可持續(xù)利用天敵昆蟲防治設(shè)施蔬菜害蟲的進(jìn)展及模式創(chuàng)新_張帆.pdf
溫室園藝2017-1116DOI: 10.16815/j.cnki.11-5436/s.2017.31.002中國是蔬菜生產(chǎn)和消費(fèi)大國,設(shè)施蔬菜生產(chǎn)發(fā)展迅速,據(jù)統(tǒng)計(jì)自 2013 年中國設(shè)施蔬菜種植面積從 368 萬 hm2增長到 2016 年的 391.5 萬 hm2,目前發(fā)展面積還在不斷擴(kuò)大,預(yù)計(jì) 2020 年將會(huì)達(dá)到 410.5 萬 hm2 1-2。設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展,使蔬菜生產(chǎn)的品種和產(chǎn)量得到快速增長,但同時(shí)也給害蟲提供了適宜的生長、繁殖和為害的生態(tài)環(huán)境,如蚜蟲、薊馬類、粉虱類、斑潛蠅等小型害蟲得到充分有利的發(fā)育條件,有猖獗為害的趨勢。害蟲發(fā)生面積不斷擴(kuò)大,一般可造成產(chǎn)量損失15%30%,嚴(yán)重的減產(chǎn) 50以上,甚至絕收或使產(chǎn)品失去其商品價(jià)值,害蟲嚴(yán)重影響蔬菜產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì),對生產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)蔬菜生產(chǎn)周期較短,害蟲的發(fā)生種類多、危害重,化學(xué)農(nóng)藥防治見效快成為主要防治方式,但由于害蟲抗藥性劇增,同時(shí)殺傷大量自然天敵,致使害蟲為害越來越嚴(yán)重,愈加難以防治。另外,農(nóng)藥不合理的使用,使高達(dá) 80% 的農(nóng)藥飄移或流失到非靶標(biāo)生物、土壤和水域中,嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境?;瘜W(xué)農(nóng)藥通過生物富集在作物體內(nèi)形成較高殘留,再通過食物鏈危害人體健康,食用蔬菜發(fā)生食物中毒和中國出口蔬菜受阻事件時(shí)有發(fā)生,給人類的生存和農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。因此,害蟲的生態(tài)、生物控制措施已成為目前的害蟲防控首選技術(shù)和發(fā)展方向,研發(fā)害蟲防治新產(chǎn)品、新技術(shù),是提高人們的生活質(zhì)量,改善生存和生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)農(nóng)民增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展不可或缺的重要措施。近年來,在國家相關(guān)科研和推廣項(xiàng)目資助下,在蔬菜害蟲生物防治,特別是保護(hù)利用天敵昆蟲控制蔬菜害蟲方面,取得了一系列的進(jìn)展。天敵昆蟲是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)存在的重要害蟲控制因子 在農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng)中,處于第二營養(yǎng)級(初級消費(fèi)者)的每一種害蟲都會(huì)有一種或多種天敵昆蟲,對其及寄生或直接捕食?;谏鷳B(tài)學(xué)原理開可持續(xù)利用天敵昆蟲防治設(shè)施蔬菜害蟲的進(jìn)展及模式創(chuàng)新張 帆,李 姝,王 甦 (北京市農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)環(huán)境保護(hù)研究所,北京 100097)【摘要】傳統(tǒng)的設(shè)施蔬菜栽培方式為蚜蟲類、薊馬類、粉虱類、斑潛蠅等小型害蟲提供了適宜的生長、繁殖和為害的生態(tài)環(huán)境,易暴發(fā)嚴(yán)重危害。而天敵昆蟲是自然存在的害蟲控制因子,是目前害蟲生物防治的首選技術(shù)和發(fā)展方向。