利用生物节律方法对仙人掌属（Opuntia spp.）中的Dactylopius opuntiae（Cockerell）（半翅目：Dactylopiidae）进行综合田间防治

《Frontiers in Microbiology》：Integrated field control of Dactylopius opuntiae (Cockerell) (Hemiptera: Dactylopiidae) in Opuntia spp. using biorational methods

　　该研究在摩洛哥国家农业研究中心实验区开展（2022-2024），针对危害仙人掌的Dactylopius opuntiae进行综合防治评估。试验采用随机完全区组设计，测试了矿物油（MO）、黑 soap（BS）、烟叶提取物（NG）和Alternaria murispora（AM）单独及组合施用（含/无修剪）。结果表明，MO+BS+NG+AM联合处理配合修剪显著提升果实产量（51.1-113.3个/株）和茎节产量（26.5-71.4个/株），缩短果实成熟周期（60.9-59.3天）和发育周期（122.3-117.1天），虫害指数降至0.0-0.2。视觉品质评分达9.8-10.0，验证了生物防治与修剪协同增效的生态调控机制。

　　在农业生产中，害虫对作物产量和质量的影响一直是一个严峻的挑战。特别是在干旱和半干旱地区，某些害虫的扩散和繁殖速度随着气候变化而加快，给农业可持续发展带来了压力。以**Dactylopius opuntiae**（Cockerell）为代表的刺盾蚧类害虫，因其对仙人掌属植物（如Opuntia ficus-indica）的严重危害，已成为影响该地区农业经济的重要因素。这种害虫的繁殖能力强，单只雌虫可产卵超过400枚，且其外层蜡质覆盖物使其对传统化学农药具有较强的抗性，这使得寻找替代性、可持续的害虫控制方法成为当务之急。

本研究在摩洛哥Zemamra地区的国家农业研究所（INRA）实验田中进行，时间跨度为2022年至2024年。研究团队评估了19种不同的控制方法，包括生物理性杀虫剂（如矿物油和黑皂）、植物提取物（如Nicotiana glauca）以及一种杀虫真菌Alternaria murispora。这些方法既可以单独使用，也可以组合使用，并且在某些情况下与修剪相结合，形成了一种综合害虫管理（IPM）策略。研究的主要目标是探索这些方法在实际田间条件下的效果，评估其对仙人掌植物生长、果实产量和害虫控制的综合影响。

### 多元控制策略的必要性

传统化学农药虽然在控制D. opuntiae方面效果显著，但其使用带来的问题不容忽视。首先，化学农药的残留可能对土壤和水源造成污染，影响生态系统的平衡。其次，害虫对化学农药的抗性逐渐增强，导致农药使用频率和剂量不断增加，这不仅增加了生产成本，还可能对环境和人体健康产生潜在风险。因此，开发更加环保、安全且可持续的害虫控制手段显得尤为重要。

生物理性杀虫剂和植物提取物作为一种生态友好型替代方案，近年来在害虫管理中受到越来越多的关注。这些方法通常对非目标生物影响较小，且在某些情况下可以实现与化学农药相当甚至更好的控制效果。例如，矿物油和黑皂等杀虫剂通过物理和生化机制，如阻断害虫的呼吸孔、破坏其表皮结构等，达到抑制害虫生长的目的。此外，植物提取物中含有多种天然活性成分，如尼古丁、胡椒碱和蓖麻毒素等，这些成分对害虫具有显著的毒性作用，同时对环境和人体相对安全。

然而，单一方法往往难以达到理想的控制效果，特别是在害虫密度较高的情况下。因此，本研究尝试通过将不同类型的控制手段进行组合，探索其协同效应。例如，将矿物油、黑皂、Nicotiana glauca提取物与Alternaria murispora真菌进行搭配使用，结合修剪等物理手段，形成了一种综合的害虫管理方案。这种多元控制策略不仅提高了害虫控制效率，还对植物的生长和果实质量产生了积极影响。

