潘雪紅,魏吉利,商顯坤,黃誠(chéng)華
(廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/農(nóng)業(yè)部廣西甘蔗生物技術(shù)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣西 南寧 530007)
甘蔗Saccharum officenarum L.是廣泛種植于世界溫帶和熱帶地區(qū)的C4作物,是我國(guó)最主要的糖料作物之一。我國(guó)蔗糖占全國(guó)食糖產(chǎn)量的90%以上,是僅次于巴西和印度的世界第三大甘蔗生產(chǎn)國(guó)。甘蔗從下種到收獲,經(jīng)歷萌芽期、幼苗期、分蘗期、伸長(zhǎng)期和成熟期五個(gè)時(shí)期,其生長(zhǎng)周期相當(dāng)長(zhǎng),加上連續(xù)多年的連作,病蟲源極易大量積累而導(dǎo)致大發(fā)生。近年來,噴施化學(xué)藥劑仍然是防治甘蔗螟蟲的主要手段之一,然而由于化學(xué)藥劑的長(zhǎng)期及不科學(xué)使用,除了引起了“3R”(抗藥性Resistance、再猖獗Resurgence、殘留Residue)問題,生態(tài)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞,導(dǎo)致天敵昆蟲種群數(shù)量銳減甚至消失,自然因子抑制蔗螟的作用降低了,使蔗螟防治工作更加陷入被動(dòng),造成了用藥越多,蔗螟抗性越強(qiáng)、越難防治的惡性循環(huán)。加上多年來單一作物種植和氣候變化,導(dǎo)致甘蔗螟蟲連年暴發(fā),甘蔗產(chǎn)量和質(zhì)量受到嚴(yán)重影響。廣西作為我國(guó)最大的甘蔗生產(chǎn)基地,據(jù)報(bào)道每年約有40%的甘蔗會(huì)受到不同程度的螟蟲危害,產(chǎn)量損失10%~25%,造成經(jīng)濟(jì)損失在10億元左右[1]。
眾所周知,生物防治具有對(duì)人畜安全,對(duì)環(huán)境友好,保護(hù)農(nóng)田生態(tài)平衡和延緩害蟲抗藥性等優(yōu)點(diǎn),有助于建立農(nóng)田害蟲防控的長(zhǎng)效機(jī)制。作為一種生物因子,利用優(yōu)勢(shì)種天敵來防治害蟲,發(fā)揮其對(duì)害蟲的自然控制作用,是生物防治中的一個(gè)重要手段[2],近些年越來越受到人們的重視。甘蔗螟蟲田間有各種各樣的捕食性天敵和寄生性天敵,捕食性天敵主要有蠼螋、蜘蛛和螞蟻等,寄生性天敵包括寄生蜂和寄生蠅。其中寄生蜂的種類很多,分別寄生于寄主的不同發(fā)育階段,分為卵寄生蜂、幼蟲寄生蜂和蛹寄生蜂。其中,卵寄生蜂主要有赤眼蜂Trichogramma sp.和黑卵蜂Telenomus sp.,是控制甘蔗螟蟲的重要蜂種。據(jù)調(diào)查,在廣西蔗區(qū)甘蔗螟蟲卵期寄生蜂主要有赤眼蜂和黑卵蜂[3-4]。赤眼蜂和黑卵蜂作為一類卵寄生蜂,能將害蟲殺死在卵期,有效阻止害蟲對(duì)作物產(chǎn)生危害。它們是影響螟蟲種群數(shù)量的重要生物因子,也是蔗田生態(tài)系統(tǒng)中重要的天敵組分。為了更好地了解甘蔗螟蟲及其天敵卵寄生蜂,本文概述了甘蔗螟蟲卵寄生蜂研究及應(yīng)用前景。
