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鮮食玉米生產(chǎn)中的亞洲玉米螟防控技術(shù)進(jìn)展

2022-04-25 12:40劉艷琪付婧萍班麗萍
草地學(xué)報(bào) 2022年4期
關(guān)鍵詞:赤眼蜂鮮食玉米螟

李 鑫, 劉艷琪, 付婧萍, 班麗萍*

(1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué), 草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 北京100193; 2. 呼倫貝爾市林業(yè)和草原事業(yè)發(fā)展中心, 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021008)

鮮食玉米是指乳熟期收獲,具有特殊風(fēng)味和品質(zhì)的嫩玉米,是一種集糧食、水果、蔬菜、飼料為一體的經(jīng)濟(jì)作物[1],主要包括糯玉米和甜玉米[2-3]。鮮食玉米口感大眾化,含有人體所必需的多種維生素、氨基酸、蛋白質(zhì)等,因此倍受關(guān)注與認(rèn)可[4],鮮食玉米秸稈可作為優(yōu)質(zhì)牧草的補(bǔ)充來(lái)源,是良好的青貯原材料,將收獲后的鮮食玉米秸稈回收制作成青貯飼料,能極大提升種植者的效益[5],目前全球共有158個(gè)國(guó)家地區(qū)種植并消費(fèi)鮮食玉米[6],中國(guó)是最大的鮮食玉米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó),鮮食玉米種植面積已突破134萬(wàn)hm2[3,7],主要種植區(qū)域分布于華南、東北、西南片區(qū)[8](圖1)。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整[9-10],鮮食玉米產(chǎn)業(yè)還將持續(xù)發(fā)展壯大。

圖1 中國(guó)鮮食玉米產(chǎn)區(qū)分布

鮮食玉米遺傳背景特殊,栽培管理區(qū)別于普通玉米,抗病蟲(chóng)性較弱[11],加上綠色食品生產(chǎn)中對(duì)農(nóng)藥使用的嚴(yán)格要求,使得鮮食玉米在田間極易感染病蟲(chóng)害,特別是受到穗期害蟲(chóng)的為害。亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis(Guenée),是鮮食玉米最主要的穗期害蟲(chóng)之一,幼蟲(chóng)在苗期取食心葉,穗期蛀食花絲莖葉,籽粒形成后蛀入穗內(nèi)采食玉米籽粒以及穗軸[12],嚴(yán)重影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。

我國(guó)所有的鮮食玉米產(chǎn)區(qū)均有亞洲玉米螟的分布,其生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng),世代重疊等特性使其在生產(chǎn)中難于防治[13-16](圖2),由于鮮食玉米商品對(duì)果穗完整性的高要求,使得鮮食玉米在受到亞洲玉米螟侵害后的平均減產(chǎn)率顯著高于籽粒玉米的10%~30%[17],因此,穗期對(duì)亞洲玉米螟防治不及時(shí)容易造成玉米的嚴(yán)重減產(chǎn)甚至絕收。據(jù)粗略計(jì)算,在鮮食玉米的產(chǎn)業(yè),目前每年由亞洲玉米螟造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失預(yù)計(jì)可達(dá)88.7億元人民幣[7,15,18]。隨著近年氣候條件的不斷變化,特別是溫度的逐年升高,導(dǎo)致亞洲玉米螟生長(zhǎng)速率和世代數(shù)、種群數(shù)量的急劇增加[19-23],其危害還將持續(xù)增大,正如研究顯示,持續(xù)的氣候變暖已經(jīng)使沈陽(yáng)地區(qū)玉米螟由2代區(qū)變?yōu)?、3代混生區(qū),世代重疊現(xiàn)象更嚴(yán)重[28]。冬季低溫持續(xù)時(shí)間變短,使得末代滯育幼蟲(chóng)越冬后的存活率顯著增高[24],增加了來(lái)年初代玉米螟蟲(chóng)口數(shù)[26,27]。近年來(lái),部分地區(qū)雨水增多,暴雨頻發(fā),高濕度有利于亞洲玉米螟成蟲(chóng)的生長(zhǎng)和繁衍,也是玉米螟化蛹的必要條件[20,25,27],因此是短期蟲(chóng)情爆發(fā)的一個(gè)重要環(huán)境因子,不僅如此,高濕度還可增大來(lái)年玉米螟爆發(fā)的嚴(yán)重程度[20]。

