我国草原虫害生物防治技术应用现状

洪 军，贠旭疆，杜桂林，齐 晓

(全国畜牧总站，北京 100125)

草原是我国面积最大的陆地生态系统，是畜牧业发展的重要物质基础和农牧民赖以生存的基本生产生活资料。近年来，受全球气候变化、不合理利用等因素的影响，虫害逐步成为草原上发生频次最高、危害最重的生物灾害之一。其中，最为严重的蝗灾与水灾、旱灾并称三大自然灾害[1,2]。草原害虫大量啃食牧草，严重破坏草原植被，给国家生态安全、畜牧业生产和农牧民生活构成严重威胁。从1978年开始，农业部有计划地组织重点草原牧区开展草原虫害防治工作。在草原虫害的治理中，随着生态环境保护意识的逐渐增强，绿色植保理念得到大力推广，防治技术由单纯的依靠化学防治逐渐转变为“生物防治为主、化学防治为辅”的综合防治。国内有关生物防治的研究多集中于农作物，草原虫害生物防治的研究相对滞后，报道内容少且多为综述类和药剂试验报告类[3-5]，其中描述的一些生物防治技术仅停留在研究试验层面，并未进入示范推广应用阶段。通过介绍我国草原虫害生物防治技术的推广应用情况，以期让更多的人了解我国草原虫害生物防治工作进展情况和现状，为今后开展相关研究提供参考依据。

1 概述

历史上，防治害虫的目的就是杀死防治对象，有时甚至企图把它消灭。随着广谱性农药造成的环境污染、害虫抗性、害虫再猖獗等问题越来越多地暴露[6，7]，生态理论逐渐融入害虫防治理念，害虫防治理念由“消灭”向“控制种群数量”转变。1975年5月，农林部确定了“预防为主、综合防治”的植保方针，明确了今后植保工作的方向[8]。生物防治作为害虫综合防治的重要内容，长期以来都受到各界的广泛关注[9]。传统的生物防治概念是20世纪1919年Smith提出的“通过捕食性、寄生性天敌昆虫及病原菌的引入增殖和散放来压制另一种害虫”[8-10]。Debach从应用生态学观点出发将其引深为“寄生性、捕食性天敌或病原菌使另外一种生物的种群密度保持在比缺乏天敌时的平均密度更低的水平上的应用”。以上2种概念均为传统的生物防治，主要是利用天敌和微生物、病原菌等控制害虫密度。1987年，美国国家科学院将生物防治定义为“利用自然的或经过改造的生物、基因或基因产物来减少有害生物的作用，使其有利于有益生物如作物、林木、动物和益虫及微生物”[8]，生物防治的概念和范畴得到进一步扩充。根据广义生物防治的概念，杀虫转基因植物、信息激素、高效杀虫生物农药等新技术纳入生物防治范畴[8,11-16]。

我国大规模开展草原虫害防治工作始于20世纪70年代末期，可分为3个阶段。第1个阶段是20世纪70～80年代中期，处于应急式的被动状态，哪里暴发、哪里撒药，头痛医头、脚痛医脚，主要采用氯化物、有机磷等化学农药[17,18]；第2个阶段是20世纪80年代后期到21世纪初，草原虫害防控工作开始逐步由单一追求防效向防效与环保并重转变，由被动防控向监测预警和应急防控转变。防治药剂以有机磷、氟化物为主，但是针对化学防治的局限性，逐步开展生物防控技术的研究和区域性试验示范；第3个阶段是2002年以来，2002年国务院印发了《国务院关于加强草原保护建设的若干意见》，强调“要加大草原鼠虫害防治力度，加强鼠虫害预测预报，制定鼠虫害防治预案，采取生物、物理、化学等综合防治措施，减轻草原鼠虫危害。要突出运用生物防治技术，防止草原环境污染，维护生态平衡”。当年，全国畜牧兽医总站(现全国畜牧总站)在全国有计划地推广生物农药和高效低度低残留农药等新技术。随着一批有机磷、氟化物等化学农药被禁止使用，综合采用天敌控制、植物源农药、微生物农药等生物防治技术成为虫害防控工作的一个重点方向。

