(南陽(yáng)師范學(xué)院河南省伏牛山昆蟲(chóng)生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南南陽(yáng)473061)
害蟲(chóng)綜合防治作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要策略,在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中具有重要作用。近年來(lái),小麥、水稻、玉米、棉花和蔬菜等生產(chǎn)過(guò)程受到越來(lái)越多農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的威脅。常見(jiàn)的直翅目農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)主要包括東亞蝗、中華稻蝗等;纓翅目害蟲(chóng)包括稻薊馬、煙薊馬等;同翅目害蟲(chóng)包括灰飛虱、棉蚜等;半翅目害蟲(chóng)包括梨網(wǎng)蝽、稻綠蝽等;鱗翅目害蟲(chóng)包括地老虎、粘蟲(chóng)、棉紅鈴蟲(chóng)、菜粉蝶、玉米螟、二化螟、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾等;鞘翅目害蟲(chóng)包括綠豆象、桑天牛等。其中,東亞飛蝗和東方粘蟲(chóng)一直是我國(guó)重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng),造成大范圍土地上作物受害,嚴(yán)重時(shí)可將成片的作物幼苗吃光,造成滅產(chǎn)[1]。甜菜夜蛾等已成為長(zhǎng)江流域及其以南各省區(qū)蔬菜等作物的災(zāi)害性害蟲(chóng)[2]。由于農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)危害嚴(yán)重,迫使早期防治時(shí)大量使用化學(xué)農(nóng)藥,導(dǎo)致抗藥性發(fā)展迅速,目前已對(duì)有機(jī)磷類、擬除蟲(chóng)菊酯類、氨基甲酸酯類等多類殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生較高水平的抗藥性,同時(shí)也造成生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞,盲目引進(jìn)新作物和新品種也導(dǎo)致檢疫性病蟲(chóng)害的發(fā)生和蔓延。目前,人們?cè)絹?lái)越重視保護(hù)環(huán)境、生態(tài)和諧和可持續(xù)發(fā)展,提出了“公共植保,綠色植保”的理念[3],而生物防治具有環(huán)境友好、對(duì)高等動(dòng)物安全及不殺傷天敵等特點(diǎn),積極研究與利用生物殺蟲(chóng)劑,尋求有效的生物防治手段,對(duì)于保障生態(tài)平衡、農(nóng)副產(chǎn)品安全及可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此,筆者介紹了生物防治在農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治中的研究現(xiàn)狀,闡述了各種生物防治方法的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì),并分析了農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)生物防治中存在的問(wèn)題及其發(fā)展趨勢(shì),以期為提高農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)生物防治效率奠定基礎(chǔ)。
生物防治是利用生物或其代謝產(chǎn)物來(lái)控制有害動(dòng)、植物種群或減輕其危害程度的方法,是我國(guó)病蟲(chóng)害綜合防治的重要措施之一。生物防治措施主要包括生物農(nóng)藥、人工釋放天敵昆蟲(chóng)、昆蟲(chóng)信息素及昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑等。截止2011年,生物防治措施已占病蟲(chóng)害防治面積的10%~15%,成為我國(guó)病蟲(chóng)害防治的重要措施之一,其中88%為生物農(nóng)藥,12%為人工釋放天敵昆蟲(chóng)和昆蟲(chóng)信息素誘殺[4]。
