近10年來我國草原蟲害生物防控綜合配套技術(shù)的研究與推廣進展

洪軍，杜桂林，贠旭疆，何新天，張煥強，林峻

（1.全國畜牧總站，北京100125；2.河北省草原工作站，河北 石家莊050031；3.新疆維吾爾自治區(qū)治蝗滅鼠指揮部辦公室，新疆 烏魯木齊830004）

我國擁有各類天然草原近4億hm2，占國土面積的41.7%，是我國面積最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，也是畜牧業(yè)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎和農(nóng)牧民賴以生存發(fā)展的基本生產(chǎn)資料。草原蟲害是我國牧區(qū)主要生物災害之一。20世紀80年代以來，由于全球變暖、超載過牧等因素的影響，在整個生物圈中處于壓力最底層的草原出現(xiàn)了不同程度的退化，蟲害面積持續(xù)增加［1－6］。1996年突破667萬hm2，1998—2000年連續(xù)3年突破1333萬hm2，呈現(xiàn)持續(xù)偏重發(fā)生態(tài)勢，嚴重影響著草原畜牧業(yè)發(fā)展，對農(nóng)牧民的生存發(fā)展構(gòu)成了威脅（表1）。

1 草原蟲害生物防治概括

1.1 生物防治的概念

生物防治作為害蟲綜合防治的重要內(nèi)容，長期以來受到各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的生物防治概念是1919年Smith提出的“通過捕食性、寄生性天敵昆蟲及病原菌的引入增殖和散放來壓制另一種害蟲”［7－8］。從應用生態(tài)學觀點出發(fā)將其引伸為“寄生性、捕食性天敵或病原菌使另外一種生物的種群密度保持在比缺乏天敵時的平均密度更低的水平上的應用”。以上2種概念均為傳統(tǒng)的生物防治，主要是利用天敵和微生物、病原菌等控制害蟲密度。1987年，美國國家科學院將生物防治定義為“利用自然的或經(jīng)過改造的生物、基因或基因產(chǎn)物來減少有害生物的作用，使其有利于有益生物如作物、林木、動物和益蟲及微生物”［7］，生物防治的概念和范疇得到進一步擴充。2010年林乃銓［9］將生物防治（biological control）定義為指利用有益生物及其產(chǎn)物防治有害生物，這兩個概念均屬于廣義概念。根據(jù)廣義生物防治的概念，殺蟲轉(zhuǎn)基因植物、信息激素、植物源農(nóng)藥、高效殺蟲生物農(nóng)藥等新技術(shù)納入生物防治范疇［7，10－15］。本文所指生物防治技術(shù)應屬于廣義的生物防治范疇。

多年來，濫用化學農(nóng)藥造成的有害生物抗性（resistance）、再猖獗（resurgence）和農(nóng)藥殘留（residue）的“3R”問題日益嚴重，為保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保障食品安全和有效保護生態(tài)安全，生物防治作為替代化學農(nóng)藥的重要途徑越來越受到人們的關(guān)注，并得到應用。20世紀50年代，Canning從非洲飛蝗（Locustamigratoriamigratoriodies）體內(nèi)分離并命名［16－17］。蝗蟲微孢子蟲（Nosemalocustae）用于草地害蟲防治，是國際草地害蟲生防成功的早期范例［16］。綠僵菌（Metarhiziumanisopliae）制劑作為微生物農(nóng)藥的重要代表，自1879年梅契尼可夫首次用綠僵菌防治奧地利麗金龜（Anisopliaeaustriaca）［18］以來，綠僵菌被廣泛地應用于害蟲生物防治［19－21］。

表1 全國各時期草原蟲害危害情況Table 1 The damage in grasslands caused by insect pests in different period in China

1.2 我國草原蟲害生物防治發(fā)展階段

農(nóng)業(yè)部于20世紀70年代末期開始組織開展大規(guī)模草原蟲害防治，生物防治試驗示范及推廣起步于20世紀80年代中后期，大致可以分為2個階段。

第一個階段是20世紀80年代中后期到21世紀初。該階段防治藥劑以有機磷、氟化物為主［22－23］，但是針對化學防治的局限性，逐步開展生物防控技術(shù)的研究和區(qū)域性試驗示范。1986年，農(nóng)業(yè)部成立全國微孢子蟲治蝗科研推廣協(xié)作組，在新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等省區(qū)開展了多年的防治草原蝗蟲示范試驗［24］。七五期間，新疆在3個地州6個縣人工招引粉紅椋鳥（Sturnusroseus）推廣面積達2萬hm2［25］，在13個地州30多個縣推廣牧雞治蝗面積達66.7萬hm2［26］。從1987年到1991年中，在四川、青海和西藏20萬hm2草原上推廣使用草原毛蟲核型多角體病毒（Gynaephora ruoergensis Chou et yin nuclear polyhedrosis virus）防治草原毛蟲［27］。20世紀末，先后在新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等地草原上開展綠僵菌防治蝗蟲的試驗［28－29］。

