北方果樹食心蟲監(jiān)測和防控新技術研究與示范

范仁俊，李 捷，馬春森

（1.山西省農業(yè)科學院植物保護研究所，山西太原030032；2.中國農業(yè)科學院植物保護研究所，北京100193）

國家公益性行業(yè)（農業(yè)）科研專項經費項目“北方果樹食心蟲監(jiān)測和防控新技術研究與示范”（200803006）于2008年10月獲得了國家批準立項，實施年度為3年，項目總經費為1 796萬元。

該項目由山西省農業(yè)科學院植物保護研究所主持，聯(lián)合中國農業(yè)科學院植物保護研究所、中國農業(yè)大學、中國科學院動物研究所、西北農林科技大學、沈陽農業(yè)大學、山西農業(yè)大學、河北省農林科學院植物保護研究所、北京市農林科學院植保環(huán)保所、山東省農業(yè)科學院植物保護研究所、新疆維吾爾自治區(qū)林業(yè)科學院森林生態(tài)研究所、山西省農業(yè)科學院果樹研究所共12個優(yōu)勢單位合作開展專項研究工作。

本文主要介紹了項目的科學前沿及其背景，要解決的科學問題、研究思路、研究方案以及技術路線，取得的主要研究進展，對農業(yè)生產的推動作用等，并對該領域的研究進行了展望。

1 項目背景

我國果樹栽種面積位于世界之首，在我國北方，以蘋果、梨和紅棗為代表的果樹面積已達400多萬hm2，面積約占農業(yè)生產面積的20%左右，產值則占農業(yè)生產總產值的40%以上，已成為農村經濟快速發(fā)展的朝陽產業(yè)和支柱產業(yè)。果樹食心蟲是果樹生產中一類常發(fā)性、災害性害蟲，常見的食心蟲有10余種，桃小食心蟲、桃蛀螟、梨小食心蟲和梨大食心蟲等最為嚴重，而蘋小食心蟲、白小食心蟲、李小食心蟲等局部嚴重。20世紀90年代中后期栽培的果樹近年來已進入盛果期，食心蟲為害普遍大幅回升，盛產果品的山西省晉中市蘋果、梨、棗果園的蟲果率高達30%以上，防治水平低的果園更高達80%以上。雖然國內外已有一些果樹食心蟲生物學和治理技術的零散研究，如開發(fā)了蘋果病蟲害的遠程診斷系統(tǒng)和性信息素防治，在化學防治、果實套袋方面也積累了經驗；日本及歐洲一些國家開展了食心蟲的監(jiān)測、天敵繁殖利用、果樹—食心蟲—天敵之間相互作用、遺傳工程、誘變微生物等研究，但我國北方地區(qū)果樹生產中面臨的3個重大問題，尚缺乏有效的解決方法：（1）食心蟲具有突出的隱蔽性和和鉆蛀性，只有短暫數(shù)日暴露在外，一旦錯過這一關鍵時期，化學藥劑就不能產生預期的效果。因此，確定食心蟲生活史中最薄弱的環(huán)節(jié)，開發(fā)準確預測食心蟲出蟄期和產卵期的方法和手段是提高食心蟲防治效果的根本途徑。（2）食心蟲的化學防治效果大打折扣，果農普遍增加施藥次數(shù)和劑量，每3～5 d噴藥1次，頻繁定期施藥致使防治成本升高，每公頃用藥費用高達7 500～12 000元。農藥殘留超標十分普遍，因此，挖掘食心蟲的生物學弱點和特點，開發(fā)環(huán)境調控、物理阻隔、土壤處理、趨避誘集、化學農藥減量化及相互協(xié)調技術，是減少農藥使用量，降低成本的重要途徑。（3）目前果樹食心蟲防治主要依靠化學農藥和果實套袋2項技術。一個生長季施藥次數(shù)高達50～60次，各地推廣的果實套袋技術，工作量大，需要爬高，老弱婦孺勞動力難以勝任這些繁重的田間作業(yè)。因此，為老弱婦孺量身打造“簡便、安全、有效”的食心蟲治理技術包，搭建技術示范橋梁，成為解決我國農村勞動力結構轉變帶來新問題的有效途徑。

