昆虫性信息素在农业害虫防治及生物学教学中的应用

昆虫性信息素是雌性昆虫分泌到体外，用以诱引雄性个体前来交尾的微量挥发性物质，也叫昆虫性外激素或性诱剂。依其成分研制而成的农药是近年发展起来的无毒、无副作用的新型无公害药剂。利用昆虫性信息素进行鳞翅目等害虫的预测预报,具有高效性、灵敏性、操作简便、专一性强、准确度高等优点，用来指导农业害虫的防治，可最大限度地减少田间的用药次数和用药量,降低农药污染，保护生态环境。笔者多年来指导学生利用昆虫性信息素探究农业害虫发生的影响因素，进行主要害虫田间发生动态监测并指导害虫的防治,充分调动了学生参与探究和体验成功的积极性，提高了学生分析问题和探究问题的能力,取得了其他方法难以达到的效果。现以性信息素在生产和教学实践中的应用为例简介如下。

1 昆虫性信息素在农业(以果树类为例)生产上的应用

1.1 试验材料与用品

中国科学院动物研究所(昆虫激素室)已开发研制出多种作物主要害虫的性信息素高效诱芯。其中在果树生产上较为常用的有：棉铃虫(该虫于上世纪九十年代开始进入果园为害)、桃蛀果蛾、梨小食心虫、金纹细蛾、桃蛀螟、李小食心虫、苹小卷叶蛾、苹大卷叶蛾等主要害虫的性信息素诱芯，实践证明，其应用效果均稳定而可靠。

1.2 诱捕器的制作

昆虫性信息素的作用是诱引雄性个体前来交尾。所以必须预先制作若干个诱捕器才可发挥作用。方法是将一个口径为15～20 cm的广口容器，如磁碗、铝盆、罐头瓶等，盛水至距上沿约1cm深度(水中加入适量洗衣粉增加表面张力，以粘附落水雄蛾)。将性外激素诱芯用细铁丝系在水盆中央距水面0.5～1.0 cm高的位置固定，勿使其浸入水中。这样,一个简易的昆虫性信息素诱捕器即已制成（图1）。当该类雄蛾前来寻找“雌蛾”交尾，围绕性信息素诱芯上下翻飞时,就会落入水中而被淹死。

1.3 诱捕点的设置

诱捕器在田间设置的时间过早，诱芯中的药物逐渐挥发造成浪费，过晚则难以准确掌握害虫的发生动态，可能错过防治时期。以当地一般年份首次发现该种害虫羽化成虫的日期，再提前2周左右为宜。设置方法是将诱捕器用细铁丝或细绳悬挂固定在较多树的背阴侧，距地面约1.5 m高的枝干上，这样既保证了诱蛾效果,又便于管理人员进行调查记录和添水换水等田间作业。相邻2个诱捕器之间的有效距离为40～100 m。距离过近往往导致诱捕器之间相互干扰，过远则难以全面掌握园内害虫的发生情况，生产上的间隔距离一般为40～50 m左右。果园内每种害虫诱捕器的数量,可按梅花式或对角线式随机布点5个左右(大型果园应酌情增加,小型果园可酌情减少),按要求将制作好的诱捕器安放于固定位置后,分别进行编号并做标记。

1.4 调查记录与管理

诱捕器挂出后，每日清晨调查记录一次，按各诱捕器的编号分别记录所诱捕成蛾的头数（表1）。然后捞出死蛾，添加或更换诱捕器中的水量到要求位置。如果发现诱捕器中的液体由于落入灰尘、死蛾鳞片等而浑浊不清时，必须及时更换清水,以便于观察和计数；同时加入少量洗衣粉，使其中的液体既保持清澈，又有一定粘着性。

1.5 生产应用(预测预报)方法

目前常用的害虫预测预报方法有发生期距法(如害虫成蛾发生高峰距虫卵孵化高峰所间隔的天数等)结合农业物侯期法等。方法是根据逐日记录的捕蛾数量,以日期为横坐标，捕蛾头数为纵坐标，绘制害虫成蛾发生曲线图，确定出田间的成蛾发生高峰期，而后根据害虫成蛾发生高峰与害虫控制关键期(如桃蛀果蛾虫卵集中孵化之后,蛀入果实为害之前)所间隔的天数,来确定全园防治(特别是化学防治)适期。例如，桃蛀果蛾等食心虫类害虫的防治关键时期为成蛾发生高峰后3～7天。此时可结合田间查卵情况,当卵果率达到0.5～1.5％的防治指标时突击完成化学防治任务。用此法防治害虫喷药次数最少、用药量最小、防治效果最好且经济效益最高。在目前化学防治还不能彻底摈弃的情况下,选用对天敌生物和人畜安全的选择性杀虫剂(如灭幼脲类杀虫剂等)防治，可最大限度地减少化学农药对农田生态系统稳定性的影响和对环境的污染,收到事半功倍的效果。

1.6 诱芯的保存

为便于使用，在性诱芯的生产过程中，厂家已将昆虫性信息素浸入每个小橡皮芯中，它会缓慢地将昆虫性信息素逐步释放弥散于周围空气中以诱引害虫雄蛾。贮存时诱芯应放入玻璃瓶中并密封好，置于阴凉的环境中避光保存(切不可将诱芯放入塑料袋中置于室内存放)，有条件的可放在冰箱中，用时取出，以防其中有效成分受热时加速挥发散失而降低药效。一般每个性外激素诱芯含性信息素200～500 μg，田间有效期可达1～4个月，具体应用时通常每隔1个月更换诱芯一次，以保证诱捕器中诱芯的灵敏度和高效性。

