蔬菜害虫的生态控制.doc

蔬菜害虫的生态控制摘要 生态学的有害生物治理是新世纪农业有害生物防治的新对策。应用系统工程的原理和方法改变农田生态系统生物多样性，进行害虫生态控制将越来越受到人们的重视。通过害虫生态控制对天敌和害虫的影响以及生物多样性控制害虫的机制及生物多样性在害虫生态控制中的利用，论述生态控制的模型在害虫控制中的生态功能与机理。关键词 生态，蔬菜害虫，防治随着农业现代化进程的不断推进，人们对蔬菜害虫的防治水平，提出了越来越高的要求， 即“绿色食品”标准。随着“生态农业”和对害虫实施“生态控制(Ecological Management，EM)”概念的提出，在此基础上开展农田生态系统中生境和植被多样性对害虫生态调控机制的探讨，对农业的可持续发展具有十分重要的战略意义。因此，蔬菜害虫的防治，应当以绿色食品执行标准为依据，在更高的层次上发展自身的配套理论和实用技术。本文将结合我们当前进行的研究进展，探讨有关蔬菜害虫生态控制的理论框架和实用技术的初步效果。1 害虫主态控制与害虫综合防治1.1 害虫生态控制的概念 农业害虫的防治，在本质上是对害虫种群数量动态的生态控制。害虫的生态控制是指对害虫种群环境进行合理和最优的调控，使其种群增长速率回复到较低的半自然状态，逐步丧失对商品的危害性。我国在对东亚飞蝗的防治中，采用了“改、治”并举的方针，改造蝗虫的孳生环境，在群落水平实施对目标害虫种群数量的生态控制，控制了飞蝗的起飞，达到了消失蝗灾的目的。这是世界范围内引起强烈反响的生态控制典范1。此外，利用抗虫品种“南大2419”控制小麦吸浆虫；水旱轮作控制地下害虫为害等等的成功事例，均有力地说明了生态控制是害虫防治的本质所在。相反，只是片面追求直接的杀虫效果(某些广谱性化学杀虫剂，直接杀虫效果可以达90%以上)，却引发了令植保界头痛的“3R”问题，从反面证明了生态控制的必要性。1.2 害虫综合防治的本质为生态控制 我国于1975年确定了“预防为主，综合防治”的植保方针，马世骏对综合防治的定义是从生物与环境的整体观点出发，本着预防为主的指导思想和安全、有效、经济、简易的原则，因地因时制宜，合理运用农业的、化学的、生物的、物理的方法，以及其他有效的生态学手段，把害虫控制在不足危害的水平，以达到保护人畜健康和增加生产的目的2。其中“整体观点”说明综合防治要考虑生物与生物，生物与环境和环境各成分之间的相互关系；“预防为主”体现了我国人民对待自然灾害的指导思想；“安全、有效、经济、简易”既是选择防治措施的准则，也指出综合防治的发展趋势，即防治害虫既要考虑措施的有效作用，还必须注意对人畜和有益生物生活环境的安全，使用措施不是越多越好或各项有效措施都用上，而是有所侧重地根据当时情况灵活机动地把措施用在关键时刻。此外，也只有经济和简便易行的措施方能被广大群众所掌握并运用。农业的、化学的、生物的、物理的方法都是广义的，例如生物方法内容不只是虫、菌等天敌利用，也包括遗传、绝育等措施；生态学手段指的是上述4 种类型方法以外的措施，如环境改造、消灭蚊蝇孳生地以及创造不利于害虫发生而有利于有益生物生存的生态条件等。所谓“合理”就是根据需要，采取措施，各措施之间要协调，要相互促进，相互补充。最后两句概括了综合防治的目的：把害虫控制在不足危害的数量水平，以达到保护人畜健康，增加生产和维护环境质量。这个“不足危害”的虫口数量水平，是随不同种类害虫的为害特性、害虫自然存活率及寄主的抗害免疫的性能而异的。有的种类从近期或长远的经济观点考虑，允许存在一定的数量；有的种类必须抑制到最低水平，彻底消灭其危害3。可见，害虫综合防治的本质是实施对目标害虫的生态控制，而并非注重于对某种害虫个体的直接杀灭。1.3 害虫生态控制的可行性分析 回顾我国植保工作的史绩，通过生态控制工程，成功控制东亚飞蝗的危害，曾引起世界的普遍关注。但由于时代的局限，当年的技术条件，难于对如此重大的科技成果进行定量化的概括和高精度的总结。上述害虫生态控制的数学模型，在当年条件下是无构建也无法运行的。近年来，随着生态学和计算机技术的飞速发展，构建和运行害虫生态控制数学模型的条件已经成熟。