害蟲生物防控發(fā)展歷程及其研究進(jìn)展(其一) 害蟲生物防控(傳統(tǒng)稱為“生物防治”)是在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中利用自然界有益生物(活體或生物代謝產(chǎn)物)對(duì)有害生物的自然控制作用,它是人為利用自然現(xiàn)象并人為強(qiáng)化的一種技術(shù),是生態(tài)植物保護(hù)技術(shù)體系中重要的內(nèi)容之一。害蟲生物防控是利用有益生物防控有害生物歷史進(jìn)程最長(zhǎng)久、最完整的領(lǐng)域,也是有害生物治理中最成功、最節(jié)約和環(huán)境安全的技術(shù)途徑。各類有害生物都可以采取生物防控技術(shù),但由于不同類群有害生物的生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性存在巨大差異,各自相應(yīng)的自然天敵因素研究不徹底、重要天敵因素的人工生產(chǎn)技術(shù)水平差異巨大、多種自然控制因素研究不均衡等。因此,文章針對(duì)有害昆蟲類群,對(duì)生物防控發(fā)展歷程及其研究進(jìn)展進(jìn)行論述。生物防治 (Biological control) 是一門研究利用天敵控制植物病害、蟲害和農(nóng)田雜草的理論和實(shí)踐的學(xué)科,害蟲生物防控(傳統(tǒng)稱謂生物防治)則是指利用生物活體或生物代謝產(chǎn)物防控害蟲的理論和技術(shù)體系。害蟲生物防控研究的內(nèi)容,包括害蟲生物防控的基本理論,害蟲天敵的主要類群,害蟲天敵資源調(diào)查評(píng)價(jià)方法,天敵標(biāo)本采集、制作與保存方法,農(nóng)業(yè)害蟲寄生性天敵、捕食性天敵和病原微生物輸引、保護(hù)利用的原理和方法 。自中國(guó)確立生態(tài)文明建設(shè)、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展方向以來(lái),對(duì)于害蟲生物防控的需求日漸加大,僅僅停留在對(duì)于自然天敵因素的輸引、保護(hù)利用水平已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足社會(huì)發(fā)展的需求,因此,昆蟲生產(chǎn)學(xué)和天敵昆蟲繁育和應(yīng)用領(lǐng)域得到快速發(fā)展 。新中國(guó)成立 70 年來(lái),在害蟲生物防控領(lǐng)域方面的研究取得了巨大成就。害蟲防控新技術(shù)不斷發(fā)展,如利用昆蟲不育性(輻射不育、化學(xué)不育、遺傳不育等)及昆蟲內(nèi)外激素、RNAi 和植物抗性(抗蟲性)等在害蟲防控領(lǐng)域的進(jìn)展,從而擴(kuò)大了害蟲生物防控的范疇。所以,害蟲生物防控分為狹義的害蟲生物防控和廣義的害蟲生物防控。狹義的害蟲生物防控,又稱為傳統(tǒng)的害蟲生物防控,是直接利用天敵控制害蟲的技術(shù)。廣義的害蟲生物防控,與相關(guān)學(xué)科交叉滲透,又可理解為“大”生物防控,如將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)防治的植物抗蟲性、耐蟲性、補(bǔ)償性等利用列入生物防控范疇,并且成為生態(tài)植物保護(hù)學(xué)的主體內(nèi)容。世界害蟲生物防治發(fā)展史 世界害蟲生物防治發(fā)展史可以分為 3 個(gè)階段:早期生物防治時(shí)代,即生物防治的萌芽時(shí)期(公元 304~1887 年);中期生物防治時(shí)代,其中包括經(jīng)典生物防治時(shí)期(1888~1939 年)和化學(xué)防治時(shí)期(1939~1962 年);現(xiàn)代生物防治時(shí)代,其中包括綜合防治時(shí)代(1962~1992 年)和可持續(xù)控制時(shí)代(1992 年至今)。◆早期害蟲生物防治時(shí)代(公元 304~1887 年)從古代學(xué)者的觀察開始到 19 世紀(jì)中后期的早期實(shí)驗(yàn)階段,即生物防治的萌芽時(shí)期??