三、生物防治
生物防治是利用有益生物及其代谢产物控制有害生物种群数量的一种防治方法。生物防治对人、畜安全,对环境影响极小,尤其是利用有益生物活体防治病、虫、草害。首先,由于有益生物活体的寄主专化性,不仅对人、畜安全,而且也不存在残留和环境污染问题。其次,生物防治对有害生物可以达到长期控制的目的,且不易产生抗性问题。如美国利用澳洲瓢虫防治柑橘吹绵蚧,加拿大利用核型多角体病毒防治云杉叶蜂都收到了“一劳永逸”的控制效果。另外,生物防治的自然资源丰富,具有易于开发等优点。但生物防治仍具有很大的局限性,如生物防治的作用效果慢,防治成本高,防治范围较窄,受气候条件影响较大,不容易批量生产等。
1.害虫生物防治
(1)利用天敌昆虫和有益动物防治害虫。
①捕食性天敌昆虫。捕食性天敌昆虫种类很多,其中效果较好,常利用的有瓢虫、草蛉、螳螂、猎蝽、食蚜蝇、虎甲、蜻蜓等。这类天敌一般食虫量大,在其生长发育过程中,必须吃掉几个、几十个甚至几百个虫体才能完成发育;这类天敌一般个体比被捕食者大,在自然界控制害虫的猖獗有十分明显的作用。例如,棉田应用瓢虫、草蛉等防治棉蚜可取得一定的成效;再如,大红瓢虫在防治吹绵蚧方面获得了良好的成效。
②寄生性天敌昆虫。这类天敌寄生于害虫体内或体外,以其体液和组织为食,最终导致寄主死亡。此类天敌个体一般较寄主小,数量比寄主多,往往在1个寄主上可育出一至多个个体。常见的种类有赤眼蜂、姬蜂、肿腿蜂、茧蜂及寄蚬类等。如目前工厂化大量生产赤眼蜂,用于防治鳞翅目害虫如松毛虫、玉米螟、稻纵卷叶蜞、大豆食心虫、棉铃虫等效果显著。
③其他有益动物。
a.蜘蛛及捕食螨。蜘蛛是肉食性动物,是捕食性天敌中的主要类群,其主要的种类有草间小黑蛛、拟环纹狼蛛、水狼蛛、八斑球腹蛛等。捕食蟎是指具有捕食害蟎及害虫能力的螨类的统称,具有捕食量大、食物范围广、发育期短、适应性强的特点。目前应用比较成功的有纽氏钝绥螨、尼氏钝绥螨和拟长毛钝绥螨等。例如,我国最早将尼氏钝绥螨用于橘园防控柑橘始叶蝶和柑橘全爪螨,后在大棚草莓上释放用以防控二班叶螨和朱砂叶螨。尼氏钝绥螨自然抗性种群已被发现,人工大量饲养散放技术也已成熟,应用前景广阔。
b.蛙类、鸟类及其他动物。蛙类食量大,所捕食的昆虫,绝大多数为农林害虫;我国现有的鸟类资源中约占半数为食虫鸟,对抑制害虫的发生也可起到一定作用。例如,利用蛙类捕食稻田的各种害虫;利用灰喜鹊吞食松毛虫;利用鸭子啄食水稻害虫;利用蝙蝠控制大量夜间活动的害虫和蛾类,如金龟子等。
④有益生物利用的途径。
有益生物利用的途径主要包括保护有益生物,引进、移殖有益生物,人工繁殖与释放有益生物等。
a.保护有益生物。
自然界有益生物种类尽管很多,但由于受不良环境以及人为影响,通常不能维持较高的种群数量。要充分发挥有益生物对有害生物的控制作用,需要采取一定的措施加以保护,促使它们更快更多地繁殖起来。如选留稻草内被褐腰赤眼蜂寄生的黑尾叶蝉卵密度较高的稻草堆放保护,于次年4月中旬将带蜂稻草放于第一代黑尾叶蝉密度较高的早插稻田附近,可提高寄生率。再如,在果园中种植紫苏、大豆、丝瓜等植物能为捕食螨提供食料和栖息场所。特别是在化学防治有害生物时,应注意合理用药,避免大量杀伤天敌等有益生物。如利用对有益生物毒性小的选择性农药,选择对有益生物较安全的时期施药,选择适当的施药剂量和施药方式等。
b.引进、移殖有益生物。
有益生物的引进、移殖是生物防治中的一项十分重要的工作,尤其对异地引进植物品种上的病虫害,从其原产地引进有益生物进行防治,常可取得惊人的效果。1888~1889年,美国从大洋洲引进了澳洲瓢虫防治柑橘吹绵蚧,5年后原来危害严重的吹绵蚧就得到了有效的控制。该瓢虫在美国建立了永久性的群落,直到现在,澳洲瓢虫对吹绵蚧仍起着有效的控制作用。我国对天敌引进工作一直也相当重视。如1978年我国从英引进丽蚜小蜂控制温室白粉虱的效果十分显著。再如,引进空心莲子草叶甲和豚草条纹叶甲,分别用于防除空心莲子草和美洲豚草。
c.人工繁殖与释放有益生物。