圖2 中國(guó)亞洲玉米螟不同世代為害情況

對(duì)于亞洲玉米螟的防治目前仍然依賴(lài)化學(xué)農(nóng)藥,化學(xué)農(nóng)藥是解決蟲(chóng)害爆發(fā)最快速高效的方法。大量使用化學(xué)殺蟲(chóng)劑的同時(shí),帶來(lái)了農(nóng)藥殘留,農(nóng)藥污染以及玉米螟抗藥性產(chǎn)生[28]等嚴(yán)峻問(wèn)題。因此,包括鮮食玉米在內(nèi)的病蟲(chóng)害綠色防控顯得尤為重要。

現(xiàn)階段,綠色植保已成為未來(lái)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治的導(dǎo)向,安全高效、資源節(jié)約、環(huán)境友好生產(chǎn)方式是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必由之路[29]。綠色防控技術(shù)是以全面的蟲(chóng)情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)為依據(jù),綜合運(yùn)用農(nóng)業(yè)防治、物理防治、生物防治或者按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)合理使用化學(xué)農(nóng)藥等方式,實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害的綠色防治[30-31],促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和平衡。本文綜述了我國(guó)鮮食玉米穗期害蟲(chóng)亞洲玉米螟的綠色防控技術(shù)現(xiàn)狀,并對(duì)亞洲玉米螟的綠色綜合防治進(jìn)行展望。

1 亞洲玉米螟的綠色防控

1.1 農(nóng)藥防治

使用農(nóng)藥控制害蟲(chóng),具有見(jiàn)效快、效果好、且不受地域性和季節(jié)性限制等諸多優(yōu)點(diǎn)。且當(dāng)害蟲(chóng)大爆發(fā)時(shí),農(nóng)藥防治是最為快速有效的防治策略。針對(duì)綠色食品生產(chǎn)中的農(nóng)藥使用,目前主要依據(jù)為《國(guó)家綠色食品農(nóng)藥施用準(zhǔn)則》(NY/T 393—2020),以及《農(nóng)藥安全使用規(guī)范》(NY/T 1276—2007)[30-31]。針對(duì)AA級(jí)綠色食品的生產(chǎn),目前可用農(nóng)藥主要包括以下五大類(lèi),分別為:Ⅰ.植物和動(dòng)物來(lái)源,Ⅱ.微生物來(lái)源,Ⅲ.生物化學(xué)產(chǎn)物,Ⅳ.礦物來(lái)源,Ⅴ.其他來(lái)源的農(nóng)藥;A級(jí)綠色食品的生產(chǎn)除了可以使用以上五類(lèi)農(nóng)藥外,還可以合理施用39種化學(xué)合成殺蟲(chóng)劑[31]。

1.1.1AA級(jí)綠色鮮食玉米 AA級(jí)綠色鮮食玉米主要使用天然存在的抗蟲(chóng)物質(zhì),極少數(shù)為人工合成改造的物質(zhì)如乙基多殺菌素[30]。在AA級(jí)綠色鮮食玉米的生產(chǎn)中,對(duì)于亞洲玉米螟的防治目前使用最多的是微生物農(nóng)藥,主要有球孢白僵菌Beauvariabassiana、蘇云金桿菌Bacillusthuringiensis(Bt)、棘胞木霉菌Trichodermaasperellum、核型多角體病毒和微生物代謝產(chǎn)物如多殺菌素,以及部分植物源農(nóng)藥如苦參堿、印楝素等。

微生物農(nóng)藥:中國(guó)早在上世紀(jì)50年代就開(kāi)始使用蘇云金桿菌防治亞洲玉米螟[32],隨后白僵菌、蘇云金桿菌這兩種生物制劑逐漸廣泛應(yīng)用于玉米生產(chǎn)中,在鮮食玉米穗期鱗翅目害蟲(chóng)的綠色防治上發(fā)揮著不可替代的作用[26,33],時(shí)至今日仍是最有效的亞洲玉米螟綠色防治手段之一[34]。研究表明,使用400億孢子每克的白僵菌粉劑100~120 g每畝,對(duì)吉林地區(qū)1、2代玉米螟幼蟲(chóng)進(jìn)行防治,藥后20 d防效達(dá)到61%[35],周彥民[36]等使用白僵菌和蘇云金桿菌對(duì)重慶地區(qū)1、2代玉米螟幼蟲(chóng)進(jìn)行防治,收獲期的防治效果分別為69.68%,66.68%,顯著高于化學(xué)農(nóng)藥辛硫磷63.64%。另外,使用白僵菌和棘胞木霉菌混合后對(duì)鮮食玉米種子包衣,亞洲玉米螟采食玉米葉片后幼蟲(chóng)死亡率為91.70%[37],具有較大的研究和生產(chǎn)價(jià)值。