### 实验设计与实施

为了评估这些方法的实际效果，研究人员在实验田中设定了一个随机完全区组设计（RCBD），共设置了19种处理方案，每种处理重复12次，以确保实验数据的可靠性。实验田的植物为2年生的Opuntia ficus-indica，种植密度为每行0.5米，行距1米，共计228株。所有植物在实验开始前已经受到D. opuntiae的感染，并且在实验过程中，研究人员通过放置10只受孕雌虫在每个植株上，模拟自然感染条件。

所有处理方案均在每年进行8次喷洒，间隔5周，以确保害虫在生长周期内受到持续控制。在喷洒过程中，研究人员使用了Matabi喷雾器（容量16升）进行均匀施药。同时，为了提高喷洒效果，研究人员在风向一侧覆盖了聚乙烯薄膜，以减少药剂飘散对周围植物的影响。此外，修剪作为一种辅助措施，仅在每年二月末进行，去除严重感染的枝条，以改善植物整体健康状况和药剂覆盖效果。

### 实验结果与分析

研究结果显示，组合处理MO + BS + NG + AM，尤其是结合修剪的情况下，对仙人掌植物的果实产量、枝条数量、果实重量和形状指数等指标产生了显著的提升效果。在三年的实验中，这种组合处理使果实数量提高了51.1%至113.3%，枝条数量增加了26.5%至71.4%，果实重量稳定在188.2至192.7克之间，果实形状指数达到了1.7。这些数据表明，组合处理不仅提高了产量，还改善了果实的外观质量。

在害虫控制方面，这种组合处理显著降低了D. opuntiae的感染率。实验中使用的评估标准为害虫密度分级，从0（无害虫）到5（超过120个害虫），结果显示，组合处理后害虫密度降至0.2至0.0，远低于未处理对照组的水平。这说明，这种综合方法能够有效抑制害虫的繁殖和扩散，从而减少其对植物的危害。

此外，实验还发现，修剪在提高处理效果方面起到了关键作用。修剪不仅去除了大量害虫，还改善了植物的通风和光照条件，有助于植物生长和果实发育。例如，在2022年，修剪后的处理组果实成熟时间比未修剪组减少了1.6天，而在2024年，这一差距进一步扩大，达到了3.6天。同时，修剪也缩短了果实发育期，这可能是因为植物健康状况的改善促进了营养物质的合理分配，使得果实发育更加迅速和高效。

值得注意的是，虽然一些单一处理（如矿物油和黑皂）在某些指标上表现出较好的效果，但它们的控制效果仍然不及组合处理。例如，在2022年，矿物油单独处理的果实产量和枝条数量分别比未处理对照组提高了23.7%和15.8%，但在2024年，这些提升幅度分别为35.6%和29.1%。相比之下，组合处理在三年内的提升幅度分别为51.1%、71.4%和113.3%，远高于单一处理的效果。这表明，多种控制手段的协同作用在实际应用中具有更大的潜力。

### 对植物生长和果实质量的综合影响

除了对害虫的控制效果，实验还关注了这些处理对植物整体生长和果实质量的影响。研究发现，组合处理不仅提高了果实和枝条的产量，还改善了果实的外观和口感。例如，果实形状指数（FSI）的提高意味着果实更加饱满，形态更加理想，这在市场销售中具有明显优势。同时，果实重量的增加也反映了植物营养状况的改善，以及果实发育过程中的资源积累更加充分。

在植物生长方面，修剪与处理的结合显著缩短了植物的生长周期。具体而言，修剪后的植物在2022年比未修剪组提前了1.6天进入开花期，在2024年这一差距扩大到了3.6天。这种缩短不仅有助于提高果实产量，还可能减少病虫害的传播机会，从而进一步优化害虫管理策略。

