捕食性天敌储蓄植物系统研究进展与展望

现代集约化农业生产对生态环境的影响逐渐加剧,促使形成单一化农业景观、丧失生物多样性,易引起害虫大暴发。随着我国现代农业发展战略布局与要求,对农业绿色安全生产和食品环境安全的关注度日益增加,环境友好、绿色高效的害虫管理技术的需求越来越强烈。天敌昆虫作为生物防治的重要组成部分,在生态安全和可持续农业中发挥着重要的作用。但传统的淹没式释放天敌的方式存在成本高、时效性和持效性较差的问题。如何有效的增殖保护田间天敌昆虫,提高天敌控害效率一直是生物防治的关键。储蓄植物系统(banker plant system)又称载体植物系统,其具有预防性引入天敌、并有助于天敌种群维持,实现可持续控害等优点,是较为成功的保护型生物防治技术,被越来越多用于农业有害生物综合治理中改善天敌生存条件,发挥对其的涵养和增殖作用。近年来相关研究发展迅速,在比利时、德国、法国、日本、美国和加拿大等国家已形成了商品产业化,得到了广泛推广应用。但由于地理气候和农业设施等方面差异,国外已报道或构建的储蓄植物系统并不适于直接在我国应用。目前国内的研究虽然起步较晚,但已到了快速发展期,必将具有广阔的发展前景。本文综合分析了国内外相关技术研究概况,就实现捕食性天敌储蓄植物系统最佳控害功能进行探讨,提出要认真筛选组成因素,明确储蓄植物、替代食物和有益生物三者之间的关系并优化各个因素的水平,而且还要充分考虑应用策略,重视田间应用效果评价,从而进一步完善储蓄植物系统技术。此外,还展望了该领域的发展方向,因地制宜地开发适合国内害虫防治的捕食性天敌储蓄植物系统,必将推动捕食性天敌产品的广泛应用及产业化发展。

五种植物作为南方小花蝽储蓄植物的适合性评价

储蓄植物系统作为一种开放式的天敌饲养系统,越来越多地应用到温室及田间的害虫防治。南方小花蝽Orius similis Zheng可捕食蓟马、蚜虫等多种害虫,是农业上一类极具应用价值的捕食性天敌。为提高南方小花蝽的控害效果,建立南方小花蝽储蓄植物系统是一种极为有效的方法。为了筛选适用于南方小花蝽保育和增殖的储蓄植物,进而构建南方小花蝽储蓄植物系统,本研究选择了月季Rosa chinensis、长寿花Narcissus jonquilla、辣椒Capsicum annuum、黄瓜Cucumis sativus和蚕豆Vicia faba作为候选的储蓄植物,通过六臂嗅觉仪分析了南方小花蝽对5种植物花朵的气味选择性,同时分析了南方小花蝽在5种植物上的繁殖系数、发育历期、存活率等生物学参数。结果表明43.33%的南方小花蝽雌虫偏好辣椒花朵气味,其次为蚕豆(26.67%);南方小花蝽卵的孵化率在辣椒上最高达到95.59%,其次为蚕豆为80.74%;同时,南方小花蝽卵在蚕豆上的发育历期显著低于另外4种植物,仅有4.92 d。综上所述,本研究初步认为辣椒和蚕豆比较适合用来构建南方小花蝽储蓄植物系统。

储蓄植物系统田间应用关键参数对七星瓢虫种群定殖及控害的影响

储蓄植物系统(Banker plant system)是近年来新兴的用于提升天敌昆虫高效可持续防控害虫的保护型生物防治的技术,然而在田间应用中效果不稳定,这主要是由于储蓄植物系统的田间应用关键参数并不明确。七星瓢虫Coccinella septempunctata作为我们熟知的优势天敌昆虫,田间应用时因为定殖率低,严重限制了其可持续控害效率。本试验对已构建的七星瓢虫储蓄植物系统进行田间试验验证,探究了不同替代猎物的初始密度等关键参数对天敌昆虫七星瓢虫的种群变化及对靶标害虫桃蚜Myzus persicae的控害效果。试验结果表明,当储蓄植物系统接种替代猎物豌豆修尾蚜Megoura crassicauda不同初始密度时,对七星瓢虫个体数量及桃蚜密度均有显著差异,初始接种密度为300的Y300、N300处理组在21~28 d时桃蚜的虫口数量显著低于其他处理组,同时七星瓢虫定殖率在7~14 d时显著高于其他处理组。与对照相比,初始设置1 d笼罩去除在7~14 d内有效帮助七星瓢虫个体数量维持,而且有助于卵、幼虫种群的建立。在距离储蓄植物系统9 m处,七星瓢虫成虫定殖率高于其他处理组,由此证明七星瓢虫储蓄植物系统作用距离可达9 m处,有助于七星瓢虫种群维持发挥可持续控害作用。本研究为科学地田间应用提供理论支撑,有助于完善优化储蓄植物系统可持续控害生态策略。

