从“美人计”到以虫治虫!花生守护女博士的“害虫大作战”
半岛全媒体首席记者 王永端
初秋,当青岛各地的农民收获花生时,曲明静博士却在试验田里忙着查看她今年种植的晚期花生,有没有被蛴螬啃食。
身为山东省花生研究所研究员的曲明静,还是国家花生产业技术体系生物防治与综合防控岗位科学家、山东省农科院花生病虫害绿色防控创新团队首席专家。18年来,她不仅在野外研究害虫,还在花生试验基地建起多个网室养殖金龟子,研究这一害虫的发生规律。
曲明静博士在实验室
多年里,曲明静根据金龟子的生存习性,不仅利用“食诱剂”和“性诱剂”剿灭,而这背后“以虫治虫”的“生物防治”长城也已开始锻造。
■损害秧苗和土地的农药
位于莱西市的国家花生原原种扩繁基地,是山东省花生研究所的种植试验基地。我国诸多花生的新品种不光从这里杂交选育而出,这里还是花生、玉米等农作物虫害的研究基地。身高不足1.6米的首席专家曲明静,却在这片大田里不仅常年研究虫害、养殖害虫,而且还指挥害虫“大战”。
“大田中早期种植的花生,收获已接近尾声。”曲明静说,她眼前的这块花生收获晚,是基于研究虫害发生规律的需要。
“这块地的花生从播种到收获,不会在土壤里施加任何杀虫剂,也尽量不在植株上喷洒杀虫剂。”曲明静说,“除了施肥和基本控旺外,完全靠自然生长。”
曲明静弯腰使劲拔出了一穴花生,放在手里拨弄着带着鲜土气息的花生果说:“没有蛴螬啃食,也没有其他病虫害。”
寄生在蛴螬身体上的土蜂卵(中)最终绞杀蛴螬
遭蛴螬啃食的花生
曲明静所说的蛴螬,是土壤中常见的啃食花生果皮和果仁的害虫。这种害虫分布在全国所有地区,黄淮海产区发生最重,花生一旦成害将造成 20%~40%减产,严重减产可达70%~80%,甚至绝收。
“蛴螬的成虫,就是通常所说的金龟子。”曲明静说,“‘金龟子’这个漂亮名字的背后,对花生而言,是要‘害’。”
因为蛴螬在长江以北的有些地区或某些地块泛滥,一些农户种植花生之初,就施农药。
“一些种植户往往将农药放在花生种子里搅拌均匀了种下,土里还要放农药。”曲明静说,“土里放药,是消灭蛴螬幼虫等害虫的第一关。”
曲明静说,在一些病虫害严重的省份或地区,花生苗期要在植株上喷杀菌剂,随着花生的生长要喷两到三遍食叶虫和蚜虫药,封垄之前喷一遍药预防白绢病。这些完成,再开始喷控制花生苗生长过旺的农药,生长期间还要喷除草剂,后期还要喷洒防治二到三遍防治叶斑病的药,同时还要施杀灭蛴螬的药。
“从播种到收获,喷施农药不下10次。”曲明静说,“正是基于频繁的施用各种农药,在病虫害高发区的花生植株、荚果、土壤、地下水都受到了不同程度的污染,又加重了土传病害等的发生。”
前几年,辽宁省一山羊养殖户,将购买的花生秧喂了自家山羊后,导致多只山羊出现中毒症状甚至流产。事后相关部门在干燥的花生秧中检测出了除草剂成分,这些成分可能会对羊的肝脏和血液系统有较大损害,可导致贫血、肝损伤等症状,严重时会危及羊的生命。
无独有偶。2018年贵州省某县一牧业公司波尔山羊场羊群因食用喷了除草剂的秧苗慢性中毒,共造成42只怀孕母羊流产,33只患羊死亡。
■为一只虫子,遍走各地
农作物种植过程不论地上部植株喷药还是根部施药,秸秆或是根系都会有药物残存,长此以往,会对土壤和地下水造成危害。
曲明静多年研究发现,部分种类农药残留在土壤中不易分解,影响下茬作物生长的同时,药残还改变了土壤酸碱度,杀灭土壤中有益生物,进而降低土壤品质造成土壤板结甚至盐渍化,加重了土传病害的发生。
近年,我国花生种植面积稳定在7000万亩,花生更是我国重要的油料作物。正是基于花生的重要性和农残对食品、环境和土壤造成的潜在危害,近年来国家也启动了农药减量施用计划,作为国家花生产业技术体系生物防治与综合防控岗位科学家的曲明静在思考,如何更加科学安全的防治花生的第一害虫蛴螬,同时最大程度的保护环境的安全。
“哪怕我国有2000万亩花生少喷施农药,也是一场前所未有的突破与革命。 ”曲明静说,“实现这种突破,最有效的方式就是采用各种生物防治的措施。”
显然,这也不是靠想象就可实现的,这一新领域的尝试与探索需要摸清幼虫蛴螬和成虫金龟子的生活规律和习性。
蛴螬的优势种有哪些?成虫交配习性如何,飞翔能力如何?一只雌性成虫能产多少卵?