1.1 生物農(nóng)藥 生物農(nóng)藥是一類對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)、病菌、線蟲(chóng)等有害生物進(jìn)行有效防治的新型農(nóng)藥,具有對(duì)人畜及生態(tài)環(huán)境影響小、對(duì)農(nóng)產(chǎn)品無(wú)污染、對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)針對(duì)性強(qiáng)、有利于保護(hù)害蟲(chóng)天敵、不易使病蟲(chóng)害產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn),符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色植保的理念。生物農(nóng)藥取代化學(xué)農(nóng)藥已逐漸成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的必然選擇和發(fā)展趨勢(shì)。另外,從某種意義上講,生物農(nóng)藥是生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器,生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展是保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提,所以發(fā)展生物農(nóng)藥是環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。2007年1月,國(guó)家有關(guān)部門已經(jīng)頒布規(guī)定全面禁止甲胺磷等5種高毒農(nóng)藥的生產(chǎn)、銷售和使用,預(yù)計(jì)將有10萬(wàn)t高毒農(nóng)藥退出國(guó)內(nèi)農(nóng)藥市場(chǎng),這為新型高效、廣譜和安全的生物農(nóng)藥的發(fā)展提供了廣闊市場(chǎng)[5]。
1.2 人工釋放天敵昆蟲(chóng) 在天敵繁育和田間應(yīng)用方面,我國(guó)科技工作者作了大量工作并取得成果,如創(chuàng)造性地利用替代寄主卵和人工卵培育赤眼蜂并在大田作物上成功應(yīng)用;利用替代獵物粉螨等飼養(yǎng)捕食螨防治葉螨、薊馬等小型吸汁性害蟲(chóng)[6]。到目前為止,我國(guó)已能夠成功飼養(yǎng)赤眼蜂、平腹蜂等捕食性或寄生性天敵昆蟲(chóng),對(duì)本地優(yōu)勢(shì)種天敵昆蟲(chóng)(赤眼蜂、捕食螨等)的規(guī)模化飼養(yǎng)已有一定基礎(chǔ),但真正投入大規(guī)模工廠化生產(chǎn)的僅有赤眼蜂和平腹小蜂??傮w而言,我國(guó)利用天敵昆蟲(chóng)控制農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的進(jìn)展緩慢,而且與其相關(guān)的基礎(chǔ)研究不足,成為制約農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治中的重大問(wèn)題。
1.3 昆蟲(chóng)信息素 應(yīng)用昆蟲(chóng)信息素防治害蟲(chóng)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種治蟲(chóng)技術(shù),具有高效、無(wú)毒、無(wú)污染、不傷益蟲(chóng)等優(yōu)點(diǎn),國(guó)內(nèi)外對(duì)其研究與應(yīng)用都很重視。性信息素在蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)、配合治蟲(chóng)、害蟲(chóng)檢疫等方面的應(yīng)用不斷發(fā)展與完善,特別是一些重大的農(nóng)林害蟲(chóng)性信息素的鑒定合成與應(yīng)用已在害蟲(chóng)的綜合治理中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。國(guó)外已鑒定80種可用于蟲(chóng)情測(cè)報(bào)及防治應(yīng)用的昆蟲(chóng)性信息素,其中,美國(guó)已有39個(gè)產(chǎn)品作為殺蟲(chóng)劑進(jìn)行登記,我國(guó)先后合成40多種重要害蟲(chóng)的性信息素,并研究出一批適合于測(cè)報(bào)的誘捕器和各種劑型[7]。使用性信息素進(jìn)行監(jiān)測(cè)的害蟲(chóng)以鱗翅目昆蟲(chóng)最多,目前使用性信息素誘捕技術(shù)防治害蟲(chóng)的成功實(shí)例很多,農(nóng)田中應(yīng)用最多的是對(duì)棉田害蟲(chóng)的防治[8]。我國(guó)在棉鈴蟲(chóng)、棉紅鈴蟲(chóng)、梨小食心蟲(chóng)等昆蟲(chóng)性信息素的分離鑒定、人工合成及田間應(yīng)用方面已取得成果;同時(shí),對(duì)報(bào)警信息素、聚集信息素和蹤跡信息素也有研究[9]。此外,采用性信息素和生物農(nóng)藥相組合的聯(lián)用技術(shù)是目前重點(diǎn)發(fā)展的一個(gè)方面,有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。但利用昆蟲(chóng)信息素預(yù)防害蟲(chóng)也存在一些問(wèn)題,如害蟲(chóng)的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程,需要進(jìn)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)積累。因此,要進(jìn)一步加強(qiáng)有關(guān)昆蟲(chóng)行為,新型昆蟲(chóng)信息素的分離、鑒定、人工合成以及昆蟲(chóng)種群密度變化等基礎(chǔ)理論研究。
