利用荧光粉末评估威慑措施对传粉昆虫在白车轴草侵染草坪中接触暴露的影响

《Weed Science》：Evaluating Deterrent Effects on Pollinator Contact Exposure to Fluorescent Powder in White Clover-Infested Turfgrass

本研究针对草坪杂草白车轴草(Trifolium repens L.)花期施用杀虫剂易导致传粉昆虫接触暴露的风险，探讨了修剪和合成生长素类除草剂(2,4-D、MCPP和dicamba预混剂)作为威慑措施的有效性。结果表明，施用荧光粉末(作为杀虫剂替代物)前进行修剪或除草剂预处理，可分别使接触暴露的蜜蜂(Apis mellifera)数量减少至少75%和93%，并显著降低其体表粉末浓度。该研究为草坪系统中有害生物与传粉媒介协同管理(IPPM)提供了重要实践依据。

　　

在城市绿地生态系统中，盛开的杂草花朵，如白车轴草(Trifolium repens L.)和蒲公英(Taraxacum officinale)，是传粉昆虫重要的花粉和花蜜来源。然而，这些杂草常与草坪共生，而草坪为防治害虫时常需施用杀虫剂。这就产生了一个尖锐的矛盾：当传粉昆虫访花时，极易接触到杀虫剂残留，从而面临中毒风险。先前的研究表明，蜜蜂等传粉者甚至无法区分经新烟碱类杀虫剂处理与未处理的白车轴草花序，这使得暴露风险更为隐蔽和严峻。因此，如何在必要的害虫防治与至关重要的传粉昆虫保护之间取得平衡，成为草坪管理实践中的一个关键科学问题。

为了应对这一挑战，研究人员提出了“威慑措施”的概念，即在施用杀虫剂前，通过管理措施减少或消除杂草花朵，从而主动降低传粉昆虫的访花几率和接触暴露风险。常用的威慑措施包括修剪和施用除草剂。例如，修剪能直接移除大部分花序，而合成生长素类除草剂（如2,4-D、MCPP和dicamba的预混剂）则能导致杂草花朵最终凋亡。尽管有研究观察到这些措施能影响传粉昆虫行为，但其在真实草坪环境中减少传粉昆虫接触暴露的有效性尚未得到系统评估。

为了解决这一问题，并更准确地量化暴露风险，发表在《Weed Science》上的这项研究进行了一项巧妙的田间试验。研究人员创新性地使用荧光粉末作为杀虫剂的物理替代物（Proxy），因其对昆虫安全、易于检测且能模拟颗粒物在昆虫体表的附着行为。研究团队假设，在施用荧光粉末前，对白车轴草侵染的高羊茅(Schedonorus arundinaceus)草坪进行威慑处理（修剪或施用合成生长素除草剂），能够有效减少蜜蜂对处理区域的访花行为，从而显著降低其接触荧光粉末的几率与剂量。

为验证该假设，研究团队于2024年在美国弗吉尼亚州设计了随机区组试验。试验设置了三种处理：1）在施用荧光粉末当天进行修剪（移除约40%的草坪冠层，包括大部分白车轴草花序）；2）在施用荧光粉末前2天喷施合成生长素除草剂预混剂（Trimec Classic?，含2,4-D、MCPP和dicamba）；3）不进行任何威慑处理，直接施用荧光粉末（作为阳性对照）。每个处理重复三次，并分两个试验期进行。研究的关键在于量化蜜蜂的“接触暴露”。他们通过主动捕捉蜜蜂个体，并利用实验室光谱技术精确测量其体表冲洗液中的荧光粉末浓度。同时，还设置了蓝色泛 traps 和黄色粘虫板进行被动采样，以评估对其他野生蜂种及昆虫（如鳞翅目、双翅目、鞘翅目）的影响。此外，还持续监测了白车轴草的花序密度和蜜蜂访花行为的变化。

本研究主要采用了以下几种关键技术方法：1) 荧光粉末示踪技术：使用特定粒径（4.5 μm）的荧光粉末（Saturn Yellow?）模拟杀虫剂沉积，并通过光谱法（QEPRO-XR spectrometer）精确定量蜜蜂体表的粉末含量。2) 主动与被动昆虫采样技术：结合真空捕捉器（BugzookaTM）主动采集蜜蜂个体，并利用蓝色泛 traps 和黄色粘虫板被动收集多种传粉昆虫。3) 田间试验设计与暴露评估：采用随机区组设计，在弗吉尼亚州多个高羊茅草坪场地进行，通过比较威慑处理前后蜜蜂接触荧光粉末的数量和浓度来评估威慑效果。样本来源于当地草坪环境中的自然蜂群及其他昆虫。4) 行为与生态学观测：通过视觉计数法定量评估蜜蜂访花频率与白车轴草花序密度的关系。

