农田害虫生态综合防控技术

郭立月

（本文发表在中国科学院主办《高科技与产业化》2014年第215期，发表时有删节）

农业是我国的一个基础产业，粮食生产是农业生产的重中之重，农田害虫是影响作物产量的重要因素之一。自上世纪80年代引入西方国家“石油农业”方法开始，我国大力推广应用化学农药来控制农田害虫，增加粮食产量。近年来，伴随着人口与耕地矛盾的日益突出，为保证粮食产量、追求经济效益最大化，农民在实际生产中使用农药与日俱增。

根据中国农村统计年鉴，1990年中国农药用量73.3万吨，2011年已至178.7万吨。农民盲目、片面施用农药，不仅不能显著提高粮食产量，而且逐渐暴露出农田环境污染、病虫草害抗性增加和农田生物多样性丧失等问题，致使农业污染已经超过工业污染并且其影响更为深远。经过亿万年的演变，任何物种都拥有了自己的生态位。自然界中的物种，通过竞争、捕食、共生、合作等关系形成稳定的生物链，而这种“化学对抗”的方法违背了生态学的原理，忽略了大自然的力量以及物种之间的平衡力，破坏了生态平衡。农业可持续发展已逐步受到世界各国重视，农业生产中寻求新型的无公害农药、采取生态管理措施，利用生物多样性，恢复农田生态平衡已成为共识。

生态综合防控技术是指以“预防为主、综合防治”为指导思想，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，努力摆脱对化学农药的依赖，探索采用农业的、生物的、物理的方法，将有害生物控制在经济损害允许水平之下，达到有效控制农田害虫的综合防治措施。生态防控农田害虫不是单一的防控措施，涉及范围包括物理防治、利用农田生物多样性防治、生物防治等。

一、农业环境因子和田间栽培管理措施防控

温度、湿度、光照、食料等是影响害虫适合度的最主要外部因素，同时也是影响生态控制效果的重要因素。虽然气候因子目前尚难以人为控制，但可以根据作物的需求进行合理的施肥浇水。另外，根据栽培制度，合理的利用轮作，间作、套作等田间管理等栽培措施，调整种植结构也可达到控制害虫的效果。因为物种之间存在共生互惠关系与自克、他克作用关系，进行间作套种，或利用能流食物链关系进行切断或增加食物链，对生态系统的组分进行重新组装，可使物种多样性增加，维持系统稳定，增加系统功能。例如棉花与豆类间作、麦棉间作，由于增加了多样性，天敌增加、并抑制了棉铃虫、棉蚜的为害。同样豌豆与麦类套作，豌豆的根系分泌物不仅可刺激麦类的光合作用和对磷的吸收，而且豌豆上的天敌可抑制麦类害虫。全球卫星定位系统、地理信息系统、遥感技术等高新科技在农业领域中的应用，使农业向精准化方向发展，可精确地监测害虫适合度，从而制定相应的措施。

二、物理防治措施

物理防控措施包括人工物理器械防控，比如防虫网、诱虫板、诱虫灯等，现多采用诱虫灯控制农田害虫。诱虫灯杀虫是利用害虫具有较强的趋光、波、色、性信息特性，使光波设定在特定范围，近距离用光，远距离用波引诱害虫成虫扑灯，灯外有高压电网，触杀成虫落入灯下接虫袋中及时收取，达到杀虫控害的目的。诱虫灯诱杀害虫种类多，对天敌杀伤力低，对夜蛾类害虫防治效果好，同时对食心虫、剌蛾类、松毛虫、梨象、梨茎蜂、蝽象、金龟子、三化螟、二化螟、棉铃虫、小菜蛾、地老虎、玉米螟等鳞翅目、鞘翅目、同翅目、直翅目、双翅目、半翅目等多数害虫的成虫有很好的防治效果，诱杀成虫减少成虫产卵几率，从而减少产卵量，降低虫口密度，进而减少农药使用量和使用次数。