第二個階段是2002年以來。2002年國務院印發(fā)了《國務院關(guān)于加強草原保護建設的若干意見》，強調(diào)“要采取生物、物理、化學等綜合防治措施，減輕草原鼠蟲危害。要突出運用生物防治技術(shù)，防止草原環(huán)境污染，維護生態(tài)平衡”。當年，全國畜牧獸醫(yī)總站（現(xiàn)：全國畜牧總站）在全國牧區(qū)組織開展了草原蟲害生物防控綜合配套技術(shù)推廣應用項目，開展草原蟲害3S監(jiān)測預警技術(shù)與方法研究，有計劃地推廣生物農(nóng)藥，優(yōu)化天敵控制技術(shù)，以監(jiān)測預警和生物防治為核心的綜合配套技術(shù)逐步成型。2010年農(nóng)業(yè)部召開全國草原鼠蟲害生物防治現(xiàn)場觀摩會，提出利用3年的時間爭取將我國草原蟲害的生物防治比例提高到50%以上，推動了生物防治工作全面提速。2011年，草原蟲害生物防治比例達到50%，提前1年實現(xiàn)預定目標。

2 綜合防控技術(shù)體系構(gòu)架

在“預防為主，綜合防治”方針指導下，以降低化學農(nóng)藥污染，促進人與自然和諧相處為理念，根據(jù)草原地區(qū)實際情況，提出草原蟲害生物防控綜合配套技術(shù)路線：運用生態(tài)系統(tǒng)平衡原理，對蟲害生物防控進行技術(shù)設計；在蟲害常發(fā)和重發(fā)區(qū)，建立健全監(jiān)測預警體系；采用生物制劑、植物源農(nóng)藥、天敵防控等生物技術(shù)防控蟲害，同時結(jié)合圍欄封育、人工種草、草地改良等措施改善發(fā)生條件，達到降低蟲口密度、挽回因災損失、減少環(huán)境污染、維護生物多樣性的目的，使草原害蟲密度長期控制在經(jīng)濟閾值以下，做到有蟲無害，實現(xiàn)草原生態(tài)系統(tǒng)平衡（圖1）。

3 監(jiān)測預警技術(shù)研究與應用

3.1 基于3S技術(shù)的草原蟲害監(jiān)測預警研究

20世紀80年代，隨著地學信息技術(shù)的日趨成熟，遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）及全球定位系統(tǒng)（GPS）等應用于蝗蟲發(fā)生的預測預報及制定防災決策［30］。進入21世紀后，中國出現(xiàn)了大批利用3S技術(shù)進行蝗蟲監(jiān)測預報的研究，尤其是以新疆、青海、內(nèi)蒙古等草原為主要研究區(qū)域，主要集中在蝗災危害程度的監(jiān)測方面［31－33］和局部地區(qū)個別害蟲的危害分析［34］，還不能大面積宏觀預測。

為開展全國性草原蟲害宏觀預測分析，依據(jù)《草原蝗蟲宜生區(qū)劃分與監(jiān)測技術(shù)導則》［35］，在整理分析歷史資料和調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎上，以草原蝗蟲種群數(shù)量和為害次數(shù)為主要指標對草原蝗蟲發(fā)生程度進行量化，利用3S技術(shù)將與草原蝗蟲發(fā)生相關(guān)的草原類型、土壤類型、地上生物量、海拔、坡度、坡向、年平均氣溫、年平均降水量、≥10℃有效積溫等生態(tài)因子進行量化并數(shù)字空間化，采用多元回歸等方法建立了亞洲小車蝗（Locustamigratoriamigratoria）、寬須蟻蝗（Myrmeleotettixpalpalis）、白邊痂蝗（Bryodemalucustosumluctuosum）、意大利蝗（Calliptamusitalicusitalicus）、西伯利亞蝗（Odealeusdecorusasiaticus）、大墊尖翅蝗（Epacromiuscoerulipes）、草原毛蟲（Gynaephora）、西藏飛蝗（Locustamigratoriatibetensis）等7種（類）草原害蟲發(fā)生程度量化的宜生指數(shù)模型，模擬了以上7種類蝗蟲的宜生區(qū)。生態(tài)因子量化時實行“定性數(shù)據(jù)分屬性量化、定量數(shù)據(jù)分區(qū)間量化”的原則。

