农业害虫的持续控制措施
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1害虫防治发展简史
纵观世界农业发展的整个历程,有关农业害虫防治的工作大致经历了以下4个发展阶段:原始防治阶段、化学防治阶段、综合治理阶段、持续控制阶段.
1.1原始防治阶段
公元340年前,我国南方农民就利用黄琼蚁(Oecophyllasmaragdina)防治柑桔害虫,这在世界生物防治史上是最早的(陆庆光,1997);在1800年前,我国农民已知道用砷剂、汞剂和藜剂来杀死害虫;在1000多年前的唐代就使用硫磺、铜、油类及各种有毒物质作为杀虫剂,并有了熏蒸方法(湖南省长沙农业学校,1965),也有了用“掘沟法”治理蝗虫及螟虫的记录;宋代定有严格的治蝗法令——这是全世界最早的治虫法规(湖南省长沙农业学校,1965).这个时期的特点是:没有一个明确的指导思想,防治手段原始单一,应用天然材料为杀虫剂.
1.2化学防治阶段
第二次世界大战后,随着DDT、666等合成有机杀虫剂的产生和使用,害虫防治进入了以化学防治为主的阶段.后来,其它有机氯、有机磷以及菊酯类农药相继推广使用,使化学农药的品种多样化.由于各种化学农药的广泛使用,加之化学农药的速效性和稳定性,使得化学防治显示出其特有的经济和社会效益,人们由此产生了害虫防治从此可以高枕无忧的乐观主义思想(邱式邦,1996).这个阶段的特点是:防治手段单一,化学防治效果明显,并占主导地位.
1.3综合治理阶段
自大量使用化学农药后,人们不得不面对随之而来的许多严重问题,如害虫产生抗药性、有益生物减少、主要害虫再次猖獗、次要害虫再次爆发成灾、食物中的残毒、环境污染等.面对这些严重后果,人们开始探索新的害虫防治途径.50年代初期,“综合防治”一词就出现于我国农业害虫防治的报告中;1975年,我国正式确立了“预防为主,综合防治”的害虫治理方针(马世骏,1979).在国外,害虫综合治理的概念出现于50年代末和60年代初(李典漠等,1983);到了70年代,美国的几位昆虫学家提出了“有害生物综合治理”(integratedpestmanagement,IPM)的新概念(朱弘复,1981).IPM的提出对害虫的控制起了极大的推动作用,提高了防治效果,降低了防治费用,减少了对环境的污染,迅速为世界各国的植物保护工作者所接受,成为当今各国所奉行的植物保护方针.其指导思想是:要求多种专业相互配合,并要考虑到各种病虫害(包括节肢动物、杂草及其它生物);要求尽可能用所有可应用的防治手段建立一个最优防治方案;植物保护只是作为农业生态系统的一个方面;要考虑经济、生态等方面的因素.这个阶段的特点是:以农田生态系统为对象,从农业生产的全局出发,本着“预防为主”的指导思想,强调各种防治手段的协调性和合理性,摆脱了过去防治手段单一的局面;害虫防治的目标是把害虫种群数量控制在造成损失的水平之下,而不是消灭害虫.
1.4持续控制阶段
随着人们对环境意识的增强,对害虫治理基础理论及应用技术研究的不断深入和实践经验的不断积累,同时考虑到人类自身生存以及自然资源的有限性,特别是1992年7月世界环发大会召开以来,确定了持续发展是唯一的发展模式.为此,Tshernyshev(1995)提出了一个新的有关害虫治理的概念——害虫生态治理(ecologicalpestmanagement,EPM).EPM强调维持系统的长期稳定性和提高系统的自我调控能力,在管理的基础上维持生态系统的平衡,在害虫发生的初期采取措施,避免害虫的大发生,并加强信息收集和监测.由于EPM不采用化学农药和大规模释放天敌,其防治成本将会大大低于IPM(张真等,1996).1995年7月在荷兰海牙召开了第13届国际植物保护大会,大会的主题是“可持续的植物保护造福全人类”(Sustain-ableCropProtectionfortheBenefitofAll);大会开幕式的主报告明确提出“从保护作物到保护农业生产系统”(FromProtectingCropstoProtectingAgriculturalProductionSystems)的观点,即要从过去仅仅针对直接危害作物的病、虫、草、鼠等有害生物进行综合防治,扩展到保护农业生产系统,以利于发展可持续的植物保护.其特点是:以生态系统为基础,依靠系统的长期稳定性和自我调控能力,防治手段以生物防治为主.总之,回顾过去,展望未来,我们相信,害虫治理将会逐步得到完善,越来越符合人类生存和发展的模式,为人类造福.