夜幕下,红叶石楠上被绞杀的金龟子
右为蛴螬啃食后腐烂的花生仁
带着这些问题,曲明静博士在读期间也做过一些研究。尽管如此,但她还是要亲眼看到蛴螬对花生的危害性。
国家花生产业技术体系在全国花生主产省设置了25个综合试验站,负责为当地的花生种植户示范先进种植管理技术。”曲明静说,“因此,我们也会经常收到各地农户关于蛴螬防治的技术需求。”
每到一个地方或省份,曲明静会选择蛴螬发生的重灾地或重灾区,将花生整穴挖出看看蛴螬的种类、蛴螬的发生和危害程度、金龟子的交配取食规律、周围寄主植物分布情况,详细询问当地气候的情况。夏天的白天和夜晚,农田里蚊虫多,为了观察金龟子和蛴螬,腿脚、胳膊和脸上被蚊子叮起大包的她,用随身携带的风油精抹一抹,继续上阵。
在我国,危害农业生产非常严重的金龟子分为华北大黑鳃金龟、暗黑鳃金龟、铜绿丽金龟三种。其中暗黑鳃金龟和铜绿丽金龟,在青岛的农田中分布最为广泛,而花生、地瓜、土豆、玉米等农作物是蛴螬的最爱。
显然,摸清金龟子与蛴螬在大田对农作物“偏爱”造成的严重危害性,仅是曲明静研究并利用生物剿灭蛴螬的第一步。
■金龟子的生死牢
掌握蛴螬的分布和亲眼见证这一害虫对花生等农作物的危害性,曲明静在思考是不是要建网室,将这些害虫养在网室里,近距离见证和分析蛴螬的习性。
“只有真正了解了它们的习性,才能对他们‘下手’。”曲明静说。
在之前建立大型网室研究的基础上,从2020年开始,她在试验基地要了一分地,开始指挥工人在地里用钢管和丝网施工。当工人听说眼前这个纤弱的女博士要养害虫,施工工人都笑了:“在网室里养害虫,这还是第一次听说。”
曲明静养殖的蛴螬
放于花生田的气味诱捕器捕获大量金龟子
3个小型网室建起来了,每个网室的高度大约1.5米,面积约6平方米。建3个网室之目的是将三种金龟分别放在不同的网室中。
“夏天我得到莱西的试验基地去,需要晚上去,和金龟子在一起。”曲明静说。
万家灯火时,她却乘上了从青岛开往莱西的动车。下了动车,她再打上出租车赶往试验基地。夜晚的试验基地一片静寂,曲明静头顶探照灯,开始在200亩的花生基地里,承受着蚊虫叮咬观察金龟子。
“从晚上七八点钟开始观察交配取食计数,常常要忙乎到近午夜12点。”曲明静说,当夜这些被她捕捉后放在网兜中的金龟子被小心翼翼地送到网室。从此,网室成了这些金龟子的生死牢笼。
■美人计夜捕2000金龟子
每到夜幕降临,从泥土钻出地面性成熟的金龟子除了寻找异性交配之外,还要进食,饭饱的它们于凌晨钻进土壤产卵,次日晚上再钻出土壤轮回头天的生活。
夜晚的网室里,陪着金龟子大军一坐就是数小时的曲明静,发现出土后的雌虫和雄虫非常活跃,很快进入交配状态,大约三四十分钟后雌雄虫就分开各自取食,因此她猜测,雌雄虫之间应该存在一种物质,能吸引到彼此来交配从而维持后代。通过更细致的观察,曲明静发现,交配前夕雌虫腹部末端会伸出囊状腺体,雄虫会迅速飞往雌虫,是不是这里面有什么奥秘呢?因此她将这些害虫精灵从室外请进了室内,对这个囊状腺体的物质进行了精确分离和鉴定,通过一次次的试验,最终终于搞清了囊状腺体内分泌物质的成分并且在体外合成,研发出了我国首个暗黑鳃金龟的性诱剂。实现了利用害虫美人计监测诱捕害虫的目的。
金龟子被捕获后进行冷冻用于研究
金龟子的幼虫蛴螬
“诱捕剂采用了金龟子的雌性成分。”曲明静说,当夜间出土的雄性金龟子嗅到诱捕器上的雌性气味,纷纷飞向诱捕器,岂知这个诱捕器并非是它们寻找的“妻子”,而是一个陷阱。试验中,一个诱捕器曾一夜诱捕了2000多只雄性金龟子,同时引诱的雄虫又充当诱饵引诱到了部分的雌虫。当绝大多数雄性金龟子被灭杀,雌性金龟子的繁殖率也大大降低。
“气味诱杀”金龟子的这一发明当前已被广泛应用。
“南到四川、北到吉林、西到山西、东到青岛,一些花生、玉米、土豆、萝卜等农作物种植区,目前已经开始应用气味诱捕器。”曲明静说,实践证明,放置了诱捕器的地块,金龟子和蛴螬大量减少,农作物收成显著提高。