圖1 草原蟲害可持續(xù)防控技術(shù)體系Fig.1 Technical system for sustainable control of grassland pests

在劃分宜生區(qū)的基礎上，結(jié)合防治期調(diào)查數(shù)據(jù)、殘蝗基數(shù)、越冬卵存活狀況等數(shù)據(jù)，綜合分析當年蟲害發(fā)生與防治情況、生態(tài)因子變化情況對翌年蟲害發(fā)生程度的影響，開展分級預警及危害區(qū)域模擬，于每年3月定期發(fā)布草原生物災害監(jiān)測預警結(jié)果。自2008年以來已連續(xù)6年發(fā)布全國草原生物災害監(jiān)測預警結(jié)果，有效指導了當年防治工作。

3.2 監(jiān)測管理信息系統(tǒng)研發(fā)

2005年始，全國畜牧總站研究開發(fā)了草原蟲害信息管理系統(tǒng)軟件，具有數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)導出、數(shù)據(jù)篩選、統(tǒng)計分析、信息查詢、縱向統(tǒng)計、橫向統(tǒng)計、錯誤校驗、上報報表以及發(fā)生區(qū)、防控區(qū)上圖等功能，能逐級實時傳送草原蟲害發(fā)生與防控情況。為了進一步完善數(shù)據(jù)采集，2006年又研發(fā)了草原蟲害野外數(shù)據(jù)采集PDA終端，將野外調(diào)查內(nèi)容固化進軟件，規(guī)范數(shù)據(jù)錄入格式，實現(xiàn)了野外數(shù)據(jù)采集簡單化、規(guī)范化。目前，草原蟲害管理系統(tǒng)在全國13個省（區(qū)）和新疆生產(chǎn)建設兵團的631個縣（市、旗、團場、區(qū)）業(yè)務化運行，蟲害發(fā)生期每周定期逐級報送草原蟲害發(fā)生與防控情況，實現(xiàn)了信息采集、錄入的標準化和信息儲存、管理、統(tǒng)計、分析、傳輸?shù)淖詣踊_保了數(shù)據(jù)的準確性，提高了信息上報的適時性。

3.3 草原蟲害監(jiān)測網(wǎng)絡體系建設

初步建成了“農(nóng)業(yè)部（全國畜牧總站）—省（自治區(qū)）站－市（盟、州）站－重點縣（旗、區(qū)）站—村級農(nóng)牧民測報員”的5級草原蟲害監(jiān)測網(wǎng)絡體系。在全國13個省區(qū)和新疆生產(chǎn)建設兵團布設了26個草原蟲害固定監(jiān)測站（表2），對固定樣地內(nèi)草原類型、植被特征、害蟲發(fā)育歷期等內(nèi)容進行全面系統(tǒng)監(jiān)測。依托省、地、縣3級草原技術(shù)推廣機構(gòu)每年開展5次蟲害常規(guī)調(diào)查，掌握草原蟲害發(fā)生、發(fā)展和危害程度等宏觀數(shù)據(jù)。發(fā)展草原村級農(nóng)牧民測報員5109名（圖2），在蟲害發(fā)生期及時向各級草原技術(shù)推廣機構(gòu)報告災害發(fā)生情況。

表2 全國草原害蟲固定監(jiān)測點Table 2 National fixed monitoring sites for grassland pests in China

圖2 草原村級農(nóng)牧民測報員分布Fig.2 Distribution of village－level agro－pastoralist observer and predictor

4 生物防治技術(shù)研究

4.1 微生物農(nóng)藥及植物源藥劑篩選

篩選出適合草原蟲害防治的綠僵菌、類產(chǎn)堿假單胞菌（Pseudomonaspseudoalcaligenes）、核型多角體病毒等3種微生物藥劑、阿維菌素（avermectins，AVMs）等1種農(nóng)用抗生素制劑和印楝素（azadirachtin）、苦參堿（Matrine）、煙堿·苦參堿（Nicotine·matrine）等3種植物源農(nóng)藥，并界定了各種藥劑的推薦使用劑量（表3）。