甘蔗螟蟲俗稱鉆心蟲,從甘蔗下種到收獲全生育期,都對(duì)甘蔗造成不同程度的為害。在苗期,蔗螟侵入生長(zhǎng)點(diǎn)部位,造成枯心苗;在伸長(zhǎng)期,可造成“死尾蔗”;在生長(zhǎng)中后期,蛀入蔗莖取食造成蟲孔節(jié)。目前廣西常見的甘蔗螟蟲主要有二點(diǎn)螟Chilo infuscatellus Snellen、條螟Chilo sacchariphagus Bojer、黃螟Tetramoera schistaceana Snellen和紅尾白禾螟Scirpothaga excerptalis(Walker)。其形態(tài)特征見圖1,發(fā)生規(guī)律及為害癥狀見表1。
圖1 甘蔗螟蟲主要形態(tài)特征
蔗螟分布廣泛,在全國(guó)各植蔗省均有蔗螟為害,不同蔗區(qū)蔗螟種類則因地而異。據(jù)劉志誠(chéng)[5]介紹,廣西貴港一帶以黃螟為多,次為二點(diǎn)螟、條螟;南寧一帶則以二點(diǎn)螟為多,條螟、黃螟次之。近年來,隨著甘蔗產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,不同蔗區(qū)間大量且頻繁地調(diào)種,導(dǎo)致紅尾白禾螟在廣西百色、來賓、崇左、北海、南寧等蔗區(qū)間迅速傳播擴(kuò)散[6],且為害嚴(yán)重,已成為當(dāng)?shù)馗收岬闹饕οx,尤以百色和來賓發(fā)生嚴(yán)重,受害重的甘蔗生長(zhǎng)后期死尾率高達(dá)70%以上[7]。調(diào)查結(jié)果表明,廣西蔗區(qū)蔗螟主要種類也發(fā)生了變化,近幾年黃螟已為成為廣西蔗區(qū)主要害蟲。
表1 甘蔗主要螟蟲的發(fā)生規(guī)律及為害癥狀
螟黃赤眼蜂Trichogramma chilonis Ishii、玉米螟赤眼蜂Trichogramma ostriniae Pang et Chen和黑卵蜂Telenomus sp.是廣西甘蔗螟蟲的主要卵寄生蜂種類[4,8]。Pan等[8]在廣西崇左、南寧和來賓三個(gè)蔗區(qū)開展的蔗螟卵寄生蜂發(fā)生動(dòng)態(tài)研究表明:螟黃赤眼蜂是廣西各蔗區(qū)蔗螟優(yōu)勢(shì)自然天敵,而黑卵蜂是崇左市甘蔗條螟的優(yōu)勢(shì)自然天敵[4,8]。
赤眼蜂是膜翅目Hymenoptera小蜂總科Chalcidoidea、赤眼蜂科Trichogrammatidae昆蟲的總稱,也是赤眼蜂屬昆蟲的總稱,廣泛分布于世界各國(guó),是許多農(nóng)林害蟲的重要天敵,也是世界范圍內(nèi)害蟲生物防治中研究最多、應(yīng)用最廣的一類卵寄生蜂[9]。赤眼蜂在國(guó)內(nèi)各蔗區(qū)廣泛分布。關(guān)于蔗田赤眼蜂的調(diào)查研究,李文鳳[10]對(duì)云南蔗區(qū)甘蔗主要害蟲天敵資源調(diào)查,發(fā)現(xiàn)了寄生黃螟的赤眼蜂。李繼虎等[11]在廣東湛江蔗區(qū)調(diào)查有蔗螟天敵赤眼蜂。潘雪紅等[4]于2011~2014年在廣西7個(gè)市(北海、防城港、崇左、百色、南寧、來賓和河池)11個(gè)主要蔗區(qū)進(jìn)行蔗螟卵寄生蜂調(diào)查,發(fā)現(xiàn)廣西蔗區(qū)寄生甘蔗螟蟲的卵寄生蜂有螟黃赤眼蜂和玉米螟赤眼蜂,其中螟黃赤眼蜂在廣西蔗區(qū)均有分布,是蔗螟的優(yōu)勢(shì)天敵;玉米螟赤眼蜂則僅在廣西崇左、南寧、來賓和防城港蔗區(qū)采集到,數(shù)量相對(duì)較少。
