【摘要】傳統(tǒng)的設(shè)施蔬菜栽培方式為蚜蟲(chóng)類(lèi)、薊馬類(lèi)、粉虱類(lèi)、斑潛蠅等小型害蟲(chóng)提供了適宜的生長(zhǎng)、繁殖和為害的生態(tài)環(huán)境,易暴發(fā)嚴(yán)重危害。而天敵昆蟲(chóng)是自然存在的害蟲(chóng)控制因子,是目前害蟲(chóng)生物防治的首選技術(shù)和發(fā)展方向。文章介紹和分析了蔬菜害蟲(chóng)的天敵昆蟲(chóng)應(yīng)用的主要類(lèi)型及研究進(jìn)展,并對(duì)設(shè)施蔬菜的主要害蟲(chóng)的生物防治應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)闡述,明確了幾種天敵昆蟲(chóng)精準(zhǔn)釋放參數(shù)、混合釋放機(jī)理及其功能植物種類(lèi)與布局等,提出了設(shè)施蔬菜害蟲(chóng)的天敵保護(hù)利用技術(shù)新模式。
中國(guó)是蔬菜生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó),設(shè)施蔬菜生產(chǎn)發(fā)展迅速,據(jù)統(tǒng)計(jì)自2013年中國(guó)設(shè)施蔬菜種植面積從368萬(wàn)hm2增長(zhǎng)到2016年的391.5萬(wàn)hm2,目前發(fā)展面積還在不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì)2020年將會(huì)達(dá)到410.5萬(wàn)hm2 [1-2]。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展,使蔬菜生產(chǎn)的品種和產(chǎn)量得到快速增長(zhǎng),但同時(shí)也給害蟲(chóng)提供了適宜的生長(zhǎng)、繁殖和為害的生態(tài)環(huán)境,如蚜蟲(chóng)、薊馬類(lèi)、粉虱類(lèi)、斑潛蠅等小型害蟲(chóng)得到充分有利的發(fā)育條件,有猖獗為害的趨勢(shì)。害蟲(chóng)發(fā)生面積不斷擴(kuò)大,一般可造成產(chǎn)量損失15%~30%,嚴(yán)重的減產(chǎn)50%以上,甚至絕收或使產(chǎn)品失去其商品價(jià)值,害蟲(chóng)嚴(yán)重影響蔬菜產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì),對(duì)生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
傳統(tǒng)蔬菜生產(chǎn)周期較短,害蟲(chóng)的發(fā)生種類(lèi)多、危害重,化學(xué)農(nóng)藥防治見(jiàn)效快成為主要防治方式,但由于害蟲(chóng)抗藥性劇增,同時(shí)殺傷大量自然天敵,致使害蟲(chóng)為害越來(lái)越嚴(yán)重,愈加難以防治。另外,農(nóng)藥不合理的使用,使高達(dá)80%的農(nóng)藥飄移或流失到非靶標(biāo)生物、土壤和水域中,嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境?;瘜W(xué)農(nóng)藥通過(guò)生物富集在作物體內(nèi)形成較高殘留,再通過(guò)食物鏈危害人體健康,食用蔬菜發(fā)生食物中毒和中國(guó)出口蔬菜受阻事件時(shí)有發(fā)生,給人類(lèi)的生存和農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。
因此,害蟲(chóng)的生態(tài)、生物控制措施已成為目前的害蟲(chóng)防控首選技術(shù)和發(fā)展方向,研發(fā)害蟲(chóng)防治新產(chǎn)品、新技術(shù),是提高人們的生活質(zhì)量,改善生存和生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展不可或缺的重要措施。近年來(lái),在國(guó)家相關(guān)科研和推廣項(xiàng)目資助下,在蔬菜害蟲(chóng)生物防治,特別是保護(hù)利用天敵昆蟲(chóng)控制蔬菜害蟲(chóng)方面,取得了一系列的進(jìn)展。
天敵昆蟲(chóng)是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)存在的重要害蟲(chóng)控制因子
