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生物防治

生物防治(Biological control),是采用寄生、病原性天敌或者捕食等生物自然的方式和手段来控制病虫害的方法。

中国是世界上最早开始利用天敌昆虫进行生物防治的国家,《南方草木状》《岭南录异记》等古籍中都曾记载用黄獠蚁来防治枳橘害虫。19世纪80年代,昆虫学家柯贝尔利用澳洲飘虫解决了吹绵蚧的危害,拯救了加利福尼亚州洲的柑橘属生产业,这一成功事例被称为“柯贝尔治虫法”,推动了世界范围内以天敌治虫的广泛研究与应用。1893年,欧洲植物病理学奠基人Dr.Carl Freiherr von Tubeuf首先提出生物防治的概念。19世纪80年代到第二次世界大战爆发期间,生物防治发展迅速。二战后,随着有机杀虫剂出现,人们开始依赖化学农药,化学防治成为治虫防病的主要办法。20世纪60年代,人们开始意识到滥用化学农药造成的生物及人体危害。人们开始重视利用生物活体或其代谢产物制成对有害生物进行防治的生物农药,并越来越注重用微小生物来防治病虫、禾本科杂草,已经利用工厂化方法生产这些生物农药,使生物防治与化学农药防治、农业防治等一样可以普遍运用到农业生产中去。

生物防治主要包括以虫治虫、以菌治虫及其他有益动物的利用。近年来发展的利用害虫不育性,利用自然的或人工合成的昆虫激素防治害虫也被归入生物防治内容中。和化学防治相比,生物防治安全、环保,对环境以及人类的危害较小,是一种绿色、无污染的防治方法,但目前防治效果并没有化学防治那么快,需要一个较长的生长周期。除此之外,能够利用生物防治控制的害虫数量和种类有限。

发展历史

人类利用天敌去防治害虫的历史相当悠久,中国是世界上最早开始利用天敌昆虫进行生物防治的国家,晋代嵇含所著的《南方草木状》载:“交州人以席囊贮蚁街市者,其巢如薄絮,囊皆连枝叶,蚁在其中。并巢同卖。蚁赤黄色,大于常蚁。南方枳橘无此蚁,则其实皆为群蠹所伤,无复一完者矣。”唐朝刘恂《岭南录异记》(约公元877年)也有类似记载。上述文献所载“蚁”,据考证很可能就是在广州市地区附近橘农用来防止枳橘害虫的黄獠蚁,后期文献又记载了许多利用益鸟和益虫防控病虫害的例子,如利用养鸭来防控稻田里面的蝗虫和蟛蜞,并一直沿用至今。但这项技术在长期的历史发展中,因客观因素未能进一步发展。

19世纪80年代,加利福尼亚州的柑桔树由于一种叫吹绵蚧的害虫危害,几乎全部果树都被毁灭。有位名叫柯贝尔的昆虫学家,受美国农业部的委托,来到了吹绵蚧的原产地澳大利亚。在那里他发现澳洲瓢虫专门捕食吹绵蚧。第二年,他带回了100多只澳洲飘虫,经过繁殖后放进了柑桔园。瓢虫在这里生长、繁殖特别迅速,解决了吹绵蚧的危害,挽救了加利福尼亚洲的柑橘属生产业。100多年来,由于注意了护瓢治蚧,这里再也没有闹过蚧灾。这一成功事例被称为“柯贝尔治虫法”,推动了世界范围内以天敌治虫的广泛研究与应用。

1893年,欧洲植物病理学奠基人Dr.Carl Freiherr von Tubeuf首先提出生物防治的概念。19世纪80年代到第二次世界大战爆发期间,生物防治发展迅速,第二次世界大战后,有机杀虫剂出现,人们开始依赖化学农药,认为化学农药是治虫防病的“绝对”有效武器,于是化学防治成为治虫防病的主要办法。