黑卵蜂是膜翅目Hymenoptera緣腹細(xì)蜂科Scelionidae,對(duì)寄主有偏嗜性,一般為單主寄主,偶爾寡主寄生,常有寄附在寄主母體上的現(xiàn)象。黑卵蜂可有效寄生于為害玉米、水稻、甘蔗等禾本科作物多種鱗翅目害蟲的卵[3,12-13]。
關(guān)于甘蔗螟蟲黑卵蜂,李繼虎等[10]在廣東湛江蔗區(qū)也發(fā)現(xiàn)寄生甘蔗螟蟲的卵寄生蜂黑卵蜂。潘雪紅等[3]研究表明,黑卵蜂是廣西崇左蔗區(qū)條螟的優(yōu)勢(shì)卵寄生性天敵;2013~2015年在廣西主要蔗區(qū)對(duì)蔗螟天敵黑卵蜂進(jìn)行了初步調(diào)查研究,繼崇左之后,又在防城港、南寧、武宣等不同蔗區(qū)均采集到黑卵蜂,且該蜂在崇左蔗區(qū)和防城港蔗區(qū)田間自然寄生率較高,是兩地蔗區(qū)的優(yōu)勢(shì)天敵,經(jīng)專家鑒定為等腹黑卵蜂。同時(shí),在廣西崇左、百色和上思蔗區(qū)也采集到寄生甘蔗白螟的黑卵蜂,經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)表明,該黑卵蜂不能寄生甘蔗條螟卵,寄生條螟卵的等腹黑卵蜂也不能寄生白螟卵。然而,Qin等[14]在廣西上思采集到寄生甘蔗條螟和白螟的黑卵蜂,經(jīng)鑒定均為等腹黑卵蜂;2013年和2014年等腹黑卵蜂對(duì)白螟卵寄生率分別為45.71% 和57.14%,對(duì)條螟卵寄生率分別為45.28%和51.09%。對(duì)于寄生白螟的黑卵蜂蜂種與寄生條螟的等腹黑卵蜂是否同一蜂種,有待于進(jìn)一步研究鑒定。陳庭?。?5]在福建漳州蔗區(qū)進(jìn)行蔗螟天敵種類調(diào)查,發(fā)現(xiàn)蔗螟卵寄生蜂有擬澳洲赤眼蜂、松毛蟲赤眼蜂和等腹黑卵蜂。
對(duì)于蔗螟卵寄生蜂的發(fā)生動(dòng)態(tài),本研究團(tuán)隊(duì)于2010~2013年在廣西主要蔗區(qū)對(duì)蔗螟卵寄生性天敵進(jìn)行了初步的調(diào)查研究,在廣西北海、橫縣、南寧、金光、崇左、來賓、武宣等蔗地均采集到了被赤眼蜂寄生的蔗螟卵塊,螟黃赤眼蜂是大部分蔗區(qū)甘蔗螟蟲的優(yōu)勢(shì)天敵;2011~2013年,對(duì)廣西來賓、南寧和崇左三個(gè)蔗區(qū)進(jìn)行了蔗螟卵寄生蜂種類和寄生蜂對(duì)蔗螟卵寄生率較為詳實(shí)的調(diào)查,結(jié)果表明螟黃赤眼蜂是來賓市武宣縣和南寧市吳圩鎮(zhèn)甘蔗條螟優(yōu)勢(shì)卵寄生性天敵。在廣西崇左市蔗區(qū)內(nèi)采集到了較多黑卵蜂寄生的螟蟲卵塊,赤眼蜂次之,黑卵蜂和赤眼蜂為該蔗區(qū)甘蔗螟蟲優(yōu)勢(shì)卵寄生性天敵[3,8]。同時(shí),卵寄生發(fā)生動(dòng)態(tài)調(diào)查結(jié)果表明:甘蔗生長(zhǎng)前期,田間寄生蜂的種群數(shù)量較低,寄生率也相對(duì)較低,甘蔗生長(zhǎng)中后期寄生蜂寄生率則較高。此種結(jié)果原因在于,一是田間寄生蜂寄生率的時(shí)間變化符合典型的天敵跟隨現(xiàn)象;二是由于冬天寒冷,天敵種群密度降低,待天氣回暖種群密度逐漸恢復(fù);三是經(jīng)過甘蔗收獲,有利于天敵生存的生態(tài)環(huán)境被破壞,從而天敵種群數(shù)量減少。陳庭?。?5]根據(jù)福建漳州田間螟卵消長(zhǎng)和卵寄生率調(diào)查結(jié)果,7月份以前越冬代和第一代螟卵寄生蜂自然寄生率低,8~10月螟卵寄生率較高。關(guān)于甘蔗螟蟲天敵卵寄生蜂的種群發(fā)生動(dòng)態(tài)以及季節(jié)性變化的原因分析仍需要進(jìn)一步深入調(diào)查研究。
