兴县黑茶山纪念馆:国外有机农业中有害生物综合管理技术

摘要: 有机农业是当今世界上正在发展的一种新型农业和农产品生产模式，它重点强调农业的可持续发展和农产品安全生产的理念。在发达国家，已经形成了一套完整的有机农业生产和有害生物综合管理的技术体系。本文从农业、生物措施以及生物农药的技术运用于有机农业生产中，实现农作物病害、虫害和杂苹等有害生物的安全管理方面进行了一些总结，并为中国开展有机农业生产和持续而安全管理农作物有害生物提供一些借鉴。
在现代农业生产中，对有害生物的管理主要强调综合管理技术体系的实施与应用，其中包括合成化学物质(农药、肥料和生长调节剂等)的使用。但有机农业生产发展的理念就是一种自然农作物生产模式，对有害生物的管理采用自然因素进行调控，与原始农业生产方式中有害生物调控不同的是需要使各项有害生物调控技术科学化和合理化地发挥作用。有机农业生产技术要求提供大量的科学技术信息和科学使用各项自然控制技术，并在生产实际中得到应用，许多有害生物调控技术在发达国家的有机农业生产中发挥了重要作用(图1略，Walz，1999)。发达国家有机农业生产中，对有害生物的管理是建立在深人了解有害生物及与之相关的有益生物的生物学特性，以及它们在农业环境中的相互作用和它们生活周期中的薄弱环节等基础之上，针对不同作物种类、有害生物种类及重要性，并结合不同的生境条件采取一系列科学合理的调控技术，实现农作物高产、优质和高效。因此，发达国家对控制有害生物的研究及配套技术的使用和推广等诸方面的经验对中国有机农业生产均有很好的借鉴作用。
一、有机农业中病虫害的管理
1.农业防治措施  国外有机农业生产中，有害生物的管理首先选择农业防治措施。其主要技术措施包括保护性耕作、轮作或间作、健康而有益的土壤改良、有益生物的生境调节及作物的抗性品种等，这些措施的目的是增加有机农业生产系统中的生物遗传多样性，而地上部分的多样性会影响地下部分(Dufour，200l)。许多农业防治措施在有机农业生产中发挥了重要的作用。在温室中，卫生设施的处理是控制有害生物的关键，如在温室附近设置3一9m的无植被带，清除残余的植物体等(Greer和Diver，1999)。通过作物轮作能有效地控制黄瓜的病害，推迟播种期、植物行间覆盖、中耕及清除残余枝叶等能降低叶甲对黄瓜的危害(Bellows和Diver，2002;Burk-ness和Hutchison，1997;Caldwell和Clarke，1998:Petzoldt，2001)。此外，使用诱集作物种植方式能降低棉花棉铃象的防治成本30%(Guerena和Sullivan，2003)。此项措施的贯彻落实正体现了中国长期以来以农业防治为基础的科学指导思想。
2.有效地保护和利用天敌  控制容虫生物防治就是使用活体生物，包括寄生性和捕食性天敌或有益病原物控制有害生物在经济损失水平以下。这种方法的使用首先必须评价有害生物种群在当地生态系统中的相互作用和对有害生物的控制作用，以及采取各种有效的措施保护和利用有益的生物类群。目前，国外广泛使用的技术有周期性释放赤眼蜂控制鳞翅目害虫，保护生境，提高孩虫、草岭、蜘蛛及一些捕食性甲虫的种群数量，达到控制害虫的目的。Pywell等(2005)报道，在植物锌生境中，甲虫和蜘蛛的丰富度显若提高，成熟的植物篱能很好地保护禾谷类蚜虫和作物害虫的重要捕食性天敌。
在棉花生产中，许多捕食蝽、草蛉、蜘蛛、寄生蝇和寄生蜂、昆虫病毒、寄生性真菌和细菌等对多种害虫(棉铃虫、烟青虫、甜菜夜蛾、蚜虫和蓟马等)具有较强的控制能力(Guerena和Sullivan，2003)。
温室环境条件很适合采用生物防治的方法，主要是释放有益生物控制害虫，一般不同有益生物类群生活的时间长短不同，对于只有几天生活周期的天敌(寄生性动物和微生物)通常2周释放1次，而另一些能生活几周的天敌(捕食性动物)可以减少释放频率(Greer和Diver，1999)。温室控制蚜虫的生物类群包括草岭、寄生蜂和瓢虫，草岭适合于较高的温度，而瓢虫适合于适宜的温度，寄生蜂则适合于所有的温度范围(Greer，2000a)。
