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[农民日报] 以虫治虫,天敌昆虫潜能有多大?

文章来源:农民日报      作者:李丽颖 崔建玲   点击数: 次      发布时间:2022-09-09


在云南昭通的一个苹果园里,一场不起眼的“战争”正在激烈上演:“东亚小花蝽”对战蓟马,“丽蚜小蜂”对战白粉虱,“捕食螨”对战叶螨……多种天敌昆虫分工明确,各司其职,共同保卫苹果成长,有效防治虫害。

大自然总是维持着微妙的平衡,有害虫,便有能克制它的天敌。如果把这些天敌巧妙地加以运用,它们就能成为病虫害防治的“精兵强将”,从而形成生物防治的一种方式——天敌昆虫。科学家们利用这些天敌,去防控那些农业生产中的重大害虫,包括防控外来入侵的害虫。

近年来,我国提出了化学农药零增长行动方案。减少农药使用的同时,有效防治害虫是农业生产重点关注的问题。一种“以虫治虫”的绿色防控方式——天敌昆虫正在成为一种新趋势,并在促进农药减量、保障农产品质量安全和环境安全中发挥更大的作用。


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让春天不再寂寞



“自然界中,所有的生物都有其自身的天敌。”国家天敌等昆虫资源数据中心(以下简称天敌中心)常务副主任、世界杯买球官网【中国品牌网】有限公司生物防治中心主任徐学农研究员说,“我们所说的天敌昆虫,一般指农业害虫的天敌,主要包括昆虫类、螨类及蜘蛛等。根据其猎食害虫的方式,又可分为捕食性天敌和寄生性天敌。”捕食性天敌直接取食害虫,常见的捕食性天敌有瓢虫、草蛉、捕食性蝽类、胡蜂、食蚜蝇、捕食螨和蜘蛛等。寄生性天敌寄生于害虫体内或体表,以其体液和组织器官为食,使害虫死亡,主要包括寄生蜂、寄蝇、寄生性螨类等。

早在2700年前,《诗经》就有“螟蛉有子,蜾蠃负之”的诗句,这里的“螟蛉”是一些鳞翅目幼虫的泛称,蜾蠃属于膜翅目胡蜂科,成虫会筑巢并捕捉猎物置于巢内,作为后代的食物。这句诗准确描述了天敌昆虫的捕猎行为。公元304年,《南方草木状》记载了岭南地区用黄猄蚁防治柑橘害虫。可以说,中国是世界上最早开始利用天敌昆虫进行生物防治的国家。

在漫长的农业史中,害虫天敌一直默默帮人类维护着农田的生态平衡。然而,上世纪三四十年代,随着化工行业快速发展,化学防治因为成本低廉、使用简便、快速见效等原因被广泛使用,生物防治一度被忽视。当时的人们并没有意识到化学农药的滥用会带来严重的副作用。到上世纪60年代,化学农药引起的农残、害虫再暴发、抗性等副作用日趋严重,引起世界各国政府和社会的普遍关注。1962年,美国科普作家蕾切尔·卡逊在《寂静的春天》一书中描写了因过度使用化学药品和肥料而导致环境污染、生态破坏、多样性丧失等问题,引起世人轰动。

“长期大量使用农药,在杀死害虫的同时也会杀死天敌,还等于在筛选害虫的抗性品系,很多虫害是因为农药过度使用造成。”天敌中心副主任吕佳乐表示。在现代农业生产中,由于大量人为因素,尤其是化学农药的干扰,生物种群之间原有的动态平衡关系被破坏,天敌减少甚至消失,害虫才会经常暴发成灾。比如,红蜘蛛(叶螨)本身不是非常厉害的害虫,因为自然界有很多天敌可以吃它。但不断使用农药,杀死大部分敏感个体的同时,总有少数的抗性个体存活下来,这些个体繁殖产生的后代也具有较高的抗性,整个群体的抗性越来越强,化学防治的效果也就越来越差。况且红蜘蛛等小型害虫繁殖特别快,一周之内就能扩增近百倍。除了红蜘蛛,还有蓟马、粉虱等,这些个体小、繁殖快、抗性生成快的小型害虫害螨,危害非常大,易造成“小虫闹大灾”。