寄主植物及猎物对杂食性天敌烟盲蝽若虫存活和发育的影响

杂食性昆虫烟盲蝽是多种害虫的重要捕食性天敌,它在猎物缺乏时可通过取食一些植物维持生存。因此,了解烟盲蝽在不同植物上的生物学特性以及有无猎物对其生物学特性的影响,是利用烟盲蝽创建储蓄植物系统开展害虫生物防治的基础。本研究通过室内离体叶片添加或不添加猎物烟粉虱、以及整株植物饲喂若虫的方法,测试了烟盲蝽在芝麻、香雪球和荞麦3种蜜源植物以及棉花和小白菜两种作物上的存活、发育及性比。结果表明,无猎物时,烟盲蝽若虫在芝麻和小白菜离体叶片上能发育至成虫,成虫获得率分别是85.2%和80.0%,若虫发育历期分别为15.0d和19.2d,但在荞麦、香雪球、棉花离体叶片和清水对照上分别只发育至4龄、3龄、3龄和2龄。添加猎物时,烟盲蝽若虫在5种植物离体叶片上都能发育至成虫,其中在芝麻上的若虫期最短,为11.8d,成虫获得率最高,为83.3%。烟盲蝽若虫在几种整株植物上的存活和发育与离体叶片上的结果相似,即只能在芝麻和小白菜上发育至成虫,成虫获得率分别为93.3%和66.7%。所有测试条件下饲养的烟盲蝽雌性比都在0.6左右,且雌、雄虫的若虫发育历期差异不显著。最后讨论了利用烟盲蝽这一重要杂食性天敌创建储蓄植物系统实施害虫生物防治的可行性。

小麦-玉米蚜-龟纹瓢虫载体植物系统的构建初探

载体植物系统(Banker plant system,BPS)通过建立自然天敌的自我维持机制以持续控制田间及保护地害虫。本研究分别以玉米蚜Rhopalosiphum maidis(Fitch)和小麦Triticum aestivum L.作为替代猎物和载体植物,构建龟纹瓢虫Propylaea japonica(Thunberg)载体植物系统防控桃蚜Myzus persicae(Sulzer),通过正交试验设计优化该载体植物系统中各因子的组合,并对该系统繁殖的龟纹瓢虫对玉米蚜和目标害虫桃蚜的取食选择性进行研究。结果显示,龟纹瓢虫成虫获得量最大的组合是小麦播种后第四天接蚜720头,待蚜虫扩繁5天后,投入龟纹瓢虫初孵幼虫30头。取食选择性试验结果表明小麦载体植物扩繁的龟纹瓢虫对靶标害虫桃蚜具有良好的捕食作用。

天敌昆虫在诱集植物上的多样性及对温室蚜虫的防治作用

【目的】针对天敌昆虫的保护和利用,通过混合种植不同诱集植物,分析天敌昆虫的多样性特征及与其影响因子间的关系;通过筛选和贮存诱集植物上的优势天敌,并构建储蓄植物系统,应用于温室黄瓜中,评价其对目标害虫蚜虫的防治效果。【方法】2012、2013和2015年分别在河北廊坊和湖北黄冈两试验基地混合种植5种诱集植物:玉米、紫花苜蓿、向日葵、小麦和大豆。通过调查天敌昆虫类群,计算2012和2015年的天敌群落特征参数,并用冗余分析法(redundancy analysis,RDA)分析天敌群落结构与诱集植物种类、调查时间和植物花期的关系;2013年通过收集并贮存诱集植物中的优势天敌瓢虫,构建出小麦-麦蚜-瓢虫的储蓄植物系统,并在系统中接种不同密度瓢虫后应用于温室黄瓜中防治蚜虫,比较各瓢虫密度下的储蓄植物系统对蚜虫的防治效果。【结果】诱集植物上天敌昆虫的Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势集中性指数和Pielou均匀性指数总体上随着调查时间的变化呈现显著差异;通过对天敌的等级划分,蚜茧蜂和龟纹瓢虫为优势类群,二者的个体数量均占所有诱集天敌数量的10%以上;RDA分析结果表明,诱集植物种类、调查时间和植物花期对天敌群落结构均有显著影响,三者总和对2012和2015年天敌多样性信息的总变异可分别解释26.02%和17.20%;2012和2015年的RDA排序图均表明,小花蝽和中华草蛉与植物花期相关性较高;将小麦-麦蚜-瓢虫的储蓄植物系统应用于温室后的第2周,接种200头瓢虫的处理,蚜虫密度显著低于其他处理,防治效果为69.4%。【结论】采用协调天敌诱集和助增策略,通过混合种植不同诱集植物,诱集到了多种自然天敌类群,并将筛选出的优势天敌构建成储蓄植物系统,应用于温室黄瓜中,其中,接种高密度瓢虫的储蓄植物系统对蚜虫具有一定的控制作用。因此,以天敌昆虫诱集、保护、筛选和利用为一体的害虫生物防治思路在实践中具有可行性。

