農業害蟲的持續控制措施

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1害蟲防治發展簡史

縱觀世界農業發展的整個歷程,有關農業害蟲防治的工作大致經歷了以下4個發展階段:原始防治階段、化學防治階段、綜合治理階段、持續控制階段.

1.1原始防治階段

公元340年前,我國南方農民就利用黃瓊蟻(Oecophyllasmaragdina)防治柑桔害蟲,這在世界生物防治史上是最早的(陸慶光,1997);在1800年前,我國農民已知道用砷劑、汞劑和藜劑來殺死害蟲;在1000多年前的唐代就使用硫磺、銅、油類及各種有毒物質作為殺蟲劑,并有了熏蒸方法(湖南省長沙農業學校,1965),也有了用“掘溝法”治理蝗蟲及螟蟲的記錄;宋代定有嚴格的治蝗法令——這是全世界最早的治蟲法規(湖南省長沙農業學校,1965).這個時期的特點是:沒有一個明確的指導思想,防治手段原始單一,應用天然材料為殺蟲劑.

1.2化學防治階段

第二次世界大戰后,隨著DDT、666等合成有機殺蟲劑的產生和使用,害蟲防治進入了以化學防治為主的階段.后來,其它有機氯、有機磷以及菊酯類農藥相繼推廣使用,使化學農藥的品種多樣化.由于各種化學農藥的廣泛使用,加之化學農藥的速效性和穩定性,使得化學防治顯示出其特有的經濟和社會效益,人們由此產生了害蟲防治從此可以高枕無憂的樂觀主義思想(邱式邦,1996).這個階段的特點是:防治手段單一,化學防治效果明顯,并占主導地位.

1.3綜合治理階段

自大量使用化學農藥后,人們不得不面對隨之而來的許多嚴重問題,如害蟲產生抗藥性、有益生物減少、主要害蟲再次猖獗、次要害蟲再次爆發成災、食物中的殘毒、環境污染等.面對這些嚴重后果,人們開始探索新的害蟲防治途徑.50年代初期,“綜合防治”一詞就出現于我國農業害蟲防治的報告中;1975年,我國正式確立了“預防為主,綜合防治”的害蟲治理方針(馬世駿,1979).在國外,害蟲綜合治理的概念出現于50年代末和60年代初(李典漠等,1983);到了70年代,美國的幾位昆蟲學家提出了“有害生物綜合治理”(integratedpestmanagement,IPM)的新概念(朱弘復,1981).IPM的提出對害蟲的控制起了極大的推動作用,提高了防治效果,降低了防治費用,減少了對環境的污染,迅速為世界各國的植物保護工作者所接受,成為當今各國所奉行的植物保護方針.其指導思想是:要求多種專業相互配合,并要考慮到各種病蟲害(包括節肢動物、雜草及其它生物);要求盡可能用所有可應用的防治手段建立一個最優防治方案;植物保護只是作為農業生態系統的一個方面;要考慮經濟、生態等方面的因素.這個階段的特點是:以農田生態系統為對象,從農業生產的全局出發,本著“預防為主”的指導思想,強調各種防治手段的協調性和合理性,擺脫了過去防治手段單一的局面;害蟲防治的目標是把害蟲種群數量控制在造成損失的水平之下,而不是消滅害蟲.

1.4持續控制階段

隨著人們對環境意識的增強,對害蟲治理基礎理論及應用技術研究的不斷深入和實踐經驗的不斷積累,同時考慮到人類自身生存以及自然資源的有限性,特別是1992年7月世界環發大會召開以來,確定了持續發展是唯一的發展模式.為此,Tshernyshev(1995)提出了一個新的有關害蟲治理的概念——害蟲生態治理(ecologicalpestmanagement,EPM).EPM強調維持系統的長期穩定性和提高系統的自我調控能力,在管理的基礎上維持生態系統的平衡,在害蟲發生的初期采取措施,避免害蟲的大發生,并加強信息收集和監測.由于EPM不采用化學農藥和大規模釋放天敵,其防治成本將會大大低于IPM(張真等,1996).1995年7月在荷蘭海牙召開了第13屆國際植物保護大會,大會的主題是“可持續的植物保護造福全人類”(Sustain-ableCropProtectionfortheBenefitofAll);大會開幕式的主報告明確提出“從保護作物到保護農業生產系統”(FromProtectingCropstoProtectingAgriculturalProductionSystems)的觀點,即要從過去僅僅針對直接危害作物的病、蟲、草、鼠等有害生物進行綜合防治,擴展到保護農業生產系統,以利于發展可持續的植物保護.其特點是:以生態系統為基礎,依靠系統的長期穩定性和自我調控能力,防治手段以生物防治為主.總之,回顧過去,展望未來,我們相信,害蟲治理將會逐步得到完善,越來越符合人類生存和發展的模式,為人類造福.