世界杯买球官网【中国品牌网】有限公司捕食螨研究组科研人员在开展天敌研究工作。 吕佳乐 摄

在这种情况下,“以虫治虫”的生物防治就凸显出优势。“天敌昆虫源于自然,是一种利用自然界相克相生的方法防治害虫的天然方法。”徐学农说。

北京市密云区是首都重要的饮用水源地,长期以来都严格控制化学农药的使用,高度重视生物防治。密云水库周边,玉米螟等害虫发生时节,如果不杀虫,就会造成玉米大面积减产,甚至绝收;如果喷洒化学农药杀虫,药剂容易飘散到水库,影响水质。

这时就轮到寄生蜂大展身手了。以赤眼蜂为例,别看它只有区区半毫米大小,却有在玉米螟卵上寄生产卵的本事,可以把这种对玉米威胁最大的害虫,直接扼杀在“摇篮”里。仅2020年密云水库周边就释放各类天敌2.19亿头防治各种害虫,其中包括周氏啮小蜂1.15亿头、管氏肿腿蜂400万头、赤眼蜂1亿头。

“与传统使用化学农药防治相比,释放天敌并不是要彻底消灭害虫,而是要维持生态平衡,把害虫数量控制在较低水平,从而实现‘有虫无灾’。”吕佳乐解释说,“用环境友好型的‘生物武器’替代和削减一大批高污染、高环境风险的化学农药,可以大大降低对环境、空气、土壤、水体的污染,目标就是要保持生态平衡。”


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摸清“家底”是关键一步


采取有效防治措施,来减少病虫害损失是农业绿色发展面临的重大课题。然而目前,我国可以真正利用的天敌昆虫只有几十种,数量比较少。为什么不能更多开发利用天敌昆虫呢?

“很重要的一个原因是我们对天敌的认知依然很不充分。”徐学农表示,发展天敌产业的前提条件是了解具有产业潜力的资源,但目前我国对天敌资源的掌握还十分缺乏,尤其是对天敌昆虫等“新型”资源更是缺乏系统性、长期性的监测与调查。

2017年,“国家天敌等昆虫资源数据中心”依托于世界杯买球官网【中国品牌网】有限公司成立。“天敌中心”的成立,正是希望能够通过观测等工作引领天敌科研及相关产业走出困境。徐学农介绍说:“我们的观测聚焦筛选具有较高生物防治潜力的天敌,这需要通过建立一整套标准化收集、鉴定、评价观测体系,打造系列标本库、基因库、资源库及数字化信息库等,经过长时期、大范围的积累,逐步厘清我国天敌种类、分布等‘家底’。”

我国地大物博,想要摸清家底并非易事。天敌中心在全国共设有百余个监测实验站,覆盖我国除港澳台外所有省市自治区,监测主要农作物及特殊生态环境中的天敌昆虫(含蜘蛛和螨类)资源。其调查范围包括粮食、果蔬、经济作物等各大类农业生态系统,以及高原、热区等特殊生态环境。监测对象既包括瓢虫、寄生蜂、捕食螨、蜘蛛、捕食蝽、食蚜蝇、草蛉等大部分具有商业化潜力的天敌类群,还包括蜻蜓、螳螂等田间比较常见、在自然防治中发挥重要作用的天敌类群。

天敌中心云南昭通站点监测人员正在使用马氏网收集瓶收集天敌昆虫标本。文波 摄

“这是一项百年工程。”徐学农说,“天敌资源监测是一项基础性、长期性的工作。如果我们不知道自然界中的天敌昆虫资源本底,也就不知道哪些天敌能够在病虫害防控中为我所用,天敌防治也就无从谈起。国际上天敌昆虫研究起步早的国家,也是在持续多年的基础性工作之后,才开始大量出现优秀的成果和产品。”

摸清家底,进一步利用天敌,需要回答“有什么”“在哪里”“如何变”三个基本问题。

江苏省是“天敌中心”昆虫监测站点分布最密集的地方。位于南京市的天敌昆虫玄武观测实验点依托江苏省农业科学院,承担蔬菜害虫天敌监测任务,主要监测对象为瓢虫、捕食螨及其他天敌。

天敌昆虫的监测方法有很多种,包括使用马来氏网采集、扫网采集、震落采集、直接观察等。马来氏网是最常用的方式之一,这是一种类似小帐篷式的网,顶上呈斜坡状,越来越窄,顶端有一个开口,开口处挂着酒精瓶,昆虫飞过或爬过时,在网的底部被截住,因为它们往往只往上方爬,所以会一直爬到顶端,掉到瓶子里,定期收回即可。