瓜x、抗病作物品種的選育可以被認(rèn)為是最古老的害蟲生物防治實(shí)際應(yīng)用的典型。但真正應(yīng)用捕食性昆蟲進(jìn)行農(nóng)業(yè)害蟲防治的是中國(guó),早在公元304 年,在《南方草木狀》中詳細(xì)記載了廣東果農(nóng)利用黃猄蟻(Oecophylla Smaragdlina)防除柑橘害蟲的情況。在早期害蟲生物防控時(shí)代,國(guó)外的生物防治工作遠(yuǎn)晚于我國(guó),但 20 世紀(jì)發(fā)展比較迅速且成效顯著。◆中期生物防治時(shí)代(1888~1962 年)(1)經(jīng)典生物防治時(shí)期(1888~1939 年)經(jīng)典的生物防治是從 19 世紀(jì)末期興起的。最著名的例子是 1888 年美國(guó)農(nóng)業(yè)部為解決加利福尼亞州柑橘吹綿蚧(Icereya purchasi)嚴(yán)重危害的問題,從原產(chǎn)地澳大利亞輸引澳洲瓢蟲(Rodolia cardinalis)所取得的驚人成就。此后,世界各國(guó)對(duì)天敵的引進(jìn)工作十分重視,設(shè)立部門機(jī)構(gòu),系統(tǒng)研究及開展天敵引進(jìn)工作。據(jù)統(tǒng)計(jì),1888~1969 年,美國(guó)共對(duì) 223 種害蟲做了輸引天敵進(jìn)行生物防治試驗(yàn),其中對(duì) 120 種害蟲具有一定的防治效果,有 48 種害蟲經(jīng)濟(jì)危害性顯著降低,有 42 種害蟲徹底消滅。1888 年以來(lái),世界各地從外地輸引天敵防治害蟲獲得成功的事例共 225 起,其中夏威夷成功 24 起,斐濟(jì)島9 起,美國(guó) 16 起,加拿大 16 起,澳大利亞 10 起,新西蘭 11 起。(2)化學(xué)農(nóng)藥共存時(shí)期(1939~1962 年)1939 年,瑞士人 Muller 發(fā)現(xiàn)滴滴涕(DDT)具有顯著的殺蟲活性,在全世界農(nóng)業(yè)化學(xué)上引起了爭(zhēng)論。實(shí)際上這一化合物是在 1874 年由一個(gè)學(xué)習(xí)化學(xué)的德國(guó)學(xué)生 Zeidler 合成的,滴滴涕的應(yīng)用對(duì)害蟲生物防治實(shí)踐產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。通過(guò)對(duì)美國(guó)生物防治與殺蟲劑研究的論文對(duì)比分析,就可以看出生物防治工作所發(fā)生的變化。1915 年,生物防治領(lǐng)域所發(fā)表的與殺蟲劑領(lǐng)域研究論文的比例是 1:1,1925 年下降為 0.3:1;在戰(zhàn)爭(zhēng)年代里,殺蟲劑方面的論文數(shù)量則以 6:1占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);1946 年,殺蟲劑與生物防治論文達(dá)到 20:1。在第二次世界大戰(zhàn)開始時(shí)期,美國(guó)農(nóng)業(yè)部雇傭了大約 40 名昆蟲學(xué)家,但是到 1954年僅有 5 人還致力于生物防治問題的研究。因此,從 20 世紀(jì) 40 年代至 60 年代害蟲防治的戰(zhàn)略中心是化學(xué)殺蟲劑的應(yīng)用。有機(jī)合成殺蟲劑的出現(xiàn)使生物防治的研究和應(yīng)用更加進(jìn)入低潮時(shí)期,盡管如此,生物防治的工作在某一些方面仍然取得了很大進(jìn)展。20 世紀(jì) 50 年代后期,歐洲和美國(guó)中心對(duì)蘇云金芽孢桿菌(Bt)發(fā)生興趣,并首次進(jìn)行商業(yè)性生產(chǎn),微生物防治工作得以迅速發(fā)展。利用蘇云金芽孢桿菌和其它各種細(xì)菌防治歐洲玉米螟(Ostrinia nubilalis),用金龜子芽孢桿菌(Bacillus popilliae)和斯氏新線蟲(Steinernema spp.)