在農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中,處于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)(初級(jí)消費(fèi)者)的每一種害蟲(chóng)都會(huì)有一種或多種天敵昆蟲(chóng),對(duì)其及寄生或直接捕食?;谏鷳B(tài)學(xué)原理開(kāi)展害蟲(chóng)綜合治理,強(qiáng)調(diào)利用天敵因子自然制約害蟲(chóng)種群增長(zhǎng)的方法,達(dá)到減少農(nóng)作物生長(zhǎng)受害和產(chǎn)量損失的目的[3]。
自然條件下,天敵昆蟲(chóng)資源非常豐富。如浙江大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)查明了中國(guó)蔬菜生態(tài)系統(tǒng)中天敵昆蟲(chóng)466種,其中新種37種、中國(guó)新紀(jì)錄45種,主要蔬菜害蟲(chóng)的優(yōu)勢(shì)天敵昆蟲(chóng)種類(lèi)有小菜蛾43種、菜粉蝶47種、煙粉虱37種、蚜蟲(chóng)34種、豌豆彩潛蠅11種,而蔥斑潛蠅和美洲斑潛蠅分別7種。人為干預(yù)(如藥劑防治害蟲(chóng)等)會(huì)造成天敵的“缺失”,致使生態(tài)失衡,這是害蟲(chóng)成災(zāi)的重要原因之一。通過(guò)減少或消弱對(duì)天敵的不利因素和增強(qiáng)對(duì)天敵的有利因素,充分發(fā)揮天敵的作用是重構(gòu)和恢復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的有效途徑。
以天敵為核心的害蟲(chóng)生物防治分為3種類(lèi)型。①經(jīng)典生物防治:引入外來(lái)天敵昆蟲(chóng)防治外來(lái)入侵性害蟲(chóng)的生物防治方法,如利用原產(chǎn)美洲地區(qū)的麗蚜小蜂防治入侵性害蟲(chóng)煙粉虱,是典型的生物防治案例。②增強(qiáng)型生物防治:通過(guò)人工飼養(yǎng)等方式,大規(guī)模生產(chǎn)天敵昆蟲(chóng),并利用“淹沒(méi)式”釋放及“接種式”釋放的方法,有效控害。如赤眼蜂的大規(guī)模工廠化生產(chǎn)與淹沒(méi)式釋放。③保護(hù)型生物防治:綜合協(xié)調(diào)生防作用物與生態(tài)系統(tǒng)之間,以及外部理化環(huán)境之間的關(guān)系,通過(guò)加強(qiáng)植被管理、應(yīng)用功能景觀以及優(yōu)化理化環(huán)境關(guān)系,來(lái)提升生物防治應(yīng)用效率的方法,如蜜源植物等對(duì)天敵的增殖與保護(hù)。
天敵昆蟲(chóng)作為傳統(tǒng)的生物防治產(chǎn)品,在控制設(shè)施蔬菜蟲(chóng)(螨)害,保證其產(chǎn)量和品質(zhì)中起著不可替代的作用,具有效果穩(wěn)定、持效期長(zhǎng)、避免害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性、保護(hù)自然天敵、不污染環(huán)境、維持生態(tài)平衡等特點(diǎn),在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和無(wú)公害蔬菜生產(chǎn)中具有明顯優(yōu)勢(shì)。
天敵昆蟲(chóng)防治設(shè)施蔬菜害蟲(chóng)的應(yīng)用進(jìn)展
中國(guó)是最早開(kāi)展人工生物防治的國(guó)家,早在公元前304年,就有利用捕食性昆蟲(chóng)——黃猄蟻來(lái)防治柑桔園中的害蟲(chóng)的紀(jì)錄[3]。從20世紀(jì)50年代起,從國(guó)外引入的赤眼蜂、澳洲瓢蟲(chóng)、孟氏隱唇瓢蟲(chóng)等開(kāi)啟了中國(guó)傳統(tǒng)生物防治的序幕[4]。1979年從英國(guó)引入麗蚜小蜂成功控制了中國(guó)內(nèi)溫室白粉虱的為害,并在北京、天津、遼寧等省市推廣[5]。據(jù)Van Lenteren[6]統(tǒng)計(jì),全球天敵應(yīng)用產(chǎn)生的效益80%集中在溫室農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中,麗蚜小蜂的收益占據(jù)25%,捕食螨(智利小植綏螨)和黃瓜鈍綏螨的收益占12%。
由于中國(guó)設(shè)施蔬菜害蟲(chóng)以蚜蟲(chóng)、粉虱、葉螨、薊馬為主,所應(yīng)用的天敵昆蟲(chóng)有蚜繭蜂、蚜小蜂、捕食螨、捕食性瓢蟲(chóng)、草蛉、捕食性蝽、食蚜蠅、食蚜癭蚊等。近年來(lái),中國(guó)有很多在溫室內(nèi)釋放麗蚜小蜂[7-8]、東亞小花蝽[9-10]、異色瓢蟲(chóng)[11]、巴氏鈍綏螨[12]來(lái)控制溫室害蟲(chóng)效果評(píng)價(jià)的實(shí)例報(bào)道。