核型多角體病毒作為一種廣譜性病毒農(nóng)藥[38-39],廣泛用于棉鈴蟲(chóng)、甘藍(lán)夜蛾、小菜蛾、甜菜夜蛾、玉米螟等害蟲(chóng)的防治,研究發(fā)現(xiàn),使用甘藍(lán)夜蛾核型多角體病毒用于河南地區(qū)亞洲玉米螟的防治,防效60.03%~66.72%,略高于蘇云金桿菌60.04%[40]。使用甜菜夜蛾核型多角體病毒對(duì)山東地區(qū)亞洲玉米螟進(jìn)行防治,防效為69.08%~75.26%,高于氯蟲(chóng)苯甲酰胺的70.65%,防治效果顯著[41]。

多殺菌素作為神經(jīng)毒素通過(guò)影響亞洲玉米螟采食達(dá)到防治目的。研究發(fā)現(xiàn),多殺菌素能顯著抑制亞洲玉米螟生長(zhǎng),低濃度多殺菌素(1.0~2.5 ng·頭-1)對(duì)玉米螟的相對(duì)生長(zhǎng)抑制率為52.17%~86.17%[42]。研究發(fā)現(xiàn),乙基多殺菌素對(duì)江蘇地區(qū)亞洲玉米螟防效為71.0%,效果顯著[44]。多殺菌素、乙基多殺菌素作為綠色農(nóng)藥重要的一員,近十幾年發(fā)展迅速[44],常秀輝[45]等比較了四種殺蟲(chóng)劑對(duì)玉米螟幼蟲(chóng)的殺蟲(chóng)活性,發(fā)現(xiàn)其殺蟲(chóng)活性依次是甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽>多殺菌素>乙基多殺菌素>阿維菌素。這與劉永杰[46]田間玉米螟防效的研究結(jié)果部分類(lèi)似(防效:甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽89.73%>多殺菌素71.04%>蘇云金桿菌61.68%)。

植物源農(nóng)藥:對(duì)于亞洲玉米螟的防治,研究和生產(chǎn)上使用較多的植物來(lái)源農(nóng)藥有苦參堿、印楝素等植物提取物制劑。使用有效成分5%的苦參堿水溶液,0.5%的印楝素乳油分別在玉米心葉期對(duì)玉米螟幼蟲(chóng)進(jìn)行防治,田間防效分別為71.66%和23.91%[47],對(duì)于亞洲玉米螟的防治,苦參堿要顯著優(yōu)于印楝素,這與封永順[49]在陜西地區(qū)的玉米螟防治結(jié)果相似??嗥ぬ偎刈鳛橐环N昆蟲(chóng)的神經(jīng)毒劑[45],目前廣泛的應(yīng)用于鱗翅目夜蛾科害蟲(chóng),如甜菜夜蛾、草地貪夜蛾[50]等,以及蚜蟲(chóng)[50-51]的防治,Cheng Dan[52]研究發(fā)現(xiàn),苦皮藤素能有效抑制斜紋夜蛾和黏蟲(chóng)幼蟲(chóng)大腦內(nèi)Na+/ K+-ATPase活性,達(dá)到抑制其生長(zhǎng)的效果。盡管目前該物質(zhì)對(duì)亞洲玉米螟的防治還未見(jiàn)報(bào)道,但鑒于苦皮藤素對(duì)于部分鱗翅目害蟲(chóng)的防治效果和毒力機(jī)制,推測(cè)其可能對(duì)玉米螟具有較大的防治潛力。

由于我國(guó)生物農(nóng)藥登記管理制度實(shí)行較晚[53],和化學(xué)農(nóng)藥相比,生物農(nóng)藥的研究、應(yīng)用更加欠缺。隨著人們綠色食品需求的提高,生物農(nóng)藥正在快速發(fā)展,2017年我國(guó)新登記的新產(chǎn)生的生物農(nóng)藥數(shù)量首次超過(guò)新產(chǎn)生的化學(xué)農(nóng)藥數(shù)量,但從使用情況看不樂(lè)觀,部分國(guó)家的生物農(nóng)藥使用覆蓋率為20%~60%,如美國(guó)、加拿大以及歐洲部分國(guó)家,我國(guó)只有接近10%,相比之下仍有很大差距[54],有待進(jìn)一步提高。

