都市农田生态系统有害生物绿色防控

田志慧 沈国辉

农田生态系统是指人类在以农作物为中心的农田中，利用生物与非生物环境之间以及不同生物之间的相互关系进行能量转化和物质循环，并按人类社会需要进行物质生产的综合体。农田生态系统中的生物除农作物外，还包括杂草、微生物、昆虫、鸟类和其他野生生物；非生物环境包括地理位置、温度、降雨量、土壤养分、地下水位等[1]。农田生态系统在自然基础上经人工控制而形成，受人类和自然的双重调控，是以农作物为中心的半自然生态系统。与自然生态系统相比，农田生态系统具有五个明显的特点：一是人的作用非常关键，一旦人的作用消失，它将发生改变；二是优势群落一般只有一种或数种农作物，群落结构相对简单；三是很多物质会随农产品的收获而移出系统；四是养分循环主要依靠系统外不断投入而保持相对平衡；五是系统的稳定依赖于人类的不断维护[2]。

随着经济的发展和城市化进程的加快，建筑用地和交通用地不断扩张，城市规模越来越大，但在人口众多、交通发达、经济活动占有重要地位的大城市（包括超大城市和特大城市）——都市中，农田生态系统也必不可少。处于都市市区及其近郊、远郊等区域的农田生态系统均属于都市农田生态系统的范畴。

都市农田生态系统集生产、生态、生活“三生”功能于一体。首先，它具有为人类的生存与发展提供坚实的物质基础和食物保障的生产功能，即通过自然过程和人类活动的共同作用，在较短时间内直接、高效地为人类提供物质产品——农产品。尤其在当前的“后疫情”时代，不仅国际形势复杂多变，世界各粮食出口国可能随时关闭或拧紧出口阀门，而且在疫情、战争等应急情况下，一个都市也随时有可能进入封闭状态，因此都市农田生态系统在保障人民生活和维持都市稳定方面具有不可替代的作用。其次，它与自然生态系统一样，在不断地承担着生态系统服务功能和生态安全功能，如保持土壤、涵养水源、维持营养物质循环、保护生物多样性。再次，它具有生活功能，可为人们提供旅游观光、休闲娱乐、文化教育等方面的服务，满足人们回归大自然、愉悦心情的需求[3]。

构建健康的都市农田生态系统，需要提升农田生态系统服务功能，在增强保障鲜活农产品应急供应的“胃”功能基础上，最大程度发挥其作为城市生态屏障的“肾”功能和旅游休闲的“肺”功能上。然而，人类活动作为都市农田生態系统服务功能形成的驱动力，不科学的管理活动和生产活动会对都市农田生态系统造成巨大的损害，甚至直接威胁到其可持续发展。在相关人类活动中，对有害生物的绿色防控是提升农田生态系统服务功能、推动农业可持续发展的重要保障之一。

民以食为天，人类需要从农作物中获取食物。同样，都市农田生态系统中的其他生物也需要依赖农田和农作物生存，因而农作物的生产史也是一部人类与有害生物的斗争史。

都市农田生态系统中的有害生物

都市农田生态系统中的有害生物主要包括危害农作物的害虫、病原性真菌、细菌、病毒、线虫，以及农田杂草和害鼠等。由这些生物类群所导致的虫害、病害、草害和鼠害等生物灾害，通常会对农作物的产量和质量造成很大影响[4]。在2015年时，我国农田生态系统中常见的有害生物有1665种，其中害虫739 种、杂草109种、害鼠42 种和其他有害生物775种，呈现种类多、分布广、危害重、发生规律复杂、防控难度大等特点[5]。

说到有害生物，必须提及外来有害生物（俗称外来入侵种），它是指通过有意或无意的人类活动被引入到原有自然分布区外后，在新分布区的自然、半自然生态系统或生境中建立种群，并能对当地的生物多样性造成威胁、影响或破坏的物种。对都市农田生态系统而言，由于人员交往和商品贸易非常频繁活跃，外来有害生物入侵和扩散的风险更大。例如，曾一度引起上海市民“谈花色变”的加拿大一枝黄花（Solidago canadensis），最初作为花卉引进，后来逃逸扩散，目前在弃耕农田、公路和河道两旁、树林下仍随处可见；作为水质净化和饲料植物引进的水葫芦（Eichhornia crassipes）和水花生（Alternanthera philoxeroides ）更令人头痛，成了农田灌溉河道和沟渠难以控制的外来有害生物。外来物种入侵已对我国生态安全和社会经济发展造成重大威胁，2021年4月15日起施行的《中华人民共和国生物安全法》明确规定，任何单位和个人未经批准不得擅自引进、释放或者丢弃外来物种，该法的颁布标志着我国生物安全已进入了依法治理的阶段。

农田有害生物与都市安全

大量历史事件证明，当有害生物形成严重危害时，如果不加以积极主动防控，不仅会威胁都市食品安全，甚至还会威胁人的生命和社会稳定。据联合国粮农组织统计，全球范围内农作物因有害生物造成的产量损失可达37%左右。我国一般年份农作物遭受有害生物危害的面积达4.0亿～4.7亿公顷，每年损失粮食15%左右、果品蔬菜25%以上。据农业农村部调查统计，危害我国农田的杂草有130余种，杂草危害的面积可达种植面积的85%，导致粮食减产3700万吨/年，令人触目惊心。