4.2 天敵控制技術(shù)優(yōu)化與應用

4.2.1 人工招引粉紅椋鳥 粉紅椋鳥屬鳥綱雀形目椋鳥科。國內(nèi)僅分布于新疆，伊犁、塔城谷地和阿勒泰山地、吐魯番和喀什等地均有分布，且絕大部分為蝗蟲發(fā)生區(qū)，其他省區(qū)幾乎未見分布。粉紅椋鳥為遷徙型候鳥，在營巢繁殖區(qū)和越冬區(qū)之間進行遷徒。粉紅椋鳥在繁殖期遷來新疆，與當?shù)鼗认x的孵化期相關(guān)。一般為5月中旬遷入，在繁殖結(jié)束后就遷離繁殖區(qū)，時間約在7月中旬。20世紀80年代初，新疆對粉紅椋鳥治蝗開始了系統(tǒng)研究［36－38］，七五期間在3個地州6個縣人工招引粉紅椋鳥推廣面積達2萬hm2［25］。近年來，為了更好利用粉紅椋鳥防治草原蝗蟲，采用人工營巢的方式招引粉紅椋鳥的研究與試驗示范取得成功。人工巢穴主要有卵石堆招引巢和磚砌水泥結(jié)構(gòu)招引巢2種形式（圖3）。目前，在新疆已經(jīng)建立了3個粉紅椋鳥生物治理示范帶。第一條在天山北坡中段區(qū)域，包括烏魯木齊市、昌吉市、呼圖壁縣、瑪納斯縣、沙灣縣、烏蘇市；第二條在準噶爾西部山地區(qū)域，是以巴爾魯克山、瑪依勒山為中心包括塔城市、托里縣、裕民縣、額敏縣；第三條在伊犁河谷區(qū)域，包括伊寧縣、鞏留縣、霍城縣、特克斯縣、尼勒克縣、察布查爾縣、新源縣。調(diào)查結(jié)果顯示，粉紅椋鳥日食蝗蟲60g左右，防前蝗蟲平均蟲口密度高達33頭/m2，在椋鳥捕食后，蝗蟲密度低至平均不到1.3頭/m2。在繁殖末期，營巢地附近的蝗蟲由于受到椋鳥的頻繁捕食，密度已下降到0.25頭/m2。

4.2.2 牧雞治蝗 通過孵化、育雛、防疫和調(diào)訓雞群，引導雞群捕食蝗蟲，達到降低草原蝗蟲密度防控蝗災的目的。實踐表明，牧雞治蝗適用于蝗蟲密度相對較低的區(qū)域，1只牧雞治蝗季節(jié)可治蝗0.53～0.60hm2，滅蝗效果在90%以上，一般1000～1500只牧雞為一個防控群為宜。生產(chǎn)中為了實現(xiàn)牧雞“移動”牧養(yǎng)，設計了適宜草原治蝗的輪式移動雞舍。2003年起，農(nóng)業(yè)部開始推廣牧雞牧鴨治蝗。由于雞治蝗的減災增收雙贏效益，牧雞治蝗逐漸成為各地草原蟲害防治中采用的主要方法之一。2012年，農(nóng)業(yè)部組織開展了“百萬牧雞治蝗增收行動”，全年共投入牧雞289萬只，牧雞治蝗面積達到94.4萬hm2，減少牧草直接經(jīng)濟損失達到1.27億元，實現(xiàn)牧雞增收8065萬元。

表3 各種生防藥劑防治效果及推薦劑量Table 3 Control efficiency and recommended dose for different biopesticides

5 生防技術(shù)推廣情況

5.1 推廣規(guī)模

2002—2011年，在河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、四川、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆等13個省區(qū)和新疆生產(chǎn)建設兵團推廣草原蟲害生物防控技術(shù)共計1405.8萬hm2·次，完成率為151.1%（表4）。2011年草原蟲害危害面積較2001年下降39.8%。

5.2 生物防治比例變化情況

自2002年起有計劃地推廣草原蟲害生物防治技術(shù)，全國草原蟲害防治比例呈逐年增加趨勢，由2003年的16%逐漸增加到2011年的52%，提高了36個百分點（圖4）。

5.3 生物防治技術(shù)組成情況

對比2003、2008和2012年全國草原蟲害生物防治技術(shù)構(gòu)成情況，可以看出草原蟲害防控工作由最初的主要依靠天敵控制向多種生物防治技術(shù)多元化轉(zhuǎn)變，正在形成由天敵控制、植物源農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素和微生物農(nóng)藥4種防控技術(shù)組成的新型格局（圖5）。