赤眼蜂寄主范圍較廣,且易于室內(nèi)大量人工繁殖,應(yīng)用技術(shù)也相對(duì)容易,因而對(duì)赤眼蜂的分類學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和田間應(yīng)用等方面研究都非常多。我國(guó)利用赤眼蜂防治甘蔗螟蟲較早,早在1950年,蒲蟄龍便開始利用赤眼蜂防治甘蔗螟蟲進(jìn)行研究與實(shí)驗(yàn),1958年他在廣東省順德縣建立了第一個(gè)赤眼蜂站,并培養(yǎng)了一大批技術(shù)骨干,經(jīng)長(zhǎng)期研究試驗(yàn)及大面積生產(chǎn)實(shí)踐,放蜂區(qū)蔗螟卵寄生率較對(duì)照區(qū)提高了l~10倍,苗期甘蔗枯心苗率也減少了2%~8%[16]。接著,廣西、福建、云南、湖南和四川等蔗區(qū)也相繼開展了利用天敵赤眼蜂防治甘蔗螟蟲的試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果均表明赤眼蜂對(duì)蔗螟具有良好的防治效果。廣東省蔗區(qū)利用赤眼蜂防治甘蔗螟蟲的實(shí)踐得出,螟卵寄生率可提高70%~90%;苗期枯心苗率、后期螟害節(jié)率和風(fēng)折蔗率都大大降低,每畝可增產(chǎn)800~1400斤甘蔗[5]。1974~1975年,云南省甘蔗研究所開展了以釋放赤眼蜂為主的綜合防治黃螟的研究,防治效果達(dá)到80%以上,能有效地控制黃螟對(duì)甘蔗的危害;1981~1985年廣東省農(nóng)科院植保所貫徹以農(nóng)業(yè)防治為基礎(chǔ),釋放赤眼蜂,科學(xué)用藥,保護(hù)天敵等綜合防治措施,對(duì)防治蔗螟枯心效果達(dá)80%,螟害節(jié)率減少71%;1983~1985年廣西甘蔗研究所在貴港蔗田開展以生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)防治與合理用藥等綜合措施,對(duì)防治蔗螟枯心、螟害節(jié)率都有明顯的效果。2008年湛江農(nóng)墾豐收公司自繁和放蜂57億頭進(jìn)行防治甘蔗螟蟲,有效防治甘蔗面積達(dá)到450多公頃,放蜂區(qū)的螟害節(jié)率比對(duì)照區(qū)的螟害節(jié)率降低了10個(gè)百分點(diǎn),糖分也提高了0.5個(gè)百分點(diǎn)。多年來的利用赤眼蜂防治甘蔗螟蟲示范試驗(yàn)均表明,赤眼蜂對(duì)甘蔗螟蟲具有良好的防治效果。