2 推广应用的生物防治技术

在长期防控工作实践中，各级草原植保机构开展了一系列的生物治蝗技术试验，逐步探索出适用于草原治虫的生物防治技术。

2.1 微生物农药

2.1.1 蝗虫微孢子虫 蝗虫微孢子虫(Nosemalocustae)我国1985年从美国引进[19]，是一种单体活体寄生虫，能感染100多种蝗虫及其他直翅目昆虫[20],具有操作简便、效果持久、成本低廉、环境友好等优点。1986年，农业部成立全国微孢子虫治蝗科研推广协作组，在新疆、内蒙古、青海、甘肃等省区开展了多年的防治草原蝗虫示范试验[21]，当年的虫口减退率在55%以上，感染率为30%～40%[22-25]。新世纪以来，随着草原植保工作的规范化，由于未实现商品化，蝗虫微孢子虫推广应用规模逐渐减少，目前仅在青海、内蒙古等地草原开展试验研究工作。

2.1.2 绿僵菌 绿僵菌(Metarhiziumanisopliae)是一类重要的昆虫病原真菌[26]，以其为主要生物活性成分的制剂具有无残留、易生产、持效期长、致病力强、应用效果好、对非标靶生物安全等优点[27]，到目前为止该属共有12个种和变种[28,29]。自1879年，梅契尼可夫首次用绿僵菌防治奥地利丽金龟(Anisopliaeaustriaca)，绿僵菌已被广泛地应用于害虫生物防治[30,31]。据文献报道，国内最早是南开大学于1975年利用金龟子绿僵菌开展了蛴螬的药效试验[32]。我国是从20世纪90年代开始绿僵菌防治蝗虫试验研究，陆庆光等[33]1993年首次开展了4种不同绿僵菌菌株对东亚飞蝗(Locustamigratoriamanilensis)毒力的室内观察试验，1996年首先开展了绿僵菌防治蝗虫的田间试验[34]，随后，李保平、张泽华等[35-39]先后在新疆、内蒙古、青海、甘肃等地草原上开展绿僵菌防治蝗虫的试验，证明绿僵菌防治草原蝗虫效果明显。在草原虫害防控工作中，绿僵菌主要用于草原蝗虫的防治。

2.1.3 类产碱假单胞菌 类产碱假单胞菌(Pseudomonaspseudoalcaligenes)是一种新发现的昆虫病原微生物，1991年刘世贵等[40]从重庆歌乐山林场自然罹病死亡的黄脊竹蝗(Ceracriskiangsu)体内分离到一种病原菌，经鉴定属类产碱假单胞菌。类产碱假单胞菌致病性是由其代谢产生的一种类产碱假单胞菌杀虫蛋白(Pseudomonas pseudoalcaligenes insecticidal protein，PPIP)所致[41,42]。这种杀虫蛋白作用的主要靶点位于蝗虫的中肠细胞，能抑制蝗虫中肠细胞的能量代谢，可最终导致蝗虫死亡。杨志荣等[43]研究表明，类产碱假单胞菌处理后7 d，对皱膝蝗(Angaracris)等的致死率为60.6%～87.3%，对东亚飞蝗的致死率低，仅为48.0%。2007年，青海省草原总站引进类产碱生物制剂，并于当年7～8月在海北州采用类产碱制剂对草原毛虫进行了田间药效试验，防效达96%以上[44,45]；周俗等[46]利用类产碱假单胞菌与苏云金杆菌的复配悬浮剂防治西藏飞蝗(Locustamigratoriatibetensis)，第7 d防效可达88.5%。在草原虫害防控工作中，类产碱主要用于草原毛虫的防治。近年来，由于类产碱商业化运转中出现问题，已退出推广行列。

2.1.4 核型多角体病毒 核型多角体病毒(NPV)是一类能在昆虫细胞核内增殖、具有蛋白质包涵体的杆状病毒，在我国报道的290余种昆虫病毒中，有212种为NPV[47]。在草原上，正式登记的为草原毛虫核多角体病毒。刘世贵等[48]将1982年在四川发现的草原毛虫病毒界定为核型多角体病毒，并命名为草原毛虫核型多角体病毒(Gynaephora ruoergensis Chou et yin nuclear polyhedrosis virus，GrNPV)[48]。从1987～1991年，在四川、青海和西藏20万hm2草原上推广使用GrNPV杀虫剂防治草原毛虫，防治效果为84.3%～91.7%[49]。杨志荣等[50]将草原毛虫核型多角体病毒和芽孢杆菌混合，再添加少量能保护细菌活性、提高防治效果的助剂材料，以750 mL/hm2，20 ℃对三龄草原毛虫的防治效果达80%以上。核型多角体病毒主要用于草原毛虫的防治。

