茶树会“说话” 防虫有办法

自古开门七件事，柴米油盐酱醋茶。人们喝茶要喝出健康，少不了关心茶叶农药残留和茶树害虫的问题。而这正属于中国工程院院士、中国农业科学院茶叶研究所所长陈宗懋在国内外率先开创的茶叶农药残留和茶园化学生态防治研究的两个领域。

“既要搞基础研究，又要把落脚点放到产业应用上面，科学家要对产业、对应用负有责任。”陈宗懋在中国农科院近日举办的农科讲坛上说道。近年来，他不仅带领团队从事茶园化学生态学的前沿研究，还将科学研究应用到茶园害虫的绿色防控里去。

开创研究新领域

科技部2015年下达的第一个农业项目是“两减”，即肥料和农药用量的减少。而农药减量的重要手段之一便是绿色防控。早在1999年到2000年，陈宗懋就在想“害虫不会串门串错，棉花害虫不会跑到苹果园里去。我们人有眼睛记住在哪里，害虫怎么找到的？”

实际上，这正是关于绿色防控的思考。所谓绿色防控，即促进农作物安全生产、减少化学农药使用量为目标，采取生态控制、生物防治、物理防治、化学生态防治和科学用药等环境友好型措施来控制有害生物的有效行为。

绿色防控的内容很多，如抗病虫品种的应用、栽培技术提高抗病虫性、物理防治技术的应用、化学生态防治、生物防治资源的利用等。陈宗懋从2000年开始一直从事化学生态的研究，开创了茶树害虫化学生态研究新领域。

害虫怎么找它的寄主？研究解决什么？植物挥发物还有什么用途？我们怎么用在产业上、生产上？“实际就是生态信息交流。人有语言，动物也有语言，我们看植物挺稳定，但是它也在‘说话’，它会用挥发物表达自己的生命状态。”陈宗懋说。

植食性昆虫远程寄主定位，其一是靠嗅觉系统。陈宗懋团队的研究从虫害诱导挥发物的收集和鉴定、活性化合物的分离和功能确定、室内EAG 电生理学测定和行为观测活性测定、引诱剂配方的筛选、田间活性测定和挥发物在田间的浓度等几个步骤开始，研究的内容包括了茶树挥发物释放特征及功能、茶树主要害虫——假眼小绿叶蝉引诱剂研究、“PUSH-PULL”田间生态调控模式等。

茶树挥发物释放

每一种植物都会放出不同的化合物。“害虫怎么找到寄主？就是对挥发物的反应。苹果害虫根据苹果园释放出来的绿叶挥发物特征性的成分，知道是苹果的味道，就到苹果园里去。茶树害虫也一样。”陈宗懋说，挥发物具有代表该植物的指纹性特征，是害虫寻觅寄主的信息物。

“过去我们觉得植物没有生息，很安静地在那里，实际它表达了自己的意思。植物挥发物是植物的‘语言’。”陈宗懋带领团队自制顶空活体取样装置，用于虫害诱导挥发物的收集和鉴定；通过气谱—触角电位联用技术，对其中的活性化合物进行分离。

他们发现了一件“怪事”：当害虫通过咬或吃的方式危害植物之后，最快几十分钟甚至几分钟，植物原来放出的几种化合物马上就变了，形成另外几种化合物。“有时候放出特征性的化合物，特定的时候加其他化合物在里边使比例变化，比例变化功能就变化。”

陈宗懋解释道：“开始释放的化合物是表明身份，这里是茶叶、这里是苹果；加害之后的作用则是植物发出SOS求救信号、引诱害虫的天敌，我受害了你来救我。”植物也有痛点，当它知道有害虫在咬自己，就发出求救信号。

植物挥发物是种群调控的信息物。害虫加害寄主植物后会使植物的代谢过程发生改变，产生特异的挥发性化合物。这些化合物对害虫无引诱活性或弱引诱活性，却是天敌寻觅害虫的信息物质。

他们团队接下来又做了很多试验，探索茶树在不同的时间释放不同的化合物，正常茶树茶梢释放的挥发物，受不同害虫如茶尺蠖幼虫、茶丽纹象甲成虫、假眼小绿叶蝉成虫危害后释放的挥发物，机械损伤后绿叶性气味释放的挥发物等。

“通过研究发现，不同的化合物昼夜不一样，比如芳香醇这些东西是夜间形成多，大部分化合物白天形成多；每一种害虫都会使茶树形成挥发物，对天敌有很明显的引诱效果，用它保护自己减少害虫危害。”陈宗懋表示。

挥发物会诱导植物防御基因的表达。“那么，人能不能利用植物挥发物功能引诱害虫，甚至用它引诱天敌？能不能人工模拟这些化合物，做成适当的剂型？”对于应用挥发物进行田间条件下害虫种群调控的尝试，陈宗懋团队进行了系统研究，答案是可以的。

引诱剂与“PUSH-PULL”调控

“昆虫有时候本事很大。单一挥发物对茶小绿叶蝉的吸引并不明显，我们做了不同试验都不显著。”陈宗懋表示。差之毫厘失之千里，有时候即使空气中化合物都存在，但因比例不合适也不能吸引昆虫。

他们采取的一个方法是：筛选对叶蝉具有吸引作用的茶梢，分析具有吸引作用茶梢的挥发物成分，采用挥发物标样配置对叶蝉具有吸引作用的剂型。“我们做的小绿叶蝉引诱剂有六种配方，主要是三种化合物挥发。4、5号配方效果不明显，2号配方最好，田间单位就提供2号配方。”

多次田间试验表明了，基于茶树和害虫间互作形成挥发物设计的挥发性引诱剂对目标害虫具有较明显的诱集效果，一般在40%~60%。不过，他们也发现，到40%~50%就很难上去了，出现了引诱效果不稳定、不理想的问题。怎么办？陈宗懋提出的解决思路是从茶园背景气味、缓释挥发物的时空浓度变化入手。

首先从方法上攻克。测定空气中挥发物浓度的灵敏度，“一开始只能做ppm级，最多做到微克级或者毫克级。后来采用热解吸TD-GC/MS 的测定方法，最小检测浓度可从ppm 级提高到ppb级。这个方法对研究起到很大的作用。”陈宗懋说。

利用此法，他们团队做了不同化合物的动态变化测定。茶园背景气味以七八月份浓度最高。而空气浓度高、诱型浓度不高，就达不到目的。试验的一种引诱剂的田间引诱效果存在季节变化，即秋季好、夏季差。所以要尽可能消除背景气味的影响。

如何延长挥发物在田间的时间？一是改变剂型，使得在基质中的挥发物以比较缓慢的速率释放到空间中。缓释剂型可以显著延长引诱剂的有效时间。研究表明，诱集的有效时间可从3~4天延长到9~12天。二是改点施为面施，增加释放量。面诱的效果明显高于点诱。

陈宗懋表示：“挥发性引诱剂的配方设计需要进一步改进，但离生产应用已不是遥不可望。”

此外，陈宗懋团队还运用了“PUSH-PULL”田间生态调控模式，在茶园边上种上罗勒、迷迭香、柠檬桉和芸香等芳香植物，对害虫进行干扰或趋避。这是利用植物挥发物的另一种途径。在实践中，山东省一些茶园四周种植松树，除了阻挡冷空气外，或许也有这方面的道理。