生態(tài)農(nóng)業(yè)病蟲害防治技術(shù)

劉童祎　張世瑩

摘要：本文從“3S”技術(shù)、生物技術(shù)、物理技術(shù)三方面概括了生態(tài)農(nóng)業(yè)病蟲害防治的技術(shù)與方法，從而緩解大量不合理地使用農(nóng)藥、化肥等污染物使農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)和功能遭到破壞以及生態(tài)安全與糧食安全受損的現(xiàn)狀。

關(guān)鍵詞：生態(tài)農(nóng)業(yè)；病蟲害；“3S”技術(shù)

中圖分類號： S763 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2016.12.036

在農(nóng)業(yè)發(fā)展歷史中，農(nóng)業(yè)先后經(jīng)歷了刀耕火種、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)、工業(yè)化農(nóng)業(yè)以及現(xiàn)在正在積極探索的生態(tài)農(nóng)業(yè)，無論哪種農(nóng)業(yè)形式，其在世界各地的起源、發(fā)展皆與生態(tài)環(huán)境息息相關(guān)。尤其是隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程，為減少病蟲害干擾、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量與質(zhì)量以解決溫飽問題而大量不合理的使用農(nóng)藥、化肥等有毒有害的化學(xué)污染物質(zhì)，使這些污染物在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中不斷積累并超過其自身的自凈能力，破壞了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)和功能，而導(dǎo)致生態(tài)安全與糧食安全受損。而生態(tài)農(nóng)業(yè)可以緩解農(nóng)業(yè)環(huán)境繼續(xù)惡化。農(nóng)作物病蟲害會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大的損失，且在全球氣候變化的大背景下，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受到病蟲害脅迫的概率將顯著增加[1]。因此保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，不再使用化肥農(nóng)藥等，從而積極發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，提出與之相對應(yīng)的防治病蟲害的方法與技術(shù)勢在必行。

1 利用“3S”技術(shù)監(jiān)測病蟲害

“3S”技術(shù)分別是指是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）。

1.1 遙感技術(shù)

隨著技術(shù)的迅速發(fā)展，遙感技術(shù)已經(jīng)能快速地為農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)。將高光譜遙感應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中，其數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地反映田間作物的生物化學(xué)參數(shù)（含水量、葉綠素含量、蛋白質(zhì)等）以及生物物理參數(shù)（生物量、葉面積指數(shù)LAI等）的光譜信息。病蟲害對農(nóng)作物生長造成的影響主要有兩種表現(xiàn)形式，即農(nóng)作物外部形態(tài)的變化和內(nèi)部生理變化。外部形態(tài)變化包括有落葉、卷葉，葉片幼芽被吞噬，枝條枯萎，導(dǎo)致冠層形狀發(fā)生變化；內(nèi)部生理變化則表現(xiàn)于葉綠素組織遭受破壞，光合作用，養(yǎng)分水分吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化等機(jī)能衰退[2]。當(dāng)農(nóng)作物受病蟲害危害后，會發(fā)生病蟲害的光譜響應(yīng)（可見光區(qū)域的反射率上升，在近紅外區(qū)反射率下降），從而為農(nóng)作物病蟲害的遙感監(jiān)測提供支持。

1.2 地理信息系統(tǒng)技術(shù)

目前，地理信息系統(tǒng)技術(shù)已應(yīng)用于農(nóng)業(yè)資源信息管理、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)用土地適宜性評價、農(nóng)作物估產(chǎn)和監(jiān)測及農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測與管理等領(lǐng)域。GIS的數(shù)據(jù)管理包括空間數(shù)據(jù)庫和屬性庫管理，在監(jiān)測病蟲害時可充分利用其數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢，將地形圖、水系分布圖、交通圖等普通地圖以及在其基礎(chǔ)上按照一定的用途制成用于反應(yīng)自然要素的專題地圖（如土壤類型圖、氣象圖等）作為空間數(shù)據(jù)庫，把病蟲害種類與習(xí)性、發(fā)生數(shù)量、發(fā)生地點(diǎn)、危害程度與特征以及相關(guān)氣象資料建成屬性數(shù)據(jù)庫，通過地圖疊置操作與空間分析生成用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)病害蟲監(jiān)測與管理的預(yù)警系統(tǒng)。從而對病蟲害的發(fā)生及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，并預(yù)報不正常狀況時空范圍和危害程度，按需要適時地給出變化和惡化的各種警戒信息及相應(yīng)的綜合性對策[3]。