文章介紹和分析了蔬菜害蟲的天敵昆蟲應(yīng)用的主要類型及研究進(jìn)展,并對設(shè)施蔬菜的主要害蟲的生物防治應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)闡述,明確了幾種天敵昆蟲精準(zhǔn)釋放參數(shù)、混合釋放機(jī)理及其功能植物種類與布局等,提出了設(shè)施蔬菜害蟲的天敵保護(hù)利用技術(shù)新模式。溫室園藝2017-1117展害蟲綜合治理,強(qiáng)調(diào)利用天敵因子自然制約害蟲種群增長的方法 , 達(dá)到減少農(nóng)作物生長受害和產(chǎn)量損失的目的3。自然條件下,天敵昆蟲資源非常豐富。如浙江大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)查明了中國蔬菜生態(tài)系統(tǒng)中天敵昆蟲 466 種,其中新種 37 種、中國新紀(jì)錄 45 種,主要蔬菜害蟲的優(yōu)勢天敵昆蟲種類有小菜蛾 43 種、菜粉蝶 47 種、煙粉虱 37 種、蚜蟲 34 種、豌豆彩潛蠅 11 種,而蔥斑潛蠅和美洲斑潛蠅分別 7 種。人為干預(yù)(如藥劑防治害蟲等)會(huì)造成天敵的“缺失”,致使生態(tài)失衡,這是害蟲成災(zāi)的重要原因之一。通過減少或消弱對天敵的不利因素和增強(qiáng)對天敵的有利因素,充分發(fā)揮天敵的作用是重構(gòu)和恢復(fù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的有效途徑。以天敵為核心的害蟲生物防治分為 3 種類型。經(jīng)典生物防治: 引入外來天敵昆蟲防治外來入侵性害蟲的生物防治方法,如利用原產(chǎn)美洲地區(qū)的麗蚜小蜂防治入侵性害蟲煙粉虱,是典型的生物防治案例。 增強(qiáng)型生物防治: 通過人工飼養(yǎng)等方式,大規(guī)模生產(chǎn)天敵昆蟲,并利用“淹沒式”釋放及“接種式”釋放的方法,有效控害。如赤眼蜂的大規(guī)模工廠化生產(chǎn)與淹沒式釋放。 保護(hù)型生物防治: 綜合協(xié)調(diào)生防作用物與生態(tài)系統(tǒng)之間,以及外部理化環(huán)境之間的關(guān)系,通過加強(qiáng)植被管理、應(yīng)用功能景觀以及優(yōu)化理化環(huán)境關(guān)系,來提升生物防治應(yīng)用效率的方法,如蜜源植物等對天敵的增殖與保護(hù)。天敵昆蟲作為傳統(tǒng)的生物防治產(chǎn)品,在控制設(shè)施蔬菜蟲(螨)害,保證其產(chǎn)量和品質(zhì)中起著不可替代的作用,具有效果穩(wěn)定、持效期長、避免害蟲產(chǎn)生抗藥性、保護(hù)自然天敵、不污染環(huán)境、維持生態(tài)平衡等特點(diǎn),在農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和無公害蔬菜生產(chǎn)中具有明顯優(yōu)勢。天敵昆蟲防治設(shè)施蔬菜害蟲的應(yīng)用進(jìn)展 中國是最早開展人工生物防治的國家,早在公元前 304 年,就有利用捕食性昆蟲黃猄蟻來防治柑桔園中的害蟲的紀(jì)錄3。從 20 世紀(jì) 50年代起,從國外引入的赤眼蜂、澳洲瓢蟲、孟氏隱唇瓢蟲等開啟了中國傳統(tǒng)生物防治的序幕4。1979 年從英國引入麗蚜小蜂成功控制了中國內(nèi)溫室白粉虱的為害,并在北京、天津、遼寧等省市推廣5。據(jù) Van Lenteren6統(tǒng)計(jì),全球天敵應(yīng)用產(chǎn)生的效益 80% 集中在溫室農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中,麗蚜小蜂的收益占據(jù) 25%,捕食螨(智利小植綏螨)和黃瓜鈍綏螨的收益占 12%。由于中國設(shè)施蔬菜害蟲以蚜蟲、粉虱、葉螨、薊馬為主,所應(yīng)用的天敵昆蟲有蚜繭蜂、蚜小蜂、捕食螨、捕食性瓢蟲、草蛉、捕食性蝽、食蚜蠅、食蚜癭蚊等。近年來,中國有很多在溫室內(nèi)釋放麗蚜小蜂7-8、東亞小花蝽9-10、異色瓢蟲11、巴氏鈍綏螨12來控制溫室害蟲效果評價(jià)的實(shí)例報(bào)道。天敵田間應(yīng)用存在的主要技術(shù)問題 在目前的實(shí)際應(yīng)用中,特別是設(shè)施蔬菜害蟲的防控中還存在一些問題,使得天敵田間控害效果不穩(wěn)定,影響控害效果和生產(chǎn)效益。