1.7 注意事项

① 诱捕器在田间的布设距离小于25 m时，相互之间会严重干扰而影响害虫监测的灵敏度与准确性，我国生产的昆虫性信息素诱芯的实际有效诱捕距离虽然可达200 m，但仍以按照操作规程的要求布点设置为好；② 诱捕器内的水量过多则诱芯易淹没于水中使性信息素不易在空气中散发；过少则不易将诱来的害虫沾附淹死。因而，调查记录时，应随时观察诱捕器内水量的多少并及时补充或更换，以免影响诱捕效果；③ 如遇大风、下雨等异常天气,昆虫活动必然反常，调查时除正常记录外，应在备注栏内标明；④ 虽然性信息素诱芯在低温(8℃以下)保存的条件下，2年后仍有诱蛾效力，但生产上仍以当年购买当年使用为原则；⑤部分文献报道，也可以利用昆虫性信息素诱芯进行害虫迷向干扰交尾，以及直接用昆虫性信息素诱芯诱杀害虫的方法控制农田害虫。据笔者和学生在梨小食心虫、金纹细蛾等果树害虫上多年试验的结果，证明此方法效果欠佳，常造成较大经济损失，因而不宜提倡。

2 昆虫性信息素在生物学教学中的应用

2.1 指导学生设计探究性实验和预测实验结果

以上所述只是性信息素诱芯在生产上正常应用时的做法。学生在具体应用时,往往远不满足于此，好奇心常使他们产生出各种各样的疑问。例如,有些害虫在土壤中越冬，春季的土壤湿度常常直接影响害虫的出土活动与发育繁殖，那么农田灌溉时期和灌溉方式会不会对该虫当年的发生与为害造成影响？不同的耕作方式对害虫的发生时期、发生数量及为害程度有无影响？有些害虫在树体的枝干皮缝内越冬,春季果农经常将枝干的粗、老、病、翘皮刮除，这对此类害虫当年的发生与为害有无影响？作物品种布局与害虫的发生和为害有无直接关系？不同的气候条件与农业害虫的发生与为害关系如何?不同的容器、水量及洗衣粉的用量对害虫的诱捕效果有无影响？诱捕器在田间诱捕害虫的有效范围是否恒定不变？不同的贮存条件对性信息素诱芯的有效性及田间诱捕效果有何影响？一种性信息素诱芯诱捕器诱捕来的都只有目的害虫一种(即专一性)吗？等等。每当此时,笔者就充分抓住这一能够调动学生探究问题和分析问题积极性的有利时机进行生物学思想和方法教育。因此，只要学生提出的问题有一定道理，而且可行,就予以充分肯定，并对这些问题进行归类分组，引导各小组成员根据自己所掌握的生物学知识、依据生物学实验原理和实验原则，自行制定出切实可行的实验探究方案,并正确预测实验结果，最后教师与各小组成员讨论订正。这有利于培养他(她)们独立设计实验和预测实验结果的能力。

2.2 指导学生正确实施实验步骤

此环节的主要目的并非让学生坚持每天进行调查记录，事实上可由生产单位派专人负责该项工作。学生在这一环节的主要任务是如何根据自己的实验设计和各生产单位的具体情况，选择最适合本项实验的生产小区形成最佳组合，并将自己的设想和要求与有关人员充分沟通，使自己的意图能够完整地被对方接受并付诸实施(这当然需要教师事先在暗中做好铺垫才可顺利进行)。而后利用业余时间来观察和欣赏一下自己的“杰作”，增加实践性的体验，产生较为具体的感性认识，验证一下生物学普遍原理与具体实践的差异，这对学生科学思维能力的培养是十分有益的。因为在实践中,学生常常会有新的发现并产生新的想法，进而形成新的实验探究的动力，从而形成良性循环。

2.3 指导学生总结实验结果并分析结果得出结论

实验进行到一定阶段时，需要按照实验步骤将调查表内的数据绘制成坐标曲线图，进行对比分析。如有必要,还需及时将结果向生产单位决策者汇报,为害虫防治提供科学依据。实验结束后，需将整个实验过程中所积累的文字记录、数据、图表等资料结合实验目的,按照实验要求进行综合分析，得出较为科学的结论。所有这些工作均可让学生自主进行，教师只在最后参与讨论即可。只有这样,才可充分发挥学生思考的积极性、主动性和创造性,培养其独立思考和分析问题、解决问题的能力。

2.4 指导学生撰写实验报告

实验结束后,教师需指导学生参照有关文献,依照科技实验报告的撰写方式,按照“实验目的、实验材料与方法、实验结果与分析”的顺序,根据各组的具体情况,撰写一份实验报告，而后各组在班内交流各自实验的概况、经验和收获。其中比较成功而典型的,可向专业科技期刊或教育教学期刊推荐介绍，这样不但提高了学生的观察问题、分析问题和解决问题的能力,而且也锻炼了学生的语言表达能力。组织此类的实践活动在开始时常常会出现这样或那样的问题，但随着实践活动次数的增多和内容的步步深入,效果会越来越明显。这无论对学生目前的学习还是以后走向社会,都是难得的锻炼机会。

总之,实践往往更易激发出学生的创新思维和创造能力，也更易使他(她)们体验成功和发现自我价值。充分利用好实践活动这一教学资源会使学生受益终生(一般中学选用棉铃虫性诱芯制做诱捕器可使实验简便易行，因为该虫为害多种作物和杂草，分布十分广泛）。

参考文献

［１］ 乔进军，石聚峰，张守慧.昆虫性外激素诱芯在果树生产上的应用［J］.河北果树，2002(2)：36～37.

［2］ 冯明祥.落叶果树害虫的综合治理［J］.中国果树，1997(1)：48.