劉童祎　張世瑩

摘要：本文從“3S”技術(shù)、生物技術(shù)、物理技術(shù)三方面概括了生態(tài)農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防治的技術(shù)與方法，從而緩解大量不合理地使用農(nóng)藥、化肥等污染物使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞以及生態(tài)安全與糧食安全受損的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：生態(tài)農(nóng)業(yè)；病蟲(chóng)害；“3S”技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： S763 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.12.036

在農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史中，農(nóng)業(yè)先后經(jīng)歷了刀耕火種、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)化農(nóng)業(yè)以及現(xiàn)在正在積極探索的生態(tài)農(nóng)業(yè)，無(wú)論哪種農(nóng)業(yè)形式，其在世界各地的起源、發(fā)展皆與生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)。尤其是隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程，為減少病蟲(chóng)害干擾、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量與質(zhì)量以解決溫飽問(wèn)題而大量不合理的使用農(nóng)藥、化肥等有毒有害的化學(xué)污染物質(zhì)，使這些污染物在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中不斷積累并超過(guò)其自身的自凈能力，破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)和功能，而導(dǎo)致生態(tài)安全與糧食安全受損。而生態(tài)農(nóng)業(yè)可以緩解農(nóng)業(yè)環(huán)境繼續(xù)惡化。農(nóng)作物病蟲(chóng)害會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的損失，且在全球氣候變化的大背景下，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受到病蟲(chóng)害脅迫的概率將顯著增加[1]。因此保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，不再使用化肥農(nóng)藥等，從而積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，提出與之相對(duì)應(yīng)的防治病蟲(chóng)害的方法與技術(shù)勢(shì)在必行。

1 利用“3S”技術(shù)監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害

“3S”技術(shù)分別是指是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。

1.1 遙感技術(shù)

隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，遙感技術(shù)已經(jīng)能快速地為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)。將高光譜遙感應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中，其數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地反映田間作物的生物化學(xué)參數(shù)（含水量、葉綠素含量、蛋白質(zhì)等）以及生物物理參數(shù)（生物量、葉面積指數(shù)LAI等）的光譜信息。病蟲(chóng)害對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)造成的影響主要有兩種表現(xiàn)形式，即農(nóng)作物外部形態(tài)的變化和內(nèi)部生理變化。外部形態(tài)變化包括有落葉、卷葉，葉片幼芽被吞噬，枝條枯萎，導(dǎo)致冠層形狀發(fā)生變化；內(nèi)部生理變化則表現(xiàn)于葉綠素組織遭受破壞，光合作用，養(yǎng)分水分吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化等機(jī)能衰退[2]。當(dāng)農(nóng)作物受病蟲(chóng)害危害后，會(huì)發(fā)生病蟲(chóng)害的光譜響應(yīng)（可見(jiàn)光區(qū)域的反射率上升，在近紅外區(qū)反射率下降），從而為農(nóng)作物病蟲(chóng)害的遙感監(jiān)測(cè)提供支持。

1.2 地理信息系統(tǒng)技術(shù)

目前，地理信息系統(tǒng)技術(shù)已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)資源信息管理、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)用土地適宜性評(píng)價(jià)、農(nóng)作物估產(chǎn)和監(jiān)測(cè)及農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)與管理等領(lǐng)域。GIS的數(shù)據(jù)管理包括空間數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性庫(kù)管理，在監(jiān)測(cè)病蟲(chóng)害時(shí)可充分利用其數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)勢(shì)，將地形圖、水系分布圖、交通圖等普通地圖以及在其基礎(chǔ)上按照一定的用途制成用于反應(yīng)自然要素的專(zhuān)題地圖（如土壤類(lèi)型圖、氣象圖等）作為空間數(shù)據(jù)庫(kù)，把病蟲(chóng)害種類(lèi)與習(xí)性、發(fā)生數(shù)量、發(fā)生地點(diǎn)、危害程度與特征以及相關(guān)氣象資料建成屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)地圖疊置操作與空間分析生成用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)病害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)與管理的預(yù)警系統(tǒng)。從而對(duì)病蟲(chóng)害的發(fā)生及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并預(yù)報(bào)不正常狀況時(shí)空范圍和危害程度，按需要適時(shí)地給出變化和惡化的各種警戒信息及相應(yīng)的綜合性對(duì)策[3]。

