草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）为害严重度与玉米产量受Telenomus remus（Nixon）释放及玉米-豇豆间作模式影响的研究——基于尼日利亚南部几内亚草原的田间评价

《Egyptian Journal of Biological Pest Control》：Severity of the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J. E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) damage and maize yield as influenced by Telenomus remus (Nixon) (Hymenoptera: Scelionidae) under sole maize and maize-cowpea intercrop in Southern Guinea Savanna, Nigeria

　　

背景：草地贪夜蛾（FAW），Spodoptera frugiperda（J. E. Smith, 1797）（鳞翅目：夜蛾科）是全球玉米主要毁灭性害虫之一。该害虫因其高繁殖能力、广泛寄主范围、强迁飞能力及对多种环境的适应性而难以防治。利用卵寄生蜂Telenomus remus（Nixon）（膜翅目：缘腹细蜂科）进行生物防治已成为一种有前景的管理策略。玉米与豆科作物（如豇豆Vigna unguiculata（L.）Walp.）间作已显示出抑制草地贪夜蛾种群的潜力。 结果：采用裂区随机完全区组设计、三次重复的田间试验，评估了单作玉米（Zea mays L.）Sammaz 52（SM）及玉米-豇豆间作（品种‘Sweet beans'[C1]和'Sokoto white'[C2]）在三种防治措施下的草地贪夜蛾为害严重度及产量增加情况：T. remus释放（TR）、氯氰菊酯（SI）和清水对照（W）。试验处理包括SM+TR、SM+SI、SM+W、M+C1+TR、M+C1+SI、M+C1+W、M+C2+TR、M+C2+SI和M+C2+W。对草地贪夜蛾发生率和严重度、果穗数、果穗重和籽粒重等数据进行方差分析（ANOVA）（p<0.05）。在种植后3周（WAP），SM+W处理小区的草地贪夜蛾严重度显著（p<0.05）最高（57.48%），而最低严重度出现在M+C1+TR（28.99%）和M+C2+TR（31.26%）处理中。间作并释放T. remus的处理小区籽粒重显著更高，其中M+C1+TR（1.97 kg）和M+C2+TR（1.73 kg）。相应地，M+C2+TR（59%）和M+C1+TR（54%）实现了更高的产量增加百分比。 结论：Telenomus remus通过对寄主卵的高水平寄生，抑制了处理小区玉米上的草地贪夜蛾为害，从而降低了草地贪夜蛾的发生率和严重度，提高了果穗数、果穗重、籽粒重和产量增加。玉米与豆科作物间作被证明可有效管理草地贪夜蛾，这归因于种植作物间的有益互作：豆科作物滞留寄生蜂，而寄生蜂从中获取花蜜和庇护所。

论文解读

一、研究背景与问题

玉米（Zea mays L.）是全球产量领先的谷类作物，也是尼日利亚等发展中国家的主粮、饲料和工业原料，对粮食安全和减贫贡献巨大。然而，玉米的优化生产受到生物和非生物因素的制约，其中虫害是导致玉米产量和品质严重损失的主要生物因素之一。草地贪夜蛾（FAW），Spodoptera frugiperda（J. E. Smith）（鳞翅目：夜蛾科），是全球玉米最具破坏性的害虫之一，其幼虫阶段危害最为严重，取食玉米的幼叶、心叶、雄穗和果穗，导致植株矮化、茎粗减小、穗数和粒重下降，产量损失可达50%–80%。该害虫因繁殖力强、寄主范围广、迁飞能力强且对温度适应范围宽而极难防治。化学防治因害虫抗药性发展及农药带来的环境与健康风险而效果受限。因此，亟需开发有效且环境友好的草地贪夜蛾防控策略。利用卵寄生蜂Telenomus remus（Nixon）（膜翅目：缘腹细蜂科）进行生物防治是一种有前景的方案，其雌蜂将卵产入草地贪夜蛾卵内，幼虫孵化后取食寄主胚胎，据报道可降低草地贪夜蛾种群49%–100%。然而，在尼日利亚，T. remus的田间应用效果研究尚属空白。此外，将非寄主作物纳入玉米生产系统，如玉米与豇豆（Vigna unguiculata（L.）Walp.）间作，可形成物理屏障、干扰幼虫扩散和成虫飞行、限制其在玉米上的产卵和取食，并可能增强天敌种群。基于此，本研究评估了在单作玉米和玉米-豇豆间作系统中，增补释放T. remus对草地贪夜蛾为害严重度的影响，并测定了相应的玉米产量增加情况。

二、研究内容与结论概述

研究人员在尼日利亚大学教学与研究农场（位于该国派生萨瓦纳 agro-ecological 带，北纬8.15°，东经6.02°，年均降雨量1350 mm，年均温度约27°C，相对湿度70%–90%）开展了田间试验。试验采用裂区随机完全区组设计，三次重复，以种植系统为主区因子，草地贪夜蛾防治措施为副区因子。供试材料包括Sammaz 52玉米品种、两个豇豆品种（Sweet beans和Sokoto white）、合成杀虫剂氯氰菊酯以及从尼日利亚农业检疫局（NAQS）昆虫学实验室获得的饲养T. remus。试验共设9个处理：单作玉米+T. remus释放（SM+TR）、单作玉米+氯氰菊酯（SM+SI）、单作玉米+清水对照（SM+W）、玉米+豇豆品种1+T. remus（M+C1+TR）、玉米+豇豆品种1+氯氰菊酯（M+C1+SI）、玉米+豇豆品种1+清水对照（M+C1+W）、玉米+豇豆品种2+T. remus（M+C2+TR）、玉米+豇豆品种2+氯氰菊酯（M+C2+SI）、玉米+豇豆品种2+清水对照（M+C2+W）。T. remus卵卡在种植后2、4、6周释放，每张卵卡约含200粒卵，悬挂于玉米植株中部。研究得出以下核心结论：T. remus通过高水平寄生寄主卵，有效抑制了处理小区玉米上的草地贪夜蛾为害，降低了害虫发生率和严重度，提高了果穗数、果穗重、籽粒重和产量增加；玉米与豆科作物间作通过为寄生蜂提供花蜜和庇护所、增强其滞留和存活，进一步提升了T. remus的防治效果；将T. remus释放与玉米-豇豆间作相结合，是草地贪夜蛾管理和提高玉米生产力的有效且可持续的策略。