2 研究思路

本項目以北方當家果樹蘋果、梨、棗等主要食心蟲為研究對象，通過深入研究食心蟲類害蟲的生物生態(tài)學特點，建立種類快捷識別系統(tǒng)和薄弱環(huán)節(jié)時空監(jiān)測預警模型，研發(fā)新型土壤環(huán)境調控、物理阻隔、化學趨避、生物防治、環(huán)保型農藥與減量化使用等關鍵防控技術，形成簡便有效的食心蟲控制技術規(guī)程，建設食心蟲預測和防控研究網絡信息平臺，構建食心蟲綜合防控技術服務體系，并在北方果樹主產區(qū)開展技術集成試驗示范。集中解決我國北方果樹食心蟲預測技術不高、防治效果低下、化學農藥使用頻繁、防治作業(yè)繁重等突出問題，為新形勢下我國北方果業(yè)生產發(fā)展提供新的技術支撐，為廣大果品生產企業(yè)和果農搭建適用技術橋梁。

3 研究方案和技術路線

本項目選擇在我國華北、西北、東北3個生態(tài)區(qū)采取“三結合”的工作策略，共同組織實施，即：（1）田間實地調查與室內飼養(yǎng)觀察相結合；（2）傳統(tǒng)調查試驗與現(xiàn)代高新技術相結合；（3）應用基礎理論研究與生產實際應用相結合。在此策略的指導下，首先開展北方果樹食心蟲發(fā)生調查和生物生態(tài)學研究，明確新的栽培模式下北方果樹食心蟲發(fā)生特點、優(yōu)勢種群及其發(fā)生規(guī)律，調查食心蟲天敵資源，構建食心蟲類害蟲及其寄生蜂準確鑒別體系和食心蟲種類遠程識別系統(tǒng)，開展食心蟲選擇寄主植物和配偶的化學通訊機制研究，尋求控制食心蟲的新途徑。同時開展食心蟲生活史薄弱環(huán)節(jié)的時空監(jiān)測與預測預警技術研究，深入研究食心蟲出蟄、轉移為害、羽化產卵與環(huán)境條件的關系，建立食心蟲發(fā)生環(huán)境因子驅動預測模型，開發(fā)基于Data logger的食心蟲發(fā)生預測技術，最終開發(fā)出食心蟲監(jiān)測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)監(jiān)測預警數(shù)據(jù)采集的自動化、數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W絡化、數(shù)據(jù)處理和預警分析的智能化、測報發(fā)布的數(shù)字化和圖形化。進一步加強食心蟲環(huán)保型防控關鍵技術研究，開展土壤環(huán)境調控、物理阻隔、化學趨避、生物防治、環(huán)保型農藥研發(fā)與減量化使用等新技術的研究與開發(fā)。建立食心蟲數(shù)據(jù)庫和網絡信息平臺，為食心蟲預警和防控研究提供網絡信息服務。在此基礎上，建立完善先進的北方果樹食心蟲監(jiān)測預警技術體系，集成以環(huán)保型防控技術為主的北方果樹食心蟲綜合治理技術新體系，搭建行之有效的技術推廣與咨詢培訓服務體系，并在我國北方果樹主產區(qū)大面積推廣應用，全面提高我國北方果樹食心蟲的綜合治理技術水平以及果業(yè)生產的經濟效益。

4 已取得的主要研究進展

4.1 構建了果樹食心蟲多蟲態(tài)DNA精確識別體系和面向農戶的便捷識別系統(tǒng)

果樹食心蟲生物學特性因種而異，正確的種類識別是有效防控的前提。果樹食心蟲體小、隱蔽、難以識別，因此，本項目的第一個難點就是解決各種蟲態(tài)的種類鑒別問題：如何根據(jù)卵、幼蟲、蛹來準確鑒定害蟲種類？如何將卵、幼蟲、蛹與成蟲聯(lián)系起來？如何實現(xiàn)殘破或損毀的成蟲標本的準確鑒別？錯過最佳的鑒定時機，往往也錯過了最佳的防控時機。另外，食心蟲中形態(tài)上相似的種群未必就是同一個物種，形態(tài)上不同的種群未必就不是同一個物種，給選取具有針對性的有效防控技術帶來潛在難題與挑戰(zhàn)。第二個難點就是分類學在不同層次受眾中的推廣。分類學家如何把精確鑒別的種類信息以簡便的方式傳遞給其他領域的研究專家、農技推廣工作者以及果農。為解決這2個問題，項目組構建了食心蟲多蟲態(tài)DNA精確識別體系和面向農戶的食心蟲便捷識別系統(tǒng)。