5.4 區(qū)域特色的生物防控技術(shù)組裝配套

5.4.1 內(nèi)蒙古為重點的“飛機＋機械＋牧雞”的三機（雞）聯(lián)動防控模式 以內(nèi)蒙古為主的北部干旱、半干旱草原地區(qū)地勢較為平緩，地形簡單，較適宜飛機、大型機械作業(yè)和牧雞治蝗。各地因地制宜采用運5、蜜蜂－4、三角翼等飛機與巴西杰克多AJ－401大型噴霧機械開展防控工作，“飛機＋機械＋牧雞”的三機（雞）聯(lián)動防控模式，防控能力達到10萬hm2/d，較“九五”時期提高2倍。

5.4.2 新疆為重點的“人工招引粉紅椋鳥＋牧雞、牧鴨”的天敵控制模式 粉紅椋鳥是新疆特有的治蝗資源，新疆充分利用粉紅椋鳥資源優(yōu)勢，大力推廣人工招引粉紅椋鳥＋牧雞牧鴨的蝗害天敵控制技術(shù)。目前，建立了3個生物治理示范帶，示范區(qū)以人工招引粉紅椋鳥治蝗為長效控制手段，輔以牧雞牧鴨治蝗及生物制劑防控，已建有粉紅椋鳥招引巢近6萬m3。在粉紅椋鳥分布較少的區(qū)域采取牧雞牧鴨治蝗，建立了牧雞牧鴨合作社，協(xié)同治蝗。

圖4 2003－2012年草原蟲害生物防治比例Fig.4 Percentage of biocontrol area in total pest control area in China from 2003to 2012

圖5 草原蟲害生物防治技術(shù)構(gòu)成變化Fig.5 Percentage of various methods used in biocontrol for pest insects in China

5.4.3 青藏高原地區(qū)為重點的“生物制劑＋植物源農(nóng)藥”的生物防控模式 青藏高原大多數(shù)地區(qū)降雨較為豐富，土壤濕度較適宜綠僵菌、核型多角體病毒等存活繁殖，可以充分發(fā)揮生物制劑的長效作用。為了降低蟲害的抗藥性，在實施生物制劑滅蝗的同時，實施植物源農(nóng)藥滅治草原蟲害。青藏高原草原地區(qū)地勢變化較大，在地勢相對較緩的地區(qū)可以組織大型機械作業(yè)，在地勢陡峭的地區(qū)可以采用人力背負式小型噴霧器作業(yè)，在長期的防控工作中逐步形成了特有的“生物制劑＋植物源農(nóng)藥”的生物防控模式。

6 展望

長期以來，我國草原蟲害防治是以經(jīng)濟閾值為基礎組織開展相關(guān)工作。草原上各種害蟲作為生態(tài)系統(tǒng)的一個重要組分，在物質(zhì)循環(huán)、能量流動中發(fā)揮著重要的作用［39－42］。隨著全社會生態(tài)文明意識不斷提高，經(jīng)濟閾值理論是否還能適應時代的需求，如何制定科學實用的防治閾值，既有利于維護生態(tài)系統(tǒng)平衡，又要最大程度降低因災造成的損失，是蟲害防治工作面臨的一個亟待解決的科學問題。

生物防治作為草原蟲害綜合治理的一項內(nèi)容，是有害生物可持續(xù)控制的重要組成部分。在現(xiàn)實的草原蟲害防治工作中，一是要堅持“生物防治為主、化學防治為輔”的技術(shù)路線，在草地蟲害的監(jiān)測預警、環(huán)境適應性及生物學研究等基礎上，結(jié)合國家生態(tài)功能區(qū)劃，根據(jù)不同的生態(tài)功能定位，因地制宜地選擇不同的防治技術(shù)，對于生態(tài)地位極其重要的水源地和生態(tài)環(huán)境極其脆弱的地區(qū)，嚴格應用生物防治技術(shù)，更好地保護草原涵養(yǎng)水源功能和生物多樣性，保障生態(tài)安全。二是要合理協(xié)調(diào)多種調(diào)控技術(shù)，在防治草原蟲害的同時結(jié)合放牧管理、草地改良措施等配套實施，系統(tǒng)設計，分步實施，使它們相互協(xié)調(diào)，從整體上對害蟲進行控制，實現(xiàn)草原害蟲的綜合防控。

建設生態(tài)文明和構(gòu)建“美麗中國”的宏偉目標已經(jīng)擺在全社會面前，信息技術(shù)、空間技術(shù)和生物技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)草原生物災害可持續(xù)控制提供了技術(shù)支撐，全社會生態(tài)文明意識必將會促進草原生物災害可持續(xù)控制技術(shù)的發(fā)展與進步。生物防治技術(shù)也必將為推進草原生態(tài)文明建設和草原畜牧業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻。

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