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                                                    農田害蟲生態綜合防控技術
                                                    時間:2015-06-18 22:34:30   作者:郭立月

                                                    農業是我國的一個基礎產業,糧食生產是農業生產的重中之重,農田害蟲是影響作物產量的重要因素之一。自上世紀80年代引入西方國家“石油農業”方法開始,我國大力推廣應用化學農藥來控制農田害蟲,增加糧食產量。近年來,伴隨著人口與耕地矛盾的日益突出,為保證糧食產量、追求經濟效益最大化,農民在實際生產中使用農藥與日俱增。

                                                    根據中國農村統計年鑒,1990年中國農藥用量73.3萬噸,2011年已至178.7萬噸。農民盲目、片面施用農藥,不僅不能顯著提高糧食產量,而且逐漸暴露出農田環境污染、病蟲草害抗性增加和農田生物多樣性喪失等問題,致使農業污染已經超過工業污染并且其影響更為深遠。經過億萬年的演變,任何物種都擁有了自己的生態位。自然界中的物種,通過競爭、捕食、共生、合作等關系形成穩定的生物鏈,而這種“化學對抗”的方法違背了生態學的原理,忽略了大自然的力量以及物種之間的平衡力,破壞了生態平衡。農業可持續發展已逐步受到世界各國重視,農業生產中尋求新型的無公害農藥、采取生態管理措施,利用生物多樣性,恢復農田生態平衡已成為共識。

                                                    生態綜合防控技術是指以“預防為主、綜合防治”為指導思想,從農業生態系統的整體功能出發,在充分了解農田生態系統結構與功能的基礎上,努力擺脫對化學農藥的依賴,探索采用農業的、生物的、物理的方法,有害生物控制在經濟損害允許水平之下,達到有效控制農田害蟲的綜合防治措施。生態防控農田害蟲不是單一的防控措施,涉及范圍包括物理防治、利用農田生物多樣性防治、生物防治等。

                                                    一、農業環境因子和田間栽培管理措施防控

                                                    溫度、濕度、光照、食料等是影響害蟲適合度的最主要外部因素,同時也是影響生態控制效果的重要因素。雖然氣候因子目前尚難以人為控制,但可以根據作物的需求進行合理的施肥澆水。另外,根據栽培制度,合理的利用輪作,間作、套作等田間管理等栽培措施,調整種植結構也可達到控制害蟲的效果。因為物種之間存在共生互惠關系與自克、他克作用關系,進行間作套種,或利用能流食物鏈關系進行切斷或增加食物鏈,對生態系統的組分進行重新組裝,可使物種多樣性增加,維持系統穩定,增加系統功能。例如棉花與豆類間作、麥棉間作,由于增加了多樣性,天敵增加、并抑制了棉鈴蟲、棉蚜的為害。同樣豌豆與麥類套作,豌豆的根系分泌物不僅可刺激麥類的光合作用和對磷的吸收,而且豌豆上的天敵可抑制麥類害蟲。全球衛星定位系統、地理信息系統、遙感技術等高新科技在農業領域中的應用,使農業向精準化方向發展,可精確地監測害蟲適合度,從而制定相應的措施。

                                                    二、物理防治措施

                                                    物理防控措施包括人工物理器械防控,比如防蟲網、誘蟲板、誘蟲燈等,現多采用誘蟲燈控制農田害蟲。誘蟲燈殺蟲是利用害蟲具有較強的趨光、波、色、性信息特性,使光波設定在特定范圍,近距離用光,遠距離用波引誘害蟲成蟲撲燈,燈外有高壓電網,觸殺成蟲落入燈下接蟲袋中及時收取,達到殺蟲控害的目的。誘蟲燈誘殺害蟲種類多,對天敵殺傷力低,對夜蛾類害蟲防治效果好,同時對食心蟲、剌蛾類、松毛蟲、梨象、梨莖蜂、蝽象、金龜子、三化螟、二化螟、棉鈴蟲、小菜蛾、地老虎、玉米螟等鱗翅目、鞘翅目、同翅目、直翅目、雙翅目、半翅目等多數害蟲的成蟲有很好的防治效果,誘殺成蟲減少成蟲產卵幾率,從而減少產卵量,降低蟲口密度,進而減少農藥使用量和使用次數。