1.1.2A級(jí)綠色鮮食玉米 A級(jí)綠色鮮食玉米的生產(chǎn)除了可以使用AA級(jí)綠色食品農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)外,在遵守施用準(zhǔn)則的前提下[31],還可以合理使用一些名單內(nèi)高效低毒的化學(xué)合成農(nóng)藥[30]。目前,已有大量使用化學(xué)藥劑對(duì)亞洲玉米螟綠色防治的研究,生產(chǎn)中使用最廣泛的化學(xué)農(nóng)藥有高效氯氰菊酯、甲氧蟲(chóng)酰肼、氯蟲(chóng)苯甲酰胺、噻蟲(chóng)嗪、阿維菌素,以及以上成分的復(fù)配農(nóng)藥產(chǎn)品如阿維·氯苯酰、乙多甲氧蟲(chóng)、氯蟲(chóng)·噻蟲(chóng)嗪等。

A類(lèi)綠色食品在生產(chǎn)中允許化學(xué)藥劑的參與,對(duì)玉米螟的防治效果十分顯著。王曉琳[55]王義生[56]使用氯蟲(chóng)苯甲酰胺與噻蟲(chóng)嗪顆粒對(duì)吉林地區(qū)的2代玉米螟幼蟲(chóng)進(jìn)行防治,當(dāng)施用量為45~48 ga.i.·hm-2時(shí),蟲(chóng)口防效最高可達(dá)91.2%,效果極顯著。不同的農(nóng)藥作用機(jī)理不同,有針對(duì)性的選擇混合藥劑產(chǎn)品,能顯著提高防效,如研究所示,使用阿維·氯苯酰、乙多甲氧蟲(chóng)防治新疆2代玉米螟,其防效、可挽回產(chǎn)量以及純?cè)鲂б娣謩e為84.18%,6 041.25 kg·hm-2,9 219.0元·hm-2和89.60%,6 050.85 kg·hm-2,9 264.30元·hm-2,都顯著高于單施氯蟲(chóng)苯甲酰胺的81.01%,5 412.15 kg·hm-2,8 368.50元·hm-2[57]。在目前鮮食玉米的實(shí)際生產(chǎn)中,化學(xué)農(nóng)藥仍然是生產(chǎn)中防治亞洲玉米螟最有效的方式之一[43,58-60]。鮮食玉米的綠色生產(chǎn)要合理使用化學(xué)農(nóng)藥,不超劑量是前提[61],還應(yīng)該嚴(yán)格遵循施用規(guī)程,合理施藥[31]。

綠色農(nóng)藥增效劑(助劑)也在逐步發(fā)展?;瘜W(xué)農(nóng)藥增效劑大多是非離子表面活性劑,主要通過(guò)改善農(nóng)藥分子的展布,延長(zhǎng)滯留時(shí)間、增強(qiáng)滲透作用等起到增效的目的[62]。常用的增效劑有植物或礦物油類(lèi)、萜烯類(lèi)物質(zhì),以及有機(jī)硅助劑、橘皮精油等非離子表面活性劑,這些農(nóng)藥增效劑的使用,有效的提升了化學(xué)和生物農(nóng)藥的防治效果,同時(shí),顯著減少了藥劑的使用量。研究表明使用礦物油作為白僵菌的增效劑,能提高其對(duì)亞洲玉米螟5%~14%的防治效果,主要是其增大了孢子的附著力,創(chuàng)造了更適宜的生存條件,使得孢子的萌發(fā)率提高,菌物存活的時(shí)間延長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)“減菌增效”的目的[33]。在亞洲玉米螟防治中,橘皮精油是目前一種被廣泛使用的化學(xué)農(nóng)藥增效劑[63],研究顯示,使用橘皮精油作為氯蟲(chóng)·噻蟲(chóng)嗪的增效劑,用于亞洲玉米螟的防治,防效增加20.00%[64]。有機(jī)硅助劑也是目前應(yīng)用較多的化學(xué)農(nóng)藥增效劑之一,在亞洲玉米螟的防治中,有機(jī)硅助劑的加入,使得氯蟲(chóng)·噻蟲(chóng)嗪的防效增加18.33%[64],增效顯著。部分以油茶籽油、橄欖油、蜂蜜為主要成分的混合產(chǎn)品如“激健”等,正在被廣泛使用,此類(lèi)產(chǎn)品主要作為高效氯氰菊酯,氯蟲(chóng)苯甲酰胺,乙基多殺菌素等農(nóng)藥的增效劑[63,66-69],王志慧[66]等使用“激健”作為氯蟲(chóng)苯甲酰胺的增效劑,用于新疆地區(qū)亞洲玉米螟的防治,發(fā)現(xiàn)在減藥15.00%,30.00%時(shí),防效分別為92.17%,80.06%,展示了其良好的增效作用。

1.2 寄生性天敵防治

寄生性天敵防治或生物防治是利用了特定物種間的相生相克關(guān)系進(jìn)行防治,由于不會(huì)對(duì)種植環(huán)境造成傷害,加之使用成本較低一直被大力提倡。在玉米螟生物防治研究中,赤眼蜂的研究、使用最為深入和廣泛。