三、利用天敌防控

生物多样性的复杂化可以增强农业生态系统的抗逆性，许多物种可以影响生态系统的物质循环和能量流动，从而影响生态系统的稳定。如果物种消失，生物多样性降低，生态系统原有的平衡就会被打破，一些捕食、寄生、竞争等营养关系也将会消失，生态系统会因此变得非常脆弱以至无法恢复。近年来有不少研究者认为杂草和害虫的利用价值也不容忽视，它们在保护生物多样性、维持生态平衡、保护天敌等方面具有不可替代的作用。经典的害虫生物防治中仅通过引入一种或少数几种天敌就能实现对害虫的有效控制。越来越多的试验表明，多样化的天敌群落比单一化的天敌群落更能有效地调控植食性害虫的种群。我国地域辽阔、生态多变、植被多样，天敌昆虫资源丰富、种类繁多。从初步查明的结果看，我国水稻害虫的天敌有1000多种，玉米害虫天敌960多种，棉花害虫天敌840多种。按天敌种类归纳，我国姬蜂科昆虫有记载的达900多种，瓢虫380多种，寄生蝇400多种，农田蜘蛛150多种。在以虫治虫生物防治中已真正进入实践应用阶段，已为生产接受的能大量繁殖的天敌昆虫有赤眼蜂、平腹小蜂、金小蜂、草蛉、七星瓢虫、丽蚜小蜂、小花蝽、捕食螨等。在我国生产上常规使用、可称为商品化的天敌昆虫目前还只有赤眼蜂，其中以松毛虫赤眼蜂和螟黄赤眼蜂的应用规模最大，可见我国在天敌昆虫产品的开发和应用领有很大的潜力。

另外在主栽作物周围可种植“志愿者”植物，“志愿者”植物为能够吸引害虫的植物，主要通过影响植食性昆虫的产卵和取食行为使主栽作物得以保护。因为植食性昆虫的产卵选择行为将决定其幼虫的种群分布及取食为害情况，将“志愿者”植物种植在主栽作物四周，将害虫诱集到其自身上面，避免对主栽作物的危害。另外“志愿者”植物也可以为害虫天敌提供栖息场所。例如，在大田作物周围种植花椒、紫穗槐等，可吸引蚜虫及其天敌瓢虫。

四、生物农药防控措施利用生物产生的天然活性物质或生物活体以防治农作物病虫害的产物通称“生物农药”，包括植物源农药、微生物农药、生物工程农药和天敌昆虫在内的生物农药，有低毒、低残留、与环境相容性好、无污染、无公害、对病虫具有较好的活性、不伤及天敌和不易产生抗性的特点。随着人们对农药残留污染的认识，害虫逐渐产生的抗药性危害，生物农药再度被重视，我国规定了新农药的发展方向：减少化学农药的使用，逐步发展高效无毒的生物农药。植物体农药是直接利用植物本身为载体，经基因修饰或重组而开发为农药。对转基因植物的研究开始于上世纪80年代，并逐渐升温，1996年美国推出具有抗虫性的苏云金杆菌(Bacilusthuringiensis，B.t.)转基因玉米，随后各国通过转基因分别研制出的抗虫大豆、抗虫棉花(棉铃虫、红铃虫)、抗虫马铃薯(甲虫)等。植物体农药自诞生以来虽倍受青睐，但不容乐观的是转基因植物对环境存在着潜在的不利影响，如转基因作物本身由于具有了抗虫等特性而有可能变为杂草，而且这种抗性基因也有漂移到杂草上的潜在可能性，对人类存在潜在危险。因此，对植物体农药的研究和应用，目前绝大多数国家都持谨慎的态度。对害虫有拒食、内吸、毒杀、麻醉、忌避及一定生长抑制作用的植物提取物称为植物源杀虫剂，主要是利用植物体内的次生代谢物质，如木脂素类、黄酮、生物碱、菇烯类等。这些物质是植物自身防御功能及与有害生物适应演变、协同进化的产物。大多数植物源活性物质都对害虫正常行为有干扰作用，使其拒食、忌避、发育生长受阻、抗产卵甚至不育。我国在这一领域的研究涉及糠科、卫矛科、柏科、豆科、菊科等多种植物，已成功开发出多种植物源农药，不少已进入工业化生产。目前，我国已经商品化的植物性杀虫剂有硫酸烟碱、印楝素乳油、川建素乳油、皂素烟碱可溶性乳剂、苦皮藤乳油(或粉剂)、鱼藤酮乳油、茴蒿素水剂和双素碱水剂等。植物源杀虫剂有如下突出的缺点：多数天然产物化合物结构复杂，不易合成或合成成本太高；活性成分易分解，制剂成分复杂，不易标准化；大多数植物源杀虫剂发挥药效慢，导致有些农民朋友认为所使用的杀虫剂没有效果；喷药次数多，残效期短，不易为农民接受；由于植物的分布存在地域性，在加工场地的选择上受到的限制因素多及植物的采集具有季节性等。但植物源杀虫剂一般为水剂，受阳光或微生物的作用后容易分解，半衰期短，残留降解快，被动物取食后富集机制差，大量使用植物源杀虫剂一般不会产生药害，相应会减少农药对环境的污染，同时，植物源杀虫剂对作物还具有营养作用，可提高农产品的营养价值。

