有机农业生产中的害虫种群生态控制技术

有机农业生产中的害虫种群生态控制技术

陈炳旭1,2,梁广文2

(1.广东省农科院植物保护研究所,广东广州　510640;2.华南农业大学昆虫生态研究室,广东广州　510642)

摘　要:病虫害控制是有机农业农产品生产中最重要的环节,有机农业生产中可供使用的害虫控制技术和措施主要包括植物检疫、农业耕作、抗性品种利用、生物防治技术、昆虫性信息技术、天然植物保护剂、生物源及矿物源杀虫剂以及害虫的信息化管理技术等。

关键词:有机农业;植物保护;害虫种群生态控制

中图分类号:S181;S47 文献标识码:A 文章编号:1004-874X(2006)12-0049-03

有机农业的兴起和有机食品的风行,是人类社会进步的又一个标志,是人类对自身与自然认识的又一次飞跃。有机农业是一种完全不用人工合成的肥料、农药、生长调节剂和畜禽饲料添加剂的生产体系,其对动植物、环境和人的保护以及对生态多样性的保护始终贯穿在植物保护过程中。因此,对病虫害的防治要优先考虑包括农业措施、物理措施、生物防治措施在内的植保综合治理措施,其次再严格执行《有机产品生产和加工认证规范》中的相关措施。

有机农业的害虫控制是根据害虫种群发生发展规律,按照害虫种群系统控制方法有机组成的害虫种群生态控制系统[1]。现将有机农业生产中使用的害虫种群生态控制技术和措施介绍如下。

1　植物检疫

植物检疫是以法律和法规为依据,禁止或限制感染危险性有害生物的植物及植物产品在国际间或国内地区间调运,以防止危险性有害生物的人为传播,保护农业生产和生态环境的安全。植物检疫是防御外来有害生物入侵和传播的最重要措施[2],具体表现在以下4个方面:(1)防止人为传播有害生物。有害生物的传入主要靠人为传播,人类在引种和调运植物产品的同时也使有害生物得到传播,而且随着现代交通运输工具的发展,植物及其产品引种和调运频繁,大大缩短了有害生物传播的时间和空间。(2)预防外来有害生物。植物检疫主要是对本国或本地区尚未发生或分布不广、正在大力加以除治的危险性有害生物进行全面预防,防止从国外或外地人为传入。(3)严格法制管理。植物检疫是以强制性的法律、法规或规章约束有关人员的行为,在管理上必须遵守“违法必究”。(4)注重可持续发展。植物检疫在时间跨度上着眼于过去和未来,着重长远利益和造福后代,不急功近利,在区域格局上涵盖县、市、省(区)、国家乃至全球,从全局宏观整体上预防危险性有害生物传播和蔓延。

2　生态调控

在农田生态系统中,作物、害虫和天敌相互制约、相互联系,形成一个有机的整体。作物除对植食性害虫产生直接作用

收稿日期:2006-09-08

作者简介:陈炳旭(1962-),男,在职博士生,副研究员

外,还间接地为天敌提供避难场所、中间寄主、食物和引诱物质等,以增加天敌的控害功能。作物种类与数量的变化势必影响害虫的危害与天敌的作用。害虫生态系统管理就是从农业生态系统的整体功能出发,在充分了解农田生态系统结构与功能的基础上,加强生物防治、抗性品种栽培和害虫与天敌动态监测,综合使用包括害虫防治措施在内的各种生态调控手段,通过综合、优化、设计和实施,将害虫防治与其他措施融为一体,建立实体的生态工程技术,对农田生态系统及其作物一害虫一天敌关系进行合理的调节和控制,变对抗为利用,变控制为调节,化害为利,以充分发挥系统内各种生物资源的作用。生态调控措施主要有农业耕作、物理机械防治、抗性品种利用等。2.1　农业耕作

2.1.1　多样化种植　由于长期单一种植会降低作物的抗逆能力,为害虫提供较稳定的环境条件和丰富的食物来源,导致虫害加重;同时,由于单一的环境因素不能提供丰富的可供选择的食物及繁衍与栖息场所,以致益虫减少,因此,科学的种植制度是有机农业生产中重要的植物保护措施。Altieri等人认为有两种假说可解释多样化种植使害虫减少的现象。第一种是“天敌假说”,认为多样化种植拥有更多的害虫捕食者和寄生者。与单作比较,多样化种植能为天敌提供更好的生存条件,如提供更多的花粉与花蜜(吸引自然天敌和增强它们的繁殖能力)、增加地表覆盖(有利于步行昆虫类捕食者)和增加植食性昆虫的多样性(当主要害虫减少时,可作为自然天敌的替代食源)。第二种是“资源密度假说”,认为专性寄生害虫减少的原因是多样化种植(包含寄主作物与非寄主作物),以致寄主作物在空间分布上不像单一作物那样密集,且多种作物具有不同的颜色、气味与高度,这些都使得害虫很难在寄主作物上着落、停留与繁殖[3]。作物多样化不仅有益于害虫防治,对作物病害和杂草的控制也同样有很大作用。因此,农业生产应在田园周围种植花草以增加作物多样性。

