生物防治让食品更安全
2013-04-10季香云上海市农业科学院生态环境保护研究所
季香云(上海市农业科学院生态环境保护研究所)
化学农药防治是保障农作物免受病虫灾害的重要手段,也是当前农业生产中影响食品安全的重要因素之一。在农业生产中,过度依赖化学农药而导致的农药残留、害虫抗药性和次要害虫再猖獗等“3R”问题仍十分突出。随着人民生活水平的不断提高,安全、优质、洁净的农产品已成为市民的必然需求。因此如何解决农业生产、害虫防治和农产品安全之间的矛盾,改进农业害虫防治方法,减少农药使用量,降低农药残留量,从源头上控制农药残留污染,是各级政府和广大消费者的共同呼声,也是农业安全生产中亟待解决的科技问题。
害虫生物防治的发展现状
生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治方法,利用生态系统中各种生物之间相互依存、相互制约的生态学现象和某些生物学特性,以防治危害农业、仓储、建筑物和人群健康的生物的措施。目前用于生物防治的生物可分为三类:①寄生性生物,包括寄生蜂、寄生蝇等;②病原微生物,包括苏芸金杆菌、白僵菌、病毒等;③捕食性生物,包括草蛉、瓢虫、步行虫、畸螯螨、钝绥螨、蜘蛛、蛙等以及许多食虫益鸟等。
利用寄生性天敌赤眼蜂防治农林害虫是世界上应用面积最大、范围最广、效果最好的生物防治技术之一,成功研制出了利用大卵、小卵和人造卵繁殖赤眼蜂的技术和工艺流程,机械化和半机械化生产机械。我国在广东、吉林、辽宁、北京等地建立了规模化赤眼蜂生产基地,已具有商品化大批量生产松毛虫赤眼蜂、螟黄赤眼蜂的能力。在广泛用于防治水稻、玉米、棉花、甘蔗害虫和松毛虫的基础上,近年来赤眼蜂还被用于果树林木、蔬菜等作物害虫的防治。
中红侧沟茧蜂和淡足侧沟茧蜂是棉铃虫和夜蛾等重要害虫的幼虫寄生蜂。通过多年的研究,目前已形成了人工繁育工艺技术流程,达到了常年批量生产的水平,建立起完善的田间释放技术,中红侧沟茧蜂已在新疆和河北用于大面积防治棉铃虫,防治效果达60%-70%。
利用病原微生物进行害虫防治,已经取得巨大成功,昆虫病原细菌中应用范围最广和研究最深入的是苏云金杆菌(Bt)。我国现有80多个厂家开发生产,年产量达3万吨以上,实际使用面积达近600万公顷。应用最广的杀虫真菌是白僵菌、绿僵菌、蜡蚧轮枝菌和虫瘟霉,目前在农业部登记的白僵菌有球孢虫白僵菌 (主要用于防治松毛虫和玉米螟)和布氏白僵菌(主要用于防治花生蛴螬)两种,登记剂型有粉剂、可湿性粉剂或油悬浮剂。昆虫病毒中能用于农作物防治害虫的病毒主要是杆状病毒科的核型多角体病毒和颗粒体病毒以及呼肠孤病毒科的质型多角体病毒。其中甜菜夜蛾核型多角体病毒、小菜蛾颗粒体病毒等已经制成病毒制剂,成功地用于田间防治。
昆虫信息素及其应用.目前我国已经人工合成了超过50种以上重要昆虫性信息素,并制成了相应的性诱剂应用于虫情监测、大量诱捕、释放干扰交配、配合治虫、区域害虫检疫和种类鉴定等。在性诱剂应用方面,许多害虫的控制已常规性应用性引诱剂,斜纹夜蛾、甜菜夜蛾、小菜蛾、柑桔小实蝇等的性诱剂都有良好的防治效果。
生物农药及其推广应用。我国已有约400多家生物农药生产企业,年产量12万-13万吨制剂,约占农药总产量的12%,每年新研制成功和登记注册的生物农药品种还在以4%的速度递增。同时,拥有自主知识产权的微生物农药种类增多,目前全国基本上改变了主要靠引进国外生产菌株的局面,自主知识产权的微生物农药产品已占主导地位。
生物防治面临的问题与挑战