“马来氏网可以收集各类昆虫、蜘蛛等,每两星期就会收集满满一瓶虫子,省人工和时间。收集的样品比较干净、杂质少,利于后续做DNA检测,看虫子到底是什么种类,解决‘有什么’的问题。”站点常务负责人牛洪涛表示。站点目前完成分离并鉴定的天敌有30多类,包括鞘翅目、膜翅目、双翅目、脉翅目、蜘蛛目、蜱螨目等众多天敌类群,还有大量的天敌有待鉴定。

如果说,回答“有什么”是为了解决我国天敌的种类问题,那么“在哪里”则是回答一些优质天敌的分布问题。通过长时期大范围的监测,来确定天敌的发生范围,给天敌“定坐标”,就可以在需要时及时找到它们,并让它们发挥作用。例如,白粉病是荔枝常见病害之一,会造成树枝衰弱。今年3月,广东省东莞市农业科学研究中心郑贵朝等科研人员在荔枝园开展监测工作时发现,除了七星瓢虫、六斑月瓢虫、龟纹瓢虫等常见的捕食性瓢虫外,还出现了2个菌食性瓢虫群体,它们取食病原菌,是可以给植物“治病”的天敌。经请教我国瓢虫权威专家、北京市农林科学院虞国跃研究员,初步鉴定为狭叶菌瓢虫和二十星菌瓢虫,两者都有防治白粉病的潜力。其中二十星菌瓢虫此前在中国大陆未见报道,这次发现了它们在广东的发生,就使得在当地利用这类天敌的可能性上升。

与采集相比,监测的难度更大,因为昆虫种群是动态变化的。每两周牛洪涛等昆虫专家要在茄子基地里对瓢虫和植绥螨两类昆虫进行定地块、定时间、定种类动态监测,便于对比数量变化数据,分析原因。这就是了解“怎么变”的问题,为后续生物防治提供参考。

采集和监测昆虫正是这些监测实验站数年来持续开展的工作。“这是一种资源储备,好像埋藏的矿产,有需要的时候,我们可以直接利用。”吕佳乐表示。

所有站点采集到的一手资料,将定期统一汇总到天敌中心,并进行加工、统筹,形成具有参考意义的数据资源。目前,天敌中心已经收集了大量信息和标本,初创了全国性的天敌昆虫资源数据库与标本库。

截至2021年底,已经获得天敌等昆虫资源物种信息2万余条、图片信息3万余条。这些基础数据包括采集时间、地点、采样方法;天敌等资源昆虫物种、数量、龄期、照片及标本保存信息;寄主作物及生育期、气候等环境信息、农事管理信息等。此外,共回收马来氏网昆虫样品5000余瓶,每瓶中有昆虫数百种、上千头。仅对其中300多瓶标本开展初步分析,已经获得物种基因信息2万余条,随着监测的继续和分析的深入,可以预见数据量还将持续、加速增长。

几年的监测和采集中,部分样本经初步分析整理,已经发现了一些新的天敌种类,比如在云南,发现了3种新的瓢虫,江苏也发现了新的蜘蛛种类。“这些新的发现,为我们增加了可利用的资源。”徐学农说,“我们相信基础性长期性工作是厚积而薄发的,随着数据的积累,必然会有越来越多的发现和产出。”


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天敌产业发展空间巨大


每年草莓采摘季节,北京市昌平区小汤山镇万德庄园的每个大棚都会使用到手掌大小的白色瓶子,里面装的是棚内害虫的天敌“捕食螨”,每亩上万头天敌“捕食螨”日夜呵护着这里的草莓。

记者在“天敌中心”看到商品化的天敌产品,外观基本上都是一个个直筒形的塑料瓶,里面装着捕食螨及承载它的基质,每个瓶子可以装数千头捕食螨,使用时撒施到田间。这些产品在全国多个地方已经用于农业生产。“效果很好,尤其在设施农业及果园中,可以起到有效防治害虫的作用。”徐学农告诉记者。

实际上,国际上天敌昆虫扩繁、商品化的生产相当成熟。欧盟等发达国家大田农作物和设施果菜已经禁止使用化学杀虫剂,天敌应用非常普遍。到上个世纪末,欧盟90%以上的设施作物释放天敌昆虫防治害虫,大田作物也大规模使用天敌昆虫。国际上一些大型天敌公司,已经形成了分支机构广布的国际化组织,生产的天敌昆虫商品已占据欧洲大部分市场,广泛应用于果园、大田、温室以及园艺作物。