通过计算机的模拟运行，配以一定规模的实验检验，有可能创立适应21世纪可持续农业发展需要的植保工程技术新体系4。 我国东亚飞蝗的成功生态控制是对东亚飞蝗种群生态学的深入研究。由于对东亚蝗的孳生环境、产卵习性、年消长动态等的深入了解，采用改造其孳生栖息地: 黄泛区的大片湖滩、苇荡、沿海盐渍滩涂的办法，实现了对其种群总体数量的根本性调控。其生态控制工程运行后不久，大片的湖滩、海涂变成粮田、树林，蝗虫适生的栖息地大量消失，其种群总体数量处于不可恢复的不断衰减态势，终至消灭蝗灾。成功的技术关键并非对飞蝗个体的直接杀灭，而是对其孳生栖息地进行根本性改造。尽管当年的治蝗大军配备了飞机喷药装备，但只不过是一种后备预防手段，随着“改造”工程的进行，治蝗飞机的作用越来越小。 5060 年代，在我国广大冬麦区，小麦吸浆虫成灾。小麦吸浆虫1 年发生一代，其发生为害期与小麦的扬花灌浆期十分吻合，其越冬越夏虫态就在大片的麦田中，改造其孳生栖息地是不可能的。但小麦吸浆虫的口器柔弱，一种包颖壳的小麦品种“南大2419”大面积种植后， 其危害很快就得到了控制。成功的关键在于小麦品种的抗虫性。近年来，水稻品种抗虫性的利用，对稻飞虱的控制作用也可能出现类似的结果5。 水稻二化螟虫是我国中纬度地区水稻的重要害虫。由于其发育历期不整齐，大量越冬幼虫在稻草中越冬，越冬场所复杂，早春的虫源多样性成为测报和防治中的棘手问题。然而，处于同纬度的日本国稻区，二化螟的发生量极少，并不威胁水稻的生产。仔细考察发现，日本稻作机械化程度高，对田间残茬损伤严重；当地产的稻草被作为包装材料，外运率极高。造成当地二化螟虫源稀少，有效地控制了其为害。 综合上述害虫生态控制成功的实例，不难发现，单纯依靠农药的直接杀灭作用在害虫的生态控制中的作用不大，而一些间接的生态调控作用常常可取得意想不到的控制效果。2 蔬菜害虫的生态控制2.1 蔬菜害虫的生态控制的数学模型 蔬菜害虫的生态控制的核心问题是实现对蔬菜害虫发生的自然环境的合理或最优利用和最适调控，在理论上是自然控制论的具体工程技术问题。其数学表达可为:设欲利用或调控的自然环境的一部分变量及与之有相互作用的变量全体为集合X( P，t)，它随空间点P及时间t而变，设X由m个分量Xi(i = 1，2 ，m) 所组成，即X为依赖于P和t的m维向量 X(P，t) = X1 ，X2 ，Xm T (1) 又设与之有关的人类活动或即人文变量为Y(P，t) ，它是一个n 维向量，其分量Yj (j=1 ，2 ，n) Y( P ， t) = Y1 ， Y2 ， ， Yn T (2) 这些变量直接事项间接地作用于自然环境变量X(Pt)之上，从而改变着或扰动着X(P，t)的演变过程，于是自然环境X 的演变同时由其自身及人文变量Y所决定，这种演变过程的规律性由微分方程所制约，即 5 X/ 5 t = L( X ，Y ，t) (3) 初始条件X|t=t0= X(0) (P) 以及边界条件(X，Y，t) | 5 = G，其中t0为研究该自然环境过程的起始时刻，5为所研究的自然环境空间的边界，X(0) 和G为已知函数，而L 和为某些算子。 显然，人类对自然环境的实际调控活动受其自身的能力如经费所限制，因此，Y受其某些泛函或范数所限，即 YC (4) 其中C 为限制常数;或者人类要求改变后的自然环境距离人们期望的自然环境条件Xp 相差较小即X - Xp 的某种范数要满足一定的限制条件 X - XpD (5) 其中D为限制常数6。 害虫的生态控制就是要在满足式(4)和(5)或式(4)加式(5)的限制条件下，寻找一种合理或最优的人类活动Y，使得其经济2生态效益最优，这个效益自然是由改变后的环境变量X 和人文变量Y所决定的，即要求某种范函最优7。这“最优”的意义可以是“最大，也可以是“最小”。2.2 蔬菜害虫生态控制的初步实施效果 通过对不同类型和品种蔬菜地自然寄生率调查和田间释放赤眼蜂试验，结果表明在不同类型和品种的菜地，赤眼蜂对小菜蛾的控制作用差异很大8。