主要有以下問題需要研究和解決:影響天敵田間控害效果的關(guān)鍵點(diǎn);針對特定目標(biāo)害蟲及其種群數(shù)量,天敵田間釋放(接種式、淹沒式)方式的選擇;確定天敵昆蟲田間精準(zhǔn)釋放技術(shù)參數(shù)及其科學(xué)依據(jù);確定天敵組合釋放的作用原理(增效或干擾);天敵釋放后,使其種群能夠在田間定殖和延續(xù)的方法;以作物種植系統(tǒng)整體出發(fā)的主要害蟲生物防治總體方案??沙掷m(xù)利用天敵昆蟲防治害蟲新模式的研究和建立 針對上述天敵昆蟲應(yīng)用中的重大科學(xué)技術(shù)問題,筆者所在的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究,獲得了一些具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的成果,并在田間生產(chǎn)中進(jìn)行了驗(yàn)證和示范。下面以設(shè)施蔬菜害蟲防控為例進(jìn)行介紹。溫室園藝2017-1118研究系統(tǒng)和對象的選擇粉虱、蚜蟲和薊馬 3 類害蟲對設(shè)施蔬菜生產(chǎn)為害巨大,具有體型小、繁殖快、易擴(kuò)散等特點(diǎn),更由于其抗藥性強(qiáng)而難于防治,嚴(yán)重影響蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)。研究團(tuán)隊(duì)以大棚栽培的茄子、番茄、青椒上的粉虱、蚜蟲和薊馬為對象,選擇了對目標(biāo)害蟲控害能力較好且容易人工大量繁殖的幾種天敵(表 1),開展了較為系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)研究。天敵單獨(dú)應(yīng)用及量化參數(shù)根據(jù)已報(bào)道的相關(guān)天敵生物生態(tài)學(xué)特性(起點(diǎn)溫度 /有效積溫 / 卵 - 成蟲歷期 / 單雌產(chǎn)卵 / 成蟲壽命 / 存活率等),補(bǔ)充溫室條件下天敵 - 獵物的試驗(yàn)種群生命表及捕食功能反應(yīng)等(麗蚜小蜂、異色瓢蟲、東亞小花蝽等),分析確定了天敵釋放數(shù)量(益害比)及控害預(yù)期。根據(jù)天敵在目標(biāo)生態(tài)條件下的控害和擴(kuò)散行為等研究,明確釋放點(diǎn)數(shù)、次數(shù)和時(shí)間等參數(shù)(表 2)。 東亞小花 蝽 和麗蚜小蜂組合釋放防治粉虱類害蟲釋放天敵 3 周后,對煙粉虱 1 齡和2 齡若蟲,組合釋放的控害效果好于單獨(dú)釋放,具有增效作用;對煙粉虱 3 齡和 4齡若蟲,增效與干擾作用均不明顯。 異色瓢蟲、淺黃恩蚜小蜂和麗蚜小蜂組合釋放防治粉虱類害蟲異色瓢蟲對煙粉虱的若蟲,特別是被寄生個(gè)體,表現(xiàn)出極低的攻擊欲望,但其存在會(huì)嚴(yán)重影響寄生蜂的子代孵化率;2 種寄生蜂均在與瓢蟲組合時(shí)表現(xiàn)出更高的寄生效率,異色瓢蟲充當(dāng)了刺激寄生蜂種間競爭的角色。多種天敵復(fù)合防治多種害蟲的研究蔬菜生產(chǎn)中同一時(shí)間段內(nèi)會(huì)有多種害蟲危害,那么是否可以利用多種天敵復(fù)合釋放控制多種害蟲?在上述研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,提出了 3 種復(fù)合釋放模式:麗蚜小蜂、淺黃恩蚜小蜂、異色瓢蟲復(fù)合控制番茄粉虱、蚜蟲;東亞小花蝽、龜紋瓢蟲、捕食螨、麗蚜小蜂復(fù)合控制青椒薊馬、蚜蟲、葉螨、粉虱;異色瓢蟲、麗蚜小蜂、捕食螨復(fù)合控制茄子蚜蟲、葉螨、粉虱。但在實(shí)際應(yīng)用中需要根據(jù)蔬菜田間不同害蟲種群發(fā)生動(dòng)態(tài)的監(jiān)測數(shù)據(jù),靈活調(diào)整相對應(yīng)天敵的釋放時(shí)間和數(shù)量。天敵定殖與持續(xù)控害當(dāng)天敵釋放后,害蟲種群被壓低到一定數(shù)量后,缺少食物源的天敵數(shù)量也隨之銳減,一段時(shí)間后害蟲種群快速恢復(fù)并繼續(xù)危害。怎樣才能讓天敵在釋放地定殖繁衍并持續(xù)控害?經(jīng)過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),一些植物可以為天敵昆蟲提供食物、補(bǔ)充營養(yǎng)、棲境或產(chǎn)卵場所,保護(hù)和增殖天敵昆蟲種群,持續(xù)發(fā)揮控害作用。 