4.2 開發(fā)了蘋果、棗桃小食心蟲越冬代出土羽化有效積溫驅動預測模型

桃小食心蟲突出的隱蔽性和鉆蛀性使其成為發(fā)現(xiàn)難、防治難的害蟲，一旦錯過關鍵時間，不管如何增加施藥強度，化學防治效果均不能達到預期效果。掌握越冬幼蟲出土羽化至產卵前這一短暫時期就成為整個生長季桃小食心蟲防治的關鍵時期，因此，開發(fā)桃小食心蟲越冬代出土羽化期準確的預測技術，就成為解決食心蟲防治難、效果差，用藥多、成本高這一突出生產問題的一把鑰匙。本研究基本摸清了影響越冬幼蟲出土羽化的關鍵因子，構建了適用于我國北方平地蘋果和棗桃小食心蟲春季出土羽化時期預測的有效積溫驅動模型，為確定防治關鍵時期提供了有力工具。

4.3 果樹食心蟲可持續(xù)防控關鍵技術取得了突破性進展

目前，果樹食心蟲防治主要依靠化學農藥和果實套袋2項技術。食心蟲鉆蛀性導致化學防治效果差，所以果農普遍通過增加施藥次數(shù)和劑量來提高防效，每3～5 d噴藥1次，且多采用大霧滴噴霧直至藥液下滴為止，導致只有15%藥液為落在植物上的有效藥液等問題，每公頃用藥費用高達7 500～12 000元。各地推廣的果實套袋技術，工作量大，需要爬高，老弱婦孺勞動力難以勝任這些繁重的田間作業(yè)。針對這些問題，項目組借鑒美國、澳大利亞、日本和韓國等的經驗，結合我國東北、西北和華北3個不同生態(tài)區(qū)果樹食心蟲發(fā)生特點，提出“以物理阻隔為基礎，性信息素防治為核心，生物防治為補充，化學防治為保障”的果樹食心蟲可持續(xù)控制策略，重點開發(fā)了“高效性信息素產品及其最佳田間使用技術”，“高藥液附著性農藥劑型開發(fā)及其減量化噴霧技術”。系統(tǒng)開展了果樹食心蟲物理阻隔、天敵昆蟲和病原微生物繁殖利用、新型引誘物質挖掘等研究工作。研制出梨小食心蟲性信息素2個高效性誘劑配方，開發(fā)出8種食心蟲誘芯產品；研發(fā)出適用于缺水條件和喬化果樹專用誘捕器3個；確定了性誘器/迷向絲的田間最優(yōu)設置技術；篩選出提高藥液附著性的助劑3種，研制或篩選出防治果樹食心蟲高效藥劑18個，其中登記農藥新劑型2個；研究出適用于果樹的農藥減量靜電噴霧技術；制訂了果樹食心蟲農藥減量化全程控制技術規(guī)程1套。

4.4 果樹食心蟲項目管理及防控技術體系研究推廣網絡平臺

基于數(shù)據(jù)融合技術，構建了“果樹食心蟲項目管理及防控技術體系研究推廣網絡平臺”，并在項目協(xié)作單位和相關示范區(qū)進行了測試使用，利用電子郵件、短信等多種形式將食心蟲防控實時測報與防治指導意見等信息傳達入戶，解決了果樹食心蟲信息送達的最后一公里問題，為項目的技術推廣發(fā)揮最大作用提供了有效的手段。

5 項目對農業(yè)生產的推動作用

項目的實施給廣大果農帶來了實實在在的經濟效益，受到示范區(qū)農民的歡迎。果樹食心蟲一直是困擾果品生產、影響果農增收致富的主要隱患。食心蟲為害嚴重的地區(qū)如新疆、甘肅、安徽、河南、河北、陜西、山西、山東、江蘇等省區(qū)，果實受害率一般可達10%～30%，重者達50%。項目試驗點山西省太谷縣井神村2008年桃果受食心蟲為害率甚至達到80%以上；每年防治食心蟲的直接或間接投入約占果園總投入的40%左右。本項目北方地區(qū)12個協(xié)作單位的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，通過本項目技術的試驗、推廣和應用，試驗區(qū)和示范區(qū)的蟲果率普遍降到了5%以下，部分地區(qū)甚至降到了1%以下，化學農藥的使用量減少達35%以上。

通過本項目的推廣示范，顯著減少了化學農藥的使用，提高了果品的質量和價格，也為果品出口打開了渠道，提供了質量保證。項目組對果農、農技人員進行技術培訓、發(fā)放科普資料，實用性強的新技術、新方法進入到田間地頭，農民學習科技的熱忱空前提高。隨著性信息素防治技術、物理阻隔技術、生物防治技術、減量施藥技術、優(yōu)質高效無殘留農藥的篩選和應用等技術的成熟并投入使用，無公害、綠色、有機果品的生產進程穩(wěn)步推進，科技興農成為新時代果農生產果品的第一意識，同時，果農的健康意識、環(huán)境意識大大提高，具有深遠的社會意義。