天敵田間應(yīng)用存在的主要技術(shù)問(wèn)題
在目前的實(shí)際應(yīng)用中,特別是設(shè)施蔬菜害蟲(chóng)的防控中還存在一些問(wèn)題,使得天敵田間控害效果不穩(wěn)定,影響控害效果和生產(chǎn)效益。主要有以下問(wèn)題需要研究和解決:①影響天敵田間控害效果的關(guān)鍵點(diǎn);②針對(duì)特定目標(biāo)害蟲(chóng)及其種群數(shù)量,天敵田間釋放(接種式、淹沒(méi)式)方式的選擇;③確定天敵昆蟲(chóng)田間精準(zhǔn)釋放技術(shù)參數(shù)及其科學(xué)依據(jù);④確定天敵組合釋放的作用原理(增效或干擾);⑤天敵釋放后,使其種群能夠在田間定殖和延續(xù)的方法;⑥以作物種植系統(tǒng)整體出發(fā)的主要害蟲(chóng)生物防治總體方案。
可持續(xù)利用天敵昆蟲(chóng)防治害蟲(chóng)新模式的研究和建立
針對(duì)上述天敵昆蟲(chóng)應(yīng)用中的重大科學(xué)技術(shù)問(wèn)題,筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,獲得了一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的成果,并在田間生產(chǎn)中進(jìn)行了驗(yàn)證和示范。下面以設(shè)施蔬菜害蟲(chóng)防控為例進(jìn)行介紹。
研究系統(tǒng)和對(duì)象的選擇
粉虱、蚜蟲(chóng)和薊馬3類(lèi)害蟲(chóng)對(duì)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)為害巨大,具有體型小、繁殖快、易擴(kuò)散等特點(diǎn),更由于其抗藥性強(qiáng)而難于防治,嚴(yán)重影響蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究團(tuán)隊(duì)以大棚栽培的茄子、番茄、青椒上的粉虱、蚜蟲(chóng)和薊馬為對(duì)象,選擇了對(duì)目標(biāo)害蟲(chóng)控害能力較好且容易人工大量繁殖的幾種天敵(表1),開(kāi)展了較為系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)研究。
天敵單獨(dú)應(yīng)用及量化參數(shù)
根據(jù)已報(bào)道的相關(guān)天敵生物生態(tài)學(xué)特性(起點(diǎn)溫度/有效積溫/卵-成蟲(chóng)歷期/單雌產(chǎn)卵/成蟲(chóng)壽命/存活率等),補(bǔ)充溫室條件下天敵-獵物的試驗(yàn)種群生命表及捕食功能反應(yīng)等(麗蚜小蜂、異色瓢蟲(chóng)、東亞小花蝽等),分析確定了天敵釋放數(shù)量(益害比)及控害預(yù)期。根據(jù)天敵在目標(biāo)生態(tài)條件下的控害和擴(kuò)散行為等研究,明確釋放點(diǎn)數(shù)、次數(shù)和時(shí)間等參數(shù)(表2)。
多種天敵組合防治單種害蟲(chóng)的研究
每種天敵都有偏好的獵物種類(lèi)、齡期及其對(duì)生態(tài)條件的適應(yīng)性,而一種害蟲(chóng)往往有多個(gè)天敵,多個(gè)天敵組合是否會(huì)提高田間控害效果?天敵種間的相互作用是怎樣?研究結(jié)果顯示:
淺黃恩蚜小蜂和麗蚜小蜂組合釋放防治粉虱類(lèi)害蟲(chóng)
2種寄生蜂組合釋放與麗蚜小蜂單獨(dú)釋放的控害(寄生和取食寄主)均可將粉虱種群持續(xù)穩(wěn)定的控制在較低水平,但兩處理間不存在明顯差異;在40天時(shí),單獨(dú)釋放麗蚜小蜂控害率最高,其次是兩種寄生蜂組合釋放,而單獨(dú)釋放淺黃恩蚜小蜂最低。麗蚜小蜂的存在會(huì)干擾淺黃恩蚜小蜂的控害作用,淺黃恩蚜小蜂不能競(jìng)爭(zhēng)替代麗蚜小蜂。表明生態(tài)位相似的天敵的組合釋放在實(shí)際應(yīng)用中存在消極影響。
東亞小花蝽和麗蚜小蜂組合釋放防治粉虱類(lèi)害蟲(chóng)
釋放天敵3周后,對(duì)煙粉虱1齡和2齡若蟲(chóng),組合釋放的控害效果好于單獨(dú)釋放,具有增效作用;對(duì)煙粉虱3齡和4齡若蟲(chóng),增效與干擾作用均不明顯。
異色瓢蟲(chóng)、淺黃恩蚜小蜂和麗蚜小蜂組合釋放防治粉虱類(lèi)害蟲(chóng)