防治日本金龜甲(Popillia japonica)以及利用核多角體病毒防治林木葉蜂(Filpinia hercyniae)等均取得了滿意效果。◆工業(yè)化時(shí)期生物防治時(shí)代(1962 年至今)(1)害蟲綜合防治時(shí)期(1962~1992 年)1962 年,卡爾遜發(fā)表了《寂靜的春天》,書中描述了使用化學(xué)農(nóng)藥所帶來(lái)的災(zāi)難,引起了公眾的關(guān)注和思考。1965 年,來(lái)自 36 個(gè)國(guó)家的植物保護(hù)專家參加了由聯(lián)合國(guó)糧食與農(nóng)業(yè)組織(FAO)在意大利羅馬召開的討論會(huì),正式確立了綜合治理的概念。1972 年,害蟲綜合治理(integrated pest management,IPM)被收錄到英文文獻(xiàn)中,并被科學(xué)界所接受。20 世紀(jì)后半期,美國(guó)促進(jìn)害蟲綜合治理走向植物保護(hù)科學(xué)前沿同樣影響了其它大多數(shù)國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì),在美國(guó)植物保護(hù)研究經(jīng)費(fèi)中,化學(xué)農(nóng)藥和生物防治研究經(jīng)費(fèi)所占比例,在 1955年分別占 42% 和 20%,1968 年分別占 18%和 51%。可以看出:隨著農(nóng)藥長(zhǎng)期施用引起的“ 三 R(害蟲抗藥性 Resistance、害蟲再猖獗Resurgence、農(nóng)藥殘留 Residue)”問題,生物防治研究工作受到了較大的重視。在著重于傳統(tǒng)生物防治研究的同時(shí),開展天敵的保護(hù)利用及其它新技術(shù)、新方法的應(yīng)用研究,并從著重于研究害蟲的生物防治拓展到植病生物防治和雜草生物防治等多個(gè)領(lǐng)域,成為最活躍的時(shí)期。美國(guó)商業(yè)性養(yǎng)蟲室飼養(yǎng)的赤眼蜂(Trichogramma spp.) 和 孟 氏 隱 唇 瓢 蟲(Cryptolaemus montrouzieri),荷蘭、瑞典、美國(guó)、英國(guó)和原蘇聯(lián)飼養(yǎng)的麗蚜小蜂(Encarsia formosa)均開始商業(yè)化生產(chǎn)。20 世紀(jì) 80 年代后期,微生物殺蟲劑的商業(yè)化生產(chǎn)較為活躍,發(fā)展迅速。(2)害蟲的可持續(xù)控制時(shí)期(1992 年至今)害蟲可持續(xù)控制(sustainable pest management,SPM)是有害生物控制的一種戰(zhàn)略思想,它要求努力尋找既能滿足當(dāng)前社會(huì)對(duì)有害生物控制的需求,又不對(duì)今后社會(huì)對(duì)有害生物控制需求的能力構(gòu)成危害,經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益相互協(xié)調(diào)的有害生物控制策略和方法。1992 年 6 月,聯(lián)合國(guó)在巴西首都里約熱內(nèi)盧召開“第二次環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”上,許多學(xué)者認(rèn)為影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根源是農(nóng)藥和化肥。1995 年 7 月,在荷蘭海牙召開的第 13 屆國(guó)際植物保護(hù)大會(huì)上,明確提出了發(fā)展可持續(xù)的植物保護(hù),并以此作為大會(huì)的主題。將有害生物的危害列為農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)的首要自然災(zāi)害。要實(shí)現(xiàn)農(nóng)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,就必須有與之相適應(yīng)的有害生物可持續(xù)控制策略和方法。