《Insects》:Advantages and Limitations of Yellow Sticky Traps as a Pest Control Method in Pollinator-Friendly Rapeseed Agroecosystems: A Pilot Study in Northern Italy
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虫媒大面积开花作物如油菜(Brassica napus L.)可能尤其受益于综合害虫与传粉者管理(Integrated Pest and Pollinator Management, IPPM)项目,这些项目旨在保护作物,同时减少传粉者接触有害杀虫剂。田块边缘
虫媒大面积开花作物如油菜(Brassica napus L.)可能尤其受益于综合害虫与传粉者管理(Integrated Pest and Pollinator Management, IPPM)项目,这些项目旨在保护作物,同时减少传粉者接触有害杀虫剂。田块边缘周围的黄色黏虫板(yellow sticky traps)屏障可能是一种无杀虫剂控制迁入害虫的方法。在这项初步研究中,研究人员在意大利北部一个油菜农业生态系统中设置了两个试验小区,将黏虫板与杀虫剂处理(啶虫脒,acetamiprid)进行比较,考察害虫发生率/损伤、传粉者/授粉服务及产量。黄色黏虫板与较低数量的春季迁入害虫(花粉甲虫、象甲)以及较低百分比的种荚损伤相关。然而,杀虫剂处理小区总体产量更高,可能是由于秋季迁入害虫物种可被杀虫剂控制,但不能被黄色黏虫板屏障(春季安装)控制。研究发现处理对传粉者或授粉无显著影响,尽管用杀虫剂处理的植株显示出更高的平均授粉亏缺(pollination deficit, PD)。总体而言,该初步研究强调了黄色黏虫板作为IPPM措施的潜力,但其表现出一些局限——意味着需将其与互补方法配合,或更早安装以拦截秋季迁入害虫。
研究背景方面,油菜(Brassica napus L.)是全球重要油料作物,约占欧洲生物燃料生产的50%。作为大面积开花作物,油菜会深刻影响农业景观中的传粉者群落;其花期短而集中,可能仅暂时提供花卉资源,在高景观覆盖下还可能导致传粉者暂时稀释,但在异质景观中合理整合可减轻这些问题,并支持传粉者种群及后续年份的遗留效应。野生和家养传粉者均可显著提高油菜产量。虫媒大面积开花作物适合综合害虫与传粉者管理(Integrated Pest and Pollinator Management, IPPM)项目;IPPM是综合害虫管理(Integrated Pest Management, IPM)的扩展,强调传粉者保护。油菜虽自交亲和,但被昆虫传粉者高度访问,产量通常显著增加。IPPM强调传粉者和害虫的生态,目标是识别并部署传粉者友好型害虫防控方法,在最大化授粉的同时保护作物。选择性产品、施用时机管理和减少农药使用是IPPM关键,因为农药可影响传粉者并削弱授粉服务及产量/品质;同时,害虫压力过大也会降低授粉收益。油菜害虫多样性高,欧洲记录最高达17种,重要种类包括普通花粉甲虫 Brassicogethes aeneus (Fabricius)、油菜荚瘿蚊 Dasineura brassicae (Winnertz)、甘蓝蚜 Brevicoryne brassicae (L.) 和小菜蛾 Plutella xylostella (L.)。多种新烟碱类杀虫剂因传粉者影响在欧洲被禁用或批准到期;啶虫脒在多数欧洲地区仍允许,但需考虑对蜜蜂和非靶标节肢动物风险。拟除虫菊酯因抗性演化而效力下降,抗虫育种进展有限,生物防治亦具挑战。黏虫板常用于监测害虫种群,也可作为大规模诱捕装置直接控制害虫,尤其在温室等封闭环境;开放田间直接防控较少,但有部分成功,通常需引诱剂或互补方法。害虫春季从周围生境迁入田块,初期在田块边缘聚集,因此边缘放置黄色黏虫板可能在早期拦截迁入害虫,形成无杀虫剂的“屏障处理”;非靶标有益节肢动物捕获通常很低,但可能发生。基于此,研究人员开展初步研究,测试边缘黄色黏虫板作为IPPM油菜农业生态系统中大规模诱捕方法,并与杀虫剂处理阳性对照比较。具体目标为:评估黏虫板和杀虫剂处理对主要油菜害虫丰度及种荚损伤发生率的影响;研究每种害虫防控方法对访花者丰度、授粉亏缺、传粉者对产量贡献及总体产量的影响。研究人员预期,与杀虫剂处理相比,黏虫板处理与相似害虫控制水平和产量、更高传粉者数量及更完整授粉服务相关。该研究可为未来制定高效IPPM油菜策略提供信息。
