作物“三姐妹”如何战胜害虫
一块混合种植南瓜、玉米和豆类的试验田。
本报讯几千年来，墨西哥和中美洲地区的农民一直在采用一种名为milpa的农业形式，后者可以追溯至古玛雅时期。通常认为，在一块田里将玉米、豆类和南瓜这“三姐妹”混在一起种植，可以提高产量。
科学家现在知道，豆类可以将氮固定在土壤中，为所有作物提供养分；玉米秸秆为豆类攀爬提供了支撑；而南瓜则覆盖地面，抑制杂草，保持土壤湿润。但研究人员怀疑，混合种植还有一个额外的好处——减少虫害。
本月举行的美国生态学会年会发表的一项研究表明，在这种农业形式中，虫害确实减少了，这要归功于植物的团队合作。通过展示玉米如何向豆类发出信号，从而吸引天敌吃掉害虫，这项工作可能会给其他研究带来启示，最终为现代农民减少农药使用提供新途径。
但会议发表的其他研究则表明，复制“三姐妹”的成功可能并不容易。一项研究表明，将不同品种的西红柿种在一起，只有产生正确的挥发性化合物时，才能保护它们免受虫害。对此，美国康沃斯大学植物昆虫生态学家PatrickGrof-Tisza说：“选择作物很重要。”
3年前，瑞士纳沙泰尔大学昆虫学家BettyBenre和Grof-Tisza合作，旨在研究清楚“三姐妹”是如何相互帮助减少虫害的。
在墨西哥瓦哈卡州，Grof-Tisza团队分别在试验田里单独、成对或全部种植了这3种作物。除了记录虫害外，他们还追踪了造访每个地块的所有节肢动物，并将其归类为害虫，如毛虫，或害虫的天敌，如寄生蜂。虽然分析尚未完成，但已有研究证实，单独种植的作物更少受到害虫天敌的保护，因此混合种植的作物可能更高产。
研究表明，种植多样性之所以有益，是因为每个物种自然会吸引不同的害虫天敌，从而集聚了一支庞大的防御大军。Grof-Tisza在会议上报告说，这是“三姐妹”成功的关键。
为了了解植物如何吸引防御者，Grof-Tisza和同事在实验室里种植了玉米，并收集了植物受到玉米螟攻击时释放的挥发性化合物，这些气味可以刺激植物未受损部分和附近其他玉米产生更多对抗害虫的化学物质。现在，实验室和田间试验表明，这些信号还触发了邻近豆类植物的化学反应——它们增加了花蜜中糖的浓度和数量。相比平时，这些花蜜似乎吸引了更多蚂蚁和黄蜂，它们会吃掉毛虫。
美国加利福尼亚大学欧文分校生态学家KailenMooney指出，黄蜂和蚂蚁“既保护了豆类，也保护了玉米”。
然而并非所有的植物组合都能成功协作。在查阅文献后，美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校昆虫生态学家CarmenBlubaugh和同事去年得出结论，混合种植的好处取决于许多因素，比如农田大小、当地害虫只吃一种植物还是多种植物等。
美国路易斯安那州立大学化学生态学家AndreaGlassmire研究了单一物种的不同品种能否像多物种间作一样具有保护作用。番茄有数百个品种，Glassmire在户外种植了由1到4个品种组成的4种番茄组合，并计算了造访每组番茄的害虫以及捕食它们的节肢动物的数量。
Glassmire报告说，仅有多样性并不一定能产生影响。相反，一个关键因素似乎是植物产生的某些挥发性化合物的类型和浓度。
Glassmire发现，萜类化合物对害虫及其捕食者有很大影响，但只有某些组合是有帮助的。产生大量单萜类化合物的番茄品种能够比产生更复杂萜类化合物的品种吸引更少的害虫与更多的捕食者。这种保护作用扩展到同一田地的其他番茄植株上。“你的邻居是谁确实很重要。”Glassmire说。
美国加利福尼亚大学戴维斯分校生态学家RichardKarban说，这些发现应该帮助农民减少化学杀虫剂的使用。“我们对植物如何相互作用的细微差别和机制了解得越多，就越能提出好的农业创新解决方案。”（文乐乐）