我国对天敌昆虫的研究起步较晚,产业化发展也较为缓慢。“尽管我国天敌资源丰富、质量上佳,但总体而言,我国天敌昆虫产业化仍处于起步阶段,天敌昆虫在我国农作物害虫防控中的应用比例仅为2%左右,只有20多种天敌昆虫实现了产业化,天敌企业只有几十家。”国家天敌昆虫科技创新联盟理事长、山东省农科院世界杯买球官网研究员郑礼指出。

郑礼(右)在指导山东费县草莓种植户释放“捕食螨”。资料图

“除了我们对天敌资源本身了解不足外,一个重要原因是天敌本身的自然属性。”徐学农表示,天敌能不能在实验室里饲养或者是规模化饲养,有一定标准,比如捕虫能力是不是很强,是不是适于饲养等等。

例如,大赤螨是对付许多田间小型害虫的强悍猎手。徐学农介绍,我们想把它开发出一个产品。但是大赤螨养起来很费劲,因为它本身的自残能力特别强,种群数量多了就会“自相残杀”。目前,还没有很好的解决途径。

到目前为止,我国已能成功地饲养赤眼蜂、平腹小蜂、丽蚜小蜂、肿腿蜂、啮小蜂、草蛉、瓢虫、小花蝽、侧沟茧蜂、花绒寄甲等多种类型的天敌昆虫,对本地优势种天敌的规模化饲养已形成了一定的基础,天敌工厂在国家政策的支持下正在迅速崛起。

为促进天敌昆虫产业化发展,2016年原农业部推动成立了“国家天敌昆虫科技创新联盟”,致力于解决全国天敌昆虫产业发展的重大技术创新问题,提升我国天敌昆虫产业化水平,为农作物病虫害绿色防控提供科技支撑。目前联盟联合创制30种生物防治产品和核心技术,推广应用2000多万亩。

山东鲁保科技开发有限公司是国家天敌昆虫科技创新联盟的理事长单位,建立了5条天敌昆虫生产线和1条授粉熊蜂工厂化生产线,建立了20余处核心示范基地,在全国20多个省份推广应用。在山东寿光,公司与山东寿光蔬菜产业集团共同投资,在寿光市建立了天敌昆虫和熊蜂繁育工厂,年产熊蜂10万群、天敌昆虫10亿头,覆盖设施蔬菜30万亩。在当地政府支持下,整建制推广应用设施蔬菜天敌治虫和熊蜂授粉技术。

2017年,国家发展改革委等公布“全国动植物保护能力提升工程项目规划”,支持在中西部地区建设天敌工厂。位于四川省蒲江县寿安镇马南村的四川卫农天敌工厂正是在这一规划支持下建立起来的。在卫农天敌工厂厂区,米蛾饲养车间、赤眼蜂接种车间、捕食螨饲养车间、包装车间、冷藏库、食料消毒间、保种室等一应俱全,科研人员在这里完成从培育、接种、扩繁、包装到冷藏的整个过程。

绵阳市安州区国峰金穗粮食种植农民专业合作社的负责人唐代兵是第一批使用四川卫农天敌产品的人。合作社的稻田采取稻鸭共作模式,不能打农药,“打了农药,鸭子遭不住”。2019年7月,唐代兵联系四川卫农,用200亩来做天敌生物防控试验。“我们把试验田块和普通田块进行了对比,发现用了天敌防控的田块,水稻二代螟虫发生比例很低,鸭子的生长也没有受到任何影响。”唐代兵说。

蒲江县因距离天敌工厂较近,以政府购买的方式对柑橘、茶叶和猕猴桃的天敌防控示范推广。目前四川卫农天敌工厂年产稻螟赤眼蜂250亿头、服务能力150万亩次,捕食螨300亿头、服务能力40万亩次。