亞洲玉米螟的昆蟲(chóng)天敵有131種,有記錄用于實(shí)驗(yàn)室和田間實(shí)驗(yàn)防治,且寄生效果較好的主要有赤眼蜂屬Trichogramma蜂種[68-71],它們將蟲(chóng)卵寄生在玉米螟的卵內(nèi),靠耗盡其能量發(fā)育自身,起到控制玉米螟種群的作用[68,70-72]。

松毛蟲(chóng)赤眼蜂T.dendrolimi,玉米螟赤眼蜂T.ostriniae是目前用于亞洲玉米螟防治使用最廣泛的兩個(gè)品種,由于赤眼蜂是卵寄生蜂,因此在玉米螟產(chǎn)卵盛期放蜂,能顯著控制當(dāng)代亞洲玉米螟幼蟲(chóng)的危害[68]。研究顯示,使用玉米螟赤眼蜂用于亞洲玉米螟幼蟲(chóng)的防治,每667 m2分3次共放蜂30 000頭,蟲(chóng)口減退率為75.19%[73];使用松毛蟲(chóng)赤眼蜂用于亞洲玉米螟二代幼蟲(chóng)的防治,每畝分3次共放蜂10 000頭,田間防效為77.50%[74]。采用套作的方法改善田間小環(huán)境,更有利于赤眼蜂的生存,提高田間玉米螟的寄生率,如在玉米田內(nèi)套作大豆,辣椒等作物能有效提高赤眼蜂的種群密度[75,76]。在鮮食玉米生產(chǎn)中,使用赤眼蜂防治亞洲玉米螟,操作便捷、效益最高,還能顯著減少農(nóng)藥的使用量[77],其作為最有效的亞洲玉米螟綠色防治方式之一[34],得到了鮮食玉米生產(chǎn)者們的一致認(rèn)可。此外,綜合運(yùn)用微生物和赤眼蜂防治玉米螟的方法已經(jīng)被提出并驗(yàn)證,研究發(fā)現(xiàn),使用赤眼蜂高效載菌技術(shù),通過(guò)使赤眼蜂攜帶白僵菌來(lái)防治亞洲玉米螟,和單施赤眼蜂相比,能使玉米受害率顯著降低28%[78],具有潛在的研究和應(yīng)用價(jià)值。值得注意的是,對(duì)于鮮食玉米采后秸稈用作飼料生產(chǎn)的田塊,釋放赤眼蜂時(shí)應(yīng)避免使用牙簽等硬物固定赤眼蜂卵卡,因其會(huì)對(duì)家畜造成嚴(yán)重傷害。

螟蟲(chóng)長(zhǎng)距繭蜂能有效預(yù)防下一代玉米螟的為害,缺點(diǎn)是對(duì)當(dāng)代玉米螟抑制作用不大,其是典型的幼蟲(chóng)寄生蜂,主要寄生玉米螟二、三齡幼蟲(chóng),在玉米螟羽化前期鉆出其體表,達(dá)到控制玉米螟的目的。因此保持螟蟲(chóng)長(zhǎng)距繭蜂產(chǎn)卵的高峰期與亞洲玉米螟破卵孵化時(shí)期一致是防治的關(guān)鍵[72,79]。

在某個(gè)地區(qū)長(zhǎng)期、單一、大量地投放特定物種,會(huì)造成該區(qū)域短時(shí)間生物結(jié)構(gòu)失衡[80],達(dá)不到害蟲(chóng)綜合治理IPM的目的,因此要根據(jù)田間蟲(chóng)害的實(shí)際情況,合理選擇天敵,并嚴(yán)格控制投放量,才能達(dá)到高效綠色防控的目的。

1.3 栽培保護(hù),農(nóng)業(yè)技術(shù)防治

鮮食玉米生產(chǎn)過(guò)程中,從選種、育苗到栽培和生長(zhǎng)階段的管理,都需要采用合適的農(nóng)業(yè)技術(shù)來(lái)減少病蟲(chóng)害。其中有助于防治亞洲玉米螟的農(nóng)業(yè)技術(shù)主要有選育和使用抗玉米螟的玉米品種,合理設(shè)置播種密度和精準(zhǔn)管控水肥,以及使用套作、輪作的方式,來(lái)達(dá)到防蟲(chóng)抗蟲(chóng)的目的。