蜜源植物的選擇與利用試驗(yàn)分別篩選出適合蔬菜、水稻和表 2 設(shè)施蔬菜幾種主要害蟲的天敵應(yīng)用技術(shù)參數(shù)天敵 - 害蟲 釋放時(shí)期 益害比 次數(shù) 點(diǎn) /100 m2日釋放時(shí)間 釋放部位麗蚜小蜂 - 煙粉虱 害蟲發(fā)生初期 1:1 23 7 8:00 中下部葉東亞小花蝽 - 西花薊馬 害蟲發(fā)生初期 1:20 23 15 早上及傍晚 中上部葉異色瓢蟲幼蟲 - 蚜蟲蚜株率 50% 以下 1:20 7 每株釋放 白天 上部葉片蚜株率 80% 以上 1:10 12 每株釋放 上部葉片表 1 研究體系及主要對象設(shè)施蔬菜 主要害蟲 施用天敵茄子 粉虱 蚜小蜂、小花蝽番茄 蚜蟲 捕食性瓢蟲青椒 薊馬 小花蝽、龜紋瓢蟲多種天敵組合防治單種害蟲的研究每種天敵都有偏好的獵物種類、齡期及其對生態(tài)條件的適應(yīng)性,而一種害蟲往往有多個(gè)天敵,多個(gè)天敵組合是否會(huì)提高田間控害效果?天敵種間的相互作用是怎樣?研究結(jié)果顯示: 淺黃恩蚜小蜂和麗蚜小蜂組合釋放防治粉虱類害蟲2 種寄生蜂組合釋放與麗蚜小蜂單獨(dú)釋放的控害(寄生和取食寄主)均可將粉虱種群持續(xù)穩(wěn)定的控制在較低水平,但兩處理間不存在明顯差異;在 40 天時(shí),單獨(dú)釋放麗蚜小蜂控害率最高,其次是兩種寄生蜂組合釋放,而單獨(dú)釋放淺黃恩蚜小蜂最低。麗蚜小蜂的存在會(huì)干擾淺黃恩蚜小蜂的控害作用,淺黃恩蚜小蜂不能競爭替代麗蚜小蜂。表明生態(tài)位相似的天敵的組合釋放在實(shí)際應(yīng)用中存在消極影響。溫室園藝2017-1119果園的蜜源植物,如三葉草、夏至草、波斯菊、荷蘭菊、芝麻、酢漿草、油菜等,并從花朵顏色、大小、氣味、開閉周期及獵物等方面,初步明確其對天敵的引誘機(jī)理,并在不同的作物田間進(jìn)行了組合、布局和驗(yàn)證。 天敵昆蟲伴存植物的篩選與利用通過試驗(yàn)證明,芝麻、綠豆、蓖麻、羅勒、苜蓿和南瓜可以作為誘集及增殖天敵群落的優(yōu)選植物,其小區(qū)內(nèi)天敵亞群落顯著高于其他植物。并且篩選出適宜保護(hù)地內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的天敵功能植物系統(tǒng),初步查明其上昆蟲種類及時(shí)間動(dòng)態(tài),提出了蔬菜溫室配植玉米帶、“小麥 - 玉米蚜 - 龜紋瓢蟲”等儲蓄植物系統(tǒng)。 溫室棚間功能植被多樣性提升通過試驗(yàn)篩選出波斯菊、矢車菊、綠豆和羅勒等有效誘集及增殖天敵的功能植物,試驗(yàn)小區(qū)天敵亞群落顯著提高,有利于持續(xù)涵養(yǎng)天敵昆蟲,增加園區(qū)內(nèi)天敵昆蟲多樣性。以天敵釋放為主的設(shè)施蔬菜主要害蟲的生物防治新模式經(jīng)過多年的研究、驗(yàn)證和改進(jìn),提出了設(shè)施蔬菜主要害蟲的生物防治新模式,主要包括迷你工廠繁育天敵天敵復(fù)合釋放功能植物增殖保育天敵整體景觀增效調(diào)控天敵(圖 13)。 番茄害蟲種植(培養(yǎng))功能植物(玉米、苘麻、菜豆)害蟲(粉虱、蚜蟲等)監(jiān)測早期釋放天敵(麗蚜小蜂、淺黃恩蚜小蜂、異色瓢蟲等)昆蟲及其天敵種群動(dòng)態(tài)監(jiān)測補(bǔ)充釋放天敵控制害蟲。 青椒害蟲種植(培養(yǎng))功能植物(玉米、苘麻、蕓豆)害蟲(薊馬、蚜蟲、葉螨、粉虱)監(jiān)測早期釋放天敵(東亞小花蝽、龜紋瓢蟲、捕食螨、麗蚜小蜂)昆蟲動(dòng)態(tài)監(jiān)測控制害蟲。 茄子害蟲種植(培養(yǎng))功能植物(玉米、苘麻、小麥)害蟲(蚜蟲、粉虱、葉螨)監(jiān)測早期釋放天敵(異色瓢蟲、麗蚜小蜂、捕食螨)昆蟲動(dòng)態(tài)監(jiān)測 -控制害蟲。圖 1 利用寄生性天敵麗蚜小蜂防治番茄粉虱圖 2 釋放異色瓢蟲防治彩椒蚜蟲彩椒受蚜蟲為害嚴(yán)重異色瓢蟲棚內(nèi)蛹(定殖)釋放異色瓢蟲幼蟲蚜蟲被抑制后彩椒生長健康溫室園藝2017-1120結(jié)論及討論 設(shè)施栽培技術(shù)不斷發(fā)展,在為人類帶來更豐富的蔬菜產(chǎn)品時(shí),其特殊的環(huán)境也加重了昆蟲的發(fā)生與為害,長期的化學(xué)防治已引起了害蟲的抗藥性、農(nóng)藥殘留等問題。