都市是外来物种的重要登陆点，也是外来物种入侵的重灾区之一，且遭受外来物种入侵的规模与经济发展水平、人口密度、交通流量等呈正相關。如早在2003年就被认定为首批入侵我国的16种危害最大的外来物种之一的福寿螺（Pomacea canaliculata），原分布于南美洲，1980年代作为特种养殖对象引入我国，后因食味不佳被弃于水生环境。由于福寿螺繁殖量大、食性广，目前已广泛分布于长江以南地区，广东、上海等地成为其危害的重灾区，严重影响湿地和农田生态系统，还因其体内含有寄生虫而威胁人类健康。类似的事件举不胜举，例如豚草（Ambrosia artemisiifolia）花粉引起“枯草热”病症，三叶斑潜蝇（Liriomyza trifolii）对蔬菜生产带来灭顶之灾，以及在滩涂疯狂生长的互花米草（Spartina alterniflora）。据统计，我国每年由外来有害生物造成的直接和间接损失总计高达2000亿元，因而不得不花费大量的人力、物力和财力对其进行防控。

在都市农田生态系统中，某些昆虫、螨类、蜘蛛、脊椎动物、细菌、真菌等生物可抑制有害生物的危害，是有害生物的天敌，被划分为有益生物。通常情况下，农作物、有害生物及其天敌通过取食和被取食建立链锁式关系，构成食物链和食物网，在各种因素的综合作用下形成动态平衡。因此，开展有害生物防控需要从都市农田生态系统的整体观念出发，使其向着有利于农作物生长发育和保护与利用天敌，而不利于有害生物蔓延扩展的方向发展，从而实现保护农作物高产和保护生态环境相统一。

从综合防控到绿色防控，理念改变是核心

有害生物综合治理（integrated pest management， IPM）概念提出较早，其要义是以生态学为基础，充分利用自然控害因素，综合协调和应用各种防治措施将有害生物数量降到经济阈值之下，实现有害生物治理的生态、经济和社会效益[6]。然而，迄今为止国内外几乎所有的IPM实践主要还是以化学防治为主。尤其是第二次世界大战以来，化学农药的广泛应用使有害生物防控效果得到空前提升，但也带来了农药残留（residue）、有害生物抗药性（resistance）和有害生物再猖獗（resurgence）的“农药3S”问题。面对IPM的困境，学者们又提出了有害生物生态治理（ecological pest management， EPM）的概念，并进一步强调构建健康的农田生态系统，使整个农业生态环境有利于天敌种群的发展、不利于有害生物种群的发生，从而可以大幅度减少农药的使用和环境污染[7]。

我国于1975年提出了“预防为主、综合防治”的植物保护（植保）工作方针，并于1996年确立了IPM是落实植保方针的正确途径，而这同样适用于农田生态系统。2006年，在全国植物保护高层论坛上，与会专家回顾了国内IPM实践中出现的诸多问题，明确农田生态系统的退化和生态系统服务功能的丧失造成了农作物有害生物的连年猖獗，而走生态治理之路才是解决有害生物危害的唯一途径，并确立“公共植保、绿色植保”的两大植保理念。到2012年，“科学植保”的理念也被提出。这三大理念的提出，标志着我国有害生物防治已从传统的以消灭有害生物为目的的“头疼医头，脚疼医脚”的“治已病”的短期行为，发展到了向提高农田生态系统“免疫力”的“治未病”的可持续生态治理之路。在这些理念的指引下，我国于2020年5月1日开始施行的《农作物病虫害防治条例》明确，农作物有害生物防治坚持政府主导（即公共植保）、属地负责、分类管理、科技支撑、绿色防控。

从单一措施到综合治理，多措并举是关键

中华农耕文明历史悠久，在与农作物有害生物斗争中积累了丰富的防控经验，发现和发明了大量控制有害生物的方法，从最早期的人工捕捉、火烧和阻隔，到利用天敌生物和化学物质，等等，而且这些方法在当代都市农田生态系统的绿色防控中仍具积极的借鉴意义。但长期的有害生物控制的实践显示，各种方法可能对某种（或某些）有害生物在某地域、某时段是有效的，但没有一种方法是万能的，均有一定的局限性和不足。到1960年代，随着生态学的迅速发展和人类环保意识的增强，有害生物防控的理念得到了革命性的改变，先前依靠单一技术、片面追求防控效果的有害生物防控理念被IPM所取代；现在正从IPM向EPM和绿色防控方向发展，旨在尽可能协调和运用一切适当的技术和方法，将有害生物控制在经济损害允许水平之下。绿色防控是指以确保农业生产、农产品质量和生态环境安全为目标，以减少化学农药使用为目的，优先采取生态调控、生物防治、物理防治和科学用药等对农田生态系统友好的技术措施，设法控制农作物有害生物的行为。简言之，绿色防控就是采取环境友好型植保方法、措施或手段保护农田生态环境，保障农业生产和农产品质量安全，进而确保食品安全。