選育、選擇抗性品種。丁布(DIMBOA)是禾本科植物特有的一種次生代謝物質(zhì),通過(guò)影響亞洲玉米螟氧化還原系統(tǒng),從而抑制亞洲玉米螟的生長(zhǎng)發(fā)育[81],研究發(fā)現(xiàn)玉米螟對(duì)葉片的采食率隨丁布含量上升顯著下降[82],因此丁布的生成能力常作為選育抗亞洲玉米螟玉米品種最重要的指標(biāo)之一。王桂躍等[83]評(píng)價(jià)了226種鮮食玉米的抗玉米螟能力,發(fā)現(xiàn)“蜜脆678 ”“浙糯玉4號(hào)”等13個(gè)品種對(duì)玉米螟存在抗性,但抗性普遍較弱,整體來(lái)看,鮮食玉米抗性品種抵御玉米螟能力有限,能減少田間20%的被害株率,但對(duì)蛀穗率的影響不顯著[84],目前,使用抗蟲(chóng)品種玉米仍需結(jié)合其他綠色防治方法控制玉米螟。

結(jié)合種植地區(qū)土壤、水肥性質(zhì)和鮮食玉米的品種特性,合理設(shè)置播種密度[85],可以使玉米植株生長(zhǎng)更健壯,具有更強(qiáng)的抗蟲(chóng)潛力[86],或使用適當(dāng)?shù)妮喿鞣桨竅87],如冬小麥和夏玉米輪作,也能有效阻斷亞洲玉米螟的持久傳播[88],這一直也是歐洲地區(qū)玉米生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)IPM的一個(gè)有效方法,也充分展現(xiàn)了其可持續(xù)性?xún)?yōu)勢(shì)[89]。采摘后秸稈和根茬的處理對(duì)于消滅殘留的玉米螟至關(guān)重要[80,88],相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,在冬季使用白僵菌對(duì)玉米秸稈進(jìn)行封垛處理,可顯著減少田間70.8%的越冬玉米螟蟲(chóng)口數(shù)[90],對(duì)來(lái)年的玉米螟防治工作有良好的促進(jìn)作用。農(nóng)業(yè)技術(shù)防治作為鮮食玉米綠色防控中不可缺少的步驟,貫穿鮮食玉米生產(chǎn)的全過(guò)程,不容忽視,應(yīng)該被合理利用。

1.4 物理化學(xué)防治

物理化學(xué)防治技術(shù)原理是利用昆蟲(chóng)的特殊習(xí)性[91-92],采用物理因素或者化學(xué)物質(zhì)誘捕、隔離害蟲(chóng),達(dá)到綠色防治的目的?;趤喼抻衩酌^強(qiáng)的遷飛能力[14]和趨光性[93]的特點(diǎn),對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品“投射式殺蟲(chóng)燈”“雙光雷達(dá)自控式害蟲(chóng)誘殺燈”“頻振式殺蟲(chóng)燈”等陸續(xù)出現(xiàn)[94],由于其投入產(chǎn)出比高、防治效果好等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)被廣泛用于玉米螟成蟲(chóng)的防治[34,92-94,94]。馬惠[95]使用高壓汞燈防治遼寧地區(qū)的1代玉米螟成蟲(chóng),能使玉米植株的蛀孔率減少了55.5%,防治效果較好。此外,作為亞洲玉米螟成蟲(chóng)的專(zhuān)一誘捕劑——亞洲玉米螟性信息素,也被廣泛用于其成蟲(chóng)的防治[96],其特點(diǎn)是特異性強(qiáng),誘捕效果好,研究顯示,同時(shí)使用投射式殺蟲(chóng)燈和性誘劑誘捕器對(duì)亞洲玉米螟成蟲(chóng)進(jìn)行防治,防效為83.55%,效果顯著且經(jīng)濟(jì)效益最高,投入產(chǎn)出比1∶57.23,顯著高于殺蟲(chóng)燈和Bt混合組的1∶19.41[97]。此外,還可以使用性誘劑誘捕器和玉米螟赤眼蜂結(jié)合的方式防治亞洲玉米螟,其平均防效為85%[73]。物理化學(xué)方法主要用于防治亞洲玉米螟成蟲(chóng),具有一定局限性,因此,需要結(jié)合其他綠色防控方式,才能實(shí)現(xiàn)亞洲玉米螟綠色防治的“高效性”。