五、我们的做法

为了寻找环境友好型的害虫防治对策，2006年我们在山东平邑县蒋家庄建立了弘毅生态农场，摒弃了化肥、农药、农膜、除草剂、添加剂、转基因六项有害技术，转而使用生态平衡的综合立体防治害虫技术。

弘毅生态农场位于山东省临沂市平邑县卞桥镇蒋家庄村，地处中纬度区，海拔200-400 m，属温带季风区大陆性气候，年平均气温12.3-13.3℃，年平均降雨量824.8 mm，全年无霜期为188.8-212.0d，全年日照时数在2539-2490 h，为农作物提供了较长的生育期和充足的光照。该地区农耕历史悠久，农业生态系统耕作制度为一年两熟制，主要粮食作物为小麦、玉米，经济作物为大蒜、花生。全村耕地总面积68公顷，人均耕地0.073公顷。

我们的防治措施为运用生态学的原理，结合物理和生物的方法，为害虫设置了四道防线（诱虫灯、志愿者植物、害虫天敌、植物自身的防御机制），减少农药使用量，保护农田害虫天敌，改善农田环境，利用农田的自然控制力，逐渐恢复农田生态平衡，从而保障粮食安全。

其科学原理在于：害虫的繁殖方式为有性繁殖，诱虫灯捕捉的是害虫成虫，可以防止其交配，同时交配后的雌虫也无法回到田里产卵，既控制了害虫成虫也控制了其产卵，这样就从源头对害虫进行了控制。并且，我们的做法是在惊蛰时就开始让诱虫灯工作，每天除下雨自动关灯外，生长季节天天捕捉，害虫几乎没有构成大种群的能力。并且停止农药后，益虫（夜间不活动或少活动）益鸟（夜间不活动）数量增加，残余的害虫又成为益虫益鸟的食物，“志愿者”植物可以吸引害虫的同时也作为害虫天敌的栖息产所，如此“物理+生物”的立体防治，就构成了生态平衡稳定的农田生态环境，作物在这种环境中茁壮生长，提高了自身的防御功能，另外，作物被害虫危害以后具有补偿能力，并且可产生自然抗性。这样，虽然害虫物种还在，但远不能对产量构成威胁。

我们坚持采用这种生态防控措施，取得了重要进展。害虫捕获从2009年的4.5 kg/d下降到2013年的0.02kg/d；每盏灯年捕获量从33.8 kg下降到2.4 kg；同时根据害虫捕获情况确定了诱虫灯开灯时间为4月中下旬至5月上旬。粮食产量由试验初期的亩产500多千克(玉米小麦两季)提高到1000多千克，实现了吨粮田。

（作者为中国科学院植物研究所博士研究生）