有益生物的人工繁殖与释放可以增加自然种群数量,从而使有害生物在大发生为害之前得到有效的控制。已繁殖利用成功的有赤眼蜂、异色瓢虫、草蛉、管氏肿腿蜂等。
(2)利用有益微生物防治害虫。
利用微生物防治害虫简称“以菌治虫”,主要是利用害虫的病原微生物防治害虫。自然生态系统中,由病原微生物引起的昆虫疾病是抑制害虫发生的一个重要因素。此方法具有繁殖快,用量少,无残留,无公害,与少量化学农药混合使用可以增效等优点。病原微生物有细菌、真菌、病毒、原生动物、立克次体、线虫等,尤以前三类居多,细菌的应用最广。
①细菌。应用最多的杀虫细菌是苏云金杆菌、杀螟杆菌、青虫菌等芽孢杆菌一类,可防治菜青虫、棉铃虫、玉米螟、三化螟、稻纵卷叶螟、稻苞虫、松毛虫等一些农林害虫,这类杀虫细菌对鳞翅目昆虫有很强的毒杀作用。
苏云金杆菌(Bt制剂)是开发历史最久,应用最成功的微生物杀虫剂,也是目前我国应用最广的细菌制剂。它具有对人畜和非靶标生物安全、环境兼容性好和不易产生抗性等优点,并可与其他农药混用,且对温度要求不高,对鳞翅目幼虫防治效果好。
②真菌。能寄生在虫体的真菌种类很多,但目前研究较多且实用价值较大的主要是接合菌亚门的虫霉属以及半知菌亚门的白僵菌属、绿僵菌属和拟青霉属。现在应用较为广泛的真菌制剂是白僵菌,可寄生的害虫有700余种,且其防治最成功的是苗圃、草坪、农田等地方的蛴螬、玉米螟、松毛虫等害虫。
③病毒。病毒对害虫的寄生有专一性,一般一种病毒只寄生一种害虫,对天敌无害。病毒侵入虫体的途径,主要是通过口器,感染虫态都是幼虫。在已知的昆虫病毒中,防治应用较广的有核型多角体病毒(NPV)、颗粒体病毒(GV)和质型多角体病毒(CPV)三类。这些病毒主要感染鳞翅目、双翅目膜翅目及鞘翅目等幼虫。
④线虫。昆虫病原线虫具有种类多、寄主广、主动寻找寄主、侵染率高、对人畜及环境安全、可大量繁殖等优点,多年的研究证明昆虫病原线虫是非常有价值的生物防治因子,在环境污染日趋严重的今天,无疑是害虫综合防治的需要,也是农业可持续发展的需要。例如,应用小卷蛾线虫防治为害杨树的小木蠢蛾,有效率达80%以上,并且有持续性效果。
⑤杀虫素。某些微生物在生长发育过程中能产生一些杀虫活性物质,称为杀虫素。取得一定成效的有杀蚜素、浏阳霉素、多杀菌素等。近年来,大批量生产并取得显著成效的有阿维菌素,对小菜蛾、菜青虫、棉铃虫、美洲斑潜蝇、梨木虱及螨类等主要农作物害虫具有显著效果。
2.病害生物防治
20世纪90年代以来,由于人们环保意识的增强及对食品安全问题的重视,植物病害的生物学防治得到了广泛的关注,并已在水稻、小麦、玉米、棉花、果树、蔬菜等农作物的病害防治中取得了良好的效果。例如,芽孢杆菌产生的活性物质对致病菌或内源性感染的条件致病菌有明显的抑制作用。芽孢杆菌能够控制多种蔬菜和农作物的土传真菌和细菌病害,并且对植物生长有一定的促进作用。目前广泛应用于防治植物病害的芽孢杆菌种类有:枯草芽孢杆菌、蜡状芽孢杆菌、多黏芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌和短小芽孢杆菌等。
又如,木霉菌是一类具有重要经济价值的真菌,是目前研究最多的植物病害生防真菌。用于防治土传病害的木霉除哈茨木霉外,尚有康宁木霉、木素木霉、具钩木霉等。木霉可拮抗能够引起植物病害18个属中29种真菌,常见的属有核盘菌属、长蠕孢属镰刀菌属、炭疽菌属、丝核菌属、轮枝孢属等。Tichodema harzianum(哈茨木霉T-39)是由以色列Makhteshim Agan公司开发的发酵液生防制剂,为25%可湿性粉剂,可用于防治灰霉病、苗枯病、霜霉病、白粉病及果实病害。
目前,我国农用抗生素研究处于世界先进水平。我国是世界上生物农药井冈霉素和生物调节剂赤霉素的最大生产国,年产值均超过1亿元。农用链霉素、农抗120、苦参碱、多抗霉素、中生霉素等产业化品种,已成为我国生物农药产业的中坚力量,用来防治水稻纹枯病、禾谷类作物黑穗病、西瓜枯萎病和炭疽病等。