1.3 全球定位系統(tǒng)技術(shù)

由空間衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)和用戶設(shè)備組成的全球定位系統(tǒng)，可以在短時(shí)間內(nèi)將危害較大的病蟲(chóng)害區(qū)域定位，為農(nóng)業(yè)管理人員提供精確的空間坐標(biāo)以找到災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)的準(zhǔn)確位置并及時(shí)做好相關(guān)措施，從而避免病蟲(chóng)害的大面積爆發(fā)，因而越來(lái)越多的用于農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的監(jiān)測(cè)與調(diào)查。此外，將GPS 與RS、GIS相結(jié)合構(gòu)建用于病蟲(chóng)害發(fā)生動(dòng)態(tài)與分布的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成為農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)與管理的重要課題之一。

2 利用生物技術(shù)防治病蟲(chóng)害

2.1 種植抗性品種

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中各作物品種間生物特性不同使得不同品種抗病蟲(chóng)害的能力存在差異，并在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中形成了獨(dú)特的防御機(jī)制來(lái)達(dá)到抗病蟲(chóng)害能力。選用對(duì)害蟲(chóng)具有抗性的作物進(jìn)行種植，不但可以發(fā)揮作物自身對(duì)病蟲(chóng)害的調(diào)控作用，而且控制效果持久。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的分子技術(shù)應(yīng)用在抗性育種，改變了雜交育種、誘變育種等方法在實(shí)際操作中育種速度慢的缺點(diǎn)，這也為種植抗性品種提供了更多的方便。

2.2 保護(hù)與利用天敵

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，由于生物之間存在競(jìng)爭(zhēng)、捕食、寄生等關(guān)系致使有害生物存在著許多捕食性或寄生性天敵、病原微生物。所以保護(hù)天敵并加以利用這些自然因素對(duì)害蟲(chóng)實(shí)施控制是一種有效的措施。通過(guò)優(yōu)化田間微生態(tài)環(huán)境，利用邊緣效應(yīng)在田間保留交錯(cuò)帶和緩沖帶，為天敵生存和繁衍的創(chuàng)造良好條件以及保證天敵安全越冬，可以達(dá)到保護(hù)的目的。稻田養(yǎng)鴨、魚(yú)、蟹等農(nóng)業(yè)模式就是利用天敵的原理，以達(dá)到防治稻飛虱、夜蟬、螟蟲(chóng)等害蟲(chóng)的目的。用于防治有害生物的病原微生物主要有真菌、細(xì)菌、病毒等，例如用白僵菌防治棉鈴蟲(chóng)等，用蘇云金桿菌防治菜青蟲(chóng)、茶尺例蠖等，以核多角體病毒（NPV）防治小菜蛾等。

2.3 使用生物藥劑

隨著科技的發(fā)展與社會(huì)的進(jìn)步，利用生物及其代謝產(chǎn)物研發(fā)生物藥劑成為一種新途徑而進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時(shí)期，這些生物藥劑包括：植物源農(nóng)藥、微生物源農(nóng)藥、昆蟲(chóng)激素。其中，植物源農(nóng)藥研究較多，從楝科、柏科、衛(wèi)矛科等植物分離的高效活性均有殺蟲(chóng)作用，例如楝科植物苦楝分離出的川楝素可有效防治菜青蟲(chóng)、柑桔螨等。昆蟲(chóng)激素是由昆蟲(chóng)內(nèi)分泌腺分泌到體外或由體液輸送至全身各處的化學(xué)物質(zhì)，按其作用方式分為兩大類(lèi)，即昆蟲(chóng)內(nèi)激素、昆蟲(chóng)外激素。昆蟲(chóng)內(nèi)激素調(diào)控昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育，分為腦激素、保幼激素、蛻皮激素等；昆蟲(chóng)外激素又稱(chēng)為昆蟲(chóng)信息素是昆蟲(chóng)進(jìn)行信息交流的媒介，包括了集結(jié)外激素、追蹤外激素、告警信息素、疏散信息素及性外激素等。由于昆蟲(chóng)激素具有易降解、專(zhuān)一性強(qiáng)、不污染環(huán)境等特點(diǎn)已越來(lái)越受重視并廣泛用于防治農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。昆蟲(chóng)內(nèi)激素防治害蟲(chóng)的主要作用機(jī)理是破壞昆蟲(chóng)體內(nèi)的激素平衡，導(dǎo)致昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育、變態(tài)及生殖等過(guò)程受阻而使害蟲(chóng)畸形或死亡。昆蟲(chóng)外激素在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)需考慮其是否可以穿透昆蟲(chóng)包被在身體外側(cè)的角質(zhì)膜，因而使用較廣，例如性外激素。

