高慶剛 高俊平 路邁 張冬菊





摘要 在2019和2020年調查了菏澤地區草地貪夜蛾的發生和為害情況。通過形態學和分子生物學方法鑒定明確了菏澤地區的草地貪夜蛾物種。利用燈誘和性誘監測成蟲、田間調查監測幼蟲,連續2年的數據表明,草地貪夜蛾在8月中旬左右遷飛至菏澤地區,選擇低于大喇叭口期的玉米上產卵為害;成蟲監測方面,性誘效果顯著高于燈誘。上述結果表明,草地貪夜蛾成功入侵山東菏澤地區,雖然害蟲種群密度和發生為害面積小,但有擴張的趨勢,后續應在山東菏澤地區繼續加強對草地貪夜蛾的監測預警。
關鍵詞 草地貪夜蛾;監測預警;發生為害;燈誘;性誘
中圖分類號 S 433.4文獻標識碼 A
文章編號 0517-6611(2022)02-0142-05
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2022.02.038
開放科學(資源服務)標識碼(OSID):
The Occurrence and Damage of Spodoptera frugiperda in Heze in Shandong Province
GAO Qing-gang1,GAO Jun-ping1,LU Mai2 et al (1.Agricultural Technology Extension Center of Heze,Shandong Province,Heze,Shandong 274000;2. Agricultural Technology Extension Centerof Juancheng County,Heze,Shandong 274600)
Abstract The population dynamics of S.frugiperda in Heze in 2019 and 2020 were investigated.Firstly,species were
determined in Heze with morphology and molecular biology method.Then,the larvae was monitored by artificial investigation in the field and the adults with light trap and sex pheromone.Our results from last two years indicated that the S.frugiperda migrated into Heze and selected corn at vegetative stages (before eleventh leaves) to lay eggs,suggesting that it’s important to monitor the S.frugiperda in middle August in Heze.The number of arrested S.frugiperda adults with sex pheromone was more than the ones with light traps,suggesting that it’s better with the former than the later for monitoring S.frugiperda in Heze.The disaster area of larvae increased in 2020 compared to the ones in 2019.These results suggested that S.frugiperda successfully invaded Heze in last two years and although the number of population and the disaster area was relatively low,they were increased and suggested the importance of monitoring S.frugiperda in Heze.
Key words Spodoptera frugiperda;Monitoring and forcasting;Occurrence and damage;Light trap;Sex pheromone
作者簡介 高慶剛(1981—),男,山東東營人,高級農藝師,碩士,從事病蟲害防治研究。
收稿日期 2021-04-27
草地貪夜蛾(Spodoptera frugiperda)屬鱗翅目夜蛾科,是一種源自美洲的熱帶和亞熱帶地區的重大遷飛性農業害蟲[1-2]。草地貪夜蛾寄主范圍廣,包括來自76個科的350多種植物,其中禾本科寄主植物106種,占近1/3[2-3]。自2016年尼日利亞和加納首次發現后[4],草地貪夜蛾已擴散到撒哈拉以南的非洲40多個國家[5-7]。草地貪夜蛾于2018年初擴散到印度南部后,不到一年時間已擴散到6個亞洲國家[8-10]。2018年12月11日,草地貪夜蛾從云南入侵我國[11],至2019年10月擴散至我國的26個省(市、自治區)[12]。根據遺傳差異,草地貪夜蛾分為玉米型和水稻型,其中入侵我國的種群主要是玉米型[13-14]。研究表明草地貪夜蛾可以取食為害玉米、高粱、甘蔗、小麥、大麥、大豆、花生、油菜、向日葵、香蕉、蔬菜等多種農作物[3,15-18]。草地貪夜蛾的入侵和定殖對我國糧食安全構成重大威脅,農業農村部在全國對該蟲進行監測預警和指導防控。