但由于大量农药、化肥的使用,环境污染问题日趋严重,越来越多的害虫逐渐产生了抗药性,常用的化学农药难以产生良好的杀虫脒效果。同时,大量化学农药的使用,各种农作物、蔬菜上残留的农药会伴随着食物链进入人体内,威胁人类生命健康。1962年,美国女海洋生物学家莱切尔·卡尔逊出版了《寂静的春天》一书。这本书借用文学手法比较全面地谈到了滥用化学农药造成生物及人体危害的情况,向人们敲响了警钟。人们开始思考化学农药带来的灾难,如农药对环境的污染,残留农药对人的毒害,长期使用后,害虫病菌的抗药性增强,次要害虫爆发,由于天敌也被农药杀灭,使主要害虫再度猖獗等等。人们开始重视利用生物活体或其代谢产物制成对有害生物进行防治的生物农药,并越来越注重用微小生物来防治病虫、禾本科杂草,已经利用工厂化方法生产这些生物农药,使生物防治与化学农药防治、农业防治等一样可以普遍运用到农业生产中去。

分类

生物防治主要包括以虫治虫、以菌治虫及其他有益动物的利用。近年来发展的利用害虫不育性,利用自然的或人工合成的昆虫激素防治害虫也被归入生物防治内容中。

以虫治虫

到目前为止,利用天敌昆虫防治害虫是生物防治中应用最广、最多的方法。天敌昆虫可分为捕食性天敌和寄生性天敌两大类别。

捕食性天敌

捕食性天敌分属于18个目近200 个科,其中效果较好而常利用的主要是瓢虫、草蛉、食蚜蝇科食虫虻科、蚂蚁、食虫蝽象泥蜂步行虫等。捕食性天敌一般一生要求捕食多个捕食对象,并均较被猎取的虫体要大。捕获后立即杀死,咬食或刺吸其个体。成虫、美国白灯蛾的食物来源通常是相同的,均营自由生活。

寄生性天敌

寄生性天敌分属于5个目97个科,大多数种类均属膜翅目双翅目,被广泛利用的主要是寄生蜂寄蝇科寄生性天敌一般一生仅寄生一个对象,且均较寄主虫体小。它从幼虫期寄生于虫体内或体外,最后寄主随着天敌幼虫的发育而死亡。成虫和幼虫食物来源完全不同,成虫自由生活。

以菌治虫

利用病原菌防治害虫,早在19世纪末叶即已开始,但直至近20年来由于药剂防治所带来的问题日趋严重以及能使昆虫致病的病原物相继被发现,才引起了广泛注意,发展较快。病原微生物的种类较多,有真菌、细菌、病毒、立克次体、原生动物和线虫等,目前已记述有2000多处,但以真菌和细菌应用较为广泛。

细菌

致病的细菌种类很多,其中以芽孢杆菌、无芽孢杆菌、球杆菌研究最多。芽孢杆菌能产生芽孢抵抗不良环境,并且在生长发育过程中能形成具有蛋白质毒素的伴孢晶体,对多种昆虫,尤其是对鳞翅目昆虫有很强的毒杀作用。此外,在国外普遍应用的细菌杀虫剂,除苏云金杆菌、水稻稻金翅夜蛾菌外,尚有日本金龟子流乳病菌(包括日本金龟芽孢杆菌属和慢死芽孢杆菌两种)。

真菌

真菌占昆虫病原菌种类的60%以上,现已发现有500余种,用于生物防治上最广泛的有巴氏蚕白僵菌绿僵菌、虫霉、赤座霉和蜡蚧轮枝菌。其中白僵菌引起的病害占21%,寄主范围广,致病力和适应性较强,寄主昆虫有200多种。我国利用白僵菌防治地老虎、蛴螬、甜菜象甘蓝夜蛾红蜘蛛蓟马科大叶蝉科等数十种害虫,均取得了不同程度的防治效果。

病毒

病毒是近年来发展较快的一个病原物类群,对害虫有专一性,且在一定条件下能反复感染。据报道,昆虫和螨形总目的病毒有1000多种,其中以鳞翅目为最多。昆虫的病毒最主要的有包涵体病毒和非包涵体病毒两大类。前者是在寄主细胞内形成各种形状和大小不同的蛋白质包涵体,包涵体内含有病毒粒子;后者在寄主细胞内不形成包涵体,病毒游离于细胞中。有的根据病毒在寄主细胞中生长发育所处的部位分为核和细胞质两类病毒,其中对核多角体病毒NPV、细胞质多角体病毒CPV、颗粒病毒GV的应用研究最多。