                                                    三、利用天敵防控

                                                    生物多樣性的復雜化可以增強農業生態系統的抗逆性,許多物種可以影響生態系統的物質循環和能量流動,從而影響生態系統的穩定。如果物種消失,生物多樣性降低,生態系統原有的平衡就會被打破,一些捕食、寄生、競爭等營養關系也將會消失,生態系統會因此變得非常脆弱以至無法恢復。近年來有不少研究者認為雜草和害蟲的利用價值也不容忽視,它們在保護生物多樣性、維持生態平衡、保護天敵等方面具有不可替代的作用。經典的害蟲生物防治中僅通過引入一種或少數幾種天敵就能實現對害蟲的有效控制。越來越多的試驗表明,多樣化的天敵群落比單一化的天敵群落更能有效地調控植食性害蟲的種群。我國地域遼闊、生態多變、植被多樣,天敵昆蟲資源豐富、種類繁多。從初步查明的結果看,我國水稻害蟲的天敵有1000多種,玉米害蟲天敵960多種,棉花害蟲天敵840多種。按天敵種類歸納,我國姬蜂科昆蟲有記載的達900多種,瓢蟲380多種,寄生蠅400多種,農田蜘蛛150多種。在以蟲治蟲生物防治中已真正進入實踐應用階段,已為生產接受的能大量繁殖的天敵昆蟲有赤眼蜂、平腹小蜂、金小蜂、草蛉、七星瓢蟲、麗蚜小蜂、小花蝽、捕食螨等。在我國生產上常規使用、可稱為商品化的天敵昆蟲目前還只有赤眼蜂,其中以松毛蟲赤眼蜂和螟黃赤眼蜂的應用規模最大,可見我國在天敵昆蟲產品的開發和應用領有很大的潛力。

                                                    另外在主栽作物周圍可種植“志愿者”植物,“志愿者”植物為能夠吸引害蟲的植物,主要通過影響植食性昆蟲的產卵和取食行為使主栽作物得以保護。因為植食性昆蟲的產卵選擇行為將決定其幼蟲的種群分布及取食為害情況,將“志愿者”植物種植在主栽作物四周,將害蟲誘集到其自身上面,避免對主栽作物的危害。另外“志愿者”植物也可以為害蟲天敵提供棲息場所。例如,在大田作物周圍種植花椒、紫穗槐等,可吸引蚜蟲及其天敵瓢蟲。

                                                    四、生物農藥防控措施利用生物產生的天然活性物質或生物活體以防治農作物病蟲害的產物通稱“生物農藥”,包括植物源農藥、微生物農藥、生物工程農藥和天敵昆蟲在內的生物農藥,有低毒、低殘留、與環境相容性好、無污染、無公害、對病蟲具有較好的活性、不傷及天敵和不易產生抗性的特點。隨著人們對農藥殘留污染的認識,害蟲逐漸產生的抗藥性危害,生物農藥再度被重視,我國規定了新農藥的發展方向:減少化學農藥的使用,逐步發展高效無毒的生物農藥。植物體農藥是直接利用植物本身為載體,經基因修飾或重組而開發為農藥。對轉基因植物的研究開始于上世紀80年代,并逐漸升溫,1996年美國推出具有抗蟲性的蘇云金桿菌(Bacilusthuringiensis,B.t.)轉基因玉米,隨后各國通過轉基因分別研制出的抗蟲大豆、抗蟲棉花(棉鈴蟲、紅鈴蟲)、抗蟲馬鈴薯(甲蟲)等。植物體農藥自誕生以來雖倍受青睞,但不容樂觀的是轉基因植物對環境存在著潛在的不利影響,如轉基因作物本身由于具有了抗蟲等特性而有可能變為雜草,而且這種抗性基因也有漂移到雜草上的潛在可能性,對人類存在潛在危險。因此,對植物體農藥的研究和應用,目前絕大多數國家都持謹慎的態度。對害蟲有拒食、內吸、毒殺、麻醉、忌避及一定生長抑制作用的植物提取物稱為植物源殺蟲劑,主要是利用植物體內的次生代謝物質,如木脂素類、黃酮、生物堿、菇烯類等。這些物質是植物自身防御功能及與有害生物適應演變、協同進化的產物。大多數植物源活性物質都對害蟲正常行為有干擾作用,使其拒食、忌避、發育生長受阻、抗產卵甚至不育。我國在這一領域的研究涉及糠科、衛矛科、柏科、豆科、菊科等多種植物,已成功開發出多種植物源農藥,不少已進入工業化生產。目前,我國已經商品化的植物性殺蟲劑有硫酸煙堿、印楝素乳油、川建素乳油、皂素煙堿可溶性乳劑、苦皮藤乳油(或粉劑)、魚藤酮乳油、茴蒿素水劑和雙素堿水劑等。植物源殺蟲劑有如下突出的缺點:多數天然產物化合物結構復雜,不易合成或合成成本太高;活性成分易分解,制劑成分復雜,不易標準化;大多數植物源殺蟲劑發揮藥效慢,導致有些農民朋友認為所使用的殺蟲劑沒有效果;噴藥次數多,殘效期短,不易為農民接受;由于植物的分布存在地域性,在加工場地的選擇上受到的限制因素多及植物的采集具有季節性等。但植物源殺蟲劑一般為水劑,受陽光或微生物的作用后容易分解,半衰期短,殘留降解快,被動物取食后富集機制差,大量使用植物源殺蟲劑一般不會產生藥害,相應會減少農藥對環境的污染,同時,植物源殺蟲劑對作物還具有營養作用,可提高農產品的營養價值。