菏澤是全國重要的糧棉油生產基地,2019年,糧食總產7.8×106 t,占山東省總產量的14.5%。菏澤地處魯西南,農作物病蟲發生種類多,是多種流行性病蟲害南北擴散的必經通道,把好山東南大門,對全省乃至整個華北農業生產安全意義重大。為做好草地貪夜蛾的防控工作,農業農村部按照“全力監測、全力撲殺、分區施策、聯防聯控”的原則,實施“三區三帶”布防,菏澤市正處在黃淮海阻截攻堅帶上,在菏澤市進行布防,對于監測誘殺遷入蟲源、防控幼蟲危害、限制成蟲北遷、保護黃淮海和東北玉米生產安全具有重要意義。自下達監測預警和防控任務以來,山東菏澤市縣區植保站嚴密監視草地貪夜蛾的發生和為害情況,筆者將山東菏澤地區草地貪夜蛾2019—2020年發生為害情況進行統計,為全國草地貪夜蛾防控提供支撐。
1 材料與方法
1.1 草地貪夜蛾物種鑒定 主要通過形態學結合DNA barcoding的分子鑒定方法進行物種確定。形態學:參照文獻描述[19-20]。分子鑒定:利用天根細胞組織DNA提取試劑盒說明書提取DNA,參照Hebert等[21]的方法擴增細胞色素氧化酶I(COI)的部分序列。利用Sanger測序法進行PCR產物直接測序。利用Cluastal W和MEGA10進行序列同源性分析和構建物種樹[22-23]。
1.2 調查地點、時間及方法 調查地點:菏澤市。調查監測時間:5—11月。調查方法:成蟲采用測報燈和性誘捕器進行監測,每天查看測報燈和性誘捕器中成蟲數量。幼蟲田間調查采用5點均勻取樣,每點調查20株玉米,綜合統計發生田塊的百株被害率和百株蟲量。
2 結果與分析
2.1 物種鑒定
幼蟲頭部明顯可見黃白色倒“Y”型紋,腹部末節有呈正方形排列的4個黑斑(圖1b、e)。符合草地貪夜蛾在玉米上的為害特征(圖1d)。低齡幼蟲取食葉片形成半透明薄膜“窗孔”狀(圖1a);高齡幼蟲取食葉片形成不規則的孔洞,鉆蛀心葉,排出大量蟲糞,受害嚴重的玉米心葉呈破爛狀(圖1c)。在調查過程中,發現棉鈴蟲、甜菜夜蛾等多種夜蛾科主要害蟲的幼蟲,尤其是低齡幼蟲,與草地貪夜蛾形態相似度高,容易混淆。為了進一步確定菏澤地區的害蟲種類,采用測序技術DNA barcoding進行物種鑒定,從2019年采集的樣本中選取6個,從2020年采集的樣本中選取4個,提取DNA后進行測序確定。測序選取COI基因的594個堿基,利用Clustal W和NCBI中的Blast分析表明,菏澤地區2019和2020年的樣本序列一致,與NCBI中提交的草地貪夜蛾序列超過98%的一致性,其中與部分序列100%一致(序列號:MT180097、MK493017)。利用近鄰法(Neighbour-joining)選擇p-distance模式進行聚類分析表明,擴增獲得序列與草地貪夜蛾的序列聚類到一起。形態學和分子鑒定表明,菏澤地區采集的樣本為草地貪夜蛾。
2.2 調查結果 2019年自8月20日起,在東明縣、鄄城縣相繼發現草地貪夜蛾成蟲。其中,東明縣共設置1個燈誘測報點和10個性誘測報點,監測期內燈誘捕獲16頭成蟲,均為雄蟲;性誘捕獲208頭雄蟲,累計誘集成蟲224頭,最后見蟲日期為9月23日;鄄城縣只設置性誘監測,監測期內捕獲42頭雄蟲,最后見蟲日期為9月23日。鄄城縣于9月3日發現幼蟲,主要發生于7月下旬播種、處于大喇叭口期之前的玉米上,害蟲齡期1~6齡。東明縣9月17日發現幼蟲,齡期為1~4齡,以1齡為主(表1、圖2)。2019年菏澤市累計發生面積6.787 hm2。
2020年8月28日首次在成武縣性誘捕器捕獲成蟲,監測期內共捕獲成蟲36頭,最后見蟲日期為9月7日;9月4日首次在東明縣性誘捕器捕獲成蟲,監測期內共捕獲成蟲20頭,最后見蟲日期為9月17日;比2019年同期誘捕成蟲數量顯著下降。幼蟲方面,發生面積大于2019年同期,在監測期內,菏澤市所轄9縣區發現草地貪夜蛾幼蟲。監測期內發生為害面積共46.133 hm2。主要發生在7月中下旬以后播種的玉米,這點與2019年類似,幼蟲齡期1~6齡,以3齡和4齡幼蟲為主(表2、圖3)。
3 討論
自2018年底從云南入侵后,草地貪夜蛾對我國糧食安全構成威脅。草地貪夜蛾耐低溫能力差,在我國大部分地區不能成功越冬,其終年繁殖區和越冬區均位于我國南部幾個省份,包括云南、海南、廣東、廣西等[24-27]。菏澤市是農業大市,作物種類多,種植面積大,病蟲發生復雜,是許多病蟲傳入山東、進入華北的第一站。做好菏澤地區病蟲防控,防止其北遷威脅東北玉米生產,對保障我國糧食生產安全舉足輕重。按照農業農村部的要求,2年來從草地貪夜蛾成蟲和幼蟲發生動態入手,監測預警該蟲在山東菏澤地區的發生為害情況。