毫無疑問,生物防治在設(shè)施病蟲害的綜合治理中逐漸會(huì)上升至重要地位,利用天敵昆蟲捕食或寄生害蟲在溫室中的應(yīng)用雖已取得了一定成效,但還有很多問題亟待解決。針對指定的靶標(biāo)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng),而不是單一作物上的單一害蟲而開展天敵昆蟲的選擇與釋放工作。通過這種釋放方式,不但可以形成“天敵 +害蟲”的穩(wěn)定生態(tài)群落,并且可以針對不同時(shí)期的優(yōu)勢害蟲,自我調(diào)節(jié)天敵群落的結(jié)構(gòu)規(guī)模,主動(dòng)防御害蟲,抑制害蟲爆發(fā)。此外,這種復(fù)合釋放方式,增加了靶標(biāo)生態(tài)系統(tǒng)中的多樣性水平,延長了生態(tài)競爭的緩沖條件,也有效地減少了天敵昆蟲種群發(fā)展后如非靶標(biāo)作用等的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。建設(shè)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀結(jié)構(gòu),增加植被多樣性,提高農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀自身的病蟲害防治能力,是近年來新興的生物防治應(yīng)用輔助策略之一。但針對景觀植被結(jié)構(gòu)及規(guī)模管理對天敵昆蟲適生性及群落動(dòng)態(tài)影響的研究還十分有限。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向自動(dòng)化、精細(xì)化和量化調(diào)控等方面的飛躍式發(fā)展,如何盡量減少植物保護(hù)投入品(包括天敵昆蟲),而通過主動(dòng)調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)所依托的自然和農(nóng)業(yè)景觀來實(shí)現(xiàn)以生物防治為核心的現(xiàn)代綠色循環(huán)型植物保護(hù)體系,才是今后為之投入與發(fā)展的目標(biāo)。歐美國家已經(jīng)建立以天敵昆蟲為核心的生物防治綜合生態(tài)功能體系。眾多生態(tài)因子,如輔助植物多樣性管理、土壤腐殖質(zhì)的調(diào)控、溫室及保護(hù)地的量化防治策略等均作為生物防治的增強(qiáng)因素而加以整合。因此,如何針對中國現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),利用當(dāng)?shù)刎S富的天敵資源,開發(fā)研究出適于當(dāng)?shù)貞?yīng)用的多層次復(fù)合量化“訂制型”生物防治新模式,已經(jīng)是一個(gè)刻不容緩的問題。參考文獻(xiàn)1 李天來 . 我國設(shè)施蔬菜科技與產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 J. 中國農(nóng)村科技 ,2016(5):75-77.2 喻景權(quán),周杰.“十二五”我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進(jìn)展及其展望 J. 中國蔬菜 ,2016,1(9):18-30.3 陳學(xué)新,任順祥,張帆,等.天敵昆蟲控害機(jī)制與可持續(xù)利用J.應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào) ,2013,50(1):9-18.4 張帆 , 李姝 , 肖達(dá) , 等 . 中國設(shè)施蔬菜害蟲天敵昆蟲應(yīng)用研究進(jìn)展 J. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué) ,2015,48(17):3463-3476.5 程洪坤 , 田毓起 , 魏炳傳 , 等 . 麗蚜小蜂商品化生產(chǎn)技術(shù) . 中國生物防治 J.1989(4):178-181.6VanLenteren, J C. 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