1.4 昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 除了上述生物防治的主要方法外,昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(Insect growthregulator,IGR)也是一種新型無(wú)公害農(nóng)藥,具有生物活性高、殺蟲(chóng)專一、對(duì)人畜等非靶標(biāo)生物安全、在環(huán)境中易降解等優(yōu)點(diǎn),在害蟲(chóng)的無(wú)公害治理中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。該類藥劑作用于昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵階段,干擾昆蟲(chóng)體內(nèi)天然激素平衡,進(jìn)而影響其生長(zhǎng)發(fā)育和變態(tài)發(fā)育,從而達(dá)到控制害蟲(chóng)的目的,符合害蟲(chóng)綜合治理(Integrated Pest Management,IPM)的要求。自1995年Fresco在第三屆國(guó)際植保大會(huì)上提出“從植物保護(hù)到保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)”后,昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑已成為全球農(nóng)藥研究與開(kāi)發(fā)重點(diǎn)領(lǐng)域之一[10]。
2.1 以蟲(chóng)治蟲(chóng)(生物天敵) 在早期的生物防治中,最重要的措施是利用天敵昆蟲(chóng)和捕食螨。早在1986年Greathead報(bào)道,有90個(gè)國(guó)家應(yīng)用393種寄生蜂防治農(nóng)林業(yè)中的274種害蟲(chóng),有860例成功的生物防治案例[11]。我國(guó)對(duì)赤眼蜂、蚜繭蜂等多種天敵昆蟲(chóng)的研究和應(yīng)用也取得進(jìn)展。同時(shí),昆蟲(chóng)病原線蟲(chóng)的研究在我國(guó)日趨活躍,因?yàn)樗芊乐位瘜W(xué)農(nóng)藥難以奏效的某些棲境隱蔽的害蟲(chóng)。由于它體內(nèi)帶有共生細(xì)菌,隨線蟲(chóng)進(jìn)人昆蟲(chóng)體內(nèi),造成寄主敗血癥而死亡[6]。
農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)生物防治的最新研發(fā)途徑是對(duì)天敵昆蟲(chóng)進(jìn)行“改造”、“改善”、“繁殖”和“選擇”。一是利用基因工程方法,將對(duì)殺蟲(chóng)劑的抗性基因轉(zhuǎn)到天敵中,使其產(chǎn)生抗藥性,提高田間競(jìng)爭(zhēng)力,如已培育成功的抗有機(jī)磷農(nóng)藥基因的益螨(Metaseiulus occidentalis),或?qū)⒑οx(chóng)顯性不育基因?qū)胄巯x(chóng)體內(nèi)或采用物理輻射培養(yǎng)出不育雄蟲(chóng),釋放到田間,干擾正常交配,達(dá)到防治害蟲(chóng)的目的[11]。二是改善生態(tài)環(huán)境;三是人工制造工具場(chǎng)所,確保天敵正常棲息越冬繁殖;四是正確選擇使用藥劑。
總之,利用天敵昆蟲(chóng)(寄生性天敵、捕食性天敵、螨類等)防治農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)是生物防治的一個(gè)重要方面,相比藥物防治有不可替代的優(yōu)勢(shì),對(duì)保護(hù)環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡有重要作用。
2.2 生物農(nóng)藥 生物農(nóng)藥指非人工合成,具有殺蟲(chóng)、殺菌或抗病、除草能力,并可制成具有農(nóng)藥功效和商品價(jià)值的生物制劑,包括農(nóng)用抗生素、微生物源農(nóng)藥(細(xì)菌、真菌、病毒等)、植物源農(nóng)藥、生物化學(xué)農(nóng)藥、動(dòng)物源和抗病蟲(chóng)草害的轉(zhuǎn)基因植物等[3]。