成蟲方面性誘劑使用方便,誘集成蟲的量較大,適合草地貪夜蛾的監測預警[28]。而燈誘因特異性和電源條件的限制,使用相對復雜,2019年只在一臺測報燈上發現了成蟲,且均為雄蟲。2020年菏澤地區按照農業農村部“三區三帶”要求部署,加大監測防控力度,共安裝29臺高空誘蟲燈和1萬余套性誘捕器,共捕獲草地貪夜蛾成蟲57頭。捕獲成蟲較少,分析原因可能有2個:一是遷飛至菏澤的草地貪夜蛾蟲口密度小,二是草地貪夜蛾對光的敏感性較低[29]。2019年燈誘只捕獲雄蟲的可能原因也有2個:一是野外雄蟲種群數量顯著大于雌蟲,二是雄蟲比雌蟲趨光性強,容易被燈引誘。
根據幼蟲齡期推測,連續2年草地貪夜蛾均在8月中旬遷飛至菏澤秋玉米(7月中下旬以后播種的玉米,下同)產卵為害,夏玉米(6月播種的玉米,下同)已經處于灌漿期,幾乎未見草地貪夜蛾為害,當其緊鄰秋玉米地塊,偶爾可見草地貪夜蛾幼蟲在玉米雌蕊花絲處為害。菏澤地區玉米種植面積51.8萬hm2,以夏玉米為主,秋玉米全市僅超過133.33 hm2。草地貪夜蛾不能在山東菏澤越冬,在過去2年中,8月上旬之前草地貪夜蛾均未遷飛至菏澤,8月中旬遷飛至菏澤的蟲量不大,成蟲產卵對嫩玉米(苗期至大喇叭口期)具有顯著的趨性[30],而此時夏玉米已經處于灌漿乳熟期,草地貪夜蛾對菏澤地區的玉米生產威脅不大。
上述研究表明,山東菏澤地區草地貪夜蛾監測重點應放在8月以后,其中性誘、燈誘重點監測成蟲,7月中下旬以后播種的玉米田塊重點監測和防控幼蟲。2019和2020年的監測數據表明草地貪夜蛾每年遷飛至菏澤種群數量小,且以為害秋玉米為主,對菏澤的糧食生產安全威脅較小,但研究表明我國的草地貪夜蛾可取食為害小麥[31]。因此菏澤地區的草地貪夜蛾監測防控工作不能放松,菏澤地區的草地貪夜蛾種群一旦形成,將會作為蟲源地向北或者向南遷飛為害,威脅我國糧食安全。
參考文獻
[1]
SPARKS A N.A review of the biology of the fall armyworm[J].Florida entomologist,1979,62(2):82-87.
[2] POGUE M G.A world revision of the genus Spodoptera Guenée(Lepidoptera:Noctuidae)[J].Memoirs of the American entomological society,2002,43:1-20.
[3] MONTEZANO D G,SPECHT A,SOSA-GMEZ D R,et al.Host plants of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera:Noctuidae) in the Americas[J].African entomology,2018,26(2):286-300.
[4] GOERGEN G,KUMAR P L,SANKUNG S B,et al.First report of outbreaks of the fall armyworm Spodoptera frugiperda (J E Smith) (Lepidoptera,Noctuidae),a new alien invasive pest in west and central Africa[J].PLoS One,2016,11(10):1-9.
[5] STOKSTAD E.New crop pest takes Africa at lightning speed[J].Science,2017,356(6337):473-474.
[6] OTIM M H,TAY W T,WALSH T K,et al.Detection of sister-species in invasive populations of the fall armyworm Spodoptera frugiperda (Lepidoptera:Noctuidae) from Uganda[J].PLoS One,2018,13(4):1-18.
[7] EARLY R,GONZLEZ-MORENO P,MURPHY S T,et al.Forecasting the global extent of invasion of the cereal pest Spodoptera frugiperda,the fall armyworm[J].NeoBiota,2018,40:25-50.
[8] ALI S,MASROOR Z,MASROOR M D.First record of the fall armyworm,Spodoptera frugiperda(JE Smith,1797) (Lepidoptera:Noctuidae),an evil attack on paddy in Magadh,Bihar (India)[J].International journal of emerging technologies and innovative research,2018,5:546-549.