2.2 农用抗生素

2.2.1 阿维菌素 阿维菌素(avermectins，AVMs)，是国内外最受关注的杀虫素，是十六元环大环内酯类物质，最早由美国默克公司开发成功，可以抑制无脊椎动物神经传导物质而使昆虫麻痹致死[16,51]。我国于20世纪80年代末引进分离阿维菌素产素菌种(Streotomyes avermitilis)。1994年，我国第1个阿维菌素产品—北农爱福丁(生物杀虫杀螨剂)诞生[52]。候秀敏等[53]做了阿维菌素防治草原蝗虫的药效试验，采用2%和3%阿维菌素乳油分别喷施300和375 mL/hm2，平均防治效果均可达到94%以上[53]。张生合等[54]利用阿维菌素防治草原毛虫，第5 d平均防治效果达97%以上。

2.2 天敌控制

2.2.1 人工招引粉红椋鸟 粉红椋鸟(Sturnusroseus)，属鸟纲雀形目椋鸟科。国内仅新疆伊犁、塔城谷地和阿勒泰山地、吐鲁番和喀什等地见其分布，且绝大部分为蝗虫发生区，其他省区几乎未见分布。我国有关粉红椋鸟的研究最早开始于1968年，李世纯等[55]对新疆巴里坤地区的粉红椋鸟开展了连续2年的生物学特性及食蝗作用研究。20世纪80年代初，新疆自治区对粉红椋鸟治蝗开始了系统研究，“七五”期间在3地州6个县人工招引粉红椋鸟推广面积达2 hm2[56-58]。近年来，新疆充分利用粉红椋鸟资源优势，大力推广人工招引粉红椋鸟+牧鸡牧鸭的蝗害天敌控制技术。目前，建立了3个生物治理示范带：第1条在天山北坡中段区域，包括乌鲁木齐市、昌吉市、呼图壁县、玛纳斯县、沙湾县、乌苏市；第2条在准噶尔西部山地区域，是以巴尔鲁克山、玛依勒山为中心包括塔城市、托里县、裕民县、额敏县；第3条在伊犁河谷区域，包括伊宁县、巩留县、霍城县、特克斯县、尼勒克县、察布查尔县、新源县。

2.2.2 牧鸡牧鸭 牧鸡牧鸭治蝗是指将经过孵化、育雏、防疫和调训的鸡(鸭)，在草原蝗害发生季节有计划地适时运至蝗害区放牧，引导鸡(鸭)群捕食蝗虫，达到降低草原蝗虫密度，防控蝗灾的目的。1979年新疆阿勒泰地区率先开展牧鸡治蝗的研究[59]。“七五”期间新疆维吾尔自治区牧鸡治蝗从点推广到面，在13个地州30多个县推广面积达667万hm2[60,61]。在新疆自治区的带动下，各地纷纷开展牧鸡治蝗试验，治蝗增收效果明显[62-64]。2003年起，农业部开始推广牧鸡牧鸭治蝗。由于鸡治蝗的减灾增收双赢效益，牧鸡治蝗逐渐成为各地草原虫害防治中采用的主要方法之一。2012年，农业部组织开展了“百万牧鸡治蝗增收行动”，全年共投入牧鸡289万只，牧鸡治蝗面积达到94.4万hm2，减少牧草直接经济损失达1.27亿元，实现牧鸡增收8065万元。在牧鸡治蝗示范推广成功的基础上，1999年新疆又开始了牧鸭治蝗的新探索，并取得成功[65]，由于北方人不喜食鸭子，加之规模小难以实现商业化，牧鸭并未得到大规模推广。

2.3 植物源农药

2.3.1 印楝素 印楝素(azadirachtin)是一种高度氧化的柠檬素，属四环三萜类物质，最早由Butterworth和Morgan于1968年从乔木印楝(Azadirachtaindica)中分离提纯而来[66-68]，对害虫有拒食、胃毒、触杀和抑制生长发育作用[66,69-71]。1985年美国注册第1个商品化的印楝制剂M argosan-O[16]，1997年华南农业大学开发出了商品化的0.3%的印楝素乳油制剂[51]。2003～2005年，新疆、内蒙古、青海等省开展了0.3%印楝素乳油制剂防治草原蝗虫的药效试验，灭效达84%以上，并筛选出了适宜草原使用的剂量[72，73]。2003年农业部开始推广使用印楝素防控草原蝗虫。王俊梅，豆卫等[74]利用印楝素开展了荒漠草地蝗虫的防治效果试验，证明对荒漠草地蝗虫同样具有良好的防治效果。草原上推广使用的是0.3%的印楝素乳油制剂。