2害蟲持續控制的可行性

地球上約有100多萬種昆蟲,有害的昆蟲有8萬余種,但真正造成危害的僅3000余種,在一個地區嚴重危害的也只有幾十種.我國約有14萬種昆蟲,其中僅有少數是農、林、牧、醫方面的害蟲,少數是害蟲的天敵,大多數是益、害不顯著,也就是中性昆蟲(張廣學,1996).中性昆蟲作為當地生物群落中食物網的不可缺失的成員,作為天敵的食料,它們在維持當地生態系統自然平衡中起著重要作用.害蟲的持續控制就是保護生物多樣性,保護生態環境,謀求人類和自然的協調共存,以達到自然控制害蟲.現代生物學、現代生態學(包括化學生態學)、生物技術以及現代化學分析技術等多學科和技術的發展,為害蟲的持續控制提供了有效的手段.

2.1利用抗蟲品種

寄主抗性是最有效的和最持久的,如果是多基因抗性則使害蟲難以形成生物型來對抗植物的抗性.在水稻、小麥、棉花、油菜等作物上應用抗蟲品種都取得了巨大的成功.生物技術的發展、育種技術的提高為選育抗蟲品種提供了有力的技術支持.如利用遺傳工程技術,將抗蟲基因導入作物體內,使作物對害蟲產生抗性.但這方面的發展還需進一步的努力.

2.2利用害蟲天敵

利用害蟲的自然天敵控制害蟲花費較少且具有持續效果.天敵在世界范圍內成功地控制130余種害蟲,其中利用寄生性天敵控制害蟲成功的就達115種(張廣學,1996).

2.3利用昆蟲性激素

昆蟲性激素既可以監測害蟲的發生,預報蟲情,還可以在田間規模使用,干擾害蟲的正常行為以達到控制害蟲的目的.目前我國已有棉紅鈴蟲、棉鈴蟲、梨小食心蟲、甘蔗二點螟和玉米螟等性激素被廣泛用于蟲情測報和防治(邱士邦等,1994).據估計,全世界已合成昆蟲性激素化合物1000多種,已商品化的達280種,其中用于干擾交配的18種,誘殺的28種(Whitten,1993),在害蟲的持續控制中起了重要作用.

2.4利用種間化學信息物質

植物、植食性昆蟲及天敵之間存在化學信息物質,如植物產生次生物質引誘害蟲,害蟲產生利它素引誘天敵,特別是害蟲取食后產生的互益素對天敵有引誘作用,.現代化學分析技術的發展極大地促進了這方面的研究.應用信息物質控制天敵的行為來控制害蟲,是一項安全、有效的害蟲控制策略,在害蟲持續控制中有著廣泛的應用前景,引起了各國學者的重視.

2.5利用生物制劑

我國的Bt制劑1991年產量就達4000t以上,在全國使用面積達100余萬hm2,能防治鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等40多種害蟲.在利用基因工程技術構建生物工程菌方面也取得了進展.非洲利用白僵菌及綠僵菌制劑防治蝗蟲成功.我國白僵菌制劑基本上具備工業化生產條件.近年來對10多種昆蟲病毒進行了研究,已經制成病毒制劑,用于田間防治.利用病原線蟲制劑防治害蟲也已有研究(王曉容等,1995;徐潔蓮等,1995).