2害虫持续控制的可行性
地球上约有100多万种昆虫,有害的昆虫有8万余种,但真正造成危害的仅3000余种,在一个地区严重危害的也只有几十种.我国约有14万种昆虫,其中仅有少数是农、林、牧、医方面的害虫,少数是害虫的天敌,大多数是益、害不显著,也就是中性昆虫(张广学,1996).中性昆虫作为当地生物群落中食物网的不可缺失的成员,作为天敌的食料,它们在维持当地生态系统自然平衡中起着重要作用.害虫的持续控制就是保护生物多样性,保护生态环境,谋求人类和自然的协调共存,以达到自然控制害虫.现代生物学、现代生态学(包括化学生态学)、生物技术以及现代化学分析技术等多学科和技术的发展,为害虫的持续控制提供了有效的手段.
2.1利用抗虫品种
寄主抗性是最有效的和最持久的,如果是多基因抗性则使害虫难以形成生物型来对抗植物的抗性.在水稻、小麦、棉花、油菜等作物上应用抗虫品种都取得了巨大的成功.生物技术的发展、育种技术的提高为选育抗虫品种提供了有力的技术支持.如利用遗传工程技术,将抗虫基因导入作物体内,使作物对害虫产生抗性.但这方面的发展还需进一步的努力.
2.2利用害虫天敌
利用害虫的自然天敌控制害虫花费较少且具有持续效果.天敌在世界范围内成功地控制130余种害虫,其中利用寄生性天敌控制害虫成功的就达115种(张广学,1996).
2.3利用昆虫性激素
昆虫性激素既可以监测害虫的发生,预报虫情,还可以在田间规模使用,干扰害虫的正常行为以达到控制害虫的目的.目前我国已有棉红铃虫、棉铃虫、梨小食心虫、甘蔗二点螟和玉米螟等性激素被广泛用于虫情测报和防治(邱士邦等,1994).据估计,全世界已合成昆虫性激素化合物1000多种,已商品化的达280种,其中用于干扰交配的18种,诱杀的28种(Whitten,1993),在害虫的持续控制中起了重要作用.
2.4利用种间化学信息物质
植物、植食性昆虫及天敌之间存在化学信息物质,如植物产生次生物质引诱害虫,害虫产生利它素引诱天敌,特别是害虫取食后产生的互益素对天敌有引诱作用,.现代化学分析技术的发展极大地促进了这方面的研究.应用信息物质控制天敌的行为来控制害虫,是一项安全、有效的害虫控制策略,在害虫持续控制中有着广泛的应用前景,引起了各国学者的重视.
2.5利用生物制剂
我国的Bt制剂1991年产量就达4000t以上,在全国使用面积达100余万hm2,能防治鳞翅目、双翅目、鞘翅目等40多种害虫.在利用基因工程技术构建生物工程菌方面也取得了进展.非洲利用白僵菌及绿僵菌制剂防治蝗虫成功.我国白僵菌制剂基本上具备工业化生产条件.近年来对10多种昆虫病毒进行了研究,已经制成病毒制剂,用于田间防治.利用病原线虫制剂防治害虫也已有研究(王晓容等,1995;徐洁莲等,1995).