[9] KALLESHWARASWAMY C M,ASOKAN R,SWAMY H M M,et al.First report of the fall armyworm,Spodoptera frugiperda (J E Smith) (Lepidoptera:Noctuidae),an alien invasive pest on maize in India[J].Pest management in horticultural ecosystems,2018,24:23-29.
[10] MALLAPUR C P,NAIK A K,HAGARI S,et al.Status of alien pest fall armyworm,Spodoptera frugiperda (J E Smith) on maize in Northern Karnataka[J].Journal of entomology and zoology studies,2018,6:432-436.
[11] SUN X X,HU C X,JIA H R,et al.Case study on the first immigration of fall armyworm,Spodoptera frugiperda invading into China[J].Journal of integrative agriculture,2021,20(3):664-672.
[12] 姜玉英,劉杰,謝茂昌,等.2019年我國草地貪夜蛾擴散為害規律觀測[J].植物保護,2019,45(6):10-19.
[13] 張磊,靳明輝,張丹丹,等.入侵云南草地貪夜蛾的分子鑒定[J].植物保護,2019,45(2):19-24,56.
[14] DUMAS P,LEGEAI F,LEMAITRE C,et al.Spodoptera frugiperda(Lepidoptera:Noctuidae) host-plant variants:Two host strains or two distinct species? [J].Genetica,2015,143(3):305-316.
[15] 孫小旭,趙勝園,靳明輝,等.玉米田草地貪夜蛾幼蟲的空間分布型與抽樣技術[J].植物保護,2019,45(2):13-18.
[16] 楊現明,孫小旭,趙勝園,等.小麥田草地貪夜蛾的發生為害、空間分布與抽樣技術[J].植物保護,2020,46(1):10-16,23.
[17] 楊現明,趙勝園,姜玉英,等.大麥田草地貪夜蛾的發生為害及抽樣技術[J].植物保護,2020,46(2):18-23.
[18] 何莉梅,趙勝園,吳孔明.草地貪夜蛾取食為害花生的研究[J].植物保護,2020,46(1):28-33.
[19] 趙勝園,羅倩明,孫小旭,等.草地貪夜蛾與斜紋夜蛾的形態特征和生物學習性比較[J].中國植保導刊,2019,39(5):26-35.
[20] 郭井菲,靜大鵬,太紅坤,等.草地貪夜蛾形態特征及與3種玉米田為害特征和形態相近鱗翅目昆蟲的比較[J].植物保護,2019,45(2):7-12.
[21] HEBERT P D N,PENTON E H,BURNS J M,et al.Ten species in one:DNA barcoding reveals cryptic species in the neotropical skipper butterfly Astraptes fulgerator[J].Proceedings of the national academy of sciences of the United States of America,2004,101(41):14812-14817.
[22] THOMPSON J D,HIGGINS D G,GIBSON T J.CLUSTAL W:Improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting,position-specific gap penalties and weight matrix choice[J].Nucleic acids research,1994,22:4673-4680.
[23] KUMAR S,STECHER G,LI M,et al.MEGA X:Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms[J].Molecular biology and evolution,2018,35(6):1547-1549.
[24] 謝明惠,鐘永志,陳浩梁,等.草地貪夜蛾在安徽地區越冬能力初探[J].植物保護,2020,46(3):236-241.
[25] 張同強,張蕾,程云霞,等.草地貪夜蛾耐低溫能力研究[J].植物保護,2021,47(1):176-181.
[26] 趙雪晴,屈天堯,李亞紅,等.2019年云南省草地貪夜蛾春夏季發生特征[J].植物保護,2019,45(5):84-90.
[27] 吳孔明.中國草地貪夜蛾的防控策略[J].植物保護,2020,46(2):1-5.
[28] 金化亮.性引誘劑對草地貪夜蛾的誘捕效果與應用[J].安徽農業科學,2021,49(20):175-177.
[29] LIU Y J,ZHANG D D,YANG L Y,et al.Analysis of phototactic responses in Spodoptera frugiperda using Helicoverpa armigera as control[J].Journal of integrative agriculture,2021,20(3):821-828.
[30] 孫悅,劉曉光,呂國強,等.草地貪夜蛾在小麥和不同玉米品種上的種群適合度比較[J].植物保護,2020,46(4):126-131.
[31] 徐麗娜,胡本進,蘇衛華,等.安徽發現草地貪夜蛾為害早播小麥[J].植物保護,2019,45(6):87-89.