1.3 全球定位系統(tǒng)技術(shù)

由空間衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)和用戶設(shè)備組成的全球定位系統(tǒng)，可以在短時間內(nèi)將危害較大的病蟲害區(qū)域定位，為農(nóng)業(yè)管理人員提供精確的空間坐標(biāo)以找到災(zāi)害發(fā)生點(diǎn)的準(zhǔn)確位置并及時做好相關(guān)措施，從而避免病蟲害的大面積爆發(fā)，因而越來越多的用于農(nóng)業(yè)病蟲害的監(jiān)測與調(diào)查。此外，將GPS 與RS、GIS相結(jié)合構(gòu)建用于病蟲害發(fā)生動態(tài)與分布的實時監(jiān)測系統(tǒng)已成為農(nóng)業(yè)病蟲害監(jiān)測與管理的重要課題之一。

2 利用生物技術(shù)防治病蟲害

2.1 種植抗性品種

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中各作物品種間生物特性不同使得不同品種抗病蟲害的能力存在差異，并在長期的進(jìn)化過程中形成了獨(dú)特的防御機(jī)制來達(dá)到抗病蟲害能力。選用對害蟲具有抗性的作物進(jìn)行種植，不但可以發(fā)揮作物自身對病蟲害的調(diào)控作用，而且控制效果持久。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，越來越多的分子技術(shù)應(yīng)用在抗性育種，改變了雜交育種、誘變育種等方法在實際操作中育種速度慢的缺點(diǎn)，這也為種植抗性品種提供了更多的方便。

2.2 保護(hù)與利用天敵

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，由于生物之間存在競爭、捕食、寄生等關(guān)系致使有害生物存在著許多捕食性或寄生性天敵、病原微生物。所以保護(hù)天敵并加以利用這些自然因素對害蟲實施控制是一種有效的措施。通過優(yōu)化田間微生態(tài)環(huán)境，利用邊緣效應(yīng)在田間保留交錯帶和緩沖帶，為天敵生存和繁衍的創(chuàng)造良好條件以及保證天敵安全越冬，可以達(dá)到保護(hù)的目的。稻田養(yǎng)鴨、魚、蟹等農(nóng)業(yè)模式就是利用天敵的原理，以達(dá)到防治稻飛虱、夜蟬、螟蟲等害蟲的目的。用于防治有害生物的病原微生物主要有真菌、細(xì)菌、病毒等，例如用白僵菌防治棉鈴蟲等，用蘇云金桿菌防治菜青蟲、茶尺例蠖等，以核多角體病毒（NPV）防治小菜蛾等。

2.3 使用生物藥劑

隨著科技的發(fā)展與社會的進(jìn)步，利用生物及其代謝產(chǎn)物研發(fā)生物藥劑成為一種新途徑而進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的時期，這些生物藥劑包括：植物源農(nóng)藥、微生物源農(nóng)藥、昆蟲激素。其中，植物源農(nóng)藥研究較多，從楝科、柏科、衛(wèi)矛科等植物分離的高效活性均有殺蟲作用，例如楝科植物苦楝分離出的川楝素可有效防治菜青蟲、柑桔螨等。昆蟲激素是由昆蟲內(nèi)分泌腺分泌到體外或由體液輸送至全身各處的化學(xué)物質(zhì)，按其作用方式分為兩大類，即昆蟲內(nèi)激素、昆蟲外激素。昆蟲內(nèi)激素調(diào)控昆蟲的生長發(fā)育，分為腦激素、保幼激素、蛻皮激素等；昆蟲外激素又稱為昆蟲信息素是昆蟲進(jìn)行信息交流的媒介，包括了集結(jié)外激素、追蹤外激素、告警信息素、疏散信息素及性外激素等。由于昆蟲激素具有易降解、專一性強(qiáng)、不污染環(huán)境等特點(diǎn)已越來越受重視并廣泛用于防治農(nóng)業(yè)害蟲。昆蟲內(nèi)激素防治害蟲的主要作用機(jī)理是破壞昆蟲體內(nèi)的激素平衡，導(dǎo)致昆蟲的生長發(fā)育、變態(tài)及生殖等過程受阻而使害蟲畸形或死亡。昆蟲外激素在實際應(yīng)用中無需考慮其是否可以穿透昆蟲包被在身體外側(cè)的角質(zhì)膜，因而使用較廣，例如性外激素。