2.6利用植物杀虫剂
目前已知的植物次生物质约有3万种,其中生物碱、萜类和酚类分别达6500、5900和5000多种.根据昆虫对次生物质的反应,可以将其分为拒避和抗生2种类型.由于这类杀虫剂的杀虫率和持续效果比化学杀虫剂低,所以这方面的研究比较少.但植物杀虫剂一般不杀伤天敌或对天敌的杀伤力不大,不易使害虫产生抗药性,对人、畜安全,不污染环境,可以在害虫的持续控制中发挥巨大的作用,是未来杀虫剂的发展趋势,现在应加强这方面的研究(李捷等,1996).
2.7利用昆虫辐射不育技术
50年代中期,美国在西印度群岛的库拉索岛大量释放经辐射不育的螺旋蝇雄虫,彻底防治当地牲畜大害虫野螺旋蝇获得成功.80年代后期,我国在贵州省惠水县一个30多hm2的柑桔园中释放15万头辐射不育的大实蝇雄虫,使柑桔被害率从7.5%降低到0.005%(王华嵩等,1993).辐射不育技术有利于害虫的自然控制,是害虫持续控制中一项有效的技术.
2.8利用昆虫生长调节剂
昆虫生长调节剂是第3代杀虫剂,它影响昆虫正常生长和发育,破坏昆虫生长发育的生理过程而使昆虫死亡.按其作用方式主要分为苯甲基苯酰脲类几丁质合成抑制剂、保幼激素及其类似物、蜕皮激素及其类似物(蒋志胜等,1997;冷欣夫,1994).昆虫生长调节剂具有选择毒性,只对昆虫有效,对人、畜安全,因而在害虫持续控制中很有发展前途.
2.9科学使用化学农药
化学农药防治虽然带来了一系列消极的问题,但它仍是害虫防治的重要手段之一,进行科学合理的应用可以提高化学农药的生命力,使其更加有效地控制害虫.轮用、混用农药可抑制害虫抗药性的发展,提高农药的使用效果,延长农药的使用寿命;应用特异性、选择性高的农药可减少对天敌的杀伤;应用低毒、广谱、低残留的农药可减少对环境的污染.
2.10利用农业技术
制定农业生产规划,改良生态环境以不利于害虫繁殖和发育;农作物合理布局,切断害虫的食物链;利用植物对害虫的耐害性和补偿功能控制害虫;利用自然因素,保护生态多样性,保护天敌,以达到控制害虫的目的;利用耕作方式控制害虫,轮作能恶化单食性及寡食性害虫的营养条件和生活条件,可减少虫源,套作和间作有利于保护和繁衍天敌,对地下害虫可用饱和灌水法防治.50年代以来,我国通过采用合理的措施成功地对一些害虫实施有效的防治,可以充分说明害虫持续控制的可行性.例如,改造飞蝗的发生地消灭蝗灾(陈永林,1979;马世骏,1979),选用抗虫品种防治小麦吸浆虫(周明爿羊,1979),调整耕作制度防治三化螟,引进澳洲瓢虫防治吹绵蚧(蒲蛰龙,1991),停止使用广谱性杀虫剂防治稻纵卷叶螟,等等.可见通过创造不利于害虫大量发生的环境条件,即实施害虫的生态控制,所起的作用是明显的,同时也是持续性的.多彩的大自然,丰富的生物多样性和现代科学技术,为人类建立高产、高效、稳定的农业生态系统和实现害虫持续控制的目标提供了可能性.
