能吃、能生、又能飞,这种严重威胁甜玉米自由的“幺蛾子”究竟应该怎么治?

作者: 李军

来源: 格致论道讲坛

发布日期: 2022-12-23 17:00:16

文章介绍了草地贪夜蛾这一世界性迁飞性害虫的生物学特性、入侵路径、危害以及防治方法,强调了生物防治的重要性,并呼吁公众共同关注生物入侵问题,保护生态安全。

大家好,我是李军,来自于广东省科学院动物研究所。今天很高兴来到这里,跟大家聊一聊我们团队在外来入侵生物方面开展的工作。

近年来,外来入侵物种对我国的农林业生产以及生态安全造成了很大危害。据2019年环保通告显示,目前我国的外来入侵物种共有660多种,其中造成严重危害的有100多种,每年造成的经济损失达2000亿。因此我国面临着外来生物入侵扩散快、蔓延广、危害重的严峻形势。

在2003-2016年间,发布了在中国自然生态系统分布的4个批次的外来入侵物种名单,以及2012年国家重点管理的外来入侵生物名单。我国的重要入侵生物总共有87种,而在广东就发现了66种,占全国的76%,这个比例是非常高的。广东作为我国的南大门,地理位置、环境条件优越,贸易活动非常频繁,这些因素导致了外来生物入侵的几率大大增加,因此面临的外来生物入侵压力非常大。

下面这张图片上就是今天要探讨的入侵物种——“草地贪夜蛾”。它是一个世界性的迁飞性害虫,是全世界十大植物害虫之一。自从它入侵我国以后,对我国的农业生产、食品安全造成了很大危害,我国也将草地贪夜蛾的防控作为重点工作来推进。

草地贪夜蛾的整个生长发育周期包括四个阶段——卵期、幼虫、化蛹、成虫。卵期有1至4天,条件适宜时2天就可以孵化成幼虫;幼虫主要有6个龄期,发育时间随着环境条件的变化而变化;在化蛹以后,再过一个星期,就会羽化成虫(蛾),然后继续交配产卵,繁衍下一代。

草地贪夜蛾的原栖息地是美洲的热带以及亚热带地区。在19世纪中叶,它首次入侵美国和加拿大;2016年1月,它横跨大西洋,入侵非洲大陆,因为没有天敌,所以在两年内很快入侵非洲44个国家,给玉米产业带来极大损失;2018年5月,草地贪夜蛾又入侵亚洲,3个月便蔓延至整个印度,同年12月,又入侵到缅甸、泰国等国;次年1月,又入侵中国云南。

草地贪夜蛾入侵我国主要分两个路径,西线是通过缅甸入侵云南,再经过贵州一路向北;东线是由泰国、越南入侵到两广地区,再一路从长江流域,到淮河流域,一直到华北平原,甚至东北平原,对北方的粮食主产区形成非常大的威胁。

草地贪夜蛾幼虫的体色是多变的,低龄幼虫的体色是绿色、淡黄色的,头部是黑色或橙色,体长是6-9毫米。高龄幼虫的体色普遍是褐色,头部是黑色、褐色或是橙色。其幼虫有两个特点。第一,它的头部有一个黄白色的倒Y形斑;第二,它的腹部有4个呈正方形排列的黑色斑点。因此,如果在玉米地看到有这两种特征的虫子,基本上就是草地贪夜蛾。

草地贪夜蛾成虫的体色也是多变的,一般是深灰色、暗灰色,或者是淡黄褐色。其中雄蛾的翅面上有一个椭圆形的淡黄色环形斑,也叫“肾形斑”,在这个环形斑下面有一个楔形纹,在前翅的外缘有一个近似三角形的白斑。另外,草地贪夜蛾雌蛾的体型比雄蛾体型稍大一些。通过这三个特点,基本上可以将它和其它蛾子区分开。

草地贪夜蛾被称作“幺蛾子”,而且是世界级的害虫,它必然有着独特的生物学特性。首先它“能吃”,食性非常广泛,包括多达353种植物,有玉米、水稻、小麦等100多种禾本科植物,花生、豌豆等30多种豆科植物,还有一些蔬菜,香蕉、葵花等都是它的寄主植物。