保護(hù)和提高天敵種群數(shù)量,已成為農(nóng)作物害蟲生物防治的主要技術(shù)途徑之一。近年來甘蔗螟蟲連年嚴(yán)重發(fā)生,生物防治越來越被重視,尤其是作為我國(guó)甘蔗主要生產(chǎn)基地,應(yīng)用赤眼蜂防治甘蔗螟蟲已在廣西蔗區(qū)得到廣泛重視和推廣,也取得了較好的防治效果。廣西扶綏縣扶南糖廠建立了利用米蛾卵作寄主的赤眼蜂生產(chǎn)線,進(jìn)行赤眼蜂防治甘蔗螟蟲,取得很好的效果。潘紅春[17]報(bào)道,2015年通過釋放赤眼蜂對(duì)甘蔗螟蟲進(jìn)行生物防控,扶南蔗區(qū)10萬畝蔗地蔗螟發(fā)生面積由2012年的58%減少到13% ;廣西甘蔗研究所自2006年以來利用米蛾卵作為中間寄主進(jìn)行赤眼蜂生產(chǎn)、田間應(yīng)用示范,2009年以來利用赤眼蜂進(jìn)行較大規(guī)模的田間應(yīng)用示范推廣,田間試驗(yàn)表明甘蔗螟害節(jié)率明顯減少,防治效果可達(dá)70%以上,同時(shí)利用螟黃赤眼蜂防治二點(diǎn)螟,也取得較好的防治效果[18];2015~2017年,廣西農(nóng)墾北部灣農(nóng)場(chǎng)連續(xù)3年連片應(yīng)用螟黃赤眼蜂防治甘蔗螟蟲,示范結(jié)果表明甘蔗枯心苗率、螟害節(jié)率和斷尾率分別比對(duì)照區(qū)低4.74%、16.87%和8.11%,蔗糖分提高1.35%[19];2016~2017年,崇左蔗區(qū)連續(xù)2年釋放螟黃赤眼蜂防治甘蔗螟蟲,田間防治效果和經(jīng)濟(jì)效益較顯著[20];2016年,廣西農(nóng)墾國(guó)有金光農(nóng)場(chǎng)在11個(gè)分場(chǎng)利用釋放螟黃赤眼蜂防治甘蔗螟蟲的示范,甘蔗苗期枯心率和生長(zhǎng)后期的螟害株率、螟害節(jié)率和斷尾率均低于對(duì)照區(qū),甘蔗產(chǎn)量和糖分比空白對(duì)照區(qū)分別增加了10.42%和6.38%[21]。
國(guó)內(nèi)關(guān)于蔗螟黑卵蜂的研究,目前尚沒有防治甘蔗螟蟲的研究報(bào)道,主要為本團(tuán)隊(duì)對(duì)其生物學(xué)特性和發(fā)生動(dòng)態(tài)開展的相關(guān)研究。而國(guó)外既有的研究主要集中在物種引進(jìn)利用、效果評(píng)價(jià)及部分生物學(xué)方面,也尚無更深入的研究報(bào)道。印度早在1966年從南美洲引進(jìn)自然寄主為美洲條螟Diatraea saccharalis(F.)的黑卵蜂Telenomus alecto(Crawford),在Plassey農(nóng)場(chǎng)和Motipur蔗區(qū)進(jìn)行釋放示范,調(diào)查表明該黑卵蜂在蔗區(qū)均能良好地建立了群落,甘蔗二點(diǎn)螟是該黑卵蜂最偏愛的寄主,其次是甘蔗條螟,在當(dāng)?shù)卣釁^(qū)較容易形成群落[22-23]。伊朗學(xué)者在甘蔗分蘗期和生長(zhǎng)后期分批釋放黑卵蜂Telenomus. busseolae Gahan防治甘蔗螟蟲Sesamia cretica Led.和Sesamia nonagrioides Lef.,結(jié)果表明甘蔗生長(zhǎng)期和品種對(duì)黑卵蜂的搜索效率和寄生率有顯著影響,甘蔗生長(zhǎng)期和品種及其交互作用對(duì)寄生蜂的寄生效率、成蟲羽化和F1后代性比的影響不顯著;在試驗(yàn)的四個(gè)甘蔗品種中,該寄生蜂在CP48-103品種上的卵塊密度、搜索效率和寄生率最高[24]。