3害虫持续控制的研究内容及方法
现代的农业生态系统实质上属于社会—经济—自然复合生态系统(马世骏等,1984).在此类复合系统中,最活跃的积极因素是人,最强烈的破坏因素也是人.农田生态系统是农业生态系统中的一个亚系统,它与周围的社会、经济和自然环境有不断的物质、能量和有机体的交换,有时来自外部的物质、能量和有机体对农田内部的有害生物可能起到特别重要的控制作用.但是,到目前为止,人们在进行有关害虫控制的研究时,多数是以中小尺度的自然系统作为研究对象的,较少从宏观上考虑其它社会、经济等人为因素的作用.这种以中小尺度的自然系统为对象的研究结果难以阐明大尺度的复合农业生态系统的结构和功能,也解决不了受到外部各种社会、经济和自然条件影响的农业害虫持续控制问题.因此,从社会—经济—自然复合农业生态系统的整体出发,研究农田生物群落结构及其多样性在我国农村现行经济体制和现代农业技术条件下的时空动态,将可望从系统和群落的水平深入理解植物—害虫—天敌三者之间的相互关系,揭示害虫发生及其天敌繁衍的生态机制,并提出以利用品种抗性、生境调节和自然天敌为基础的农业害虫可持续控制策略和措施.具体研究内容包括:(1)不同地理区域的自然景观、社会条件、经济结构及发展水平等本底资料的调查和分析;各种自然、社会和经济因素与农业技术体系的相互关系.(2)在不同地理区域的农业生态系统中,农田生物群落的物种组成、类群结构、群落多样性和均匀性的演变过程;各种社会经济因素、自然生境条件、农业技术措施与农田生物群落结构及其多样性的相互关系.(3)在不同地理区域的农田生态系统中,植物—害虫—天敌三者之间的时空动态;农田生物群落结构及其多样性与害虫发生特点及天敌繁衍规律的相互关系.(4)根据不同地理区域的社会、经济和自然条件,合理利用品种抗性、生境调节等农业技术措施,保护和提高自然天敌的效益,促进害虫的持续控制.目前可采用的研究方法有:(1)选择若干个自然景观、社会条件和经济发展水平差异较大的地理区域,通过实地调查和向各地行政部门索取有关当地的资源环境、产业结构、经营方式、人口分布、科技教育、思想文化等资料.(2)采用群落和种群生态学的野外系统调查、室内生理生态实验、数学分析等方法,研究农田生物群落的种类组成和数量变化,测定不同功能类群(植被、害虫、寄生性天敌、捕食性天敌、蜘蛛等)的丰富度、均匀性、多样性,从行为学、生理学和生态学的角度分析植物—害虫—天敌之间的种间相互作用及其时空动态关系.(3)根据系统的层次组织原理,把结构复杂的社会—经济—自然复合农业生态系统依次逐级分解为相对简单的亚系统.应用植物保护、农学、气象、经济等多学科的知识和方法,研究各级亚系统之间的相互关系和作用机理.(4)围绕本项研究的目标,运用系统理论、生物统计、模糊数学、计算机模拟、优化决策等方法,分析自然—社会—经济复合农业生态系统的基本结构及各个亚系统之间相互联系、相互依存、相互制约的生态学机制.
4结语
在我国社会主义市场经济条件下,农村的产业结构和农作物的生产方式发生了很大变化,农民的思想文化、道德观念、经济活动、社会行为、农业技术等都有可能通过农业生产及经营管理的全过程,直接或间接地影响农田生物群落的多样性和害虫的持续控制.另一方面,一项能够提高群落多样性和降低害虫种群数量的控制策略,必须同时具有较好的经济效益和社会效益,才有可能受到广大农民的欢迎并得以持续进行.因此,把农田生物群落的结构及其多样性与社会—经济—自然复合农业生态系统联系起来,研究它们之间的时空动态关系,改变了过去仅局限于自然系统的研究,有助于更加全面和正确地理解在我国农村现行经济体制和现代农业技术条件下各种环境因素对农田生物群落的影响机制.把农田生物群落与作物—害虫—天敌三级营养水平联系起来,研究农田生物群落结构及其多样性影响害虫发生规律及天敌繁衍动态的生态学机制,有助于合理制订以利用品种抗性、生境调节和自然天敌为基础的农业害虫持续控制策略及措施.回顾过去,展望未来,我们相信害虫控制的理论和方法将会逐步朝着有利于人类生存与发展的方向不断完善.只要我们坚持以科学的理论为指导,运用各种新技术和新方法,从不同的层面和视角不断地探索、研究和实践,人类将会在害虫防治的领域中从必然走向自由.