2.6利用植物殺蟲劑

目前已知的植物次生物質約有3萬種,其中生物堿、萜類和酚類分別達6500、5900和5000多種.根據昆蟲對次生物質的反應,可以將其分為拒避和抗生2種類型.由于這類殺蟲劑的殺蟲率和持續效果比化學殺蟲劑低,所以這方面的研究比較少.但植物殺蟲劑一般不殺傷天敵或對天敵的殺傷力不大,不易使害蟲產生抗藥性,對人、畜安全,不污染環境,可以在害蟲的持續控制中發揮巨大的作用,是未來殺蟲劑的發展趨勢,現在應加強這方面的研究(李捷等,1996).

2.7利用昆蟲輻射不育技術

50年代中期,美國在西印度群島的庫拉索島大量釋放經輻射不育的螺旋蠅雄蟲,徹底防治當地牲畜大害蟲野螺旋蠅獲得成功.80年代后期,我國在貴州省惠水縣一個30多hm2的柑桔園中釋放15萬頭輻射不育的大實蠅雄蟲,使柑桔被害率從7.5%降低到0.005%(王華嵩等,1993).輻射不育技術有利于害蟲的自然控制,是害蟲持續控制中一項有效的技術.

2.8利用昆蟲生長調節劑

昆蟲生長調節劑是第3代殺蟲劑,它影響昆蟲正常生長和發育,破壞昆蟲生長發育的生理過程而使昆蟲死亡.按其作用方式主要分為苯甲基苯酰脲類幾丁質合成抑制劑、保幼激素及其類似物、蛻皮激素及其類似物(蔣志勝等,1997;冷欣夫,1994).昆蟲生長調節劑具有選擇毒性,只對昆蟲有效,對人、畜安全,因而在害蟲持續控制中很有發展前途.

2.9科學使用化學農藥

化學農藥防治雖然帶來了一系列消極的問題,但它仍是害蟲防治的重要手段之一,進行科學合理的應用可以提高化學農藥的生命力,使其更加有效地控制害蟲.輪用、混用農藥可抑制害蟲抗藥性的發展,提高農藥的使用效果,延長農藥的使用壽命;應用特異性、選擇性高的農藥可減少對天敵的殺傷;應用低毒、廣譜、低殘留的農藥可減少對環境的污染.

2.10利用農業技術

制定農業生產規劃,改良生態環境以不利于害蟲繁殖和發育;農作物合理布局,切斷害蟲的食物鏈;利用植物對害蟲的耐害性和補償功能控制害蟲;利用自然因素,保護生態多樣性,保護天敵,以達到控制害蟲的目的;利用耕作方式控制害蟲,輪作能惡化單食性及寡食性害蟲的營養條件和生活條件,可減少蟲源,套作和間作有利于保護和繁衍天敵,對地下害蟲可用飽和灌水法防治.50年代以來,我國通過采用合理的措施成功地對一些害蟲實施有效的防治,可以充分說明害蟲持續控制的可行性.例如,改造飛蝗的發生地消滅蝗災(陳永林,1979;馬世駿,1979),選用抗蟲品種防治小麥吸漿蟲(周明爿羊,1979),調整耕作制度防治三化螟,引進澳洲瓢蟲防治吹綿蚧(蒲蟄龍,1991),停止使用廣譜性殺蟲劑防治稻縱卷葉螟,等等.可見通過創造不利于害蟲大量發生的環境條件,即實施害蟲的生態控制,所起的作用是明顯的,同時也是持續性的.多彩的大自然,豐富的生物多樣性和現代科學技術,為人類建立高產、高效、穩定的農業生態系統和實現害蟲持續控制的目標提供了可能性.