■从“气味诱杀”到“植物诱杀”
红麻吸引土蜂
以往的科研经验告诉她,桑树和榆树的叶子是蛴螬成虫金龟子的最爱。在田间观察时,曲明静发现榆树和桑树是最能吸引金龟子进食的寄主植物。 发现这一特性后的她,在花生试验田的地头种植了桑树。来年夏季到来,金龟子夜间出土寻找异性交配完成,纷纷飞向桑树进食时,岂知桑叶上已被曲明静喷洒了化学药剂。这些食用了喷有化学药剂桑叶的金龟子还没钻入土地,就纷纷从桑叶滑落到地上,或者丧命于入土回巢中途。当大量金龟子的尸体在桑树下和试验田里堆积时,今年曲明静发现她花生试验田里的蛴螬虫害少了。
“仅仅在桑树上喷一些化学药剂,就可减少金龟子和蛴螬的数量,可以减少在花生上的喷药量。”曲明静说,“虫害的减少,归功于‘地下害虫地上治,防治住了金龟子就减少了蛴螬的发生’的思想,实现了利益最大化。”
找到可以利用桑树来防控金龟子这一习性,仅是“植物诱杀”的开端。对她而言,剿灭蛴螬的最终目是为国家花生产业服务。
曲明静认为,桑树和榆树能长成大树,长此以往种植在花生等农作物地头上的桑树不仅会占据土地面积,而且桑树的树荫会致花生减产甚至绝产。因此,桑树和榆树并不是引诱和绞杀金龟子最有效的树种。能否找到替代植物,一段时间来,曲明静为此陷入困惑。
蓖麻叶有麻痹金龟子的功效
与各类害虫、益虫厮杀或握手,掌握并利用它们的习性,需要科学家们严密的洞察力与思考力。一直以来,曲明静就是这样一位善于发现且学术严谨的科学家。
长期的夜间研究,曲明静偶然间发现绿化植物红叶石楠也能吸引金龟子的取食。当时200亩花生试验基地中间的道路上种植了一株很小的红叶石楠,一次夜间捕捉金龟子的她,发现很多金龟子聚集在红叶石楠叶子上啃食。她用灯光照着仔细观察了半个多小时,发现仍有金龟子不停飞向这红叶石楠取食。
“不管在课本上还是以往的研究,没有听说红叶石楠能吸引金龟子。”曲明静说,这一发现当时让她相当意外。之后,她又将网室里栽上了红叶石楠,她要在用桑树、榆树和红叶石楠三种功能植物进行对比,并研究三种植物共存的网室内,金龟子更喜欢取食哪种植物。
研究之初到现在,曲明静的大网室里已经养殖繁殖了至少3000对成虫和10000头幼虫。夏季的夜间,钻进网室的曲明静发现出土的金龟子完成交配首选的食材在榆树桑树和红叶石楠间没有明显不同。
红叶石楠是金龟子食物的最爱
上述发现,让她信心倍增。之后,她用同样的办法,将200亩基地绿化道上的红叶石楠叶片上喷洒化学药剂,夜间,当蜂拥而至的金龟子扑向这一植物取食还未飞离,已经丧身枝条下了。
作为绿化树种的红叶石楠,其小体型种植在地头或大田行道边并不影响农作物生长。这也就意味着红叶石楠可替代了桑树、榆树这两种诱集寄主植物。
■利用土蜂剿灭蛴螬
对曲明静而言,金龟子美人计、植物诱杀是生物防治虫害的一个部分。为了开发更多的技术手段,曲明静发现红麻可以很大程度上吸引土蜂的聚集,而这种体型较小的土蜂又是蛴螬的天敌。
曲明静和她的小型养虫网室
“日照种植红麻的农户多,红麻的蜜腺能吸引土蜂聚集,我最早在日照的农田里发现土蜂的存在。”曲明静说,实际上在全国各地的普查中,我们也发现各地都有土蜂的身影。
这个初秋,在花生试验基地旁边的一块地里,近2米高的红麻生长旺盛,这些红麻是曲明静为研发土蜂聚集而栽种的。红麻种植在花生附近,吸引了不少土蜂聚集,这些土蜂入地后,直接将卵产在蛴螬身上。如此,寄生在蛴螬身上的土蜂卵以蛴螬为食,最终将蛴螬消灭。
两者相杀之前,益虫土蜂是如何找到害虫蛴螬的?对于这一问题,曲明静认为,这背后涉及寄主和天敌之间的化学通讯,复杂机理也是她想知道的,但目前还没有研究清楚。不过她怀疑,土蜂产卵于蛴螬,可能靠气味传递信息。
红麻在曲明静的试验田里有了用武之地,蓖麻也在她的试验田里派上了用场。
在试验中,她发现蓖麻有麻痹某些种类金龟子的功效,于是她也将蓖麻种在了试验田里引诱金龟子使用。当前这些试验还在探索阶段。