其他病原微生物

已知与昆虫有关的微孢子虫有100多种,可寄生于鳞翅目、鞘翅目等12个目的昆虫。在防治蝗虫中,近年来已开展了应用试验。能使昆虫致病的立克次体主要是微立克次体属的一些种,为寄生于双翅目、鞘翅目和鳞翅目的一些种类。昆虫病原线虫是有效天敌类群之一,现已发现有3000种以上的昆虫有线虫寄生,其中最主要的是索线虫类、球线虫类和新线虫类,可导致昆虫发育不良和生殖力减退以至滞育和死亡。

其他有益动物

节肢动物门蛛形纲中的蜘蛛目蜱螨目,其中一些种类对害虫的控制作用已日益受到人们的重视。食虫益鸟、某些两栖纲捕食害虫方面也有一定的作用。

利用害虫不育性

害虫的不育性防治就是利用多种特异方法,破坏害虫的生殖腺的生理功能,或是利用害虫遗传成分的改变,使雄性不产生精子,雌性排卵障碍,或受精卵不能正常发育,同时将这些大量不育个体释放到自然种群中去交配,从而造成害虫后代不育。在害虫一定的世代中连续使用这种方法,可以使其种群数量一再减少,最后达到消灭害虫的目的。

昆虫激素防治

昆虫的激素类别很多,根据激素的分泌及作用过程可分为内激素和外激素两大类。内激素是昆虫分泌在体内的化学物质,外激素则是分泌在体外的挥发性化学物质。在害虫防治工作中,研究和应用较多的是外激素中的性外激素,也称为性信息激素。不少种类的性外激素目前可用人工合成,此外也可用粗提的方法获得。

运用性外激素防治害虫,主要是采取直接诱杀和干扰交配两种方式。诱捕法,即在一定区域内使用足够数量的诱捕器,并使诱得的雄虫数比雌虫数多,而造成田间雌虫保持不孕状态,从而降低下一代虫口数量。干扰交配即迷向法,它的依据是在田间释放大量性外激素破坏雌雄虫之间的正常信息联系,使雄虫失去寻找雌虫的定向能力,而不能进行交配。近十几年来,昆虫激素的研究发展极为迅速,并且已逐步应用到害虫测报及防治工作中去。这方面的进展为害虫防治开辟了新的领域。

优点与问题

生物防治的核心即是利用生态环境中各种生物之间的相互作用以及竞争的生物学现象,以此来减弱一些病虫害带来的损失。和化学防治相比,生物防治安全、环保,对环境以及人类的危害较小,是一种绿色、无污染的防治方法,但目前防治效果并没有化学防治那么快,需要一个较长的生长周期。除此之外,能够利用生物防治控制的害虫数量和种类有限。

相关案例

1964年美国佛罗里达州首次出现柑橘属根象甲,果农用毒性大的化学药剂进行防治,由于环境和人体健康的关系,用过药的柑桔不能上市,结果许多农药被停用。1994年美国科学家开始寻找治理根象鼻虫的天敌,终于在两年后找到了一种可以寄生在根象甲内的线虫。将该线虫喷洒到土壤上,线虫就钻向树根,寻找柑桔根象甲美国白灯蛾,一进入幼虫体内,就释放出携带的细菌,在48小时内细菌将杀死根象甲幼虫。而后,线虫进行繁殖,进而取食细菌,从幼虫发育成成虫。细菌和线虫是共生关系,线虫是寄主和侵染的媒介。因为该细菌在线虫外不能存活,线虫给细菌存活的场所,进行繁殖。线虫幼虫取食细菌,长成成虫。一旦细菌杀死了根象甲幼虫,它就释放出细菌抗生素,抑制其它细菌生长,在没有其它细菌竟争的条件下大量繁殖和生长。线虫柑橘属象鼻虫幼虫内只能存活生长三代,然后携带着隐藏在肠道内的细菌离开死亡的幼虫,去寻找新的柑桔根象甲幼虫。

相关活动

2018年5月14日至16日,首届国际生物防治大会在北京召开,主题是“生物防治与人类健康”,来自40多个国家的1000余位科学家出席大会,共同为全球生物防治以及农业绿色发展建言献策。

参考资料

..2024-11-20

生物防治 没有硝烟的“战争”.中国政府网.2024-11-20