根据食性和行为,可以把草地贪夜蛾分为玉米型和水稻型,这两种都是单倍型,在外形上没有太大区别,而在信息素成分、交配行为以及寄主植物的范围上差异非常明显。目前入侵我国的草地贪夜蛾主要是玉米型草地贪夜蛾,主要取食的是玉米、棉花、高粱,而水稻型草地贪夜蛾主要取食水稻和牧草。

我国的玉米种植面积是非常大的,尤其在广东,甜玉米的种植面积达到300多万亩,占广东整个玉米种植面积的70%以上,占全国种植面积的50%。甜玉米可以煲汤,也可以蒸、煮,深受许多家庭尤其是小朋友们的喜爱。草地贪夜蛾危害玉米后,农民可能会使用化学农药去防治,如果过度使用,势必对鲜食玉米的质量安全造成很大影响。

草地贪夜蛾基本上会对从苗期到籽粒期的整个玉米生长期都产生危害,尤其是在苗期到喇叭口期。主要危害的有叶、嫩茎、雌穗、雄穗,还有花丝这些常见的部位。它的危害特征就是在叶片上留下小洞或钻柱,具有一定的典型性。

第二个特点就是“能生”。草地贪夜蛾的生殖能力特别强,一生可以产卵近2000粒。雌蛾可以多次交配产卵,每个卵块中包含200多粒。而且草地贪夜蛾的幼虫靠取食卵壳补充营养,孵化后没有及时找到食物也不打紧,不会因为缺少食物而停止生长。所以在条件适合时,幼虫的孵化率特别高。

第三个特点就是“能飞”。草地贪夜蛾具有很强的迁飞扩散能力,一晚上可以迁飞100公里,在交配前的雌蛾可以飞行500公里。在飞行过程中它会寻找适合的寄主,一旦降落就开始定殖并危害。据资料显示,它可以在30小时内从美国的密西西比州迁飞到加拿大的南部地区,飞行距离达1600公里,说明它的飞行能力非常强大。

草地贪夜蛾从美洲迁飞到非洲,再侵入亚洲,一路上经过了化学农药的高压防控。在美国,草地贪夜蛾对至少29种化学农药产生了抗药性;在非洲,有些化学农药已被禁用;而在我国,根据实验观察,很多传统的化学农药,对草地贪夜蛾幼虫已经不起作用了,防治效果非常不理想。它的关键防治时期主要是在3龄之前,如果3龄以后的暴食期开始,防治的最佳时机就错过了。

据统计,在美洲地区,因为草地贪夜蛾对玉米的取食,造成玉米产量减少20%-70%,对有些经济条件比较落后的地区的危害尤其严重。根据2017年的数据显示,因受草地贪夜蛾的危害,非洲玉米减产830万-2000多万吨,经济损失达到了24亿-61亿美元,数据非常惊人。

在草地贪夜蛾入侵我国的第一年,就危害了112万公顷的农田。根据2020年的数据显示,被危害的农田面积升至124万公顷,其中玉米减产50%,受害最严重,有时甚至造成绝收。

实际上,草地贪夜蛾也有很多天敌,如寄生性天敌。据不完全统计,全世界草地贪夜蛾的寄生性天敌有120多种,在我国就有16种。此外,还有病原微生物,如白僵菌、绿僵菌、病原线虫。以及一些捕食性天敌,像瓢虫、步甲、草蛉、椿象等等,所以它的天敌资源是非常丰富的。

我所在的单位广东省科学院动物研究所,是国内从事生物防治研究历史相对较久的单位,尤其是在卵寄生蜂方面研究。而且,我们团队在室内保存的天敌资源非常丰富。因此,面对如此难防、抗药性如此强的草地贪夜蛾的入侵,我们团队就尝试用生物防治手段去控制。

2019年1月,草地贪夜蛾入侵我国后,我们多次到广东田间调查,以期发现草地贪夜蛾以及它的卵。经过多次调查,终于发现田地里的卵块有被寄生的现象,我们把这些卵块拿回实验室进行饲养,最终羽化出两种天敌。经过分子生物学鉴定和形态学鉴定,确定天敌为夜蛾黑卵蜂和螟黄赤眼蜂。