3害蟲持續控制的研究內容及方法

現代的農業生態系統實質上屬于社會—經濟—自然復合生態系統(馬世駿等,1984).在此類復合系統中,最活躍的積極因素是人,最強烈的破壞因素也是人.農田生態系統是農業生態系統中的一個亞系統,它與周圍的社會、經濟和自然環境有不斷的物質、能量和有機體的交換,有時來自外部的物質、能量和有機體對農田內部的有害生物可能起到特別重要的控制作用.但是,到目前為止,人們在進行有關害蟲控制的研究時,多數是以中小尺度的自然系統作為研究對象的,較少從宏觀上考慮其它社會、經濟等人為因素的作用.這種以中小尺度的自然系統為對象的研究結果難以闡明大尺度的復合農業生態系統的結構和功能,也解決不了受到外部各種社會、經濟和自然條件影響的農業害蟲持續控制問題.因此,從社會—經濟—自然復合農業生態系統的整體出發,研究農田生物群落結構及其多樣性在我國農村現行經濟體制和現代農業技術條件下的時空動態,將可望從系統和群落的水平深入理解植物—害蟲—天敵三者之間的相互關系,揭示害蟲發生及其天敵繁衍的生態機制,并提出以利用品種抗性、生境調節和自然天敵為基礎的農業害蟲可持續控制策略和措施.具體研究內容包括:(1)不同地理區域的自然景觀、社會條件、經濟結構及發展水平等本底資料的調查和分析;各種自然、社會和經濟因素與農業技術體系的相互關系.(2)在不同地理區域的農業生態系統中,農田生物群落的物種組成、類群結構、群落多樣性和均勻性的演變過程;各種社會經濟因素、自然生境條件、農業技術措施與農田生物群落結構及其多樣性的相互關系.(3)在不同地理區域的農田生態系統中,植物—害蟲—天敵三者之間的時空動態;農田生物群落結構及其多樣性與害蟲發生特點及天敵繁衍規律的相互關系.(4)根據不同地理區域的社會、經濟和自然條件,合理利用品種抗性、生境調節等農業技術措施,保護和提高自然天敵的效益,促進害蟲的持續控制.目前可采用的研究方法有:(1)選擇若干個自然景觀、社會條件和經濟發展水平差異較大的地理區域,通過實地調查和向各地行政部門索取有關當地的資源環境、產業結構、經營方式、人口分布、科技教育、思想文化等資料.(2)采用群落和種群生態學的野外系統調查、室內生理生態實驗、數學分析等方法,研究農田生物群落的種類組成和數量變化,測定不同功能類群(植被、害蟲、寄生性天敵、捕食性天敵、蜘蛛等)的豐富度、均勻性、多樣性,從行為學、生理學和生態學的角度分析植物—害蟲—天敵之間的種間相互作用及其時空動態關系.(3)根據系統的層次組織原理,把結構復雜的社會—經濟—自然復合農業生態系統依次逐級分解為相對簡單的亞系統.應用植物保護、農學、氣象、經濟等多學科的知識和方法,研究各級亞系統之間的相互關系和作用機理.(4)圍繞本項研究的目標,運用系統理論、生物統計、模糊數學、計算機模擬、優化決策等方法,分析自然—社會—經濟復合農業生態系統的基本結構及各個亞系統之間相互聯系、相互依存、相互制約的生態學機制.

4結語

在我國社會主義市場經濟條件下,農村的產業結構和農作物的生產方式發生了很大變化,農民的思想文化、道德觀念、經濟活動、社會行為、農業技術等都有可能通過農業生產及經營管理的全過程,直接或間接地影響農田生物群落的多樣性和害蟲的持續控制.另一方面,一項能夠提高群落多樣性和降低害蟲種群數量的控制策略,必須同時具有較好的經濟效益和社會效益,才有可能受到廣大農民的歡迎并得以持續進行.因此,把農田生物群落的結構及其多樣性與社會—經濟—自然復合農業生態系統聯系起來,研究它們之間的時空動態關系,改變了過去僅局限于自然系統的研究,有助于更加全面和正確地理解在我國農村現行經濟體制和現代農業技術條件下各種環境因素對農田生物群落的影響機制.把農田生物群落與作物—害蟲—天敵三級營養水平聯系起來,研究農田生物群落結構及其多樣性影響害蟲發生規律及天敵繁衍動態的生態學機制,有助于合理制訂以利用品種抗性、生境調節和自然天敵為基礎的農業害蟲持續控制策略及措施.回顧過去,展望未來,我們相信害蟲控制的理論和方法將會逐步朝著有利于人類生存與發展的方向不斷完善.只要我們堅持以科學的理論為指導,運用各種新技術和新方法,從不同的層面和視角不斷地探索、研究和實踐,人類將會在害蟲防治的領域中從必然走向自由.