微生物源農(nóng)藥指自然界存在的用于防治病、蟲(chóng)、草、鼠害的真菌、細(xì)菌、病毒和原生動(dòng)物或被遺傳修飾的微生物制劑。蘇云金桿菌(Bacillus thuringiensis,簡(jiǎn)稱Bt)是當(dāng)今研究最多、用量最大的殺蟲(chóng)細(xì)菌。我國(guó)于l959年引進(jìn)Bt殺蟲(chóng)劑,l965年在武漢建成國(guó)內(nèi)第1家Bt殺蟲(chóng)劑工廠,開(kāi)始生產(chǎn)Bt殺蟲(chóng)劑。當(dāng)時(shí),在我國(guó)已發(fā)現(xiàn)41個(gè)H血清型50多個(gè)亞種,占全世界發(fā)現(xiàn)總數(shù)(Bt 70個(gè)血清型)的60%左右,其中有12個(gè)亞種為我國(guó)首先發(fā)現(xiàn)[12]。目前Bt制劑被廣泛用于防治水稻二化螟、棉鈴蟲(chóng)、十字花科蔬菜小菜蛾等。真菌殺蟲(chóng)劑目前在病蟲(chóng)防治中也顯示出良好的應(yīng)用前景,例如,國(guó)際生防組織使用黃綠綠僵菌防治沙漠蝗蟲(chóng);我國(guó)利用白僵菌、綠僵菌等真菌制劑防治松毛蟲(chóng)和玉米螟等的面積已達(dá)到66萬(wàn)hm2以上[5]。
昆蟲(chóng)病毒殺蟲(chóng)劑是利用基因工程技術(shù)改造野生型桿狀病毒,從而提高殺蟲(chóng)性能,再病毒基因組分析取得突破。病毒殺蟲(chóng)劑主要有核型多角體病毒、顆粒體病毒和質(zhì)型多角體病毒。昆蟲(chóng)桿狀病毒殺蟲(chóng)劑是我國(guó)第1個(gè)商品化生產(chǎn)的病毒殺蟲(chóng)劑。我國(guó)2001年在國(guó)際上首次報(bào)道了棉鈴蟲(chóng)核型多角體病毒(HaSNPV)和斜紋夜蛾核型多角體病毒(SpltMNPV)的基因組全序列,為我國(guó)昆蟲(chóng)病毒新基因的研究奠定基礎(chǔ)[12]。近年來(lái),斜紋夜蛾等蔬菜害蟲(chóng)的多個(gè)病毒產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)商品化,已取得登記的品種有菜青蟲(chóng)顆粒體病毒、茶尺蠖核型多角體病毒、棉鈴蟲(chóng)核型多角體病毒、松毛蟲(chóng)質(zhì)型多角體病毒、甜菜夜蛾核型多角體病毒、苜蓿銀紋夜蛾核型多角體病毒、小菜蛾顆粒體病毒等[5]。
此外,農(nóng)用抗生素也是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中目前應(yīng)用廣泛、使用面積較大的生物農(nóng)藥之一。通過(guò)改造一些農(nóng)用抗生素的結(jié)構(gòu)或以農(nóng)用抗生素的結(jié)構(gòu)為先導(dǎo)化合物合成出一些新的農(nóng)藥品種,如阿維菌素、井岡霉素、寧南霉素等[13]。
生物農(nóng)藥的出現(xiàn)和應(yīng)用歷史悠久,從20世紀(jì)70年代起其發(fā)展非常迅速。該類農(nóng)藥在長(zhǎng)期的研究和應(yīng)用中所表現(xiàn)出的特點(diǎn)可初步歸納為:專一性強(qiáng),活性高;選擇性強(qiáng),對(duì)人畜和環(huán)境安全;對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小,對(duì)非靶標(biāo)生物相對(duì)安全;開(kāi)發(fā)利用途徑多;作用機(jī)理不同于常規(guī)農(nóng)藥;種類繁多,研發(fā)的選擇余地大[11]。
2.3 昆蟲(chóng)信息素化合物 近年來(lái),利用昆蟲(chóng)本身生理生化特性和行為學(xué)特點(diǎn)作為害蟲(chóng)防治的新技術(shù)日益受到重視,其中性信息素的研究尤為突出。昆蟲(chóng)性信息激素或稱性外激素,是由同種昆蟲(chóng)的某一性別個(gè)體的特殊分泌器官分泌于體外,能被同種異性個(gè)體的感受器所接受,并引起異性個(gè)體產(chǎn)生一定的行為反應(yīng)或生理效應(yīng)(如覓偶、定向求偶、交配等)的微量化學(xué)物質(zhì)[14]。因此,性信息素是昆蟲(chóng)交配時(shí)兩性相互尋找過(guò)程中的重要紐帶和必備因素,可以保證昆蟲(chóng)在種群內(nèi)雌雄個(gè)體之間的聯(lián)系及物種有條不紊的繁衍。
自1959年Butenandt從家蠶(Bombyx mori)中鑒定出第1個(gè)昆蟲(chóng)性信息素成分——蠶蛾醇以來(lái),昆蟲(chóng)性信息素已成為化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。信息素化合物通過(guò)調(diào)節(jié)生物種內(nèi)和種間的相互關(guān)系,在昆蟲(chóng)尋找寄主、配偶和產(chǎn)卵場(chǎng)所等過(guò)程中以及在維持和構(gòu)建整個(gè)群落結(jié)構(gòu)中起著重要作用。至今,已有多種昆蟲(chóng)的性信息素被鑒定出來(lái),大部分已經(jīng)能夠進(jìn)行人工合成并商品化生產(chǎn)。昆蟲(chóng)性信息素直接來(lái)自于蟲(chóng)體,有如下優(yōu)點(diǎn):①無(wú)毒,無(wú)污染;②靈敏度高,專一性強(qiáng),不傷害天敵;③可降低化學(xué)農(nóng)藥的使用量,延緩害蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥的抗性;④昆蟲(chóng)自身不易對(duì)性信息素產(chǎn)生抗性,即使一旦產(chǎn)生抗性也很容易通過(guò)改變生產(chǎn)配方來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)抗性昆蟲(chóng)的持續(xù)治理;⑤性信息素的使用較少需要額外動(dòng)力資源,誘捕器設(shè)置或干擾載體的噴灑都不受地理環(huán)境的限制,拓寬了應(yīng)用地域。因此,昆蟲(chóng)性引誘劑正逐漸被應(yīng)用于田間進(jìn)行蟲(chóng)情監(jiān)測(cè)、干擾害蟲(chóng)交配、誘捕害蟲(chóng)。