温室白粉虱的控制较多使用寄生蜂，丽蚜小蜂(Encarsia formosa)寄生若虫和蛹，匀鞭蚜小蜂(E.luteola)和浆角蚜小蜂(Eretmocerus californicus)寄生甜马铃薯和银叶粉虱，而另一种蚜小蜂(Eretmocerus eremicus)也能有效寄生银叶粉虱，这些寄生蜂对粉虱的控制率可达99%，同时，小黑飘虫(Delphastus pusillus)主要捕食粉虱的卵和若虫，飘虫的成虫ld可取食160粒卵和120头大龄若虫，1头飘虫幼虫在其发育阶段可取食1000粒粉虱卵(Greer，200b)。
马铃薯甲虫的生物防治除常见的捕食性天敌外，也可利用2种幼虫寄生蝇(Doryphorophaga 和D.coberans)和1种卵寄生蜂(Edovum puttleri)(Kuepper，2003)。
黄瓜叶甲的生物防治类群较多，主要包括捕食性甲虫、寄蝇、茧蜂、一些线虫和蝙蝠等，寄生性线虫能控制土栖的叶甲幼虫达50%，在一个生长季节，150头大褐蝙蝠种群能捕食50000头叶蝉、38000头黄瓜叶甲、16000头蝽和19000头臭蝽(Bellows和Diver，2002)。由此可见，生物防治在有害生物，尤其对害虫的控制中具有重要而有效的作用。
3.使用生物农药控制病虫害  在国外有机农业生产中，普遍认可使用来自植物和微生物且具有杀虫治病活性成分的生物农药来防治农作物病虫害。美国环境保护署将生物农药划分为三类:微生物农药，主要以微生物(细菌、真菌、病毒和原生动物)作为活性成分的农药;植物源农药，以植物体为原料提取的具有控制作物病虫害活性成分的物质;生物化学农药，指一些自然发生的影响害虫而无毒的物质，如外激素类。有机农业生产要求严格选择使用生物农药，必须保证捕食性和寄生性天敌的安全。
在温室有机农产品生产中，由于温室的特殊环境条件和以病害和小型害虫发生为主，适合使用微生物制剂。通常在防治蚜虫、粉虱和蓟马等害虫中使用的真菌制剂如白僵菌(Beauveria bassiana)(蚜虫、蓟马和粉虱)、蜡介轮枝菌(Vorticillium lecanii)(蚜虫)和玫烟色拟青霉(Paecilomyces fumosoroseus)(粉虱)，也可使用皂角液、植物种子油、植物源杀虫剂和生长调节剂(保幼激素类似物)等(Greer，2000a;Greer和Diver，2000;Greer，2000b)。黄瓜叶甲的防治通常使用沙巴蔡芦、鱼藤酮或除虫菊等，其效果很好(Grubinger，200l)。
对马铃薯甲虫的防治以Bt制剂使用比较广泛，也使用真菌制剂白僵菌(Beauveria bassiana)(Kuepper，2003)，同时也使用商业化的昆虫病原线虫(Heterorhab spp.)和虫生线虫(Steinernema spp.)等寄生性线虫制剂来有效控制马铃薯甲虫(Berry等，1998)。
在棉花有机生产中，Bt制剂通常用于多种鳞翅目害虫的防治，同时，也使用其他生物制剂防治害虫，如核型多角体病毒制剂防治棉铃虫、烟芽夜蛾和甜菜夜蛾，真菌制剂如白僵菌(Beauveria bassiana)防治烟芽夜蛾，但限制使用杀虫皂角液(Guerena和Sullivan，2003)。
4.其他病虫容控制措施  在农作物病虫害管理过程中，许多机械和物理的方法包括温度、湿度、光照、颜色等对作物病虫害均有较好的控制作用，这些措施通常在有机农业生产中得到了广泛的应用。利用高温或蒸汽处理温室土壤，可以有效地控制许多土传的植物病害; 蔬菜作物的行间夜盖可以排斥跳甲、黄瓜叶甲，以及洋葱、胡萝卜、白菜和玉米根蛆的成虫;使用防虫网可以阻隔蚜虫、蓟马、蝽类及其他害虫进人温室危害作物;冷藏能降低收获后病害的发生等(Dufour，1999)。
黄色猫胶带(板)通常在温室使用，以减少白粉虱、潜叶蝇、蚜虫、蓟马等害虫的种群密度(Greer和Diver，1999;Gill，2000)。通常在温室里使用紫外吸收塑料薄膜能干扰银叶粉虱的行为，减少其为害(Costa和Robb，1999)。
二、有机农田杂草的管理
