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生物多样性在农业害虫综合防治中的作用
侯伟
摘要 为了实现农业的可持续发展,利用农业生物多样性来开展有害生物综合防治引起了越来越多的关注。本文讨论了开展生物多样性防治有害生物研究的背景、作用和重要意义,阐述了利用生物多样性的功能能来开展综合防控的途径。
Abstract To achieve the sustainable development of agriculture,people have paid more and more attention to the role of Ago-biodiversity utilization in crop Integrated Pest Management.The paper discued the background,role and significance of utilization of Agro-biodiversity in Integtate Pest Management and connotation and approaches.绪论
自然生态系统中多种多样的动植物相互制约相互依赖的复杂生态系统被破坏,仅保留少数农作物和比较单一的生态环境,是遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性都大幅减少。这就使得农作物有害生物的防治更多依赖化学农药,由此一产生了许多引人关注的问题:农业环境和农产品受到不同程度的污染,有害生物抗药性提高,一些次要害虫上升为主要害虫,天敌大量被杀死,自然控制有害生物的能力减弱,对食品安全和粮食安全构成了威胁。为解决这些问题,国内外都在大力探索用有害生物综合治理的方法来防治有害生物,有机结合农业防治、物理防治,生物防治和化学防治的方法,经济、安全、有效地控制有害生物。利用农业生物多样性控制作物病虫害是有害生物综合防治中生态防控的重要组成部分,这就是具有广泛应用前景的可持续防治措施。
虽然生物多样性和生态系统服务对地球和对人类社会具有根本性的重要意义,但是人类活动正在使生物多样性以空前的速度消失,这个速度已经高达物种自然消失速度的1000倍,使生态系统服务功能和农业可持续性及其适应不断变化的气候条件的能力受到威胁。
鉴于此,有必要探讨农业生物多样性在有害生物综合治理的作用,以利于积极保护和利用农业生物多样性开发挥生态系统的生态防控功能。有害生物综合防治的定义与内涵
有害生物综合防治是一个选择和使用有害生物控制技术的决策支持系统。在一个治理过程是使用单一的控制技术,还是统一协调地应用多种技术是建立在经济阈值分析的基础上的,她充分考虑了生产者、社会和环境的利益及对它们的影响。在协调决策和行动过程中,它运用最合适的,有利于经济和环境的控制有害生物方法和策略来实现管理有害生物的目标。有害生物综合管理的要素包括:a、预防有害生物危害;b、对有害生物及其危害实行监测:c、确定有害生物种群密度和危害阈值;d、在考虑人类健康、生态影响、可行性和成本效益等的前提下,应用生物、栽培、机械和化学等多种防治方法治理有害生物,S其种群低于预设的危害阈值水平;e、评估有害生物治理的绩效。
联合国粮农组织对于有害生物综合防治的定义为:一项有害生物治理方案,它在充分考虑所处环境和有害生物本身的繁殖能力条件下,尽可能协调地运用各种对路的技术和方法,并把有害生物群落控制在造成经济危害的水平之下。
有害生物综合防治的概念提出,使有害生物防治从单纯依赖化学防治转变为综合防治,化学防治成为最后的选择。这一变化被称为有害生物防治的“第二改革”。
在我国,对有害生物综合防治认可的时间比较早,并且在有害生物防治中发挥了巨大作用。从1975年起,我国就将“预防为主,综合防治”确定为我国植物保护工作的方针,可以说这既是在有害生物综合防治理论基础上提出的,也是在长期有害生物防治的工作经验基础上总结出来的。“综合防治”的含义与有害生物综合防治策略是一致的,而“预防为主”这一思想是对有害生物综合防治的重要补充。农业生物多样性的内涵与层次
农业生物多样性是指与食物及农业生产相关的所有生物的总称。它包括遗传多样性(或基因多样性)、物种多样性及生态系统多样性三个层次。保护和可持续利用农业生物多样性防治有害生物
4.1 利用遗传多样性防治有害生物
我国拥有丰富的作物遗传资源,丰富的抗性资源是今后拓宽栽培品种遗传背景的重要基础。利用现代生物技术从农家品种、育成品种、外引品种、野生种和近缘植物种中发掘和合理利用显性单基因抗性和微效多基因抗性,通过遗传多样性的恢复,可以提高作物的抗病虫能力,促进农田生态系统的稳定和农业的可持续发展。
例如可以利用不同抗性品种的水稻,通过一定的栽培方式,在田间合理布局上,多个品种,多种不同的病害抗性基因相互形成抑制作用,从而有效控制作物病害。云南农业大学利用水稻遗传多样性控制稻瘟病的技术对稻瘟病的控制效果高达60%—90%,平均减少化学农药用量60%以上。抗倒伏率达95%—100%,每公顷增产优质粮食可达600—1092kg。