6 研究展望

項目實施2年來，項目組對食心蟲進行了系統(tǒng)性研究，取得了階段性成果，開展了食心蟲發(fā)生調查和生物生態(tài)學研究、生活史薄弱環(huán)節(jié)的時空監(jiān)測和測報技術研究、環(huán)保型防治關鍵技術研究、食心蟲防控研究網絡平臺研發(fā)、防控技術體系集成試驗與示范應用等5個方面的研究及示范工作。摸清了北方7省市（區(qū)）果樹食心蟲的優(yōu)勢種和為害基本情況?；窘鉀Q了制約食心蟲綜合防控的4個技術問題：（1）建立了果樹食心蟲及其天敵鑒別體系，涉及14種果樹食心蟲類害蟲和50個天敵種類；（2）開發(fā)了桃小食心蟲越冬代出土羽化有效積溫驅動預測模型；（3）自主研發(fā)出多種食心蟲類害蟲性信息素，其中梨小食心蟲性誘劑平均誘蟲效果高出國內同類產品的3倍以上；研發(fā)昆蟲誘捕器、誘蟲帶、昆蟲阻隔器等新產品，申請專利9項，在農業(yè)部正式登記食心蟲專用環(huán)保型農藥新劑型2個，研發(fā)出環(huán)境調控、物理防治、農藥減量化技術等新技術6套，開發(fā)食心蟲防控研究網絡平臺等新產品9個，初步起草新規(guī)程20個；（4）設計了基于數(shù)據(jù)融合技術的果樹食心蟲防控技術體系研究推廣網絡平臺，構建了農戶信息數(shù)據(jù)庫，將食心蟲防控技術信息直接傳達入戶，為科學防治食心蟲提供了有力的技術支持。

但是果樹栽培措施的變化及全球氣候變化等原因引起的果園小氣候、果園其他病蟲害防控技術措施的更新都可能引起食心蟲發(fā)生動態(tài)的變化，對生產造成新的威脅。在項目實施過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些以前人們尚未注意到的新問題：（1）氣候和栽培制度的變化對果樹食心蟲發(fā)育、繁殖、擴散、滯育和存活以及對食心蟲與果樹發(fā)育同步性產生影響。如由于栽培結構調整和氣候變暖等原因，果樹食心蟲發(fā)生量比20世紀90年代后期明顯上升，特別是發(fā)生期同比提前15～40 d，發(fā)生世代數(shù)有增多趨勢。（2）前人研究報道的許多果樹食心蟲的發(fā)生規(guī)律與測報、防治技術因耕作栽培制度的變化已經失去效用，由于公益性行業(yè)專項實施之前的多年，科研工作忽視了基本生物學、生態(tài)學與測報防治新技術的研究，致使可用于生產中行之有效的實用技術很少，亟待深入研究。（3）套袋栽培導致的果品品質下降問題隨人民生活水平的提高和消費觀念的轉變及我國果品出口需求的高漲而日益凸顯，針對果樹食心蟲開展以準確預測為基礎、生物防治為核心、化學防治為補充，做好無袋栽培條件下果樹食心蟲的可持續(xù)控制及技術儲備是大勢所趨。

鑒于此，很有必要在前期研究的基礎上，利用已取得的果樹食心蟲發(fā)生和防治方面的成果，組織國內果樹食心蟲防控技術研究的優(yōu)秀團隊，根據(jù)我國北方不同生態(tài)區(qū)域的果樹布局和食心蟲發(fā)生特點，通過篩選、改進和研發(fā)我國東北、華北、西北生態(tài)區(qū)域蘋果、梨、棗三大果樹重要食心蟲類害蟲的實用簡便監(jiān)測技術和關鍵輕型簡化防治技術，構建適合我國北方不同生態(tài)區(qū)域優(yōu)勢果區(qū)三大果樹食心蟲類害蟲及時準確監(jiān)測和輕型高效、持久、安全防治的配套技術模式，為食心蟲類害蟲監(jiān)測與防控提供強有力的技術支撐，并在我國北方不同生態(tài)區(qū)域優(yōu)勢果區(qū)建立核心示范區(qū)，開展大規(guī)模示范應用，大幅度提高食心蟲類害蟲的防治效果，大量減少化學用藥，保證我國東北、華北、西北不同生態(tài)區(qū)域優(yōu)勢果區(qū)和優(yōu)質果品的可持續(xù)高效發(fā)展。