杂草是相对农作物而言的一类植物，它们在作物生长过程中与作物争肥、光照和空间，从而影响正常农作物的生长发育和产量。杂草包括一年生和多年生杂草，因此，在农业生产上对杂草的控制越来越受到农业生产者的广泛重视。在美国，有60%以上的农场主把杂草的管理放在有害生物管理的首位(Walz，1999)。现代农业生产中杂草的防除以化学除草剂为主，而在有机农业生产中，要求采取综合管理措施来制杂草的危害，禁止使用化学除草剂。近年来，随着有机农业在国外的兴起，农业生产者以生态学为基础，发展了成熟的杂草管理体系(Sooby，2004)，杂草控制的非有害化技术得到了广泛的研究和应用。
1.覆盖作物控制杂草  一些作物在其生长过程中能抑制它周围的植物生长，这就是相克植物，黑麦是这类植物的代表。由于耐寒且在任何地方均能生长，黑麦被广泛地用作覆盖作物，并且可以有效控制杂草长达30一60d(Sullivan，2003)，不影响大种子作物(玉米、黄瓜、豌豆等)的生长发育Pnynam等，1983)。黑麦覆盖还能分别减少豚草、藜和普通马齿觅43%、95%和100%，如果加上免耕能减少75%-80%的阔叶杂草(Worsham，1991)。此外，还有苜蓿也能作为覆盖作物，不需使用除草剂就可有效地控制杂草的危害。
2.作物间作和轮作防除杂草  作物间作是2种以上的作物间隔种植的一种方式，这种种植方式对杂草有较好的控制作用，当然，作物间作前应该科学设计种植的方法、时间和作物品种等，既要防除杂草，又不能影响作物的生长。国外目前较好的间作方式有小麦一大豆模式(Sullivan，2003)，玉米一大豆模式(Eilers，1999)，在免耕条件下能控制杂草的危害。
作物轮作也是控制杂草危害的有效方法，与间作一样，轮作作物同样要精心设计作物品种、播种时间和轮作顺序等。例如与连作小麦田比较，冬小麦一黍一免耕或冬小麦一向日葵一免耕轮换，两年后杂草数量分别较少99.7%或99.8%(Sullivan，2003)。
3.物理和机械除草  在杂草防除过程中，有机农业生产大力提倡使用物理和机械的除草方式。对旋花类的杂草通常采用黑色塑料覆盖等的措施遮蔽阳光抑制杂草的生长，一般3~4年即可消灭旋花类的杂草，这种方式也适合防除其他杂草和温室杂草。同时，机械除草在不同年度和杂草生长不同时期，使用回盘犁和不伤根部的清扫犁等除草效果也很好(Suuivan，2004)。
4.使用低毒的除草剂防除杂草  在有机农业生产中，不能使用化学合成的除草剂，但允许一些天然的物质作为除草剂使用。例如乙酸类、丁香油、百里香油和皂角物质等，但要注意其使用成本、使用浓度和使用时间等。
三、对中国有害生物综合管理的启示
1.有害生物综合管理模式研究的重要性  在有机农业的生产过程中，有害生物的综合管理是重要的方面之一。有害生物的综合管理不仅仅是一个技术研究问题，重要的在于采用一些科学合理的管理模式来控制有害生物。在美国等农业发达国家比较重视一些管理模式给有机农业生产带来的综合效益，尤其对有害生物的控制作用，例如作物行间覆盖对黄瓜害虫的控制，种植诱集作物降低棉铃象对棉花的损失，小麦一大豆模式、玉米一大豆模式、冬小麦一黍一免耕等对杂草的控制效果。中国虽有一些研究，但比较单一，而且只是研究其对害虫的影响。中国地区差别较大，应该开展有机农业有害生物综合管理区与模式的研究，并以增加农田生态系统的生物多样性为目的来研究种植模式，从而达到增益控害、维护农田生态平衡的综合效果。
2.加强有害生物综合管理措施的研究  有害生物综合管理可以认为是有机农业生产中的关键技术，国外有机农业研究部门非常注重这方面的研究和技术开发，其中农业生物多样性的保护和利用是目前研究的重点和热点，而中国在这方面的研究相对比较薄弱，虽然以前有关增加农田生物多样性的研究(如果园种草、不同作物的间作套种、丘陵地区植物篱的种植等)并且取得了一些成效，但对如何影响农田生物种群或群落、其影响的生态学机制、生产中如何使用效益最佳，以及使用过程中的一些配套技术等方面深人研究不够，这也是比较难达到预期效果的重要原因之一。
总之，中国是一个农业大国，发展有中国特色的有机农业产业将是中国农业产业的优势。只有充分利用中国的自然资源优势，深化有害生物的综合管理，才有可能使中国的农业生产具有国际竞争力。