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,已成为害虫防治一个重要手段。目前全世界的转基因抗虫性,已成为害虫防治的一个重要手段。目前全世界的转基因抗虫性作物面积已达5000多万hm2,且每年以43.5%的速率增加。据报道,转基因棉花防治鳞翅目害虫的效果可达到80%以上,减少农药施用次数10次以上,减少农药施用量80%左右,增产可达10%—20%,每公顷增加净收益800元以上,显示了转基因抗虫作物的抗虫优势。
4.2 利用物种多样性防治有害生物
有害生物综合防治技术手段与生物多样性关系的历史经验告诉我们,生物多样性减少有利于农作物有害生物发生。从理论上讲,一个区域内生物物种越多,自然控制作用也越大。通过建立绿色走廊,种植培植植物,在农作物周围或与农作物以一定比例相间隔,有意 种植一些对害虫具有毒杀、趋避、诱集作用或对天敌具有补充营养作用的蜜源植物或可以起到管理有害生物的作用,是利用农业生物多样性防治作物害虫的方法。
充分发挥生态系统的生态服务功能是保护和可持续利用农业生物多样性的一个重要组成部分。生物防治是有害生物综合防治的主要手段。而且,生物防治在维持生态平衡、保护生物多样性方面也发挥着重要的作用。生物防治的三种主要途径是引进天敌、人工大量繁殖和释放天敌,以及自然天敌的保护和持续利用。其中利用天敌防治有害生物的方法应用最为普遍。每种害虫都有一种或几种天敌,能有效地抑制害虫的大量繁殖。这种抑制作用是生态系统反馈机制的重要组成部分。利用这一生态学现象,可以建立新的生物种群之间的平衡。
利用农业生态工程在田地周围建立绿色走廊,建立天敌繁殖区可以更有效地保护和利用天敌,充分发挥天敌的作用。很多寄生蜂早期因找不到寄主而死亡,当害虫发生时,由于天敌的基数低而不能充分发挥作用。一些捕食性天敌在早期也有滞后现象,即发生时间比害虫迟。为克服天敌和害虫发生时间的脱节现象,利用培植植物可使经营作物上天敌得到大量补充而与害虫同步发展,这有助于害虫防治。在绿色走廊中有选择地种植一些杂草和低矮植物,这些杂草和低矮植物可以作为天敌生存、过冬和繁衍的栖息地。
在田边适当种植一些蜜源植物,能够引诱天敌,提高其寄生能力。许多天敌昆虫需补充营养,特别是一些大型寄生性天敌,如姬蜂若缺少补充营养,就会影响卵巢发育,甚至失去寄生功能,小型寄生蜂如能补充营养也能延年益寿,增加产卵量。一些捕食性天敌如瓢虫和瞒类,在缺少捕食性对象时,可以利用花粉和花蜜作为过渡性食物。
通过种植诱集作物也可以起到控制害虫的作用。例如洋葱和大蒜就属于这类作物,它们产生的强烈气味能驱除昆虫,昆虫就不会再危害种在洋葱中间的植物。用洋葱或大蒜作为番茄的间混种作物可以降低番茄上白粉虱和蚜虫的发生率。在美化果园环境的同时,增加了果园生态系统的多样性。
朱有勇和周开联等通过开展生物多样性控制农作物主要病害应用研究,应用生物多样性与生态平衡的原理,利用生物之间互相依存、相互制约的自然规律,采用分子生物技术和其他高科技,以粳稻、小麦、大麦、玉米、马铃薯、魔芋等作物为研究对象,创建了农业生物多样性优化种植新技术。例如探索了玉米和马铃薯间种、烤烟与玉米(马铃薯)间种等的优化种植模式的原理与研究方法并进行大面积示范推广,这些种植模式有效地减轻了病害危害,大幅地减少了化学农药施用,提高了粮食产量和质量,产生了十分明显的社会效益、经济效益和生态效益。
4.3 利用生态系统多样性防治有害生物
生态系统多样性是指生物群落与生境类型多样性。无论是物种多样性还是遗传多样性都寓于生态系统多样性之中。生态系统的多样性是生物多样性的外在形式,保护生物多样性最有效地形式是保护生态系统的多样性。
农业生态系统种生境多样性可以通过建立多样性的人工生境和野生生境来实现。通过建立多样化的农林、农牧以及农田多样化得作物间混套种植系统,可在农业景观内形成多样性的人工生境。通过合理管理各种边际地带、田埂、沟渠边、农村道路旁等野生生境,便能保持野生生境的多样性。圣生境多样化在物种多样性保护上具有重要作用,如在具有野生生境的农田,往往生存有更为多样的节肢动物,特别是天敌种类。
农田生态系统是以农作物为核心,人为地对自然生态系统进行改造而建立起来的生态系统。人类为了达到自身的目的,通常是大面积种植单一品种的作物,人为的排除其他植物种类的竞争以提高作物的产量,结果导致系统中植被单一化,群落结构趋于简单化,群落的物种数和个体数(包括许多害虫的天敌)都比自然生态系统少,生物多样性也较低。在农业生产中如旱作物中建立水生生态微系统或水作中建立陆生生态微系统可以有效防治有害生物。如在旱地条件下,通过挖塘储水,创造水生环境,结果被称为庄稼保护者的蛙类成倍增加,进而有效的控制了害虫爆发。小结
综上所述,生物多样性对有害生物综合防治工作及有多层意义,所以有害生物治理工作也必须树立保护生物多样性的观念并积极利用生物多样性的各种功能探索生态控制途径。