                                                    五、我們的做法

                                                    為了尋找環境友好型的害蟲防治對策,2006年我們在山東平邑縣蔣家莊建立了弘毅生態農場,摒棄了化肥、農藥、農膜、除草劑、添加劑、轉基因六項有害技術,轉而使用生態平衡的綜合立體防治害蟲技術。

                                                    弘毅生態農場位于山東省臨沂市平邑縣卞橋鎮蔣家莊村,地處中緯度區,海拔200-400 m,屬溫帶季風區大陸性氣候,年平均氣溫12.3-13.3℃,年平均降雨量824.8 mm,全年無霜期為188.8-212.0d,全年日照時數在2539-2490 h,為農作物提供了較長的生育期和充足的光照。該地區農耕歷史悠久,農業生態系統耕作制度為一年兩熟制,主要糧食作物為小麥、玉米,經濟作物為大蒜、花生。全村耕地總面積68公頃,人均耕地0.073公頃。

                                                    我們的防治措施為運用生態學的原理,結合物理和生物的方法,為害蟲設置了四道防線(誘蟲燈、志愿者植物、害蟲天敵、植物自身的防御機制),減少農藥使用量,保護農田害蟲天敵,改善農田環境,利用農田的自然控制力,逐漸恢復農田生態平衡,從而保障糧食安全。

                                                    其科學原理在于:害蟲的繁殖方式為有性繁殖,誘蟲燈捕捉的是害蟲成蟲,可以防止其交配,同時交配后的雌蟲也無法回到田里產卵,既控制了害蟲成蟲也控制了其產卵,這樣就從源頭對害蟲進行了控制。并且,我們的做法是在驚蟄時就開始讓誘蟲燈工作,每天除下雨自動關燈外,生長季節天天捕捉,害蟲幾乎沒有構成大種群的能力。并且停止農藥后,益蟲(夜間不活動或少活動)益鳥(夜間不活動)數量增加,殘余的害蟲又成為益蟲益鳥的食物,“志愿者”植物可以吸引害蟲的同時也作為害蟲天敵的棲息產所,如此“物理+生物”的立體防治,就構成了生態平衡穩定的農田生態環境,作物在這種環境中茁壯生長,提高了自身的防御功能,另外,作物被害蟲危害以后具有補償能力,并且可產生自然抗性。這樣,雖然害蟲物種還在,但遠不能對產量構成威脅。

                                                    我們堅持采用這種生態防控措施,取得了重要進展。害蟲捕獲從2009年的4.5 kg/d下降到2013年的0.02kg/d;每盞燈年捕獲量從33.8 kg下降到2.4 kg;同時根據害蟲捕獲情況確定了誘蟲燈開燈時間為4月中下旬至5月上旬。糧食產量由試驗初期的畝產500多千克(玉米小麥兩季)提高到1000多千克,實現了噸糧田。

                                                    (作者為中國科學院植物研究所博士研究生)

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