为开展研究,2023年在意大利北部 Emilia-Romagna 大区 Bologna 省 Crevalcore 农场进行试验。样地来源为1.82 ha 油菜,品种 KWS Gordon,2022年10月5日播种,田块被分成两个0.9 ha 试验小区。2023年3月22日开花前,一个小区作为阳性对照施用啶虫脒;另一个无杀虫剂小区沿边缘安装黄色黏虫板屏障。每周进行害虫调查,共8次,每小区5个调查点、每点10株;同时检查板柱捕获的害虫和有益节肢动物。5月3日每小区收集50个随机种荚检查损伤。4月每周进行传粉者调查,共4次,记录访花。授粉试验每小区设置72株,包括开放授粉、排除传粉者和补充授粉。收获时测植物水平和花水平产量,并用四个1 × 1 m 样方测总体产量。统计分析采用广义线性混合效应模型(Generalized Linear Mixed-Effects Model, GLMM)、广义线性模型(Generalized Linear Model, GLM)、Wilcoxon 秩和检验及高斯GLMM,结果均视为探索性。
研究结果中,3.1 害虫发生率:通过植株调查、黄色黏虫板捕获、种荚损伤检查及GLMM/GLM分析,共在植株上记录939头害虫,其中690头、73%在杀虫剂小区;最常见为 B. aeneus(446头,47%),其次是 Ceutorhynchus Germar 属的3种象甲,均在杀虫剂小区多于黏虫板小区。黄色黏虫板共捕获1915头害虫,最多为 B. aeneus(581头,30%)、Phyllotreta Chevrolat 属(565头,30%)和 Ceutorhynchus pallidactylus (Marsham)(523头,27%)。有益节肢动物捕获量低,仅27头瓢虫(Coleoptera: Coccinellidae)、15头食蚜蝇(Diptera: Syrphidae)和5头草蛉(Neuroptera: Chrysopidae)。统计模型显示,杀虫剂小区目标害虫数量显著高于黏虫板小区,种荚受害率也显著更高。结论是黄色黏虫板与春季迁入害虫数量降低及种荚损伤降低相关。
3.2 传粉者、授粉与产量:通过传粉者调查、授粉试验、产量采样及Wilcoxon检验和GLMM分析,共记录3034头访问油菜花的传粉者,其中绝大多数为西方蜜蜂 Apis mellifera L.(2852头,94%);野生传粉者中最多的类群为食蚜蝇(60头,2%)。黏虫板小区与杀虫剂小区在访花者总体丰度(p = 0.89)和物种/形态种丰富度(p = 0.66)上无显著差异。害虫防控处理与授粉处理对植物水平和花水平产量存在显著交互。排除传粉者处理在两种害虫防控处理下产量均显著降低,而开放授粉与补充授粉间无差异。杀虫剂小区与黏虫板小区的差异在补充授粉处理下更明显,杀虫剂小区平均产量更高;尤其补充授粉下,杀虫剂小区植物水平产量显著高于黏虫板小区。平均授粉亏缺在杀虫剂小区为21%和16%(植物水平和花水平),高于黏虫板小区的?6%和?4%,但变异性很高,Wilcoxon检验未检出显著差异(p值分别为0.24和0.27)。杀虫剂小区每m
2产量显著高于黏虫板小区(p = 0.03)。