2.3.2 苦参碱 苦参碱(Matrine)是豆科植物苦参(Sophoraflaescens)的主要有效成分，属四环喹嗪类化合物[75]。由于具有抗心律失常、抗炎、抗纤维化、抗肿瘤等多方面的药理活性，苦参碱广泛应用于临床[76]。苦参碱具有杀虫抑菌活性，在农业中得到广泛使用[77-79]。2008年起，苦参碱在草原虫害防控中开始推广使用。王俊梅等[80]利用1%苦参碱可溶性剂防治蝗虫的效果最低为83.51%，最高为98.35%。豆卫等[81]开展了1%苦参碱在荒漠防治草原蝗虫的研究实验，防效明显。草原上常用的是1%和1.3%剂型的苦参碱制剂。

2.3.3 烟碱·苦参碱 烟碱·苦参碱是烟碱和苦参碱的混剂。烟碱(Nicotine)是从烟叶、烟茎中提取的一种物质，化学名为1-甲基-2(2-吡啶基)吡咯烷[82,83]。该药剂1690年起就在欧洲开始应用，1893年Pinner A确定了其结构[84]。烟碱类具有胃毒、触杀作用。烟碱·苦参碱也具有触杀和胃毒作用。害虫一旦触及到该药，其神经中枢即可被麻痹，继而使虫体蛋白质凝固，堵死虫体气孔，最终使害虫窒息而死。拉毛才让等[85]利用烟碱·苦参碱开展了草地虫害药效试验研究，草原毛虫、蝗虫的防治效果均达到98%以上。2008年起，烟碱·苦参碱在草原上开始推广使用。目前，草原上常用的是1.2%烟碱·苦参碱乳油。其中，含烟碱为0.7%，含苦参碱为0.5%。

3 草原虫害生物防治技术推广

3.1 2003～2012年草原虫害生物防治比例变化

2003～2012年我国草原虫害年均防治466.87万hm2，生物防治面积呈现逐年增加趋势，2011年全国草原虫害生物防治比例首次超过50%，2012年达到53%，创下新高(图1)。

自2002年起有计划地推广草原虫害生物防治技术，全国草原虫害防治比例呈逐年增加趋势，由2003年的16%增加到2012年的52%，提高了36%(图2)。

图1 2003～2012年草原虫害防治总面积与生物防治面积

图2 2003～2012年草原虫害生物防治比例变化

3.2 草原虫害生物防治技术构成变化

对比2003，2008和2012年全国草原虫害生物防治技术构成分析，可以看出草原虫害防控工作由最初的主要依靠天敌控制向多种生物防治技术多元化转变，正在形成天敌控制、植物源农药、农用抗生素和微生物农药4种防控技术组成的新型格局(图3)。

图3 草原虫害生物防治技术的构成

4 问题与对策

(1)生物药剂成本高，影响生物防治技术的推广。根据多年防治工作测算，生物防治药剂成本要高出化学农药1～2倍，加之生物农药见效慢、防效普遍低于化学农药，老百姓对于生物农药的接受程度明显低于化学农药，在一定程度上影响了生物防治技术的推广规模。在国家日益重视生态文明的大环境下，2011年牧区工作会确立了“生态生产有机结合，生态优先”的牧区发展方针，草原生态功能受到社会各界的广泛关注。今后应当加大草原虫害防控工作中生物防治资金投入力度，同时在牧民中宣传生物防治技术的优点，推进生物防治技术的应用推广，保护草原生态环境。

(2)生物防治缺乏统一规划，技术应用布局不明确。目前，各地生物防治技术应用主要根据虫口密度，对于超过防治指标但密度不高的区域，主要应用生物防治技术。但生物防治技术的应用与生态价值联系不紧密，建议根据国家生态主体功能区划，依据各种生物防治技术的特点，制定生物防治实施办法，根据不同的生态功能定位，因地制宜地选择不同的防治技术，对于生态地位极其重要的水源地和生态环境极其脆弱的地区，严格应用生物防治技术，更好地保护草原涵养水源和生物多样性，保障生态安全。

(3)科学研究与产业需求结合不紧密，科技支撑能力不强。当前，草原虫害研究多集中于灾变规律、灾害影响分析等基础性研究，对于各种药剂对生物多样性的影响、土壤残留与降解、叶面药物富集等行业关注的问题研究较少，且研究多为单行，缺少药物间的对比研究，无法为行业推广提高更系统、更实用的对比数据。建议今后的研究应当注重产学研的有机结合，在做好基础性研究的同时，能够从行业需求出发，重视科技成果转化与利用，为行业的发展提供科技支撑。

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