科创中国

行业领域

农、林、牧、渔业

需求背景

茶树是我国重要的经济作物，茶产业是我国南方山区农村经济的支柱产业之一。目前我国茶树植保问题主要以虫害为主，在过去的几十年，重要茶树害虫优势种群随着环境和农艺措施等方面的改变也在发生着改变，曾经占优势地位的咀嚼式口器害虫已经被刺吸式口器害虫代替。刺吸式口器害虫通常具有虫体小、发生代数多、繁殖力强，栖息部位隐蔽等特点，因此化学农药使用较多不但造成茶叶农药残留超标的问题，此外还会出现害虫抗药性快速上升以及污染环境等问题。茶产业需要更加科学环保的有害生物防控技术，以减少化学农药使用量，从而保证饮茶者的健康安全。

化学生态学是将生态学和化学融合交叉的一门学科，自20世纪中页开始便陆续有引领植物保护研究方向的成果问世。昆虫化学生态学的研究对于害虫预测预报和防治、天敌保护、作物抗虫机理研究及其利用、生物农药开发等具有重要的指导作用，昆虫信息素利用更是害虫安全治理的主要措施之一。茶树有害生物全程化学生态学防控技术就是根据有害生物发生的情况，将一种或者多种基于化学生态学的防控技术有机结合，在茶树有害生物的整个生长期间全程进行调控，将有害生物种群控制在经济阈值以下，从而有望在减少化学农药使用方面发挥巨大的作用。目前茶树有害生物的化学生态学研究成果还不十分丰富，尚未形成一套完整的防控技术理论。

20世纪90 年代，以陈宗懋院士为代表的茶学科学家将化学生态学理念引入到茶叶植物保护学的研究中，为茶树有害生物绿色防控指明了方向。

茶树有害生物化学生态学研究时间最长的当属植物挥发物及其功能研究。利用虫害诱导茶树挥发物，已研发出茶尺蠖、茶丽纹象甲引诱剂的挥发物配方；利用茶树嫩梢、桃树、葡萄等寄主植物挥发物，已研发出多种茶小绿叶蝉引诱剂的挥发物配方。虽然这些引诱剂在茶园对目标害虫具有一定的引诱效果，但对种群的控制作用还未达到实际生产的要求。除了研发引诱剂外，利用化学生态原理，在茶树害虫拒食、驱避方面同样开展了相关研究。茉莉酸、水杨酸以及顺-3-己烯醇等小分子化合物可以调控茶树的自我防御反应，研究结果研发茶树诱抗剂提供了可能。此外，茶园间作薰衣草和迷迭香等芳香植物后，其挥发物使得叶蝉和尺蠖发生数量明显降低，这为构建茶园害虫的“推-拉”防治技术奠定了基础，但是茶树种植方式与间作模式如何结合仍需进一步研究。除植物挥发物外，其它植物次生代谢物的利用也有所进展。研究发现，烟碱、印楝、茶皂素等植物次生代谢物，以及罗勒、茴香等植物精油对茶小绿叶蝉、茶尺蠖具有一定的拒食、驱避活性。在此基础上，研制出了茶小绿叶蝉的行为调控剂“茶蝉净”、植物源农药“30%茶皂素水剂”等产品。

需解决的主要技术难题

信息素是昆虫间的化学通讯物质，其相关产品已经在害虫防治方面发挥了巨大作用，相关研究已成为化学生态领域最为热门的研究领域。在过去的研究中，茶园许多昆虫的性信息素被相继鉴定和应用，如茶小卷叶蛾的性信息素防治已经成为昆虫性信息素应用的典范，但是绝大部分为日本科学家根据本国茶树主要害虫开展鉴定工作，我国许多茶树重要害虫的性信息素尚未进行研究。近年来我国在茶树害虫性信息素方面取得了一些进展，我国茶树主要害虫灰茶尺蠖和茶尺蠖的性信息素相继被成功鉴定，罗宗秀等人研制的灰茶尺蠖性诱芯的诱蛾效果是其他三种相似商品的四倍至两百多倍，已经在生产中发挥一定的作用；茶毛虫、茶细蛾、斜纹夜蛾等害虫的性诱剂也在优化中；茶蚜和绿盲蝽的性信息素也相继被报道。此外，茶棍蓟马的聚集信息素也被成功鉴定。

期望实现的主要技术目标

化学生态学的发展是人类对以化学农药为主要的植物保护手段反思的结果。化学生态学也将会成为 21 世纪植物保护、摆脱对化学农药的依赖和实现可持续发展的重要理论基础。目前茶树有害生物化学生态学的研究还相对薄弱，各研究方向还处于理论和应用研究初步阶段，能成熟地应用于生产实际的技术并不十分丰富。相对于化学农药，基于化学生态学的防控技术还有短板尚未被攻克，如植物挥发物性诱剂持效期较短、引诱害虫后如何消灭还没有十分有效的措施；间作植物在成龄茶园狭窄的行间难以种植；植物源行为调控剂的防治效果与化学农药还有较大的差距；性信息素只能对单一目标害虫具有调控作用，防治谱过窄。通过研究，克服目前的技术短板，研发出丰富的茶树有害生物化学生态防控技术，将多种化学生态防控技术有机结合，发挥各自的优点，弥补单项技术的不足，可以在茶树有害生物的整个危害期内实现全程防控。此外，研究茶树有害生物全程化学生态学防控技术理论还有一点至关重要，化学生态学归根到底是属于生态学范畴，因此该理论体系需将化学生态学技术与整个茶园生态系统结合，才能保证理论指导的技术能最终有效应用于茶树有害生物防控。

通过科学家不断研究，解决上述问题后，必将产生一套科学完整的茶树有害生物全程化学生态学防控技术理论。在该理论指导下，开发出绿色、高效的茶树有害生物全程化学生态防控技术，逐步在茶树植物保护方面取代化学农药的主要地位，为我国茶叶生产安全、茶叶质量安全和促进茶产业可持续发展提供重要的科技支撑。

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