12]。路獻(xiàn)勇等[13]在棉田間作糯玉米發(fā)現(xiàn)，在棉蚜發(fā)生的高峰期，間作田棉蚜有翅蚜和無翅蚜數(shù)量均顯著低于棉花單作田，且以棉花與糯玉米面積比為3:1 的間作模式對(duì)棉蚜的控害作用最為明顯。

王春義等[14]研究表明煙草和苘麻對(duì)煙粉虱和棉鈴蟲都有很好的誘集作用，在棉田周圍散種煙草和苘麻再進(jìn)行施藥防治有很好的控制效果，且應(yīng)種植不同播期的苘麻以維持其對(duì)煙粉虱的誘集作用[15]。飯豇豆對(duì)中黑盲蝽具有明顯的誘集效果，而綠豆對(duì)綠盲蝽的誘集效果相當(dāng)明顯[16]。雒珺瑜等[17]研究了9 種誘集植物對(duì)棉田盲蝽（主要是綠盲蝽）的誘集效果，結(jié)果表明苘麻的誘集效果最好，平均百株盲蝽可達(dá)421.9頭。開花期較長(zhǎng)、花量大是苘麻誘集綠盲蝽數(shù)量多的重要因素，因此在篩選棉田間作誘集植物時(shí)應(yīng)選擇花期時(shí)間長(zhǎng)、開花集中且花量大的植物。

1.2 保育天敵誘集植物

1.2.1 誘集天敵作用機(jī)制 保育天敵誘集植物又稱為生物輔助控制型誘集植物[18]，是指誘集植物通過顏色、揮發(fā)性化學(xué)物或分泌物等吸引靶標(biāo)害蟲的天敵，并為天敵提供食物和寄宿條件，從而控制害蟲的發(fā)生和數(shù)量[19-20]。

1.2.2 保育天敵誘集植物的應(yīng)用 棉田間作玉米、苜蓿、油菜等作物可吸引天敵或?yàn)樘鞌撤庇峁﹫?chǎng)所，有利于增加棉田天敵數(shù)量，控制和減輕棉田害蟲為害。棉田種植玉米誘集帶可使瓢蟲和草蛉提前進(jìn)入棉田,為棉田害蟲儲(chǔ)備天敵。試驗(yàn)表明，瓢蟲在玉米誘集帶上出現(xiàn)的時(shí)間要比處理棉田和對(duì)照棉田早2周[21]。崔金杰等[22]還研究了種植單季玉米誘集帶和雙季玉米誘集帶對(duì)棉田中天敵數(shù)量和種類的影響，結(jié)果表明棉田種植雙季玉米誘集帶對(duì)于保護(hù)增殖自然天敵，增加群落的穩(wěn)定性更為有效。間作高粱誘集帶可為稻綠蝽的天敵寄蠅、溝卵蜂、花蝽、大眼長(zhǎng)蝽等提供庇護(hù)場(chǎng)所[23]，在稻綠蝽第二發(fā)生高峰期亂致死率可達(dá)57%[24]。

棉田間作的苜蓿帶中苜蓿彩斑蚜比棉蚜發(fā)生早10～15天，因此保育了大量的天敵。在棉田中棉蚜的數(shù)量激增階段，苜蓿帶中棉蚜的主要天敵（瓢蟲類、草蛉類和食蚜蠅類）數(shù)量可達(dá)到棉田中天敵數(shù)量的13.65倍。因此，在棉蚜數(shù)量激增初期，刈割苜蓿帶迫使天敵適時(shí)進(jìn)入棉田，對(duì)棉蚜有很好的控制效果[25]。

棉田間作油菜對(duì)瓢蟲、蚜繭蜂有一定的誘集作用。在棉花苗期，種植油菜誘集帶的棉田中捕食性天敵的初發(fā)期可比對(duì)照田提前5～15天，蚜繭蜂以及瓢蟲等捕食性天敵明顯增多，可明顯減輕苗蚜的發(fā)生及為害。研究表明，在種植油菜和高粱誘集帶的棉田中，蚜繭蜂的寄生率在苗蚜和伏蚜高峰期分別為對(duì)照田的1.8倍和11.11倍[26]。且不同品種間油菜對(duì)天敵和害蟲的誘集數(shù)量存在明顯差異[27]。