異色瓢蟲(chóng)對(duì)煙粉虱的若蟲(chóng),特別是被寄生個(gè)體,表現(xiàn)出極低的攻擊欲望,但其存在會(huì)嚴(yán)重影響寄生蜂的子代孵化率;2種寄生蜂均在與瓢蟲(chóng)組合時(shí)表現(xiàn)出更高的寄生效率,異色瓢蟲(chóng)充當(dāng)了刺激寄生蜂種間競(jìng)爭(zhēng)的角色。
多種天敵復(fù)合防治多種害蟲(chóng)的研究
蔬菜生產(chǎn)中同一時(shí)間段內(nèi)會(huì)有多種害蟲(chóng)危害,那么是否可以利用多種天敵復(fù)合釋放控制多種害蟲(chóng)?在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了3種復(fù)合釋放模式:①麗蚜小蜂、淺黃恩蚜小蜂、異色瓢蟲(chóng)復(fù)合控制番茄粉虱、蚜蟲(chóng);②東亞小花蝽、龜紋瓢蟲(chóng)、捕食螨、麗蚜小蜂復(fù)合控制青椒薊馬、蚜蟲(chóng)、葉螨、粉虱;③異色瓢蟲(chóng)、麗蚜小蜂、捕食螨復(fù)合控制茄子蚜蟲(chóng)、葉螨、粉虱。但在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)蔬菜田間不同害蟲(chóng)種群發(fā)生動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),靈活調(diào)整相對(duì)應(yīng)天敵的釋放時(shí)間和數(shù)量。
天敵定殖與持續(xù)控害
當(dāng)天敵釋放后,害蟲(chóng)種群被壓低到一定數(shù)量后,缺少食物源的天敵數(shù)量也隨之銳減,一段時(shí)間后害蟲(chóng)種群快速恢復(fù)并繼續(xù)危害。怎樣才能讓天敵在釋放地定殖繁衍并持續(xù)控害?經(jīng)過(guò)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),一些植物可以為天敵昆蟲(chóng)提供食物、補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)、棲境或產(chǎn)卵場(chǎng)所,保護(hù)和增殖天敵昆蟲(chóng)種群,持續(xù)發(fā)揮控害作用。
蜜源植物的選擇與利用
試驗(yàn)分別篩選出適合蔬菜、水稻和果園的蜜源植物,如三葉草、夏至草、波斯菊、荷蘭菊、芝麻、酢漿草、油菜等,并從花朵顏色、大小、氣味、開(kāi)閉周期及獵物等方面,初步明確其對(duì)天敵的引誘機(jī)理,并在不同的作物田間進(jìn)行了組合、布局和驗(yàn)證。
天敵昆蟲(chóng)伴存植物的篩選與利用
通過(guò)試驗(yàn)證明,芝麻、綠豆、蓖麻、羅勒、苜蓿和南瓜可以作為誘集及增殖天敵群落的優(yōu)選植物,其小區(qū)內(nèi)天敵亞群落顯著高于其他植物。并且篩選出適宜保護(hù)地內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的天敵功能植物系統(tǒng),初步查明其上昆蟲(chóng)種類(lèi)及時(shí)間動(dòng)態(tài),提出了蔬菜溫室配植玉米帶、“小麥-玉米蚜-龜紋瓢蟲(chóng)”等儲(chǔ)蓄植物系統(tǒng)。
溫室棚間功能植被多樣性提升
通過(guò)試驗(yàn)篩選出波斯菊、矢車(chē)菊、綠豆和羅勒等有效誘集及增殖天敵的功能植物,試驗(yàn)小區(qū)天敵亞群落顯著提高,有利于持續(xù)涵養(yǎng)天敵昆蟲(chóng),增加園區(qū)內(nèi)天敵昆蟲(chóng)多樣性。
以天敵釋放為主的設(shè)施蔬菜主要害蟲(chóng)的生物防治新模式
經(jīng)過(guò)多年的研究、驗(yàn)證和改進(jìn),提出了設(shè)施蔬菜主要害蟲(chóng)的生物防治新模式,主要包括迷你工廠繁育天敵—天敵復(fù)合釋放—功能植物增殖保育天敵—整體景觀增效調(diào)控天敵(圖1~3)。
番茄害蟲(chóng)
種植(培養(yǎng))功能植物(玉米、苘麻、菜豆)—害蟲(chóng)(粉虱、蚜蟲(chóng)等)監(jiān)測(cè)—早期釋放天敵(麗蚜小蜂、淺黃恩蚜小蜂、異色瓢蟲(chóng)等)—昆蟲(chóng)及其天敵種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)—補(bǔ)充釋放天敵—控制害蟲(chóng)。
青椒害蟲(chóng)
種植(培養(yǎng))功能植物(玉米、苘麻、蕓豆)—害蟲(chóng)(薊馬、蚜蟲(chóng)、葉螨、粉虱)監(jiān)測(cè)—早期釋放天敵(東亞小花蝽、龜紋瓢蟲(chóng)、捕食螨、麗蚜小蜂)—昆蟲(chóng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)—控制害蟲(chóng)。