黑卵蜂的寄主?;詮?qiáng),其繁殖中間寄主受到廣泛關(guān)注,如黑卵蜂Telenomus busseolae可用蛀莖夜蛾科昆蟲Sesamia calamistis Hampson的卵進(jìn)行保種繁殖[25];Krishnamoorthy報(bào)道,夜蛾黑卵蜂Telenomus remus Nixon可用米蛾卵進(jìn)行室內(nèi)飼養(yǎng)繁殖,但繁殖效率較低,仍需繼續(xù)提高效率[26];黑卵蜂Telenomus alecto可用玉米螟卵和甘蔗二點(diǎn)螟卵繁殖,然而仍未形成成熟的飼養(yǎng)技術(shù),因而限制了該寄生蜂的廣泛應(yīng)用[22]。
近幾年來本研究團(tuán)隊(duì)開展了蔗螟天敵等腹黑卵蜂發(fā)生規(guī)律的初步研究,結(jié)果表明等腹黑卵蜂是甘蔗螟蟲的優(yōu)勢(shì)天敵,具有重要的研究?jī)r(jià)值及其促進(jìn)生產(chǎn)的潛力。由于黑卵蜂的寄主?;暂^強(qiáng),目前尚未發(fā)現(xiàn)適合易于室內(nèi)大量繁殖的中間寄主,因此黑卵蜂開發(fā)應(yīng)用有待進(jìn)一步深入研究。
總體而言,國(guó)內(nèi)對(duì)赤眼蜂的分類學(xué)、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和田間應(yīng)用方面的研究已相當(dāng)深入。盡管赤眼蜂防治甘蔗螟蟲具有“三少”(蟲害少,成本少,人工少)和“三多”(產(chǎn)量增多,糖分增多,天敵增多)的優(yōu)點(diǎn)[27];然而在實(shí)際應(yīng)用中,赤眼蜂對(duì)自然條件抗逆性相對(duì)較弱、人工釋放時(shí)間要求嚴(yán)格、防治效果顯現(xiàn)較慢等問題,對(duì)發(fā)揮赤眼蜂天敵控害作用形成不利影響。
而對(duì)黑卵蜂生物學(xué)、生態(tài)學(xué)及發(fā)生動(dòng)態(tài)的研究則較少,究其原因主要在于甘蔗螟蟲黑卵蜂難以大量人工繁殖,從而限制了該寄生蜂的廣泛應(yīng)用,因此對(duì)于該寄生蜂的相關(guān)研究也不被關(guān)注。近幾年來,本團(tuán)隊(duì)開展了黑卵蜂的初步研究,但是對(duì)黑卵蜂在國(guó)內(nèi)的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性及其區(qū)域差異性、種群動(dòng)態(tài)、關(guān)鍵影響因子等很多方面,尚處于探索階段,仍有待于進(jìn)一步深入研究。
在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中,作物—害蟲—天敵三者相互關(guān)聯(lián)、相互制約,基本維持生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡,但實(shí)際生產(chǎn)中人們對(duì)高產(chǎn)的追求打破了這種平衡體系,從而導(dǎo)致甘蔗螟蟲暴發(fā)以及隨之而來的化學(xué)防治產(chǎn)生的負(fù)面生態(tài)效應(yīng)。因此,科研工作者應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)害蟲天敵的研究,政府部門應(yīng)更加重視自然天敵的控害作用,努力構(gòu)建和維護(hù)長(zhǎng)期穩(wěn)定的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),為甘蔗生產(chǎn)提供技術(shù)保障。