1.3 驅(qū)避害蟲植物

1.3.1 驅(qū)避機(jī)制 許多植物在生長(zhǎng)過程中為抵御害蟲侵害往往會(huì)產(chǎn)生一些對(duì)害蟲有驅(qū)避、觸殺、胃毒、拒食作用的物質(zhì)，如生物堿類、萜類、黃酮類等[28]。常見有驅(qū)蟲作用的植物多分布在馬鞭草科、龍腦科、桃金娘科、柏科、菊科、蕓香科、唇形科、姜科、月桂科和禾本科等[29]。如唇形科中迷迭香、薄荷常用作驅(qū)蟲植物與作物間作[30]。驅(qū)避植物的驅(qū)避機(jī)制主要包括以下2 種：一種是通過干擾昆蟲的嗅覺系統(tǒng)，使其無法正確感知目標(biāo)；另一種是通過激活昆蟲嗅覺神經(jīng)元，使其自動(dòng)躲避[31]。

1.3.2 驅(qū)避植物的應(yīng)用 在棉田間作害蟲的低嗜好性植物，可有效降低棉花植株上的蟲口密度[32]。如間作芹菜、蔥、韭菜、茴香、芫荽、花生可以明顯降低棉花上煙粉虱成蟲的數(shù)量，其中芹菜對(duì)煙粉虱的驅(qū)避作用更強(qiáng)[33]。大蒜中含有的次生化合物大蒜素和含硫化合物對(duì)蚜蟲、紅蜘蛛有明顯的驅(qū)避作用[34-35]，大蒜秸稈的提取物對(duì)二班葉螨和山楂葉螨也有驅(qū)避活性[36]；胡盧巴中含有的香豆素氣味能減少棉蚜的遷入量，對(duì)蚜蟲的繁殖和危害有一定的控制作用。試驗(yàn)證明，當(dāng)棉花和胡盧巴以2:1 間作時(shí)，可使棉蚜減少72.4%，減少用藥3～4 次[37]。在棉田中種植蓖麻能夠顯著降低3 代棉鈴蟲的落卵量，并對(duì)煙粉虱和小花蝽也有趨避作用[38]。許多中藥材具有特殊的氣味，此類植物也作為驅(qū)避植物開展了相應(yīng)的研究[39-40]。尹海辰等[41]研究了5 種中藥材提取物對(duì)綠盲蝽和中黑盲蝽的嗅覺反應(yīng)，結(jié)果表明云木香、香加皮、黃柏對(duì)綠盲蝽有明顯的趨避作用，而中黑盲蝽對(duì)花椒和云木香表現(xiàn)出顯著的驅(qū)避性。

2 誘集植物的優(yōu)勢(shì)與前景展望

2.1 誘集植物的優(yōu)勢(shì)

2.1.1 增加生物多樣性 農(nóng)作物種植單一造成生物多樣性減少，有利于害蟲的發(fā)生，且容易引起害蟲爆發(fā)。棉田害蟲如棉鈴蟲、綠盲蝽、煙粉虱等大都屬于多食性害蟲，可利用棉田間作誘集植物打破單一作物結(jié)構(gòu)，增加生物多樣性、改善棉田環(huán)境、控制害蟲的發(fā)生[42]。如在棉田中間作苜蓿帶，處理棉田中天敵群落的物種豐富度、豐富度指數(shù)及多樣性指數(shù)均高于常規(guī)單種棉田，且可有效減少棉蚜的數(shù)量[43]。

2.1.2 有利于保護(hù)環(huán)境，降低成本 使用化學(xué)農(nóng)藥引起的“農(nóng)藥殘留問題、有害生物再度猖獗及生物抗藥性”問題已成為全球亟待解決的難題，嚴(yán)重影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，對(duì)人類身體健康造成了威脅。利用種植誘集植物來防治害蟲，可減少化學(xué)藥劑的使用量和使用次數(shù)，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。有的誘集植物還具有固氮作用，如在棉田中種植羽扇豆不僅能夠增加天敵的數(shù)量，還能為棉花提供氮肥[44]，從而減少肥料投入，降低成本。