2 玉米螟蟲(chóng)情的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

掌握玉米螟發(fā)生動(dòng)態(tài)是精確和高效防治的前提,鮮食玉米生長(zhǎng)期的蟲(chóng)害監(jiān)控尤為重要,根據(jù)具體蟲(chóng)情對(duì)癥下藥既能節(jié)約成本,又能快速控制蟲(chóng)害。早期的蟲(chóng)情預(yù)測(cè)建立在人工調(diào)查的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)鮮食玉米多個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期進(jìn)行蟲(chóng)情抽樣調(diào)查,記錄蟲(chóng)情指標(biāo)[13,98],建立人為蟲(chóng)情數(shù)據(jù)庫(kù),然后結(jié)合來(lái)年的溫度、水分情況對(duì)蟲(chóng)情預(yù)測(cè)[25,98]。

現(xiàn)階段蟲(chóng)情“智能預(yù)測(cè)”發(fā)展迅速,雖然我國(guó)玉米螟蟲(chóng)情的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)體系還未形成[26,99],但是近些年也取得一些進(jìn)展。首先是基于蟲(chóng)情與部分環(huán)境因子如積溫、濕度等構(gòu)建模型的預(yù)測(cè)方法,通過(guò)計(jì)算機(jī)建立模型,找到部分重要環(huán)境因子與玉米螟蟲(chóng)情的關(guān)系,利用下一年的環(huán)境因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)一步預(yù)測(cè)玉米螟的爆發(fā)時(shí)期和世代數(shù),可以對(duì)來(lái)年蟲(chóng)情動(dòng)態(tài)進(jìn)行較精準(zhǔn)的預(yù)測(cè),胡志鳳[100]使用此方法對(duì)沈陽(yáng)地區(qū)亞洲玉米螟進(jìn)行預(yù)測(cè),預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率接近78%;其次,結(jié)合田間智能傳感器模塊,無(wú)線(xiàn)通訊模塊以及計(jì)算機(jī)計(jì)算、處理模塊來(lái)構(gòu)建玉米螟智能預(yù)測(cè)系統(tǒng),也是一個(gè)重要的研究方向,王政皓[101]基于田間多種傳感器構(gòu)建的亞洲玉米螟自動(dòng)化監(jiān)控預(yù)測(cè)平臺(tái),預(yù)測(cè)精度達(dá)到84%以上,有效地對(duì)亞洲玉米螟蟲(chóng)情進(jìn)行預(yù)測(cè);此外,人工智能技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)模型的建立。使用機(jī)器視覺(jué)通過(guò)定點(diǎn)、定時(shí)準(zhǔn)確地獲取大量田間玉米螟蟲(chóng)害圖像資料,建立起玉米螟危害圖像數(shù)據(jù)庫(kù),使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等深度學(xué)習(xí)方式建立玉米螟害蟲(chóng)識(shí)別、預(yù)警的網(wǎng)絡(luò)模型,是現(xiàn)階段一個(gè)主要的預(yù)測(cè)預(yù)警研究方向之一,成峰[99]使用此模型對(duì)東北地區(qū)玉米螟監(jiān)控和預(yù)測(cè),識(shí)別準(zhǔn)確率為86%。未來(lái)可運(yùn)用于田間蟲(chóng)情的實(shí)時(shí)監(jiān)控,建立玉米螟的預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。

將信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)用于蟲(chóng)情預(yù)測(cè),更加快速精確,顯著減少了工作量,不用依托于調(diào)查人員較高的技術(shù)背景和專(zhuān)業(yè)知識(shí),可作為未來(lái)蟲(chóng)情預(yù)報(bào)研究、應(yīng)用的主流方向。

3 展望

鮮食玉米生產(chǎn)中蟲(chóng)害主要以預(yù)防為主,建立高效的鮮食玉米田間玉米螟監(jiān)控機(jī)制至關(guān)重要。傳統(tǒng)的人工統(tǒng)計(jì),監(jiān)控、預(yù)測(cè)等工作對(duì)人員的知識(shí)技能水平要求相對(duì)較高,利用信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控蟲(chóng)情動(dòng)態(tài),合理做出綠色精確地防治是未來(lái)智慧農(nóng)業(yè)的主流發(fā)展趨勢(shì)。新技術(shù)的推陳出新往往會(huì)面臨準(zhǔn)確性,實(shí)用性,時(shí)效性等問(wèn)題的考驗(yàn),在田間蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)方面,優(yōu)化蟲(chóng)情預(yù)測(cè)模型,提高其精確性才能不斷完善蟲(chóng)害監(jiān)控預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)。全球氣候變暖讓玉米種植區(qū)面積變大并向高海拔擴(kuò)張的同時(shí),伴隨著玉米螟生活史改變和發(fā)生代數(shù)的增加,以及亞洲玉米螟危害范圍的擴(kuò)大,防治難度也會(huì)增加,蟲(chóng)害預(yù)測(cè)模型應(yīng)該充分考慮到全球變暖等環(huán)境因素,才能更精準(zhǔn)。