在自然界中,天敌总是跟随害虫发生的,天敌的出现总是滞后于害虫的发生,而且天敌对害虫的控制有一个时间过程,在极短时间内看不出效果,因此,天敌对害虫的控制没有农药那样见效迅速。虽然通过人工繁殖,可从很大程度上解决天敌滞后这一问题,但是天敌的成批生产、包装、运输等方面存在许多问题,天敌的质量也不易控制。
生物制剂的效果受环境条件的影响大,效果不稳定。如在田间施用微生物杀虫剂时,对环境的要求较化学农药高,阳光中的紫外线对病毒类杀虫剂具有灭活作用,强降雨对瓢虫控制麦蚜的效果有很大影响等。
大多数生物制剂的专一性较强,只能对目标害虫起到控制作用。在实际农业生产过程中,一种农作物往往有多种害虫为害,因此,即使采用有限的生物防治措施针对一些目标害虫,而农民也不得不施用化学农药对其他非目标害虫进行防治,而这些化学农药的施用会杀伤天敌以及破坏农田的生态平衡,从而降低天敌自然控制作用评价。
利用昆虫天敌防治害虫,效果往往不如化学农药,是因为昆虫天敌不会也不可能像化学农药那样可以灭杀90%以上的害虫,两者之间总是维持在相对平衡的状态。昆虫天敌与害虫之间存在着进化屏障,也就是协同进化,这是无法回避的一个事实。如果昆虫天敌百分之百地灭杀害虫,那么此种昆虫天敌也会因为食物的缺乏而死亡,今天我们也就看不到数百万年甚至是数千万年以前存在的昆虫了。另外,害虫也会对昆虫天敌产生相关的防御策略,躲避天敌,从而生存并繁衍下来。因此,从理论上说,利用天敌昆虫不可能达到100%的防治效果,其对害虫的控制应是持续的。
大多数农民在对害虫采取防治措施之前,希望能以简单、方便的技术快速达到有效控制害虫的目的,并且期望害虫的死亡率越高越好,甚至害虫能全部死亡,这样的防治方法才容易被农民所接受。生物防治作用较慢,很多时候效果不及化学农药来得快,所以种植户对生物农药接受是一个漫长的过程。
害虫生物防治的展望
发展生物防治技术不是少数科学家的兴趣所致,也不是作为一种科学技术方法的单纯发展和进一步应用,而是时代的要求和发展的必然趋势,是不以人的意志为转移的。大力开展害虫的生物防治不仅是作物病虫害防灾减灾的需要、农产品质量安全的需要和农业可持续发展的需要,也是人民健康、社会稳定和环境安全的需要,更是贯彻我国绿色植保理念的需要。
虽然目前我国生物防治所面临着很多问题,解决这些问题需要各方人士共同参与,首先需要从国家层面上组织大型攻关项目,有目标地引导生物防治研究和实践,再从政府或企业中争取更大的经费投入来支撑生物防治的基础研究项目,加大宣传普及力度,形成产、学、研、推协作,由政府和行业学会推动,协调各个部门发挥各自优势进行最大范围的合作。
其次需要优先开展一些重大应用基础问题的研究:如寄生性天敌寻找寄主的化学联系与记忆、捕食性天敌的捕食行为机制、天敌控害作用的评价方法、农田食物网作物-害虫-天敌间的化学信息网与通讯机制、作物生物多样性与天敌控害功能、农田景观格局内害虫、天敌库与源动态、天敌昆虫人工繁育的营养学与生理学基础、天敌引进后的适应性及其与本地种的竞争和天敌昆虫生物防治与化学防治的协调等,同时加强生物防治新产品研发,重点应加强微生物和天敌新产品、新剂型研发;加快配套技术,即生物、物理、化学等措施的全程协调控制技术的研究和集成。
我国地大物博、幅员辽阔,生物资源丰富、自然界中生物之间相生相克现象普遍存在,以及生物防治技术性强、推广难度大的现实,对我国各类天敌进行“专利”保护,呼吁政府加大扶持力度,制定相关优惠政策(如农民使用生物防治政府补贴政策、生产企业优惠政策)以扶持和激励企业加大对生物防治技术的研发力度,调动农民采用生防技术的积极性,以使最终实现在农业主管部门、技术推广站或企业的帮助和监督下在各农户间实施和推广害虫生物防治技术。可以预计,随着人们对食品安全、生态安全的日益重视,我国生物防治的工作必将会获得更快的发展。