此外,影響植食性昆蟲(chóng)行為的信息化合物一方面來(lái)自寄主植物的揮發(fā)性物質(zhì),另一方面來(lái)自同種昆蟲(chóng)或異種昆蟲(chóng)釋放的各種信息素或者兩者協(xié)同作用的結(jié)果。寄生性天敵通過(guò)識(shí)別寄主植物的揮發(fā)性物質(zhì)和昆蟲(chóng)特異性信息素進(jìn)行寄主的定向、鑒別和選擇[15]。因此,研究寄主植物的揮發(fā)性物質(zhì)、昆蟲(chóng)信息素以及二者的協(xié)同作用可探索昆蟲(chóng)各種行為的內(nèi)在機(jī)理,為研制植物源引誘劑、提高性誘劑的效能提供理論依據(jù)。更重要的是,有助于人們更好地研究寄主-昆蟲(chóng)-天敵三層營(yíng)養(yǎng)關(guān)系的實(shí)質(zhì),在利用天然生物活性物質(zhì)防治害蟲(chóng)、抗蟲(chóng)育種和生物防治中具有積極意義。
2.4 昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(Insect growth regulators,簡(jiǎn)稱IGRs)是一種以昆蟲(chóng)特有的生長(zhǎng)發(fā)育系統(tǒng)為攻擊目標(biāo)的新型特異性殺蟲(chóng)劑,是通過(guò)抑制昆蟲(chóng)生理發(fā)育,如抑制蛻皮、抑制新表皮形成、抑制取食等導(dǎo)致害蟲(chóng)死亡的一類藥劑。由于其作用機(jī)理不同于以往作用于神經(jīng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑,故毒性低、污染少、對(duì)天敵和有益生物影響小,有助于可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展,有利于無(wú)公害綠色食品生產(chǎn),有益于人類健康,因此被譽(yù)為“非殺生性殺蟲(chóng)劑”、“生物調(diào)節(jié)劑”、“特異性昆蟲(chóng)控制劑”。該類殺蟲(chóng)劑主要用于水稻、棉花、果樹(shù)、蔬菜等作物及森林上,防治各種鱗翅目、鞘翅目、雙翅目等害蟲(chóng)[16]。
昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑根據(jù)其作用方式以及化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同主要分為幾丁質(zhì)合成抑制劑、保幼激素類似物和蛻皮激素類似物三大類[10]。其在農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治的應(yīng)用中具有很多優(yōu)勢(shì)。首先,克服害蟲(chóng)抗藥性。眾所周知,由于長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)有機(jī)磷、氨基甲酸酯和擬除蟲(chóng)菊酯類農(nóng)藥單一品種和高劑量的使用,小菜蛾、棉鈴蟲(chóng)等重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)已成為抗藥性極高的種群,而IGRs藥劑的成功開(kāi)發(fā)解決了目前無(wú)藥可用的困境,也為將來(lái)合理用藥緩解抗性提供思路;其次,減少環(huán)境污染。IGRs藥劑屬昆蟲(chóng)生理抑制劑,具有選擇性,對(duì)人和高等動(dòng)物屬低毒或微毒類別,對(duì)環(huán)境污染小,不傷害天敵或有益生物,有利于生態(tài)平衡[17]。昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑特殊的作用機(jī)制和適應(yīng)于可持續(xù)農(nóng)業(yè)的種種優(yōu)越性使其成為研究的熱點(diǎn)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外的殺蟲(chóng)劑創(chuàng)制已獲得一些新進(jìn)展,如我國(guó)創(chuàng)制的呋喃蟲(chóng)酰肼。由于IGRs藥劑的作用機(jī)制是針對(duì)昆蟲(chóng)的生理發(fā)育,對(duì)人和高等動(dòng)物無(wú)害,因此已被納入無(wú)公害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)措施之中,取代神經(jīng)毒性的舊殺蟲(chóng)劑,必然促進(jìn)綠色食品生產(chǎn),有助于人類健康。
