茶园害虫物理防控技术研究与应用

林海裕 马军辉 何卫中 徐 平* 王校常

(1.浙江大学茶叶研究所，浙江 杭州 310058； 2.丽水市农业农村局，浙江 丽水 323000；3.丽水市农林科学研究院，浙江 丽水 323050)

茶叶是我国重要的特色经济作物，也是世界三大非酒精饮料之一。截止2020年，我国现存茶园面积321.7万公顷，年产量292.3万吨[1]，浙江省内的茶园面积达到20.7万公顷，产量17.72万吨[2]。然而，集约化的种植方式加上茶叶原本枝繁叶茂的特性，使得茶园害虫频繁发生。使用化学农药对茶园害虫进行防治是保证茶园生产的重要手段之一，然而，过量或者不当的化学药剂使用会带来抗药性、害虫再猖獗以及农药残留等不可忽视的问题，对我国茶业的可持续发展带来了挑战。因此，推进国内生态茶园的建设，加快茶产业转型升级，必须要借助茶树虫害绿色防控技术作为抓手，着力破解茶园虫害羁绊茶产业发展的痛点，提升茶园生产能力，降低茶园人力物力成本，促进茶产业走上可持续的高质量发展道路。目前，针对各种害虫的特点，开展了诸多绿色防治技术的研究与应用，取得了一定的成效。物理防治作为绿色综合防治的重要组成部分，具有无抗性、环境友好等优点，具有广泛的应用前景。本文就我国茶园主要害虫物理防治的研究与应用进行了梳理和总结。

1 茶园主要害虫与为害方式

在整个世界范围内的茶园中，存在超过1,000种为害茶树的害虫，仅在我国就有840种[3]。我国茶园内的有害节肢动物根据物种划分，大致可以分为昆虫与螨类，其中有害昆虫以鳞翅目、半翅目、鞘翅目为主。根据其为害茶树的方式则可以分为四大类：吸汁型害虫、食叶型害虫、钻蛀型害虫和地下型害虫。其中，吸汁型害虫主要通过其刺吸式口器，从茶树新梢嫩芽嫩茎中吸取营养物质，造成茶树叶片生产缓慢，茶梢萎缩，芽尖枯焦[4]。食叶型害虫以鳞翅目的蛾类幼虫以及鞘翅目的象甲为代表，直接采食茶树的叶片，会造成叶片大面积的空洞或者缺损，造成茶叶减产，影响茶树树势，严重时会造成茶树死亡。钻蛀型害虫包括部分鳞翅目以及鞘翅目，其幼虫蛀空茶树枝条。地下型害虫主要取食茶树根系，某些鞘翅目害虫如在幼虫时期为害茶树根部，成年之后还会转化为食叶类害虫。吸汁型与食叶型害虫由于种类较多，且直接为害茶叶新梢，对茶叶的经济效应影响最为突出[5]。表1中列举了一些我国茶园常见的吸汁型与食叶型害虫种类。

由于茶园节肢动物的生存依靠茶树、杂草与遮阴植物一起提供的相对稳定的小气候以及充足的食物来源[6]，而我国国土幅员辽阔，茶区分布较广，茶园种植的地理范围不同，因此气候环境与茶树品种的变化导致了茶园的害虫组成具有一定的区域特异性，害虫迁徙也会造成当地茶园害虫种群改变。例如灰茶尺蠖的近亲茶尺蠖(Ectropisobliqua)仅在我国浙江、江苏、安徽交界处有分布[7]，过去在贵州多发的茶棍蓟马也随着种群迁徙扩散到浙江、江西、江苏、湖北等地[8]。定期对茶园害虫种群做好监测，明确当地茶园内主要的害虫种类，因地制宜地制定防治策略非常重要。

表1 我国茶园代表性吸汁型与食叶型害虫

2 浙江省茶园主要害虫防治手段概述

目前，对浙江省内茶园为害较大的主要害虫是假眼小绿叶蝉、茶尺蠖以及茶橙瘿螨。图1中展示了针对其的综合防治主要方法。在近年来的研究与应用中，针对茶园害虫的防治取得了许多突破性的进展，但是现有的许多茶园害虫防治技术依旧存在一些问题：

2.1 抗虫品种选育暂未取得系统性突破

目前，关于茶树抗性的分子生物学机制已有较多研究[9-10]，其中茉莉酸、水杨酸等次生代谢物介导的抗性研究最为集中[11-13]。然而，由于茶树目前还缺乏稳定的遗传转化体系，同时茶树育种要综合考虑品种的产量、适制性等因素[14]，目前国内抗虫品种的选育工作还有待突破。