2.4 利用農(nóng)業(yè)生物多樣性原理

農(nóng)業(yè)生物多樣性以遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)和景觀4個(gè)層次的多樣性為基礎(chǔ)，以人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展而形成的人與自然和諧共處的生物多樣性系統(tǒng)為目的，是全球生物多樣性的重要組成部分，對(duì)防治有害生物、維持農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生態(tài)平衡與安全、保障全球糧食安全具有重要作用。利用農(nóng)業(yè)生物多樣性持續(xù)控制有害生物已成為研究熱點(diǎn)。農(nóng)業(yè)生物多樣性控制有害生物的基礎(chǔ)原理包括，群體異質(zhì)效應(yīng)、稀釋效應(yīng)、微生態(tài)效應(yīng)、誘導(dǎo)抗性效應(yīng)、物理阻隔效應(yīng)、生理學(xué)效應(yīng)和化感效應(yīng)等7個(gè)方面[4]；其方法為模擬自然生態(tài)系統(tǒng)，在生產(chǎn)農(nóng)田中創(chuàng)建種內(nèi)遺傳多樣性、種間物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性，以實(shí)現(xiàn)時(shí)間多樣化和空間多樣化的生物多樣性種植。時(shí)間多樣化種植是指利用輪作換茬的作用，防止作物連作生長(zhǎng)時(shí)生長(zhǎng)遲緩、病蟲(chóng)害嚴(yán)重、作物產(chǎn)品數(shù)量與質(zhì)量下降。而空間上多樣化種植是指利用生物之間互利共生原理，進(jìn)行簡(jiǎn)混套作（即間作、混作和套種）的種植模式。

3 利用物理技術(shù)控制病蟲(chóng)害

3.1 物理誘殺技術(shù)

物理誘殺技術(shù)是指利用害蟲(chóng)對(duì)各種物理因子（光、電、色、溫度等）的趨避性，創(chuàng)造一種對(duì)害蟲(chóng)有害的方法或?qū)⑵鋸脑猩瞅?qū)趕，以達(dá)到防治害蟲(chóng)或病害的目的。昆蟲(chóng)對(duì)不同光的波長(zhǎng)、光照強(qiáng)度等條件十分敏感，往往會(huì)做出不同的趨光反應(yīng)。例如應(yīng)用佳多頻振式殺蟲(chóng)燈，可以有效殺死天蠶蛾、紅腹燈蛾、粘蟲(chóng)、豆莢螟、煙青蟲(chóng)、蛺蝶等。

3.2 改善栽培措施

通過(guò)合理灌溉、合理翻耕、合理施肥等措施，改善土壤的水分、熱量、氣、肥等條件，從而調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)與孔隙，利于植物根系對(duì)養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化以及土壤微生物與根系的相互作用，使農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)達(dá)到最佳狀態(tài)，進(jìn)而提高農(nóng)作物對(duì)有害生物的抗性。

參考文獻(xiàn)

[1]張競(jìng)成，袁琳，等.作物病蟲(chóng)害遙感監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（20）：1-11.

[2]陳鵬程，等.高光譜遙感監(jiān)測(cè)農(nóng)作物病蟲(chóng)害研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2006，22（3）：388-391.

[3]豐江凡，等.基于GIS的太湖藍(lán)藻預(yù)警系統(tǒng)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（09）：60-61 .

[4]高東，等.利用農(nóng)業(yè)生物多樣性持續(xù)控制有害生物.生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（24）：7617-7624.

作者簡(jiǎn)介：劉童祎，河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2013級(jí)生態(tài)學(xué)專(zhuān)業(yè)在讀本科生，研究方向：生態(tài)學(xué)；張世瑩，商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，2014級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)在讀本科生，研究方向：化學(xué)。