此外，实验还发现，某些处理对植物的生长周期产生了不同的影响。例如，黑皂单独处理在2022年表现出较弱的控制效果，但在后续年份中逐渐提升，这可能与害虫对处理的适应性变化有关。而Alternaria murispora单独处理虽然在某些年份表现一般，但在与矿物油和黑皂等其他处理组合后，其效果显著增强。这表明，不同处理之间的相互作用对害虫控制和植物生长具有重要的影响。

### 生物理性杀虫剂与植物提取物的作用机制

矿物油和黑皂作为生物理性杀虫剂，其作用机制主要基于物理和生化反应。矿物油通过堵塞害虫的呼吸孔，导致其无法进行气体交换，最终因窒息而死亡。黑皂则含有天然脂肪酸，能够破坏害虫的表皮结构，从而影响其正常生理活动。这些杀虫剂在田间条件下表现出较高的杀虫效率，尤其是在重复施用的情况下，其效果更为显著。

植物提取物，如Nicotiana glauca的提取物，其作用机制则更加复杂。该提取物中含有多种生物活性化合物，如尼古丁和胡椒碱，这些成分能够干扰害虫的神经传导系统，导致其麻痹或死亡。同时，植物提取物的使用还能够促进植物自身的防御机制，提高其对害虫的抗性。在实验中，Nicotiana glauca提取物的使用显著提高了果实的产量和质量，表明其在实际应用中具有较大的潜力。

真菌Alternaria murispora作为一种生物控制剂，其作用机制与矿物油和黑皂有所不同。该真菌能够感染害虫的多个发育阶段，通过分泌蛋白酶和几丁质酶等物质，破坏害虫的体表结构，最终导致其死亡。实验中发现，该真菌在与矿物油和黑皂等处理结合使用时，其杀虫效果显著增强，这可能与其在植物表面的附着能力和对害虫的侵入能力有关。

### 修剪的辅助作用

修剪作为一种物理控制手段，在本研究中显示出重要的辅助作用。通过去除严重感染的枝条，修剪不仅减少了害虫的初始数量，还改善了植物的通风和光照条件，促进了植物的健康生长。实验数据显示，修剪后的处理组在果实产量和枝条数量上均显著高于未修剪组，这表明修剪能够有效提高其他处理的效果。

此外，修剪还对植物的生长周期产生了积极影响。在2022年，修剪后的植物在开花和结果方面表现出更快的生长速度，而在2024年，这一效果更加明显。这可能是因为修剪后，植物的营养供应更加集中，促进了果实的发育和成熟。同时，修剪后的植物表面积减少，使得喷洒处理能够更有效地覆盖植物的各个部位，从而提高杀虫剂和真菌的渗透率。

### 研究的现实意义与未来展望

本研究的结果具有重要的现实意义。首先，它为农业害虫管理提供了一种新的思路，即通过结合生物理性杀虫剂、植物提取物和真菌等自然手段，实现对D. opuntiae的有效控制。其次，研究结果表明，修剪作为辅助措施，能够在不损害植物产量的前提下，显著提高害虫控制效果和植物生长质量。这种综合管理策略不仅减少了对化学农药的依赖，还降低了环境污染的风险，符合现代农业可持续发展的需求。

然而，本研究也存在一些局限性。例如，实验主要集中在三年内，尚未验证长期应用的效果；此外，不同地区和气候条件下的适用性可能有所不同，需要进一步的实地试验来确认。未来的研究可以探索这些处理在不同生态条件下的表现，以及如何优化处理组合和施药时间，以达到最佳的控制效果。

总体而言，本研究为解决D. opuntiae对仙人掌属植物的威胁提供了科学依据和技术支持。通过综合运用生物理性杀虫剂、植物提取物、真菌和修剪等手段，研究人员不仅提高了植物的产量和质量，还实现了对害虫的有效控制。这种综合策略的推广和应用，有望为农业害虫管理提供一种更加环保、高效和可持续的解决方案。