在不施用农药，也不施用生物制剂的菜芯地，小菜蛾卵期寄生蜂的自然寄生率平均为12181% ，由于不施用药，寄生于前期的蜂量得以累积，在菜芯生长的后期，小菜蛾卵的自然寄生率上升到22186 %;在化学农药和生物农药混合施用的菜芯地，赤眼蜂自然寄生率平均为1215% ，前后期寄生率差异不大；而在长期单一施用化学农药的萝卜地，自然寄生率仅为4%。据鉴定小菜蛾卵期的自然寄生蜂是一种种名待定的赤眼蜂。在田间第一代卵高峰期，分4 次以每次每1/ 15 hm210 000头的放蜂量放拟澳洲赤眼蜂，在菜芯地，平均寄生率由放蜂前的0上升到放蜂后的52196% ，最高达81137%。在上海青的白菜地，放蜂后平均寄生率为60123% ，最高达73161%;而在芥蓝地放蜂后寄生率提高不明显，卵期平均寄生率仅为6128% ，其原因有等进一步探讨9。对于小菜蛾的防治效果而言，在杜绝化学农药的施用后，即可以发挥天敌的自然控制作用，只要放赤眼蜂，施用少量Bt制剂即可达到很好的防治效果。3 讨论 利用生态系统多样性实施害虫的持续控制，关键是辨识能够维持和加强生态系统功能的生物多样性类型，以便确定采用那些能够强化理想生物多样性的最佳操作技术，最大限度地依靠系统的自我调控能力、将蔬菜害虫的种群数量及危害程度降低到对人类造成经济损失的最低水平。 参考文献1. Sheng Chengfa. A discuss on the conceptions of ecological pest managementJ. Acta Ecologica Sinica ,2002 ,22 (4) :597 - 603.盛承发. 关于害虫生态防治若干概念的讨论J. 生态学报,2002 ,22 (4) :597 - 603.2. Ding Yanqin. Ecological management of pest insect populationJ.Acta Ecologica Sinica ,1993 ,13 (2) :99 - 105.丁岩钦. 论害虫种群的生态控制J. 生态学报,1993 ,13 (2) :99 - 105.3.Fowler C , Mooney P. Shattering Food , Politics and the Loss of Gene DiversityM. University of Arizoon Press , Tucson ,1990.4.Altieri M A. Patterns of insect diversity in monocultures and polycultures of Brussels sprouts J. Prot . Ecol. , 1984 ,6 :227 - 232.5. Letourneau D K. Mechanisms of predator accumulation in a mixed crop systemJ. Ecological Entomology ,1990 ,15 :63 - 69.6. Hou Maolin , Shengchengfa , Effect of plant diversity in agroecosystem on insect pest population J. Chinese Journal of Applied Ecology ,1999 ,10 (2) :245 - 250. 侯茂林,盛承发. 农田生 态系统植物多样性对害虫种群数量的影响J. 应用生态学报,1999 ,10 (2) :245 - 250.7. Mansour F. Spider management in agroecosystems : Habitat manipulationJ. Environ. Man,1983. 7 (1) :43 - 49.8.Wen Shaogui ,Cuijinjie , Impact of different intercropping pattern on the population of principal cotton pests and their enemiesJ.Acta Gossypii Sinic