2.4 利用農(nóng)業(yè)生物多樣性原理

農(nóng)業(yè)生物多樣性以遺傳、物種、生態(tài)系統(tǒng)和景觀4個層次的多樣性為基礎(chǔ)，以人類可持續(xù)發(fā)展而形成的人與自然和諧共處的生物多樣性系統(tǒng)為目的，是全球生物多樣性的重要組成部分，對防治有害生物、維持農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的生態(tài)平衡與安全、保障全球糧食安全具有重要作用。利用農(nóng)業(yè)生物多樣性持續(xù)控制有害生物已成為研究熱點(diǎn)。農(nóng)業(yè)生物多樣性控制有害生物的基礎(chǔ)原理包括，群體異質(zhì)效應(yīng)、稀釋效應(yīng)、微生態(tài)效應(yīng)、誘導(dǎo)抗性效應(yīng)、物理阻隔效應(yīng)、生理學(xué)效應(yīng)和化感效應(yīng)等7個方面[4]；其方法為模擬自然生態(tài)系統(tǒng)，在生產(chǎn)農(nóng)田中創(chuàng)建種內(nèi)遺傳多樣性、種間物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性和景觀多樣性，以實現(xiàn)時間多樣化和空間多樣化的生物多樣性種植。時間多樣化種植是指利用輪作換茬的作用，防止作物連作生長時生長遲緩、病蟲害嚴(yán)重、作物產(chǎn)品數(shù)量與質(zhì)量下降。而空間上多樣化種植是指利用生物之間互利共生原理，進(jìn)行簡混套作（即間作、混作和套種）的種植模式。

3 利用物理技術(shù)控制病蟲害

3.1 物理誘殺技術(shù)

物理誘殺技術(shù)是指利用害蟲對各種物理因子（光、電、色、溫度等）的趨避性，創(chuàng)造一種對害蟲有害的方法或?qū)⑵鋸脑猩瞅?qū)趕，以達(dá)到防治害蟲或病害的目的。昆蟲對不同光的波長、光照強(qiáng)度等條件十分敏感，往往會做出不同的趨光反應(yīng)。例如應(yīng)用佳多頻振式殺蟲燈，可以有效殺死天蠶蛾、紅腹燈蛾、粘蟲、豆莢螟、煙青蟲、蛺蝶等。

3.2 改善栽培措施

通過合理灌溉、合理翻耕、合理施肥等措施，改善土壤的水分、熱量、氣、肥等條件，從而調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)與孔隙，利于植物根系對養(yǎng)分的吸收、轉(zhuǎn)化以及土壤微生物與根系的相互作用，使農(nóng)作物的長勢達(dá)到最佳狀態(tài)，進(jìn)而提高農(nóng)作物對有害生物的抗性。

參考文獻(xiàn)

[1]張競成，袁琳，等.作物病蟲害遙感監(jiān)測研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（20）：1-11.

[2]陳鵬程，等.高光譜遙感監(jiān)測農(nóng)作物病蟲害研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2006，22（3）：388-391.

[3]豐江凡，等.基于GIS的太湖藍(lán)藻預(yù)警系統(tǒng)研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2006，29（09）：60-61 .

[4]高東，等.利用農(nóng)業(yè)生物多樣性持續(xù)控制有害生物.生態(tài)學(xué)報，2011，31（24）：7617-7624.

作者簡介：劉童祎，河南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，2013級生態(tài)學(xué)專業(yè)在讀本科生，研究方向：生態(tài)學(xué)；張世瑩，商丘師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，2014級化學(xué)專業(yè)在讀本科生，研究方向：化學(xué)。