下面以害虫的生态治理为例进行说明。在健康的农田生态系统中，害虫取食农作物，同时害虫也有天敌，农作物—害虫—天敌之间形成较稳定的食物链；每种生物都发挥着各自的作用和功能，相互之间形成协同进化关系，因而虫害的发生通常相对很轻。如果我们仍然一味地使用化学农药防治，则对该生态系统中害虫的天敌昆虫等有益生物也会产生很强的杀伤作用，进而导致天敌数量下降，因而对害虫的控制作用减弱，最终造成农作物减产。因此，如果能在农田田埂上或农作物之间种植可喂养天敌昆虫的植物，人为创造形成食物链的条件，不仅能营造“稻在花中、花在稻中”等都市农田景观，而且能增加天敌昆虫的种类和数量，达到控制害虫的目的。因此，绿色防控有利于都市农田生态系统功能的发挥，以及土壤和水环境的保护，对加速构建人与自然生命共同体起到重要作用。

从排斥用药到减量使用，科学用药是保证

1962年问世的《寂静的春天》使农药格外受到关注，再加上近年来农药因某些社会事件被过度“妖魔化”，使有些人误解为“农药就是毒药”，甚至有人觉得为了保护生态环境和推进农业绿色发展，应该彻底放弃农药。殊不知，在全球粮食危机加剧的当下，农药是加快建设农业强国、促进国家粮食安全的有力保障，缺它不可。提倡绿色防控并不是不使用化学农药，而是要科学用药，也就是在尽可能多地利用其他防治技术的基础上，再辅之化学农药，实现农药的减量使用，避免和减轻农药带来的负面影响。绿色防控也不是农作物绝对不能有农药残留，而是要求农药的残留量不超过国家相关安全标准，处在安全农产品的范围内。总之，对农药的正确态度应该是通过积极寻找农药与环境保护之间的动态平衡点，在确保周边环境安全和食品安全的同时，保护好都市农田生态系统，更好地满足都市人餐桌上的食品供应。

一方面，要大力发展超高效、低毒、安全的绿色农药品种。在此过程中，我国是“绿色农药”概念的最早提出者。2003年，绿色农药创制被正式列入国家重点基础研究发展计划，标志着绿色农药创制得到国家认可。我国必须把握当今国际新农药创制研究的趋势和特点，围绕农作物有害生物防控的重大需求开展绿色农药的创制研究，建立符合国情和农业生产实际的绿色农药创新体系，实现“藏粮于技”的突破，为全国都市农业生产和粮食安全提供源源不断的科技支撑[8]。

另一方面，要大力推广农药减量使用技术。应该用高效、低风险的新农药品种替代高毒、高残留的农药品种，并用新型高效植保机械、统防统治和绿色防控技术替代传统、分散且低效的方法，从而实现农药使用合理减量和结构优化升级。实践表明，农业农村部实施的农药“零增长”行动成效显著，所有高毒农药有望在2025年前全部退出；同时对众多目前在用的农药不断进行再评价，因此安全性高、效果好、成本低、专利权稳定和市场潜力大的绿色农药逐渐成为市场的主流。

综上所述，我国是农田有害生物较为猖獗的国家之一，但由于长期使用化学农药防控，都市农田生态系统较为脆弱。因此，在自然灾害频发和全球性粮食危机没有得到彻底扭转的当今世界，转变植保理念，大力研发绿色农药，推广绿色防控技术，必将为包括都市在内的人类社会的高质量可持续发展发挥更大的作用。

[1]谢高地， 肖玉. 农田生态系统服务及其价值的研究进展. 中国生态农业学报， 2013， 21 （6）： 645-651.

[2]周湛. 不同农田生态系统生态经济效益对比研究—以长沙县金井镇为例（硕士学位论文）. 长沙： 湖南农业大学， 2014.

[3]尹飞， 毛任钊， 傅博杰， 等. 农田生態系统服务功能及其形成机制. 应用生态学报， 2006， 17 （5）： 929-934.

[4]谢为民， 刘煜才， 孙运岭. 提高农田有害生物综合治理水平，促进农业的可持续发展. 吉林农业科学， 1999， 24（5）： 27-30.

[5]中国农业科学院植物保护研究所， 中国植物保护学会. 中国农作物病虫害（第3版）. 北京： 中国农业出版社， 2015.

[6]翟保平. 从IPM到EPM： 水稻有害生物治理的中国路径. 植物保护学报， 2017， 44 （6）： 881-884.

[7]Gurr G M， Wratten S D， Landis D A， et al. 2017. Habitat management to suppress pest populations： progress and prospects. Annual Review of Entomology， 62： 91-109.

[8]杨光富， 宋宝安. 话说农药： 魔鬼还是天使？北京： 化学工业出版社， 2023.

关键词：都市农业 农田生态系统 环境友好 有害生物 绿色防控 ■