2.1.2　轮作　合理轮作可利用时空差异,改变农田生态,改善土壤理化特性,增加生物多样性,从而达到植物保护的目的[4]。轮作的主要作用是恶化害虫生存条件,合理轮作可减除单一植物特有的虫害。寄生性强、寄主单一及迁移能力小的害虫,由于食物和寄主的减少,会大量死亡。

2.1.3　间(混)作和套种　合理间(混)作和套种可影响生物群落,增加作物、害虫和天敌的多样性,有利于天敌的繁衍,可以起到以害繁益、以益控害的作用[4-5]。间作和套种减轻虫害

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广东农业科学　2006年第12期　

的机理是通过干扰害虫寻找寄主行为,表现在如下几个方面: (1)机械隔离。封锁多熟种植中害虫的扩散行为;抗性和感性作物的混合,可限制害虫扩散。(2)隐蔽或屏障。如保留稻茬,让苗期的大豆得到隐蔽,可以避免大豆苗受豆蝇的危害;莴苣或芹菜同瓜类间作,从而可避免或减少黄守瓜对瓜类的危害;

(3)背景的利用。特定害虫喜欢特殊颜色或背景,如蚜虫、跳甲喜欢寻求有裸露土壤背景的甘蓝类作物,而对有杂草背景的甘蓝类作物反应迟钝。(4)小气候的利用。在同一间作系统中,破坏适宜害虫生长繁殖的小气候,如借助浓密树冠层的遮挡,不但可影响害虫的觅食,还可形成相对高湿环境而有利于寄主生长。(5)招引益虫。在棉田地里套种高粱,即可把蜘蛛、瓢虫、食蚜蝇、花蝽等天敌引来,让这些益虫去扑食蚜虫,消灭低龄棉铃虫以及虫卵。玉米地间作花生、南瓜等,其他以花蜜为食的益虫即可诱来大量玉米螟的寄生性天敌———黑卵寄生峰,从而大大减轻玉米螟的危害。(6)驱避作用。高粱地间作烟草可驱走高粱粉蚜等害虫;棉田或油菜地里间作大蒜可驱赶蚜虫等害虫;莴苣与番茄间作具有驱避小菜蛾的作用。(7)诱杀作用。花生地间种蓖麻,可引诱金龟子等害虫前来取食,并中毒死亡;黑豆间作蓖麻对大豆蚜虫和大豆食心虫有明显的抑制效果。(8)抑制作用。大白菜与韭菜间作,韭菜的分泌物可抑制大白菜病害发生,而大白菜散发出的芥子油味又能抑制韭菜蓟马等害虫的危害。

2.1.4　种植诱集或驱避作物　诱集植物对害虫的引诱作用明显高于主栽作物,从而保护主栽作物免受害虫危害,利用诱集植物防治害虫简便易行且不污染环境,不仅可增加生物多样性和有利于天敌的培育,同时还可节约成本、增加效益,对控制常发性害虫具有重要的经济学和生态学意义。如在夏威夷,在西瓜地或南瓜地栽种引诱作物玉米对西瓜蝇成虫有高度引诱力;在棉田中带状栽培紫首蓓可以诱集盲蜷[3]。驱避植物能产生特殊气味、对害虫具有驱避作用,如艾菊和假荆芥与辣椒、南瓜间作可驱避蚜虫和甲虫,使其数量大大减少;薄荷、紫苏、罗勒、香草等也能驱避某些害虫,减轻这些害虫对作物的危害。

2.2　物理机械防治

物理机械防治需要花费较多的劳力或费用,对天敌也有影响,但在害虫控制中仍可发挥一定作用。机械防治主要有人工器械捕杀、诱集和诱杀、辐射处理及热处理等:(1)设置昆虫障碍。田间撒布硅藻土粉刺破软体动物表皮而杀死害虫,或用休眠油使虫卵停止发育。(2)应用诱虫灯。诱虫灯可以诱捕夜间飞行、有趋光性的害虫,如用黑光灯诱捕金龟子等。(3)应用粘虫板。粘虫板可粘住一些对颜色有趋性、个体小的昆虫,从而降低害虫种群密度。(4)原子能辐射。在一定范围内利用原子能辐射可以直接消灭某些害虫,同时也可释放大量经过辐射的不育雄虫干扰害虫种群的正常交配授精。

