花卉资源能够提升寄生蜂介导的害虫控制效果，并增加水稻产量

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：A floral resource enhances parasitoid-mediated pest control and increases rice yields

　　

摘要

目前，全球水稻年产量超过5亿吨，为30多亿人提供主食。水稻生产高度依赖杀虫剂，这导致了污染扩散、生物多样性受损以及重要生态系统服务功能下降。通过为期四年的田间试验，我们发现，在稻田田埂上种植一年生花卉Zinnia elegans，能够显著增强膜翅目寄生蜂Trichogramma japonicum的生物防治作用。这种寄生蜂是危害水稻的主要鳞翅目害虫——条茎螟Chilo suppressalis和稻叶卷曲螟Cnaphalocrocis medinalis的天敌。田间试验表明，将这种花卉与寄生蜂一起释放，可实现对害虫81%以上的抑制率，效果优于其他试验方法。实验室研究进一步表明，花蜜资源能够延长寄生蜂的寿命（47.1–55.8%）并提高其寄生能力（37.2–41.7%），从而起到关键作用。空间布局试验也显示，花卉带宽度及稻田规模会影响害虫控制效果。此外，通过两年期的示范研究，我们发现，花卉带与寄生蜂释放相结合，可使传统杀虫剂使用次数减少60%，同时条茎螟和稻叶卷曲螟的防控效果分别达到92.4%和93.1%。这一综合害虫管理策略不仅优于传统高剂量杀虫剂处理方式，还能使蜘蛛密度增加56.7%，降低害虫稻飞虱密度19.7%，并提高水稻产量6.9%（达到7077.5公斤/公顷）。这使得净经济收益提升10.1%（达到45,096.1元人民币/公顷）。我们的研究为一种实用且可推广的方法提供了依据，该方法利用花卉资源促进生物防治，减少杀虫剂使用，同时带来显著的农业和生态效益。

引言

在全球范围内，农业生产面临着在保障产量的同时减轻化学杀虫剂使用带来的环境影响的双重挑战（Wan等，2026a）。长期以来，人们过度依赖化学防治手段，导致无脊椎昆虫对杀虫剂产生抗药性，同时也对生物多样性、生态功能以及食品安全构成严重威胁（Foley等，2011；Lu等，2018；Wan等，2025a、2025b、2026b）。对于水稻而言，这一问题尤为突出，因为它不仅是30多亿人的主食，而且在传统种植模式下，其产量高度依赖杀虫剂（Khush，2005；Savary等，2019；Yuan等，2021）。21世纪初，害虫已导致水稻产量损失40%（Oerke和Dehne，2004），而最近的全球评估表明，如果不使用杀虫剂，谷物损失率将超过32%（Tudi等，2021）。在三大类水稻杀虫剂中，2019年杀虫剂的销售额达到了20亿美元，约占所有杀虫剂总销售额的35%（Phillips，2020；Bai和Chen，2024）。在综合害虫管理策略中，利用生物防治手段，尤其是无脊椎天敌的防治作用，有助于减少对杀虫剂的依赖（Wan等，2024；Zhang等，2024）。在亚洲，人们越来越多地利用寄生蜂如Trichogramma japonicum来实施生物防治，它既是天然存在的重要的卵寄生蜂，也可通过人工培育后释放，用于综合害虫管理计划。这种寄生蜂能够防治水稻上的主要害虫，包括条茎螟Chilo suppressalis和稻叶卷曲螟Cnaphalocrocis medinalis。仅在中国，这两种害虫每年造成的经济损失就高达100–140亿元人民币（Liu等，2016；Murali-Baskaran等，2021；Sun等，2022）。

先前的研究表明，T. japonicum能够有效防治这两种害虫，而且即使减少60%的杀虫剂使用频率，释放这种寄生蜂仍能维持甚至略微提升害虫控制效果、水稻产量以及净经济收益（Zhang等，2024）。然而，释放到田间的Trichogramma寄生蜂的存活率和防治效果往往受到限制，因为它们难以获得必要的营养资源，尤其是花蜜，而这会降低它们的寿命和繁殖能力（Irvin等，2007；Matray和Herz，2022）。花蜜中的糖分，如蔗糖、果糖和葡萄糖，是重要的能量来源（Herrera等，2006；Sun等，2025），实验室研究也证实，这些糖分能够提升不同寄生蜂的防治效果（Tian等，2016；Zhu等，2020；Miao等，2025）。如果没有这些植物提供的食物资源，它们所发挥的生物防治作用就会大大减弱（Xia等，2021；Colazza等，2023）。在水稻种植区间套种开花植物，为寄生蜂提供花蜜资源，已成为提升可持续Trichogramma基害虫管理效果的新途径（Tian等，2016；Wan等，2020；Wang等，2025b）。不过，这些研究多为短期试验，仅通过评估害虫控制效果来考察花卉对寄生蜂的影响，缺乏从整个农业系统角度对花卉资源提供所带来的长期经济和生态影响的评估。