中國(guó)害蟲生物防控的歷史 ◆中國(guó)古代害蟲生物防控 中國(guó)是世界上發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用害蟲天敵最早的國(guó)家,也是天敵昆蟲產(chǎn)業(yè)化最早的國(guó)家。早在3000 年前,《詩(shī)經(jīng)》中“螟蛉有子,裸贏負(fù)之”的詩(shī)句,記述了胡蜂類捕捉鱗翅目蛾類幼蟲的現(xiàn)象。公元 304 年左右,中國(guó)已有生物防治并將生物防治天敵作為物品進(jìn)行交易的記載。在以菌治蟲上,太湖地區(qū)的蠶農(nóng)早就具有利用死蠶浸液噴殺桑蟥的經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)古代對(duì)于害蟲生物防控的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐均居于世界領(lǐng)先地位。 ◆中國(guó)近代害蟲生物防控 中國(guó)把生物防控作為近代科學(xué)進(jìn)行研究則是 從 2 0 世 紀(jì) 3 0 年代開始的。1931 年浙江昆蟲局由吳福禎在嘉興設(shè)寄生蜂保護(hù)室,1932年又成立寄生蜂研究室,由祝汝佐主持。此后,數(shù)位昆蟲學(xué)家對(duì)一些天敵昆蟲做了零星調(diào)查和小面積防控試驗(yàn),發(fā)表 1 0 多篇有關(guān)論文,成為我國(guó)早期生物防控研究的重要文獻(xiàn)。當(dāng)時(shí)的研究重點(diǎn)對(duì)象為寄生性的寄生蜂和捕食性的瓢蟲。 新中國(guó)成立之后,中國(guó)有組織地開展了生物防控科學(xué)研究和利用天敵大面積防控害蟲。20 世紀(jì) 50 年代著重于傳統(tǒng)生物防控的天敵引種工作,從國(guó)外引進(jìn)了澳洲瓢蟲、孟氏隱唇瓢蟲、日光蜂、麗蚜小蜂、捕食螨和蘇云金桿菌、乳狀菌、微孢子蟲、線蟲、桿狀病毒等多種天敵昆蟲和微生物農(nóng)藥品種。此后,由于化學(xué)農(nóng)藥的廣泛應(yīng)用,生物防控和作用一度被輕視。60 年代以來(lái),化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生的一系列嚴(yán)重副作用引起世界各國(guó)政府和社會(huì)的普遍關(guān)注,生物防控重新得到重視。70 年代以來(lái),開始注重天敵的保護(hù)和利用,并開展機(jī)械化繁殖赤眼蜂的研究。隨著生物防控工作的積極開展,各地對(duì)天敵資源的調(diào)查也給予了重視。1979~1983 年農(nóng)業(yè)部組織各省、直轄市、自治區(qū)有關(guān)單位,開展了農(nóng)作物害蟲天敵資源調(diào)查,初步明確了我國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)作物害蟲的天敵資源,主要種類及其區(qū)域分布。通過(guò)開展天敵調(diào)查,明確了豐富的天敵資源在控制害蟲方面的巨大作用,并發(fā)現(xiàn)了很多可以利用的優(yōu)勢(shì)種,為我國(guó)生物防控奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此期間,中央和地方各級(jí)政府相繼投資建成了 100 多個(gè)繁蜂站和微生物實(shí)驗(yàn)工廠,農(nóng)業(yè)部于 1979~1982 年先后建立了 10 個(gè)省級(jí)生物防治站。1985 年農(nóng)業(yè)部全國(guó)植物保護(hù)總站防治處成立了全國(guó)赤眼蜂應(yīng)用技術(shù)協(xié)作組和全國(guó) Bt 應(yīng)用技術(shù)協(xié)作組?!捌呶濉逼陂g,我國(guó)生物防治科技首次被列入國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃,生物防控技術(shù)在防治農(nóng)林病蟲草害、倉(cāng)儲(chǔ)害蟲、衛(wèi)生害蟲等方面的應(yīng)用研究迅速發(fā)展。