鮮食玉米在生產(chǎn)中必須遵循“綜合防治”的植保方針。目前我國(guó)生物源農(nóng)藥的使用比例偏低[54],生產(chǎn)者更傾向于使用化學(xué)農(nóng)藥,同時(shí),用藥缺乏科學(xué)性和高效性,隨之帶來(lái)的“化學(xué)農(nóng)藥污染”一直是亟待解決的問(wèn)題。而農(nóng)藥濫用現(xiàn)象是由于農(nóng)民缺乏病蟲(chóng)害管理知識(shí)導(dǎo)致[102],絕大部分鮮食玉米種植者對(duì)田間病蟲(chóng)害的了解還不夠,對(duì)農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害的知識(shí)欠缺,使其無(wú)法精準(zhǔn)高效的治理,導(dǎo)致防治資源的極大浪費(fèi)。未來(lái)還需要大力推廣生物源農(nóng)藥的使用,向玉米生產(chǎn)者傳授綠色用藥的相關(guān)知識(shí),實(shí)現(xiàn)真正的綠色生產(chǎn);持續(xù)創(chuàng)新,加大生物源農(nóng)藥的研發(fā)和推廣力度,開(kāi)發(fā)高效的綠色防治技術(shù),是綠色防治的導(dǎo)向,比如融合使用松毛蟲(chóng)赤眼蜂攜帶球孢白僵菌[103]兩種綠色方式為一體,能顯著提高防治效果。

基因修飾作物的安全性一直存在爭(zhēng)議,國(guó)內(nèi)的鮮食玉米利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)較少,但轉(zhuǎn)基因作物的抗蟲(chóng)能力不可否定,目前研究發(fā)現(xiàn)的抗蟲(chóng)基因眾多[104-107],經(jīng)過(guò)接近30年的時(shí)間,抗蟲(chóng)蛋白的分類(lèi)體系也逐漸得到完善[108],抗蟲(chóng)效果最好且廣泛應(yīng)用于抗玉米螟的抗蟲(chóng)基因是蘇云金芽孢桿菌系列抗蟲(chóng)基因(Cry基因),其編碼的蛋白大家族都具有較大的可控性,較高的針對(duì)性以及較好的殺蟲(chóng)效果[107,109-111],因此長(zhǎng)期作為玉米首選的抗蟲(chóng)基因。此外,營(yíng)養(yǎng)期高效殺蟲(chóng)蛋白vips基因,也持續(xù)作為轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)研究的重點(diǎn)。轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)的高劑量+庇護(hù)所策略的長(zhǎng)期實(shí)施[112]一直是減緩害蟲(chóng)抗性進(jìn)化的主要應(yīng)對(duì)方式,但我們也持續(xù)看到方案的失效,從玉米根蟲(chóng)[108]到亞洲玉米螟,目前至少有7個(gè)種的鱗翅目害蟲(chóng)逐漸對(duì)BT玉米產(chǎn)生抗性[113-116],“高劑量+庇護(hù)所”策略的有效性,必須成立在規(guī)范的庇護(hù)所建立之上,這在實(shí)際生產(chǎn)中容易被忽視。高劑量的體現(xiàn)也逐漸從“量”到“類(lèi)”的轉(zhuǎn)變;結(jié)合多個(gè)抗蟲(chóng)基因于同株植物,使其同時(shí)產(chǎn)生多種抗蟲(chóng)蛋白是轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)目前主流的創(chuàng)新方向[117,118],此舉能減緩害蟲(chóng)抗性的產(chǎn)生[119]。或者繼續(xù)研究尋找更高效的次生抗蟲(chóng)物質(zhì),也是未來(lái)提升轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)策略的方向之一[120]。另一方面,從亞洲玉米螟抗性突變出發(fā),摸清亞洲玉米螟產(chǎn)生抗性的基因突變規(guī)律[115],開(kāi)發(fā)相對(duì)應(yīng)的防治手段,對(duì)亞洲玉米螟的防治至關(guān)重要,且需要持續(xù)關(guān)注和研究,因?yàn)閬喼抻衩酌诓粩噙M(jìn)化,目前在亞洲玉米螟的研究主要集中于用藥導(dǎo)致的次生代謝物質(zhì)變化,轉(zhuǎn)錄水平差異,和耐藥基因的研究等幾個(gè)方面[37,120-123],未來(lái)持續(xù)深入的投入研究,進(jìn)一步摸清害蟲(chóng)進(jìn)化規(guī)律,無(wú)論是對(duì)預(yù)防還是治理都具有重要意義。

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