茄子害蟲(chóng)
種植(培養(yǎng))功能植物(玉米、苘麻、小麥)—害蟲(chóng)(蚜蟲(chóng)、粉虱、葉螨)監(jiān)測(cè)—早期釋放天敵(異色瓢蟲(chóng)、麗蚜小蜂、捕食螨)—昆蟲(chóng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)-控制害蟲(chóng)。
結(jié)論及討論
設(shè)施栽培技術(shù)不斷發(fā)展,在為人類(lèi)帶來(lái)更豐富的蔬菜產(chǎn)品時(shí),其特殊的環(huán)境也加重了昆蟲(chóng)的發(fā)生與為害,長(zhǎng)期的化學(xué)防治已引起了害蟲(chóng)的抗藥性、農(nóng)藥殘留等問(wèn)題。毫無(wú)疑問(wèn),生物防治在設(shè)施病蟲(chóng)害的綜合治理中逐漸會(huì)上升至重要地位,利用天敵昆蟲(chóng)捕食或寄生害蟲(chóng)在溫室中的應(yīng)用雖已取得了一定成效,但還有很多問(wèn)題亟待解決。
針對(duì)指定的靶標(biāo)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),而不是單一作物上的單一害蟲(chóng)而開(kāi)展天敵昆蟲(chóng)的選擇與釋放工作。通過(guò)這種釋放方式,不但可以形成“天敵+害蟲(chóng)”的穩(wěn)定生態(tài)群落,并且可以針對(duì)不同時(shí)期的優(yōu)勢(shì)害蟲(chóng),自我調(diào)節(jié)天敵群落的結(jié)構(gòu)規(guī)模,主動(dòng)防御害蟲(chóng),抑制害蟲(chóng)爆發(fā)。此外,這種復(fù)合釋放方式,增加了靶標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)中的多樣性水平,延長(zhǎng)了生態(tài)競(jìng)爭(zhēng)的緩沖條件,也有效地減少了天敵昆蟲(chóng)種群發(fā)展后如非靶標(biāo)作用等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
建設(shè)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀結(jié)構(gòu),增加植被多樣性,提高農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀自身的病蟲(chóng)害防治能力,是近年來(lái)新興的生物防治應(yīng)用輔助策略之一。但針對(duì)景觀植被結(jié)構(gòu)及規(guī)模管理對(duì)天敵昆蟲(chóng)適生性及群落動(dòng)態(tài)影響的研究還十分有限。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化、精細(xì)化和量化調(diào)控等方面的飛躍式發(fā)展,如何盡量減少植物保護(hù)投入品(包括天敵昆蟲(chóng)),而通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)所依托的自然和農(nóng)業(yè)景觀來(lái)實(shí)現(xiàn)以生物防治為核心的現(xiàn)代綠色循環(huán)型植物保護(hù)體系,才是今后為之投入與發(fā)展的目標(biāo)。
歐美國(guó)家已經(jīng)建立以天敵昆蟲(chóng)為核心的生物防治綜合生態(tài)功能體系。眾多生態(tài)因子,如輔助植物多樣性管理、土壤腐殖質(zhì)的調(diào)控、溫室及保護(hù)地的量化防治策略等均作為生物防治的增強(qiáng)因素而加以整合。因此,如何針對(duì)中國(guó)現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利用當(dāng)?shù)刎S富的天敵資源,開(kāi)發(fā)研究出適于當(dāng)?shù)貞?yīng)用的多層次復(fù)合量化“訂制型”生物防治新模式,已經(jīng)是一個(gè)刻不容緩的問(wèn)題。
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作者簡(jiǎn)介:張帆(1961-),北京人,研究員,研究方向:生物防治技術(shù)。
[引用信息]張帆,李姝,王甦.可持續(xù)利用天敵昆蟲(chóng)防治設(shè)施蔬菜害蟲(chóng)的進(jìn)展及模式創(chuàng)新[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2017,37(31):16-20.