2.1.3 增加經(jīng)濟(jì)效益 有的誘集植物在發(fā)揮害蟲防治作用的同時(shí)本身還具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在獲得棉花收益的基礎(chǔ)上還能增加一部分收益。如在棉田中間作大蒜、中藥材等價(jià)值較高的作物可有效彌補(bǔ)誘集植物占用棉田面積的損失，保障農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)利益，使得此種植模式得以大面積推廣。

2.2 誘集植物研究前景與展望

2.2.1 進(jìn)一步優(yōu)化種植結(jié)構(gòu) 有試驗(yàn)表明通過種植誘集或趨避植物，利用害蟲對(duì)不同植物選擇的差異性可以起到控制害蟲、減輕為害的作用[45]，但是誘集植物與主栽作物之間在種植結(jié)構(gòu)和功能配置方面還應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。比如芹菜、韭菜等蔬菜類的誘集植物需水量較大，和棉花相比要增加灌溉次數(shù)，增加管理成本。由于間作植物占用了棉花行間土地，會(huì)對(duì)后期的鋤草施肥等農(nóng)事管理造成一定的影響。

2.2.2 篩選高效、高價(jià)值的誘集植物種類 誘集植物的主要作用是作為一種害蟲防治的輔助手段，實(shí)際生產(chǎn)中往往只注重主栽作物如棉花的產(chǎn)品收獲，將誘集植物丟棄或者不收獲產(chǎn)品，造成浪費(fèi)土地資源的利用率降低，減少經(jīng)濟(jì)收益。因此還應(yīng)篩選既具有高效的害蟲防控效果又有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值的誘集植物，以彌補(bǔ)占用棉花行間土地的損失。此外還應(yīng)該在不同的棉區(qū)進(jìn)行誘集植物篩選，以符合不同地區(qū)的生產(chǎn)實(shí)踐需要。

2.2.3 研究誘集植物揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì) 目前已發(fā)現(xiàn)的植物次生物質(zhì)已超過10萬種[46]，而這種植物揮發(fā)性次生物質(zhì)能夠影響植食性昆蟲寄主選擇、交配、產(chǎn)卵、取食和生長(zhǎng)發(fā)育[47]?？梢酝ㄟ^分離鑒定棉田誘集植物或趨避植物中的揮發(fā)性次生化合物，篩選出能夠引起棉田害蟲或天敵昆蟲趨性反應(yīng)的物質(zhì)，從而對(duì)棉田害蟲的行為進(jìn)行調(diào)控。還可以利用這種信息物質(zhì)作為先導(dǎo)物，進(jìn)而開發(fā)新型生物農(nóng)藥，可以減緩害蟲抗藥性，減少傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的使用，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

2.2.4 研究大田模式下害蟲防治配套技術(shù) 目前大部分研究?jī)H僅是局限于試驗(yàn)田中誘集植物對(duì)害蟲的防治效果，相應(yīng)的大田試驗(yàn)較少，因此大面積種植誘集作物起到的防控效果還未可知。有研究表明誘集作物與主栽作物種植數(shù)量相差太大會(huì)引起“誘導(dǎo)嗜好性”，即會(huì)增加植食性昆蟲對(duì)主栽作物的嗜好性而降低對(duì)誘集植物的嗜好性[48]，可在誘集植物上施用性誘劑或化學(xué)信息素來增強(qiáng)誘集植物的吸引力[49-50]。所以大田模式下棉花與誘集植物的種植方式、種植比例、種植密度等還應(yīng)進(jìn)一步研究。而且間作誘集植物模式下害蟲的種類、數(shù)量和發(fā)生時(shí)期與單一大田種植也會(huì)發(fā)生變化，隨之害蟲的化防手段也應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整。因此，應(yīng)系統(tǒng)研究大田條件下間作誘集植物的害蟲防治配套技術(shù)。