2.2 茶园害虫抗药性提升

我国茶园农药逐步淘汰了高水溶性与高残留的农药[15]。目前经过筛选，茚虫威、虫螨腈、唑虫酰胺等高效农药已经成为我国茶园害虫防治的主要药剂[8]。然而，许多不科学的用药已经在我国部分茶园造成后果，导致茶园害虫产生抗药性。调查发现浙江西北部不同茶区的茶尺蠖种群对溴氰菊酯、功夫菊酯和联苯菊酯等已经普遍产生了不同程度的抗药性[16]。在福建不同地区，小绿叶蝉对于菊酯类的农药已经产生了不同程度的抗性，对啶虫脒和吡虫啉的抗性大幅增加[17-18]。提升农民安全科学用药意识、合理筛选高效低毒的新型农药是未来的重点工作方向。

2.3 生态防治技术有待成熟

目前茶园害虫生态防治主要是两个方向，即利用微生物以及利用天敌生物。相较于化学药剂，微生物制剂农药的毒性更低、无残留、有效期更长、安全性更高以及对天敌友好。目前，常用于我国茶园害虫防治的微生物源农药包括苏云金杆菌、白僵菌、绿僵菌、茶尺蠖核多角体病毒、短隐杆菌等[8,15,19-20]。相比之下，虽然已经明晰了许多天敌昆虫对茶园害虫的制约作用，但是目前在距离商品化应用上还存在一定距离，更多的是借用其他园艺领域已经成熟的产品，例如赤眼蜂用于防治茶尺蠖[21]，胡瓜钝绥螨用于捕食茶橙瘿螨[22]。开发成熟稳定的天敌补充途径，是生态防治的深化方向。

图1 浙江省茶园主要虫害与防治方法

3 茶园主要害虫物理防治研究进展

物理防治，顾名思义，即利用物理手段对害虫进行防治。相对于其他防治措施，物理防治有着以下的优点：(1)不会产生抗性：害虫一旦被陷阱捕捉就难以挣脱，保证消灭。(2)操作简便：物理防治装置设定后，定期维护即可长效防治害虫，解放人力资源，降低生产成本。(3)环境友好：物理防治手段无公害，不会产生残留问题，保证了环境与食品的安全。目前，根据物理防治的手段，可以将物理防治分为两大类，传统的物理防治手段是通过引诱物，如颜色、灯光、性诱剂等聚集害虫，让害虫落入陷阱直接杀灭；而通过干扰害虫交配行为来进行防治则是一种新的物理防治思路。

3.1 使用引诱物进行防治

3.1.1粘虫色板 许多茶园昆虫都对黄绿色有较强的敏感性[23]，它们依靠颜色的区分来找到适合的食物来源以及繁殖地点[24]。利用害虫对颜色的趋向性，把带有粘性的色板放置在茶园茶树蓬面上方对害虫进行诱杀，是一种效果显著的物理防治手段。粘虫色板是针对叶蝉、粉虱、蓟马类害虫的虫群基数较常用诱杀手段。

为提高视觉陷阱对害虫引诱的效率，物理防治应当针对茶树害虫的偏好设置。例如针对害虫趋向颜色对色板进行筛选[23,25-28]，边磊[29-30]在利用正交优化法，对比了RGB颜色模式下不同颜色针对茶小绿叶蝉的吸引力，确定金色(RGB: 255,215,0)作为数字化色板的引诱色。RGB颜色规格的统一对害虫有更好的靶向作用，并且更加便于推广。在此之上，为解决色板对天敌误伤的情况，添加红色(RGB: 255,0,0)作为天敌昆虫的趋避色。天敌友好型色板针对天敌趋避色、粘着力以及基板材质进行了优化。相较于数字化色板，在色板悬挂于高于茶树蓬面上方20 cm的高度时，天敌友好型色板叶蝉诱捕量在夏、秋两季平均提高了28.9%和65.8%，天敌诱杀量平均降低了30.0%和35.4%[31]。

3.1.2杀虫灯 同样是利用害虫的视觉趋向，根据茶园中小绿叶蝉、尺蠖等害虫的夜行性以及其对于光线的趋向性，在茶园中可以设置杀虫灯进行诱杀。在捕杀方式上也进行了一定的改进，传统的电网型频振式杀虫灯由于高压电网之间间距过大，对于体积较小害虫如小绿叶蝉有着诱而不杀的缺点。风吸式杀虫灯改变了捕杀方式，利用风压从而提高了对小型害虫的杀灭效果，增加了杀虫灯的稳定性，也延长了灯源的寿命[32]。在天敌保护方面，通过调整杀虫灯发射的光谱频段，针对天敌与害虫趋向的光波长进行优化，结合风吸装置可以有效的降低LED杀虫灯对于害虫天敌的吸引以及误杀[33-34]。对风吸式LED灯的灯高以及灯距进行测试，证实了风吸式LED灯在降低小绿叶蝉虫群基数上有较为明显的作用[35]。风吸式杀虫灯在茶园中设置高度为灯源离地面130 cm时，针对叶蝉以及尺蠖的诱捕效果最好[36]。改进的天敌友好型杀虫灯利用太阳能作为能源，光源悬挂在茶树蓬面上方40 cm或60 cm，光控模式下工作3 h，该杀虫灯在茶园中可以有效防控65 m内的小绿叶蝉以及100 m内的尺蠖类害虫[34]。