三、主要关键技术方法

本研究采用的主要技术方法包括：裂区随机完全区组田间试验设计（以种植系统为主区、防治措施为副区，三次重复）；草地贪夜蛾为害评估技术（通过目测计数受害植株计算发生率百分比，采用Prasanna等（2018）的1–9级目测评分标准评定严重度百分比）；产量性状测定技术（人工计数果穗数，电子天平称量果穗重和籽粒重，并计算相对于对照的产量增加百分比）；生物防治释放技术（将含约200粒被寄生卵的T. remus卵卡在种植后2、4、6周释放并悬挂于玉米植株上）；以及统计分析技术（采用SAS软件进行方差分析（ANOVA），处理间均值用邓肯多重极差检验在5%概率水平分离）。样本材料来源明确：玉米和豇豆种子购自尼日利亚Omu-Aran的认证种子经销商，氯氰菊酯购自当地农化商店，T. remus来源于尼日利亚伊巴丹NAQS昆虫学实验室。

四、研究结果

草地贪夜蛾发生率：在种植后3周，SM+W处理的草地贪夜蛾发生率显著最高（72.28%），而M+C1+TR（35.29%）和M+C2+TR（41.37%）最低，两者差异不显著。在种植后5周，SM+W仍显著最高（75.47%），M+C1+TR（25.58%）和M+C2+TR（29.69%）最低。在种植后7周，SM+W（81.03%）和SM+SI（74.19%）最高，而M+C1+TR（15.90%）和M+C2+TR（19.41%）最低。种植系统主效应和防治措施主效应在3、5、7周均显著（P<0.05），但两者交互效应不显著。

草地贪夜蛾严重度：在种植后3周，SM+W显著最高（57.48%），M+C1+TR（28.99%）和M+C2+TR（31.26%）最低。在种植后5周，SM+W（60.58%）和SM+SI（59.59%）最高，M+C1+TR（15.86%）和M+C2+TR（20.56%）最低。在种植后7周，SM+W（66.05%）最高，SM+SI（59.59%）次之，M+C1+TR（11.48%）和M+C2+TR（14.15%）最低。种植系统和防治措施主效应均显著，交互效应不显著。

产量性状：果穗数方面，M+C1+TR（17.00穗/小区）最高，M+C2+TR（15.33穗/小区）次之，SM+W（8.33穗/小区）和SM+SI（9.00穗/小区）最低。果穗重方面，M+C1+TR（2.56 kg）最高，M+C2+TR（2.44 kg）次之，SM+W（1.27 kg）和SM+SI（1.32 kg）最低。籽粒重方面，M+C1+TR（1.97 kg）最高，M+C2+TR（1.73 kg）次之，SM+W（1.13 kg）最低。产量增加百分比方面，M+C2+TR（59%）和M+C1+TR（54%）最高，SM+SI（9%）最低。种植系统主效应对果穗数、果穗重和籽粒重显著，对产量增加不显著；防治措施主效应对果穗数、籽粒重和产量增加显著，对果穗重不显著；种植系统与防治措施交互效应对籽粒重显著，对其他性状不显著。

五、讨论总结与研究结论翻译

讨论总结：T. remus释放处理在玉米-豇豆间作中草地贪夜蛾发生率最低，归因于寄生蜂在害虫发育早期阶段即对草地贪夜蛾卵进行寄生，在幼虫孵化造成危害前将其消灭。间作系统中严重度最低则可能因为豇豆为成虫寄生蜂提供花蜜作为补充食物源，增强其存活率、寿命和田间滞留时间，同时间作创造了有利于T. remus生存和活动的微气候环境。T. remus释放的间作小区果穗数最多，归因于草地贪夜蛾对果穗为害的减少；果穗重最高同样源于害虫为害减轻，高果穗重是籽粒产量增加和玉米生产力提高的重要指标。籽粒重增加是玉米产量提高的主要决定因素，害虫对穗、雄穗和叶片的取食减少直接促进了籽粒充实。产量增加百分比最高出现在T. remus释放的间作小区，得益于最高的果穗重和籽粒重。相关研究亦报道了类似结果，如T. remus释放可显著提高玉米产量并有效抑制草地贪夜蛾种群。

研究结论翻译：卵寄生蜂T. remus通过对寄主卵的高水平寄生，有效抑制了玉米上草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的为害，从而降低了害虫发生率和严重度。相应地，T. remus释放小区记录了更高的果穗数、更大的果穗重和籽粒重以及增加的籽粒产量。此外，玉米与豆科作物间作通过提供寄生蜂的存活、滞留和生物防治活性条件，增强了T. remus的防治效果。这些发现表明，将T. remus释放与玉米-豇豆间作相结合，是草地贪夜蛾管理和提高玉米生产力的有效且可持续的策略。