1972 年全國(guó)生物防治面積為 8×104 hm2,1986 年超過(guò) 1.7×1 0 7 hm2, 到 1996 年已達(dá)2.8×1 0 7 hm2,中國(guó)生物防控進(jìn)入新的發(fā)展階段。 在 2006 年提出綠色植保、綠色防控之前,中國(guó)害蟲生物防控策略、技術(shù)基本與國(guó)際發(fā)展保持一致甚至落后于國(guó)際先進(jìn)水平。我國(guó)生物防控學(xué)科把引進(jìn)國(guó)外天敵昆蟲防治外來(lái)有害生物、保護(hù)和利用本地天敵放在首位,大力開展機(jī)械化繁殖優(yōu)勢(shì)種天敵和工廠化生產(chǎn)微生物制劑的研究,形成了我國(guó)的特色,并逐漸形成學(xué)科交叉,有分子生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)等學(xué)科滲透參入的生物防控學(xué)科 。 ◆中國(guó)害蟲綠色防控時(shí)期(2006~2017 年) 2006 年 4 月,原農(nóng)業(yè)部在湖北省襄樊市召開全國(guó)植保工作會(huì)議上全面總結(jié)了新中國(guó)建立以來(lái)我國(guó)植物保護(hù)工作所取得的巨大成績(jī)和存在的問題,深入分析了當(dāng)時(shí)及以后的發(fā)展形勢(shì),明確提出了“公共植?!焙汀熬G色植保”理念;2008 年,推進(jìn)有害生物綠色防控。 ◆中國(guó)害蟲生態(tài)化防控時(shí)期(2017 年至今) 中國(guó)從 2006 年至 2007 年提出“綠色增長(zhǎng)方式”,2017 年正式提出“生態(tài)文明”發(fā)展理念,特別是黨的十九大報(bào)告中把生態(tài)文明列為千年發(fā)展大計(jì),由此我國(guó)全面進(jìn)入了生態(tài)文明發(fā)展新時(shí)代,植物保護(hù)也由傳統(tǒng)的農(nóng)藥植物保護(hù)轉(zhuǎn)入生態(tài)植物保護(hù)時(shí)代,害蟲的生態(tài)化防控技術(shù)隨之得到大發(fā)展。 生態(tài)植物保護(hù)學(xué)的內(nèi)涵為:以生態(tài)文明理念為指導(dǎo),以農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為管理對(duì)象;全面清潔田園,采用生物質(zhì)資源全物質(zhì)循環(huán)利用技術(shù),破壞病蟲害的攜帶載體或潛伏場(chǎng)所,消除病蟲源,實(shí)現(xiàn)源頭治理;加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警,掌控病蟲害發(fā)生發(fā)展動(dòng)態(tài);廣泛使用物理防控技術(shù),壓低病蟲發(fā)生基數(shù);構(gòu)建最簡(jiǎn)生物多樣性,實(shí)施“嵌入式”生物防控;綜合運(yùn)用生物與生物之間相生相克、生物與環(huán)境之間共生共榮的生態(tài)關(guān)系,實(shí)施生態(tài)調(diào)控;促進(jìn)可持續(xù)治理、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的目標(biāo)。害蟲生態(tài)化防控就是在生態(tài)植物保護(hù)學(xué)理論的指導(dǎo)下,針對(duì)某種害蟲的生態(tài)化技術(shù)集成與應(yīng)用 。 作者:劉玉升((山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,新農(nóng)村發(fā)展研究院) 本公眾號(hào)歡迎分享,凡轉(zhuǎn)載文章,除了為作者署名外,還請(qǐng)?jiān)谖恼伦钋盎蛘咦詈笞⒚鳎?strong>本文轉(zhuǎn)載自:溫室園藝農(nóng)業(yè)工程技術(shù)公眾號(hào)。
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