總體而言,我國(guó)生物防治對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)的控制仍存在很多問(wèn)題。其中,天敵昆蟲(chóng)在我國(guó)存在大量繁殖釋放進(jìn)展緩慢的問(wèn)題,與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距甚大,特別是天敵的規(guī)?;庇芭c其相關(guān)的基礎(chǔ)研究方面的不足成為制約我國(guó)害蟲(chóng)生物防治應(yīng)用中的重要瓶頸。
生物農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防治中有許多優(yōu)勢(shì),同時(shí)也存在許多問(wèn)題,如覆蓋的靶標(biāo)病蟲(chóng)范圍小;研發(fā)上重基礎(chǔ)理論輕應(yīng)用技術(shù);政策和技術(shù)方面的不利因素,政策上缺乏激勵(lì)措施,藥效評(píng)價(jià)體系單一[3]。與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的生物農(nóng)藥研發(fā)存在的主要瓶頸問(wèn)題有:①生物農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小而分散,企業(yè)創(chuàng)新能力不足;②產(chǎn)品種類發(fā)展不平衡,目前我國(guó)尚無(wú)轉(zhuǎn)基因生物和天敵生物獲得農(nóng)藥登記證,生產(chǎn)微生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥和生物化學(xué)農(nóng)藥的企業(yè)只有260多家,而生產(chǎn)抗生素的企業(yè)卻有1 700多家;③許多研究開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)脫節(jié);④生物農(nóng)藥的登記制度不夠完善,缺乏生物農(nóng)藥登記的獨(dú)立體系和登記標(biāo)準(zhǔn),使得生物農(nóng)藥登記困難,難以走向市場(chǎng)。
利用昆蟲(chóng)性信息素防治農(nóng)業(yè)害蟲(chóng),首先受多種因素影響未能大規(guī)模推廣,如昆蟲(chóng)性信息素的生物學(xué)特性隨著栽培模式變化,目前該技術(shù)僅用于做大量監(jiān)測(cè)和部分防治,其原因主要是對(duì)基礎(chǔ)的性信息素生物學(xué)特性了解甚少,造成應(yīng)用效果不佳;其次是其誘蟲(chóng)效果在很大程度上還受氣候、降雨、風(fēng)向等生態(tài)因子的影響,在根據(jù)誘蟲(chóng)數(shù)量預(yù)報(bào)危害程度和界定級(jí)別方面的研究還不夠,從而使預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié),也限制了其在害蟲(chóng)綜合治理中的應(yīng)用[18];再次是昆蟲(chóng)性信息素誘芯的商品化難以形成,給應(yīng)用推廣帶來(lái)困難。目前,昆蟲(chóng)性信息素雖作為一種特殊的防蟲(chóng)藥劑已投入使用,但在評(píng)價(jià)、量化信息素監(jiān)控和防治效果方面還缺乏有效的評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)[19]。
IGRs對(duì)抗性害蟲(chóng)具有高效性,對(duì)環(huán)境污染小,對(duì)人畜安全,并且多種IGRs已能在國(guó)內(nèi)生產(chǎn),價(jià)格低廉,但在使用中發(fā)現(xiàn)其與常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥相比也存在如下問(wèn)題:①害蟲(chóng)對(duì)IGRs制劑產(chǎn)生抗藥性;②IGRs制劑速效性差,如防治效果緩慢、易受環(huán)境因素的制約和干擾、產(chǎn)品有效期短、質(zhì)量穩(wěn)定性較差、殘留性等[20];③IGRs不同品種各有一定選擇性,如BPUs無(wú)內(nèi)吸性,對(duì)鱗翅目害蟲(chóng)活性強(qiáng),兼治蚜蟲(chóng)、飛虱、葉蟬等刺吸口器害蟲(chóng),在1種作物上多種類害蟲(chóng)同時(shí)發(fā)生時(shí)應(yīng)考慮到藥制的選擇性;④BPUs對(duì)水棲生物有毒,特別是對(duì)甲殼類(蝦、蟹幼體)有害,應(yīng)注意避免污染養(yǎng)殖水域;⑤IGRs雖為低毒,但持效期長(zhǎng),應(yīng)注意避免在作物近成熟期應(yīng)用,要遵守安全間隔期[17]。據(jù)報(bào)道,甜菜夜蛾已對(duì)部分IGRs品種產(chǎn)生不同程度的抗藥性或處于敏感性降低階段,IGRs特殊的作用機(jī)制及良好的應(yīng)用效果迫使人們必須解決其日益嚴(yán)重、日益突出的抗藥性問(wèn)題[2]。