同时,我们也对室内已有的30多个品系的赤眼蜂进行了筛选实验。最终筛选出12种对草地贪夜蛾寄生效果较好的赤眼蜂,并进行了持续的观察。

我们发现,草地贪夜蛾的卵块上附有大量的鳞毛,能够在害虫进化过程中保护它的后代,不被天敌取食或寄生。此外,鳞毛对赤眼蜂的影响较大,因为赤眼蜂的产卵管比较短,所以在寄生的时候接触不到鳞毛下的卵粒,寄生率相对较低。但是这些鳞毛对夜蛾黑卵蜂的影响非常小,寄生率很高。所以夜蛾黑卵蜂可以作为很有前景的生物防治蜂种,应用于田间。

我们还发现,目前在自然状态下野外的草地贪夜蛾,产卵会有50%的几率出现鳞毛。

所以结合两种生物防治方法可能效果更佳。筛选出寄生对象以后,我们在室内进行了大量扩繁的工作,主要有两种扩繁方法。一种是通过自然寄主卵大量扩繁,用米蛾的卵和柞蚕的卵作为自然寄主,通过赤眼蜂来寄生米蛾卵进行发育。在米蛾卵羽化之前,放到野外,等野外的米蛾卵寄生了赤眼蜂之后,将它们一起放到田间。赤眼蜂在羽化后,会在田间重新寻找寄主寄生,从而实现防治的目的。

因为夜蛾黑卵蜂不会寄生米蛾卵,所以我们用草地贪夜蛾直接作为寄主。我们在室内大量饲养草地贪夜蛾,然后对它的卵进行杀胚。杀胚后的卵是没有活性的,不会再发育。夜蛾黑卵蜂寄生草地贪夜蛾以后,我们把这些夜蛾黑卵蜂卵块在田间释放,等夜蛾黑卵蜂羽化以后,它会在地里重新找新的寄主,寄生草地贪夜蛾的卵块,从而达到防治目的。

除了大量繁殖自然寄主卵外,我们还进行了人工卵寄主的大量繁殖工作。

我们单位在人工卵繁殖方面也开展了很长时间的工作,1975年就已经开始研究体外培育赤眼蜂。在1979年,我们通过人工卵繁育出了世界上第一只松毛虫赤眼蜂,大大加快了生物防治过程中的产量问题。因为如果用自然寄主卵,需要饲养其它昆虫,过程中可能会受到昆虫生物学特性的时间段、环境条件的影响,还有人工成本的限制,没法随时生产。人工卵就解决了这个问题,我们可以根据害虫的情况,随时去生产、培育它们。

另外,我们在1986年研制出了第一代“人工卵卡机”,目前已经第四代了。通过人工卵卡的大量生产和田外释放,大大提高了防治的工作效率。经过一系列的室内外实验,证实了在田间释放这些天敌,对草地贪夜蛾的防治效果确实明显。数据显示,没有防治天敌的田间,草地贪夜蛾对玉米的危害率基本上是100%;释放天敌并寄生以后,危害率至少可以降低至50%。

在田间调查中,我们还发现,有一些病原微生物可以感染草地贪夜蛾幼虫。我们把这些僵虫带回室内进行分离鉴定,同时对室内已有的20多种病原微生物进行筛选实验,最后筛选出一株菌株,对草地贪夜蛾的卵具有很好的杀灭活性。图上的横坐标是菌株种类,纵坐标是死亡率,每一根柱子代表不同龄期。可以看出,我们找到的这个菌株对卵的杀灭活性高达90%。但是,病原微生物对幼虫的杀灭活性并不是很好,最高才不到20%。

我们也对感染菌株的草地贪夜蛾的取食量进行了观察。可以看到,这些菌株虽然对幼虫的侵染能力不强,但严重影响了幼虫的取食量,尤其是3龄之前的幼虫。可以看出,仅是这一种入侵生物,都需要投入大量的资金,花费大量的人力、物力,还很难控制。目前我国还发现很多入侵物种,它们并不是自然传入的,而是人为带入的,对我国的生态安全造成很大的威胁。

因此我呼吁,我们普通民众尽量少购买危险的外来入侵物种,出国旅游时尽量少携带活体动物、植物。如果带回来饲养,很可能会对我们国家的农业、林业或生态方面造成很大的威胁。现在,《生物安全法》也开始实施,其中也明确表明“未经允许,不能擅自引进、释放或者丢弃外来物种”。

让我们共同关注生物入侵,保护我们国家的生态安全。好,谢谢大家!

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