不幸的是，将这些研究成果应用到复杂的露天农业系统中，效果参差不齐。寄生蜂对不同植物的反应会受到多种因素影响，包括影响花蜜供应的植物特性，以及作物种植区的空间结构。尽管在棉花和果园系统中，通过在作物间种植开花植物能够提高寄生蜂的防治效果（Li等，2019），但这种做法在水稻田生态系统中的可行性尚不明确（Zhang等，2023）。显然，我们需要超越单纯研究单一措施，如仅引入花卉的做法，而是将其纳入全面的综合害虫管理策略之中（Gurr等，2016；Hajjar等，2023）。将构建花蜜资源的生态工程方法与释放Trichogramma寄生蜂的主动生物防治技术相结合，有望减少化学杀虫剂的使用次数（Ali等，2019；Babendreier等，2022）。这种多策略结合的方式可以通过有效控制害虫、保持农场盈利能力以及大幅降低环境负担，实现农业的生态集约化发展。

在此，我们报告了一项为期四年的研究，旨在填补这些关键的知识空白。我们研究了不同花蜜植物种类如何提升T. japonicum对水稻条茎螟和稻叶卷曲螟的生物防治效果。我们通过 controlled实验室实验和多季田间试验，评估了三种候选花蜜植物：Zinnia elegans、Cosmos sulphureus和Sesamum indicum（Tian等，2018；Chau等，2019；Zhang等，2023）。我们分析了这些植物对寄生蜂寿命和繁殖力的影响，以及它们与T. japonicum共同释放时的田间防治效果，同时还研究了花卉带宽度及田地规模等空间因素对害虫控制效果的影响。最终，在已有T. japonicum配合减少杀虫剂使用的策略基础上，我们开发并验证了一种整合功能性花卉资源的协同综合管理方案。这项研究展示了如何通过多尺度实验相结合的方式，构建出一种实用、高效且具有经济效益的水稻生态害虫管理系统。我们的目标是提供一种可推广的综合害虫管理模型，能够在保证高产和高利润的同时，大幅减少化学农药的使用，并提升生态系统服务功能。

内容片段

花蜜植物与测试昆虫

本研究共使用了三种花蜜植物：Z. elegans、C. sulphureus和S. indicum。在实验室实验中，所有植物都在标准化条件下的人工气候温室或室温环境下栽培，白天温度保持在25±2℃，夜间温度为20±2℃，相对湿度在60–75%之间。栽培基质为经过消毒的泥炭土、珍珠岩和叶土按3:1:1比例混合而成。所用种子的纯度不低于95%。

花蜜植物对寿命和寄生率的影响

实验室试验结果表明，与对照组相比，花蜜植物处理显著延长了T. japonicum的寿命。统计分析显示，雌性寄生蜂的寿命显著延长（F_4,95=67.573，P＜0.001），雄性寄生蜂的寿命也有显著延长（F_4,95=54.719，P＜0.001）。在对照组中，雌性寄生蜂的寿命为29.3小时，雄性为26小时，而在花蜜植物处理组中，雌性寄生蜂的寿命增加到43.1–44.0小时，增幅为47.1–50.2%，雄性寄生蜂的寿命增加到38.3–40.5小时，增幅为47.3–55.8%。没有出现显著差异

利用自然害虫控制提升水稻产量

在田间条件下，自然害虫控制是一个复杂的过程，其有效性取决于多种因素（Williams和Roane，2007；Straser等，2023；Hu等，2024）。对于寄生蜂这类昆虫来说，开花植物提供的花蜜中含有重要的糖分，这些糖分能够延长它们的活动时间并提高移动效率（Matray和Herz，2022；Mockford等，2024；Grof-Tisza等，2025）。在综合害虫管理框架下有效实施自然害虫控制

结论

这项为期四年的综合实验结合了实验室功能测试和稻田试验，证明了在稻田田埂上种植Zinnia elegans花卉带，能够显著增强人工释放的T. japonicum卵寄生蜂的害虫防治能力。花卉资源与寄生蜂相结合的管理方式还能增加蜘蛛的数量，进而进一步抑制稻飞虱等次生害虫。与传统高频次杀虫剂防治相比，这种

CRediT作者贡献说明

张浩：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，结果验证，研究调查，正式分析，数据整理。王金燕：研究调查，正式分析，数据整理。万年丰：写作——审阅与编辑，资金获取。季向云：项目管理，资金获取，概念设计。陈一娟：研究调查，数据整理。游春梅：研究调查，数据整理。Ben A. Woodcock：写作——审阅与编辑，资金获取，数据整理。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知利益冲突或个人关系。

致谢

我们感谢上海农业科学院害虫生态控制实验室的所有成员在研究过程中给予的建议和帮助。本研究得到了上海市农业科技创新项目（编号I2023008、A2024012）、上海农业科学院优秀科研团队计划（编号2022–017）、农业科技创新研究专项计划（编号EEPI-2026M?24CSJ140204）以及国家千万等项目的支持。

Hao Zhang|Jin-Yan Wang|Chun-Mei You|Ben A. Woodcock|Yi-Juan Chen|Nian-Feng Wan|Xiang-Yun Ji

上海农业科学院生态环境保护研究所，中国东南部低碳绿色农业重点实验室，中国农业科学院上海201403