讨论部分,4.1 种荚害虫与损伤:黄色黏虫板与花粉甲虫和害虫象甲总体丰度更明显降低相关,这些种类也是黏虫板最常捕获的类群之一;花粉甲虫和 Ceutorhynchus 象甲春季早期侵入田块并先在边缘聚集,因此易受开花前边缘黏虫板拦截。更重要的是,害虫数量降低似乎对损伤控制有可观察益处,黏虫板小区种荚受害率显著低于杀虫剂小区。种荚损伤通常与甘蓝荚象甲 Ceutorhynchus obstrictus (Marsham) 相关,该种在杀虫剂小区丰富,在黏虫板小区少;其活动还促进 D. brassicae 侵染,因此控制象甲可能减少瘿蚊相关损伤。若进一步研究证实,黄色黏虫板可成为比测试杀虫剂啶虫脒更高效、无农药的替代方法,用于防控花粉甲虫和象甲。非靶标捕获极少,可合理假设黄色黏虫板对有益节肢动物风险可忽略,但无法比较两系统非靶标死亡率,仍需未来研究。
4.2 传粉者:两种处理间传粉者丰度无差异。农业生态系统中访花者绝大多数为蜜蜂,结果与啶虫脒在推荐田间剂量下对蜜蜂毒性相对较低的知识一致。授粉服务可能主要由蜜蜂提供。授粉亏缺在两种处理间无显著差异,且在黏虫板和杀虫剂小区均较小(开放与补充授粉无显著差异)。害虫防控处理也未影响传粉者分类丰富度,但野生访花者相对稀少,难以就其对野生访花者丰度影响得出初步结论。未来可在蜜蜂密度较低区域重复试验,以明确处理对更丰富传粉者群落的影响;啶虫脒对野生传粉者研究少于蜜蜂,一些试验显示田间现实剂量下存在负面影响。
4.3 产量与授粉:黄色黏虫板虽与较低花粉甲虫和象甲数量相关,但在产量相关指标上显示出方法局限。尽管种荚损伤百分比较低,黏虫板小区每m
2总体产量仍较低。这可能提示存在田间调查未检测到的害虫,其被啶虫脒比黄色黏虫板更有效控制,或在黏虫板小区因其他害虫种类竞争释放。这也解释杀虫剂小区在有利授粉条件下植物水平和花水平平均产量更高,且补充授粉下植物水平产量差异显著;害虫防控与授粉常协同,害虫压力增加可能降低授粉收益。杀虫剂小区平均授粉亏缺较高也可能与此有关:害虫压力较小的植株可能从授粉中受益更多,因此即便总体产量更高,其授粉亏缺也更高。但该差异不显著且变异性高,应作为未来待检验假设。蚜虫是油菜重要害虫和啶虫脒主要靶标之一,但田间两小区几乎未见蚜虫。更可能的候选是甘蓝茎跳甲 Psylliodes chrysocephala L.,其被列为欧洲油菜最具破坏性的生物威胁。该甲虫秋季播种后不久在油菜田内迁飞交配产卵,远早于黄色黏虫板屏障安装,因此黏虫板无法控制,而同期施用的啶虫脒可减少已存在种群。其幼虫蛀食茎和叶柄,成虫羽化较晚,约在5月;这可解释为何种荚损伤降低但产量仍较低,也解释植株调查未观察成虫。但缺乏观察本身使甘蓝茎跳甲仅为合理解释;其他解释包括累积害虫损伤、未评估的营养组织损伤、越冬存活差异、植物活力、空间异质性或其他生物和非生物因素。
4.4 研究局限:该研究为小规模初步研究,所有数据应据此解读。主要局限包括:研究仅在一个地点开展,每种害虫防控处理仅一个小区,即每处理只有一个实验单元,亚样本在其中收集;缺乏阴性对照小区(无黏虫板或杀虫剂)以及同时采用两种防控方法的小区。第一项局限意味着无法将空间差异与处理效应分离,统计分析仅应视为探索性,结果仅可能适用于类似研究地点的环境条件。第二项局限意味着无法量化黏虫板相对于自然害虫种群的降幅,也无法评估黄色黏虫板能否补充杀虫剂处理或减少杀虫剂用量/频率。尽管如此,结果仍提供了初步解读,对后续研究有启示。
4.5 实践意义与未来研究路线:该初步研究提供初步证据,表明黄色黏虫板可能是IPPM油菜农业生态系统中控制花粉甲虫、象甲(包括甘蓝茎象甲)及相关害虫的有用工具,可降低种荚损伤发生率,同时避免传粉者接触杀虫剂。然而,尽管杀虫剂小区种荚损伤比例更高,其产量仍更高,传粉者对产量贡献也略有改善(尽管授粉亏缺有非显著升高趋势)。这意味着黄色黏虫板可能需要与其他互补害虫防控方法配合,才能更全面保护作物。为避免传粉者接触杀虫剂,未来研究可探索黏虫板与新兴抗虫品种结合,或与增强自然天敌群落的生态农业管理结合。秋季播种后尽早安装也可能提高黄色黏虫板屏障效力,使其拦截甘蓝茎跳甲等早期入侵害虫,这一方向也应在未来探索。为提高结果普适性,未来试验应使用多个独立田间重复,并包括未处理小区和组合处理;监测应从秋季延续到收获,以识别造成早季、越冬和晚季损害的害虫种类。
研究结论翻译:总体而言,该项初步研究强调了黄色黏虫板作为IPPM措施的潜力,但其表现出一些局限——意味着需将其与互补方法配合,或更早安装以拦截秋季迁入害虫。