病蟲害及其控制是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其研究永遠繞不開的一個主題。據(jù)估計,農(nóng)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(chǎn)量產(chǎn)生嚴重影響[1]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(fā)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(nóng)藥和生物防治。20世紀70年代以來,農(nóng)藥對于病蟲害的控制為糧食生產(chǎn)提供了保障,但是卻帶來諸如環(huán)境污染、農(nóng)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(nóng)藥和生物防治,但生物農(nóng)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(tài)學的興起和發(fā)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(nóng)藥、生物農(nóng)藥及生物防治的問題和局限,在此基礎上,從景觀生態(tài)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(nóng)業(yè)景觀生態(tài)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(shù)量,使其不足以造成危害[4]。隨著科學技術的發(fā)展,防治蟲害的新技術不斷出現(xiàn),例如轉(zhuǎn)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(nóng)藥和生物防治技術。

1.1農(nóng)藥的使用情況及其帶來的問題

農(nóng)藥既是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要投入品,也是現(xiàn)代化植保技術的重要組成部分。從農(nóng)藥問世以來,在控制病蟲草鼠害,保護農(nóng)作物,提高糧、棉、油、果、蔬產(chǎn)量及品質(zhì)等方面都發(fā)揮了重大的作用。通過使用農(nóng)藥來防治農(nóng)業(yè)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(nóng)藥施用量最大的國家,據(jù)統(tǒng)計,每年農(nóng)藥施用量高達130萬t,2005年我國農(nóng)藥使用面積總計達5.12億hm2,全國平均用量為2.34kg•hm2[6]。農(nóng)藥也是一類有毒化學品,在化學農(nóng)藥大量使用的同時,環(huán)境污染問題也隨之而來。我國農(nóng)藥的利用率只有30%左右,化學農(nóng)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(shù)的增加,農(nóng)藥殘留逐漸增加,殘留地域逐漸擴大,產(chǎn)生了立體式污染。我國每年遭受農(nóng)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(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥用量和農(nóng)藥殘留問題更為嚴重[7]。其次大量使用農(nóng)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(fā)生時,由于沒有相應的天敵去抑制,往往導致其大爆發(fā),逼迫人類使用更高毒力或更大用量的農(nóng)藥去壓制,如此進入惡性循環(huán)。害蟲越治越多,越多越治,農(nóng)藥用量越來越大,毒力越來越高,環(huán)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(fā)生。蘋果上噴藥殺死了紅蜘蛛天敵,造成了紅蜘蛛嚴重發(fā)生[4]。此外,農(nóng)藥還對農(nóng)產(chǎn)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]?；瘜W農(nóng)藥嚴重影響人畜健康、食品安全和環(huán)境質(zhì)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(nóng)產(chǎn)品也提出了更高的要求,迫切需要降低農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥殘留。如何減少農(nóng)藥使用量,增加食品安全性,減輕環(huán)境污染,已成為一項重要而艱巨的任務[11]。生物農(nóng)藥防治是在此過程中發(fā)展起來的控制病蟲害的新途徑[7,12]。

1.2生物農(nóng)藥及其局限

生物農(nóng)藥不同于傳統(tǒng)的化學農(nóng)藥,它是利用生物活體或由生物產(chǎn)生的活性成分,以及化學合成的具天然化合物結(jié)構(gòu)的物質(zhì),制備出的可防治植物病蟲害和雜草及能調(diào)節(jié)植物生長的制劑。與傳統(tǒng)的化學農(nóng)藥相比,生物農(nóng)藥具有對人畜和非靶標生物安全,環(huán)境兼容性好,不易產(chǎn)生抗性,易于保護生物多樣性,來源廣等優(yōu)點。但生物農(nóng)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(nóng)藥那樣立即見效。二是它的生物活性需要適宜的環(huán)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(chǎn)生效果的一個因素。三是生物農(nóng)藥的批量生產(chǎn)往往通過工業(yè)發(fā)酵,或者是從生物體直接分離提取,對病毒類生物農(nóng)藥則依賴活體寄生進行生產(chǎn),成本相對較高,不利于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。另外,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)有些生物農(nóng)藥也會令靶標生物產(chǎn)生抗性,尤其是抗生素類[1213]。所以生物農(nóng)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(jié)約和環(huán)境安全的方法,是指利用生物或生物代謝產(chǎn)物來控制病蟲草害的技術,它是害蟲持續(xù)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(guī)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(nóng)藥相比有很多獨特的優(yōu)點:第一,生物防治可以有效地控制農(nóng)田病蟲害,從而提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,避免化學農(nóng)藥產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染等問題。第二,生物防治不會使農(nóng)業(yè)害蟲產(chǎn)生抗藥性,從而避免反復使用農(nóng)藥的惡性循環(huán)。第三,人為地改善自然生態(tài)環(huán)境,增加植物多樣性,可以為天敵提供優(yōu)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(huán)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(jié)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(jù)統(tǒng)計,自1888年以來所進行的5000多次引種中,只有極個別種類產(chǎn)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(fā)生有明顯的跟隨效應,往往滯后于害蟲大發(fā)生期,影響防效。傳統(tǒng)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(nóng)藥,無法大面積推廣使用。因此,尚需尋求新的、安全的、環(huán)境友好的病蟲害控制途徑。