病蟲害及其控制是農業生產及其研究永遠繞不開的一個主題。據估計,農作物受到超過100000種病毒、細菌、類支原體、真菌、藻類和寄生蟲的危害,約1500種線蟲、10000種昆蟲、1800種雜草對糧食作物產量產生嚴重影響[1]。據聯合國糧農組織(FAO)估計,全世界的糧食每年因病蟲害約損失1/3[2]。因此,長期以來病害蟲防治是從事農業生產的人們所關注的主要問題。在人類與害蟲斗爭的長期歷史中,發展了一系列方法、技術措施用于病蟲害的防治。其中被廣泛使用且成效最好的當屬農藥和生物防治。20世紀70年代以來,農藥對于病蟲害的控制為糧食生產提供了保障,但是卻帶來諸如環境污染、農藥殘留、糧食安全等諸多問題[3]。從而使人們開始關注生物農藥和生物防治,但生物農藥以及生物防治都存在著一定的局限性,其往往針對某一種病蟲害、不能起到綜合的防治作用[4]。而景觀生態學的興起和發展,無疑為病蟲害的控制提供了新的思路和方法。本文首先簡述農藥、生物農藥及生物防治的問題和局限,在此基礎上,從景觀生態學的角度提出病蟲害防治的新思路,并從景觀尺度、田塊間和耕種管理措施上提供具體的農業景觀生態建設建議,以期為病蟲害控制提供新的思路和指導。

1控制病蟲害的途徑

病蟲害控制的目的,在通常情況下,不是滅絕害蟲,而是控制種群數量,使其不足以造成危害[4]。隨著科學技術的發展,防治蟲害的新技術不斷出現,例如轉殺蟲基因植物技術、信息激素和性激素誘劑、頻振式殺蟲燈等物理方法[4]等,但使用最為廣泛且效果最為明顯的仍然是農藥和生物防治技術。

1.1農藥的使用情況及其帶來的問題

農藥既是農業生產中的重要投入品,也是現代化植保技術的重要組成部分。從農藥問世以來,在控制病蟲草鼠害,保護農作物,提高糧、棉、油、果、蔬產量及品質等方面都發揮了重大的作用。通過使用農藥來防治農業有害生物,每年挽回的糧食損失可達6500多萬t,為人類的食品供應作出了不可磨滅的貢獻[5]。我國是農藥施用量最大的國家,據統計,每年農藥施用量高達130萬t,2005年我國農藥使用面積總計達5.12億hm2,全國平均用量為2.34kg•hm2[6]。農藥也是一類有毒化學品,在化學農藥大量使用的同時,環境污染問題也隨之而來。我國農藥的利用率只有30%左右,化學農藥的單位面積平均用量高出世界平均水平的2.5~5倍,隨著使用量和使用年數的增加,農藥殘留逐漸增加,殘留地域逐漸擴大,產生了立體式污染。我國每年遭受農藥殘留污染的作物面積約達800萬hm2,其中污染嚴重的比例達40%,而蔬菜、水稻、果樹和茶葉等農產品的農藥用量和農藥殘留問題更為嚴重[7]。其次大量使用農藥,不但針對性地殺死了主要有害生物,更殺傷或殺死了大量無辜的天敵及中性生物,使得次要和具抗性的有害生物大發生時,由于沒有相應的天敵去抑制,往往導致其大爆發,逼迫人類使用更高毒力或更大用量的農藥去壓制,如此進入惡性循環。害蟲越治越多,越多越治,農藥用量越來越大,毒力越來越高,環境污染越來越嚴重[8]。例如稻田施藥殺死了葉蟬、飛虱的天敵,使近年來這兩種害蟲大發生。蘋果上噴藥殺死了紅蜘蛛天敵,造成了紅蜘蛛嚴重發生[4]。此外,農藥還對農產品、大氣、水體、土壤和生物都有明顯的負面影響[9],造成諸如面源污染等問題[10]。化學農藥嚴重影響人畜健康、食品安全和環境質量的問題,已引起世界各國共同關注[11]。近年來,隨著人民生活水平的不斷提高,對農產品也提出了更高的要求,迫切需要降低農產品的農藥殘留。如何減少農藥使用量,增加食品安全性,減輕環境污染,已成為一項重要而艱巨的任務[11]。生物農藥防治是在此過程中發展起來的控制病蟲害的新途徑[7,12]。

1.2生物農藥及其局限

生物農藥不同于傳統的化學農藥,它是利用生物活體或由生物產生的活性成分,以及化學合成的具天然化合物結構的物質,制備出的可防治植物病蟲害和雜草及能調節植物生長的制劑。與傳統的化學農藥相比,生物農藥具有對人畜和非靶標生物安全,環境兼容性好,不易產生抗性,易于保護生物多樣性,來源廣等優點。但生物農藥的首要問題是它的防治是一個生物學過程,所以效果相對緩慢,不能像化學農藥那樣立即見效。二是它的生物活性需要適宜的環境條件(包括溫度、水分、光照、pH等),所以其貨架期和田間活性保持也是阻礙其產生效果的一個因素。三是生物農藥的批量生產往往通過工業發酵,或者是從生物體直接分離提取,對病毒類生物農藥則依賴活體寄生進行生產,成本相對較高,不利于產業化發展。另外,現在發現有些生物農藥也會令靶標生物產生抗性,尤其是抗生素類[1213]。所以生物農藥還不足以進行廣泛的病蟲害控制。

1.3生物防治及其局限

生物防治是有害生物治理中最成功、最節約和環境安全的方法,是指利用生物或生物代謝產物來控制病蟲草害的技術,它是害蟲持續控制不可缺少的組成部分。自1888年在美國加州的柑橘園中大規模釋放澳洲瓢蟲成功控制吹綿蚧后,生物防治已成為家喻戶曉的害蟲控制手段[14]。再如有20多種赤眼蜂被大量繁殖和釋放,每年放蜂面積在3000萬hm2以上,作物損失一般下降70%~90%[11]。生物防治與化學農藥相比有很多獨特的優點:第一,生物防治可以有效地控制農田病蟲害,從而提高農產品產量和質量,避免化學農藥產生的農藥殘留、環境污染等問題。第二,生物防治不會使農業害蟲產生抗藥性,從而避免反復使用農藥的惡性循環。第三,人為地改善自然生態環境,增加植物多樣性,可以為天敵提供優良的棲息地和生活條件,從而保護了自然天敵資源,也有利于環境保護[11,15]。同樣,生物防治也有其局限性。由于天敵的專一性較強,往往不能兼治多種害蟲。例如用瓢蟲防治蚜蟲,放赤眼蜂防治棉鈴蟲,不能同時控制紅蜘蛛、盲蝽、象鼻蟲、紅鈴蟲、大造橋蟲的危害[4]。同時,生物防治往往靠外來天敵物種的引入,可能會帶來意想不到的危害。例如一些脊椎動物被引入防治外來有害生物,但由于它們食性不專一,結果自己反倒成為有害物種。天敵物種的引入防治病蟲害的成功率也很低,據統計,自1888年以來所進行的5000多次引種中,只有極個別種類產生明顯的生物防治效果[16]。另外,生物防治方面還存在許多不足,如捕食性天敵的發生有明顯的跟隨效應,往往滯后于害蟲大發生期,影響防效。傳統的人工繁殖方法費用高,遠超過化學防治[17]。這些缺陷導致了生物防治不能完全替代化學農藥,無法大面積推廣使用。因此,尚需尋求新的、安全的、環境友好的病蟲害控制途徑。