甘草带对棉田多异瓢虫种群发生与控害的调控功能

【目的】阐明田埂甘草(Glycyrrhiza uralensis)种植带对棉田多异瓢虫(Hippodamia variegata)种群发生与控害能力的影响,为合理利用甘草带促进棉田蚜虫生物防治提供理论基础。【方法】在新疆库尔勒采用田间种群系统调查法研究甘草带及对照棉田(无甘草带)和距甘草带不同距离(1 m、5 m、10 m、20 m)棉花上蚜虫和多异瓢虫的种群动态,通过罩笼评估法评价甘草带对棉田蚜虫种群相对增长倍数和多异瓢虫控蚜功能的影响。【结果】6月上中旬,田埂甘草带上高密度的棉黑蚜(Aphis atrata)能够保育大量的多异瓢虫,是邻近棉田多异瓢虫种群的重要源库。6月下旬至7月中旬,多异瓢虫在棉田大量发生;6月中旬至7月下旬,距甘草带1 m、5 m、10 m、20 m的棉田中多异瓢虫与蚜虫的益害比均不同程度地高于对照棉田,其中6月17日距甘草带1 m处棉田益害比最高为2.502 9。罩笼天敌隔离处理研究发现,罩笼后7 d和14 d罩笼组棉花上蚜虫种群相对增长倍数均显著高于对应的非罩笼组;罩笼后14 d,田埂有甘草带棉田多异瓢虫对棉蚜的控害指数显著高于无甘草带棉田。【结论】田埂甘草带能有效增加棉田多异瓢虫种群数量并提高益害比,对棉田多异瓢虫的控蚜功能具有重要的调控作用。

害虫天敌的植物支持系统

保护天敌,使天敌长期有效地控制害虫是保护性生物防治的核心内容。其中,植物在维持和促进天敌控制害虫中的重要性和作用越来越受到关注。本文概述了各种支持天敌发挥效能的植物类群,论述了蜜源植物、储蓄植物、栖境植物、诱集植物、指示植物、护卫植物等在支持天敌生存和繁殖方面的生物功能,评述了研究和应用这些植物时需注意的问题,提出了科学利用这些植物以维持和增强农业生态系统中天敌发挥控害作用的植物支持系统,并指出了由于对这些植物类别的界定和定义模糊所带来的不便,给出了相应的建议。

有机蔬菜生产中天敌昆虫应用的经济收益评价

【目的】应用天敌昆虫可以部分替代化学杀虫剂的使用,有效减少因“3R”问题造成的生态问题,但天敌昆虫因无法长期维持种群而导致控害周期短,应用成本增加,这大大限制了天敌昆虫在实际生产中的应用与推广。为探究基于储蓄植物系统的天敌昆虫实际应用效果,本研究在有机番茄温室中系统评价了丽蚜小蜂Encarsiaformosa储蓄植物系统控制番茄上烟粉虱Bemisiatabaci的效果与经济效益。【方法】在2020年和2021年,围绕设施番茄生产中的烟粉虱防控,本研究分别进行了丽蚜小蜂储蓄植物系统和常规有机植保管理(植物源杀虫剂-除虫菊素),通过比较两个不同植保技术应用场景间在控害效果、作物产量、不同因素环节的经济成本以及最终经济收益,明确天敌昆虫生物防治与常规有机植保管理的经济效益差异。【结果】通过储蓄植物系统辅助释放的丽蚜小蜂可以发挥与喷施除虫菊素相同的烟粉虱抑制效果。应用丽蚜小蜂可以显著降低番茄的损失系数、保持番茄的单位产量,并且和喷施除虫菊素处理间无显著差异。此外,丽蚜小蜂储蓄植物系统应用的Reichelderfer经济效益变量与喷施除虫菊素间也无显著差异。【结论】本研究发现利用有机植保药剂和天敌昆虫释放,均可以对烟粉虱发挥同样的控害功效,且两者在番茄植株保护、生产能力等方面没有显著的差异影响。这不但为我们系统评价天敌昆虫生物防治应用的收益度提供了技术方法,也为我们推进天敌昆虫产业化应用和精准评价奠定了基础。