2.3　抗性品种利用

2.3.1　利用作物的耐害补偿功能　由于长期协同进化的结果,作物受到害虫的攻击后,能引起对自身营养器官与繁殖器官物质和能量的补偿。就农作物来说,其繁殖器官(产量)的物质补偿可分为3种类型[6]:一是不足补偿,即一定程度受害后造成一定的减产;二是完全补偿,即一定程度受害后不影响产量;三是超补偿,即一定程度受害后不但不减产,而且还增产。可见,害虫的危害是相对的,害虫作为作物的生理调节库,可以调节作物体内物质的分配形式,利于作物的生存繁衍。因此,一方面要充分利用作物的耐害补偿功能,适当地放宽害虫的防治指标;另一方面要化害为利,即通过人为地模拟害虫的危害,诱导作物的超补偿功能,以增加作物的产量。

2.3.2　利用作物的抗逆性功能　作物本身含有某些遗传抗性物质,如棉花中的棉酚、玉米中的丁布等。科学家们已从作物或植物中筛选出了近100种抗逆性物质,其对害虫具有很强的忌避、拒食作用,已发展成为新一代无公害的调节型农药,用以代替速效的触杀、胃毒杀虫剂。同时利用作物的遗传抗性进行常规育种,培育出不少高抗品种;或利用遗传工程的转基因方法,将抗性基因导入作物体内,使其成为抗虫品种。

2.3.3　利用作物产生的次生物质　作物受到害虫的胁迫作用后,将产生酚、丹宁、生物碱、萜烯等次生代谢物质以防御害虫的攻击,这些次生代谢物质具有改变害虫取食选择性和抑制害虫生长发育等特性,从而控制害虫发生。由于植物次生代谢物质非常丰富,同时又是植物代谢的最终产物,因而可以模拟害虫的胁迫作用,或从植物体内筛选出某些诱导因子,或通过嫁接转换技术以诱导和活化作物的抗虫机制。

2.4　生物防治

2.4.1　保护天敌昆虫　天敌昆虫包括捕食性天敌和寄生性天敌,前者如塔六点蓟马、小花蝽、小黑隐翅甲、中华草蛉、大草蛉、深点食螨瓢虫和捕食螨,后者如赤眼蜂、茧蜂、土蜂、平腹小蜂等[7]。天敌的保护和利用是生物防治的核心。保护天敌的主要措施有:(1)优化农田生态条件,增加作物多样性,田间地头预留植物保护带,种植适量的蜜源植物和中间寄主,创造有利于天敌生存和繁衍的良好生态环境;(2)保证天敌安全越冬,以增加早春天敌数量,如束草诱集、引进室内蛰伏等;(3)必要时补充寄主,使天敌及时寄生繁衍。

2.4.2　利用天敌昆虫　天敌控制害虫的主要措施如下:引进外地天敌,要求天敌从害虫的原发地引进,且是单食性或寡食性,与害虫的发生期和生活习性相吻合;繁殖力强,适应力强,驯化的可能性大,传播速度快,搜索能力强,能突破寄主防御行为,以达到最好的控制效果。人工繁殖饲养昆虫天敌,如繁殖赤眼蜂防治玉米螟、金小蜂防治红铃虫、蚜茧蜂防治白粉虱、平腹小蜂防治荔枝蝽象、斯氏线虫防治亚洲玉米螟等,以补充自然界天敌数量不足,使田间害虫尚未大量发生危害之前就受到控制。信息物质的利用,如在田间喷布天敌昆虫的行为物质招引天敌,施放性外激素诱杀或干扰害虫成虫交配等[5]。

2.4.3　利用动物控虫　例如,稻田养鱼、虾、蟹及放养鸭子等都可达到防治水稻害虫的目的[5]。

2.5　昆虫性信息素防治

自20世纪70年代以来,在植保上利用昆虫性信息素已经成为害虫防治的重要手段之一,其中以鳞翅目昆虫性引诱剂和鞘翅目聚集激素的应用最为成功。例如在美国,引起棉花生产损失的重要害虫大约有135种,现已有11种昆虫性引诱剂被用来防治棉田的鳞翅目害虫和鞘翅目害虫。此外,据Cropping 报道,美国华盛顿州已成功应用昆虫性信息干扰法防治苹果害虫,1998年使用面积达4万hm2,而且每年以40%的速率增加;埃及大面积(8万hm2)使用昆虫性信息素防治红铃虫也获得成功。在我国广东省,性引诱剂被普遍应用于杨桃、番石榴等果园中防治寄生蝇。目前全世界至少有46种昆虫性信息素

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