结果

威慑处理对蜜蜂接触暴露的影响

处理效应对于在荧光粉末处理后4小时（HAT）和28小时（HAT）接触暴露的蜜蜂数量均显著。与未威慑的对照组相比，施用荧光粉末前进行修剪，使接触暴露的蜜蜂数量在4 HAT和28 HAT均减少了至少75%。而施用合成生长素除草剂预处理的效果更为显著，使接触暴露的蜜蜂数量减少了≥94%。在28 HAT，除草剂处理区的暴露蜜蜂数量显著低于修剪区。

处理效应同样显著影响暴露蜜蜂体表的平均荧光粉末浓度。在4 HAT，未威慑处理区蜜蜂体表粉末浓度高达61.28 μg/蜂，修剪区降至13.27 μg/蜂，而除草剂处理区则降为0 μg/蜂。至28 HAT，所有处理组的暴露水平均有所下降，但威慑处理（修剪和除草剂）仍显著降低了蜜蜂体表的粉末浓度（≤ 5.82 μg/蜂）。

蜜蜂访花与花序密度的关系

研究发现，蜜蜂访花频率与白车轴草的花序密度呈显著正相关，花序密度的变化可以解释81%的蜜蜂访花率变异。这表明花朵的可获得性是驱动蜜蜂访花行为的关键因素。

威慑处理对白车轴草花序密度的影响

威慑处理对白车轴草的花序密度产生了截然不同的短期和长期效果。在荧光粉末处理后0.25天（DAT），修剪使花序密度急剧下降了85%，而除草剂处理导致下降44%。至7 DAT，未威慑处理区花序密度自然下降14%，修剪区由于花朵再生，密度仅下降4%，而除草剂处理区则导致花卉资源完全丧失（100%减少）。这表明修剪能快速但暂时地减少花卉资源，而除草剂则能长期消除花卉资源。

被动捕获昆虫的暴露情况

通过蓝色泛 traps 共捕获了23种蜜蜂，共计1117只个体，其中超过96%为本地蜂。黄色粘虫板捕获了384只昆虫，包括鳞翅目（284只）、双翅目（21只，主要为食蚜蝇）和鞘翅目（79只，主要为甲虫）。然而，与主动采样的蜜蜂结果不同，威慑处理并未显著影响被动陷阱中捕获的传粉昆虫（包括蜜蜂、蝴蝶、食蚜蝇、甲虫）接触荧光粉末的比例。研究者分析，这可能是因为被动陷阱本身强烈的视觉吸引力（蓝色和黄色）覆盖了栖息地修饰（修剪或除草剂）带来的局部花卉资源变化的影响，昆虫可能从较远距离被吸引至陷阱。

结论与讨论

本研究证实，在草坪中对白车轴草花序实施威慑处理（修剪或施用合成生长素除草剂），能显著降低西方蜜蜂接触荧光粉末（作为杀虫剂模拟物）的风险，表现为接触个体的数量减少和个体暴露剂量降低。这种威慑效果主要通过减少花卉资源（花序密度）来实现，因为蜜蜂访花与花序密度紧密相关。修剪能快速但短暂地抑制开花，适合在害虫压力较低、希望保留花卉再生能力的区域使用。而合成生长素除草剂则能更持久地消除花卉资源，适用于需要频繁施用杀虫剂、要求长期减少传粉昆虫暴露风险的区域。

值得注意的是，威慑措施对主动觅食的蜜蜂（西方蜜蜂）暴露风险的控制效果显著，但对被动陷阱捕获的多种传粉昆虫（包括大量本地蜂）的暴露风险未见显著影响。这提示我们，依赖单一方法（尤其是可能具有强烈偏向性的陷阱）评估管理措施对广谱传粉昆虫群落的影响可能存在局限。未来的研究需要结合多种监测方法，并考虑不同昆虫功能群的行为差异。

总之，该研究为草坪景观中有害生物与传粉媒介协同管理（IPPM）提供了重要的实证依据。它表明，通过审慎地选择和应用威慑措施，管理者可以在一定程度上将害虫防治与传粉昆虫保护分离开来，降低二者之间的冲突。研究结果强调了在制定草坪管理策略时，充分考虑操作时机、期望的花卉资源存续时间以及对非目标昆虫潜在影响的重要性，为实现生态功能更加协调的城市绿地管理指明了方向。