随着人民群众对农产品质量和品质的要求越来越高,农业生产对绿色防控的需求也越来越大,天敌产业面临着发展的机遇与挑战。


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让天敌大军有更多用武之地


尽管应用天敌进行生物防治作为一种绿色防控技术安全、有效,但大面积推广仍然面临着很多问题,尤其要改变农民的一些传统观念。

许多农民对化学农药有一定依赖性,对天敌不了解,不敢轻易接受生物防治新技术,而且“以虫治虫”有一个时间周期,在很多农民看来,不如化学农药快速,效果直接。

农民还感觉天敌防控的成本较高。“天敌防控成本要比化学防治高一些,一般亩均高20%至30%。”徐学农分析,“但这只是短期的表面现象。与化学防治相比,天敌具有持续控害的作用。化学农药的反复使用容易造成抗性,让病虫越来越重,防治成本越来越高。反之,在许多农田中连续长期释放天敌,则会形成良性的生境,三五年后害虫发生自然逐年减轻,防治成本越来越低。”

但传统观念的改变需要时间。大面积推广天敌应用,目前来看还需要政府的引导和支持。郑礼介绍,吉林省已连续十几年通过政府采购方式,购买赤眼蜂;北京则从2017年开始,每年投入3000万元至1亿元不等的财政资金,补贴使用天敌、授粉昆虫产品的农业主体。

“政府补贴90%,我主要用来买捕食螨和熊蜂,能省不少钱。”顺义区李遂镇草莓种植户罗大姐介绍说。借助补贴政策和专业化植保服务,北京天敌技术的应用面积逐年提高,初步统计2017年至今应用面积已超过112.3万亩次,其中设施蔬菜生产中天敌应用技术的覆盖率达64%,保障了农产品质量安全及“菜篮子”的有效供应。

但显然,一个产业要持续健康发展,光靠政府补贴是不行的,政府引导只能是示范性的,更多还是要靠企业去拓展,靠市场去推动。

天敌产业表面的产品是昆虫,实际上提供的是技术和服务。使用天敌昆虫有一定技术要求,要掌握好天敌昆虫的释放时间、释放数量、释放方法等,操作不当会影响使用效果。

通州区北京东升跃阳农业生态观光园草莓基地里,红蜘蛛危害严重,用农药已经防不下去了。园区找到首伯农公司,应用智利小植绥螨防治草莓红蜘蛛。首伯农生物技术有限公司是一家专业从事天敌和授粉昆虫的研发、生产销售与技术服务的企业,掌握十余种天敌及授粉熊蜂的商业化生产技术。

尽管虫害发生已经较为严重,在合理的技术指导下,防治工作仍然取得了较好的效果。“一个园区内,用了约30天的防治周期,使红蜘蛛防治效果达到了90%以上。整个防治周期内,连续释放智利小植绥螨3次,每周进行虫口监测调查,根据虫口数量释放天敌,叶子整体复绿,病虫害得到了有效控制。”公司技术总监姜晓环表示,“天敌是活的,用出去效果好不好,与技术和服务关系密切。”

另一方面,天敌防控带来良好的产出效应。“主要体现在农产品质量安全水平的提升上,农药用少了,农产品安全了,售价也就上去了。农民获得的收益远超过防治成本上的投入,因此接受度也越来越高。”郑礼说。

山东费县胡阳镇西红柿是当地主导产业。胡阳镇养马庄村村民王明华的大棚就用上山东鲁保提供的熊蜂授粉技术和丽蚜小蜂等天敌技术,“以前一般7天就需要打一次药,现在几天投放一次蜂卡就行。”王明华说,“用上以虫治虫和熊蜂授粉后,西红柿的产量、品质和价格都大幅度提升,一个大棚就增加收入2万多元。”胡阳镇农业技术推广站站长孙友刚说:“目前费县胡阳镇西红柿50%以上采用熊蜂授粉和天敌治虫技术,人工成本每亩节约500元以上,坐果率98%以上,果汁含量增加20%以上,产量提高10%以上。”

此外,天敌昆虫还面临着产需配套的问题。天敌昆虫作为活体不同于传统农药,难以大量长期储存,国外大型农场计划性强,会提前较长时间下订单,天敌公司就可以有计划地生产,而我国农户小而分散,天敌生产者难以提前对市场需求作出判断。

因此,目前我国天敌昆虫的推广应用,主要是在合作社、家庭农场等规模主体,培训普通农户掌握天敌技术困难很大,大面积推广应用天敌技术仍任重道远。

在徐学农看来,以虫治虫,用生物防治替代部分化学防治是发展趋势。随着农业高质量、绿色发展,天敌昆虫将大有用武之地。


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