3.1.3性诱剂 昆虫性信息素是昆虫求偶时期用于辨别与定位异性同种个体所使用的化学物质，特异性强，在种群密度较小的情况下仍旧可以发挥较好的作用。在植物保护领域，昆虫信息素已经在害虫的检测与监控、大规模的诱捕歼灭以及妨碍交配等方面起到了良好的作用。目前，已经检测分析出不少茶园常见害虫的性信息素，并通过人工合成以此开发出高效诱杀产品[37-39]。

利用性信息素作为诱集物质，再通过粘板进行捕杀，是生物防治与物理防治的有机结合。茶毛虫一年发生两代，以幼虫危害春茶以及秋茶，发生时间历期长且不整齐，使用传统化学防治效果较差。在茶园中大面积使用性诱剂可以使茶园茶毛虫种群数量大大减少，能有效减少虫口密度，效果略优于灯光引诱[40-42]。对诱捕器的改进也提高了对目标害虫的诱捕能力，船式诱捕器在粘板型诱捕器当中效果较好[43-44]，相较于传统的诱捕器，漏斗形诱捕器改进了粘板的局限性，在高种群密度的环境下更有优势[45]。杀虫灯也可与性诱剂相结合，综合二者的引诱效果，提高诱捕率的同时也能实现天敌友好[36]。

3.2 通过振动干扰妨碍昆虫交配

通过妨碍害虫交配，降低害虫世代更替是一种新的物理防治思路，其优点相较于诱杀装置，不用频繁清理害虫残骸、更换粘板，进一步解放了茶园劳动力。目前，在茶园中相关研究尚处于起步阶段，主要集中在小绿叶蝉的防治上[46]。

昆虫之间主要的通讯方式包括化学交流以及物理交流两大类别。其中化学交流主要依靠昆虫信息素进行，而在物理交流中，声通讯是最主要的沟通交流方式[47]。这种声音通讯在半翅目的叶蝉科当中被广泛作为求偶信号：叶蝉通过寄主植物进行振动信号的传导，并通过这样的传导来识别并且定位交配的对象[48-49]。因此，因此，人工产生振动噪声可以对害虫的交配通讯进行妨碍，进而降低害虫的增殖。国外已经有学者对葡萄种植园中的假眼小绿叶蝉(EmpoascavitisGöthe)以及葡萄带叶蝉(ScaphoideustitanusBall)的声通讯机制做了研究，并且给出了利用干扰声通讯妨碍交配的防治策略[50-53]。图2中介绍了叶蝉类害虫的求偶机制以及妨碍其通讯的基本原理。

图2 叶蝉类害虫的求偶机制以及妨碍其通讯的基本原理

基于这一原理，杭州声能科技有限公司通过指向性发射阵列、反射罩、吸音和可减载声屏障设计，使声波装置全天候定向可控发射，开发了有效干扰小绿叶蝉的交配的定向声波发生装置，并在“三农六方”和“浙江省农业重大技术协同推广计划”等项目支持下，将多光谱杀虫灯和声波防控进行整合(图3)，同时通过云端技术实现了实时虫情测报。目前该技术已在新昌、松阳、临海等地进行了应用测试，取得了显著的效果，有望成为茶园虫害物理防控的突破口。

图3 声波和多光谱物理防控装置

4 问题与展望

虽然声光防控技术作为一种绿色的物理防控技术，与其他防控技术相比具有诸多的优势，但目前还未完成成熟，需要进一步解决如下两个重要问题。(1)物联网虫情预警系统。构建茶园虫情预警系统，在虫害发展初期及时对茶园进行管控，在害虫爆发之前就对其进行处理，能节省茶园害虫防治成本。同时也能够及时了解到茶园害虫种群变化，因时制宜改变综合防控策略。使用粘虫板与引诱剂对害虫进行虫情监测已经得到了一定的应用，但还是要依靠植保工作人员的经验对虫情进行预测。未来，使用物联网技术打造茶园害虫防控体系将成为绿色防控的重点应用方向[54-55]。Sun等[56-57]利用电子鼻技术检测害虫侵染茶园程度，证明了电子鼻是一种可行的害虫发生率预测技术。新的检测技术与现代信息技术加持到虫情预警系统当中，能够实时对虫情进行检测，并结合历史数据与环境变量给出预测，确保化学农药使用科学高效。在未来茶园当中，物联网技术连接的物理防控网络将扮演一个有效的集天敌保护、环境友好、低成本高效率的害虫防治系统，为我国茶叶清洁高质生产提供保障；(2)环境友好程度还需升级。目前物理防控手段上仍存在包括粘虫板的降解周期过长、声波防控噪声过大等缺点。物理防控作为茶园害虫无害化防治的重要手段，未来的发展方向应当更加向追求环境友好方向升级。破解这些非功能性的短板的同时，也要加大对物理防控的宣传、培训，确保物理防治手段能够有效协助农业防治、生态防治，使得茶园能够有效防治茶树病虫害的前期下，实现化学农药减量的目标，打造环境友好的生态茶园。