病蟲害及其控制是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及其研究永遠(yuǎn)繞不開(kāi)的一個(gè)主題。據(jù)估計(jì),農(nóng)作物受到超過(guò)100000種病毒、細(xì)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(duì)糧食作物產(chǎn)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響[1]。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)估計(jì),全世界的糧食每年因病蟲害約損失1/3[2]。因此,長(zhǎng)期以來(lái)病害蟲防治是從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人們所關(guān)注的主要問(wèn)題。在人類與害蟲斗爭(zhēng)的長(zhǎng)期歷史中,發(fā)展了一系列方法、技術(shù)措施用于病蟲害的防治。其中被廣泛使用且成效最好的當(dāng)屬農(nóng)藥和生物防治。20世紀(jì)70年代以來(lái),農(nóng)藥對(duì)于病蟲害的控制為糧食生產(chǎn)提供了保障,但是卻帶來(lái)諸如環(huán)境污染、農(nóng)藥殘留、糧食安全等諸多問(wèn)題[3]。從而使人們開(kāi)始關(guān)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(duì)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(xué)的興起和發(fā)展,無(wú)疑為病蟲害的控制提供了新的思路和方法。本文首先簡(jiǎn)述農(nóng)藥、生物農(nóng)藥及生物防治的問(wèn)題和局限,在此基礎(chǔ)上,從景觀生態(tài)學(xué)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(shè)建議,以期為病蟲害控制提供新的思路和指導(dǎo)。

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(xué)技術(shù)的發(fā)展,防治蟲害的新技術(shù)不斷出現(xiàn),例如轉(zhuǎn)殺蟲基因植物技術(shù)、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(shù)。

1.1農(nóng)藥的使用情況及其帶來(lái)的問(wèn)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(shù)的重要組成部分。從農(nóng)藥問(wèn)世以來(lái),在控制病蟲草鼠害,保護(hù)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(guò)使用農(nóng)藥來(lái)防治農(nóng)業(yè)有害生物,每年挽回的糧食損失可達(dá)6500多萬(wàn)t,為人類的食品供應(yīng)作出了不可磨滅的貢獻(xiàn)[5]。我國(guó)是農(nóng)藥施用量最大的國(guó)家,據(jù)統(tǒng)計(jì),每年農(nóng)藥施用量高達(dá)130萬(wàn)t,2005年我國(guó)農(nóng)藥使用面積總計(jì)達(dá)5.12億hm2,全國(guó)平均用量為2.34kg•hm2[6]。農(nóng)藥也是一類有毒化學(xué)品,在化學(xué)農(nóng)藥大量使用的同時(shí),環(huán)境污染問(wèn)題也隨之而來(lái)。我國(guó)農(nóng)藥的利用率只有30%左右,化學(xué)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(kuò)大,產(chǎn)生了立體式污染。我國(guó)每年遭受農(nóng)藥殘留污染的作物面積約達(dá)800萬(wàn)hm2,其中污染嚴(yán)重的比例達(dá)40%,而蔬菜、水稻、果樹(shù)和茶葉等農(nóng)產(chǎn)品的農(nóng)藥用量和農(nóng)藥殘留問(wèn)題更為嚴(yán)重[7]。其次大量使用農(nóng)藥,不但針對(duì)性地殺死了主要有害生物,更殺傷或殺死了大量無(wú)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(shí),由于沒(méi)有相應(yīng)的天敵去抑制,往往導(dǎo)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(jìn)入惡性循環(huán)。害蟲越治越多,越多越治,農(nóng)藥用量越來(lái)越大,毒力越來(lái)越高,環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重[8]。例如稻田施藥殺死了葉蟬、飛虱的天敵,使近年來(lái)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(yán)重發(fā)生[4]。此外,農(nóng)藥還對(duì)農(nóng)產(chǎn)品、大氣、水體、土壤和生物都有明顯的負(fù)面影響[9],造成諸如面源污染等問(wèn)題[10]。化學(xué)農(nóng)藥嚴(yán)重影響人畜健康、食品安全和環(huán)境質(zhì)量的問(wèn)題,已引起世界各國(guó)共同關(guān)注[11]。近年來(lái),隨著人民生活水平的不斷提高,對(duì)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(xiàng)重要而艱巨的任務(wù)[11]。生物農(nóng)藥防治是在此過(guò)程中發(fā)展起來(lái)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(xué)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(xué)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(zhǎng)的制劑。與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥相比,生物農(nóng)藥具有對(duì)人畜和非靶標(biāo)生物安全,環(huán)境兼容性好,不易產(chǎn)生抗性,易于保護(hù)生物多樣性,來(lái)源廣等優(yōu)點(diǎn)。但生物農(nóng)藥的首要問(wèn)題是它的防治是一個(gè)生物學(xué)過(guò)程,所以效果相對(duì)緩慢,不能像化學(xué)農(nóng)藥那樣立即見(jiàn)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(gè)因素。三是生物農(nóng)藥的批量生產(chǎn)往往通過(guò)工業(yè)發(fā)酵,或者是從生物體直接分離提取,對(duì)病毒類生物農(nóng)藥則依賴活體寄生進(jìn)行生產(chǎn),成本相對(duì)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(huì)令靶標(biāo)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(jìn)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(lái)控制病蟲草害的技術(shù),它是害蟲持續(xù)控制不可缺少的組成部分。自1888年在美國(guó)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(wàn)hm2以上,作物損失一般下降70%~90%[11]。生物防治與化學(xué)農(nóng)藥相比有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):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(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生的農(nóng)藥殘留、環(huán)境污染等問(wèn)題。第二,生物防治不會(huì)使農(nóng)業(yè)害蟲產(chǎn)生抗藥性,從而避免反復(fù)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(hù)了自然天敵資源,也有利于環(huán)境保護(hù)[11,15]。同樣,生物防治也有其局限性。由于天敵的專一性較強(qiáng),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(shí)控制紅蜘蛛、盲蝽、象鼻蟲、紅鈴蟲、大造橋蟲的危害[4]。同時(shí),生物防治往往靠外來(lái)天敵物種的引入,可能會(huì)帶來(lái)意想不到的危害。例如一些脊椎動(dòng)物被引入防治外來(lái)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(jì),自1888年以來(lái)所進(jìn)行的5000多次引種中,只有極個(gè)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(yīng),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(fèi)用高,遠(yuǎn)超過(guò)化學(xué)防治[17]。這些缺陷導(dǎo)致了生物防治不能完全替代化學(xué)農(nóng)藥,無(wú)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。