加入WTO后,我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品面臨巨大機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著關(guān)稅壁壘的打破,技術(shù)壁壘必然成為我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品出口的主要障礙。同時(shí)隨著生活和健康水平的提高,城鄉(xiāng)居民對(duì)綠色食品的需求迅速增加,無(wú)公害防治成為急需。在大力提倡綠色化學(xué)、日益強(qiáng)調(diào)保護(hù)環(huán)境和發(fā)展持續(xù)農(nóng)業(yè)的今天,世界各大農(nóng)藥公司都致力于作用機(jī)理獨(dú)特、活性高、選擇性好且與環(huán)境相容的新型化學(xué)結(jié)構(gòu)的農(nóng)用化學(xué)品的研究與開(kāi)發(fā)。
鑒于我國(guó)目前農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)生物防治中存在的問(wèn)題,一方面政府需加大政策支持和資金投入力度,大力推進(jìn)生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,完善相關(guān)扶持政策,鼓勵(lì)引導(dǎo)農(nóng)民了解并使用生物防治的各種制劑。另一方面應(yīng)加大生物防治各領(lǐng)域國(guó)際頂尖人才的引進(jìn)和培養(yǎng),加強(qiáng)生物防治相關(guān)的基礎(chǔ)理論研究,以提高生物天敵的規(guī)?;敝臣氨Wo(hù)措施,利于生物農(nóng)藥新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),同時(shí)了解昆蟲(chóng)信息素和昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的作用機(jī)制,為農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)生物防治提供更有利的理論依據(jù)。
根據(jù)國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)現(xiàn)狀,亟待加強(qiáng)的優(yōu)先研究領(lǐng)域有:①天敵昆蟲(chóng)的種質(zhì)選育、規(guī)?;敝澈涂刂坪οx(chóng)的分子、生理與行為生態(tài)機(jī)制研究,基于天敵昆蟲(chóng)控制作用的自然調(diào)控害蟲(chóng)的新技術(shù)和新方法的建立。②加大生物農(nóng)藥研發(fā)的投入力度,利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù),構(gòu)建高效工程菌株和對(duì)現(xiàn)有菌株的遺傳改造,對(duì)于已有的高效生物農(nóng)藥,重點(diǎn)加強(qiáng)發(fā)酵生產(chǎn)工藝和制劑加工工藝的研究,同時(shí)建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,促進(jìn)研發(fā)機(jī)構(gòu)和龍頭企業(yè)的逐步聯(lián)合。③進(jìn)一步加強(qiáng)有關(guān)昆蟲(chóng)行為,新型昆蟲(chóng)信息素的分離、鑒定、人工合成、昆蟲(chóng)種群密度變化以及植物氣味與昆蟲(chóng)信息素的協(xié)同作用等基礎(chǔ)理論研究。同時(shí)將昆蟲(chóng)信息素的速效性與生物農(nóng)藥的長(zhǎng)效性結(jié)合,使其成為新型生物殺蟲(chóng)劑一個(gè)有意義的研究方向。④研究昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的特殊作用機(jī)制,以促進(jìn)昆蟲(chóng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的品種開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用。
在人類越來(lái)越關(guān)注環(huán)境質(zhì)量的今天,發(fā)展和應(yīng)用生物防治技術(shù)已逐漸成為一種趨勢(shì)。另外,從某種意義上講,生物農(nóng)藥防治技術(shù)是生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)者,生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)發(fā)展是保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提,所以發(fā)展農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)生物防治技術(shù)是環(huán)境及農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要。
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