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病蟲(chóng)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(chóng)的危害,約1500種線蟲(chóng)、10000種昆蟲(chóng)、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(chóng)害約損失1/3[2]。因此,長(zhǎng)期以來(lái)病害蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)害控制提供新的思路和指導(dǎo)。 1控制病蟲(chóng)害的途徑 病蟲(chóng)害控制的目的,在通常情況下,不是滅絕害蟲(chóng),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(chóng)害的新技術(shù)不斷出現(xiàn),例如轉(zhuǎn)殺蟲(chóng)基因植物技術(shù)、信息激素和性激素誘劑、頻振式殺蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)大發(fā)生。蘋(píng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)草害的技術(shù),它是害蟲(chóng)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(chóng)成功控制吹綿蚧后,生物防治已成為家喻戶曉的害蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)。例如用瓢蟲(chóng)防治蚜蟲(chóng),放赤眼蜂防治棉鈴蟲(chóng),不能同時(shí)控制紅蜘蛛、盲蝽、象鼻蟲(chóng)、紅鈴蟲(chóng)、大造橋蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)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(chóng)害控制途徑。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 1.4景觀生態(tài)學(xué)為病蟲(chóng)害防治提供的新途徑 景觀層次上的農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)研究受到越來(lái)越多的重視[18]。現(xiàn)代景觀生態(tài)學(xué)的研究顯示,作物的單一化種植所導(dǎo)致生境破碎化和景觀結(jié)構(gòu)變化已成為近代生物多樣性喪失和導(dǎo)致病蟲(chóng)害發(fā)生的主要原因[1920],景觀的空間格局對(duì)節(jié)肢動(dòng)物的生物學(xué)特性有直接或間接的影響[21],病蟲(chóng)害的發(fā)生往往受到較大尺度上景觀結(jié)構(gòu)特征的復(fù)雜影響[2225]。因此,如何從景觀角度控制農(nóng)業(yè)景觀病蟲(chóng)害是一個(gè)值得探討的問(wèn)題[19]。國(guó)內(nèi)外十分重視農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀結(jié)構(gòu)及生境破碎化對(duì)害蟲(chóng)的防治和害蟲(chóng)天敵關(guān)系以及害蟲(chóng)治理的影響[2628]。在檢驗(yàn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)害蟲(chóng)治理的有效性和持續(xù)性時(shí),大尺度農(nóng)田景觀結(jié)構(gòu)的作用非常重要[29],大尺度農(nóng)業(yè)景觀的生物多樣性保護(hù)和害蟲(chóng)綜合控制已成為景觀生態(tài)學(xué)研究熱點(diǎn)之一[26]。一個(gè)多樣化的農(nóng)業(yè)景觀鑲嵌體能維持多樣化的生物群落,其中的非作物半自然生境能為天敵提供替代食物和越冬、避難場(chǎng)所,有利于天敵遷移到附近的作物生境定居并對(duì)害蟲(chóng)起控制作用[30]。從農(nóng)業(yè)景觀系統(tǒng)的角度出發(fā),運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的理論、方法和研究成果,對(duì)農(nóng)田生境和半自然生境面積比例、組成成分、分布格局等進(jìn)行合理布局與設(shè)計(jì),改變農(nóng)田作物布局或大田周圍非作物生境的植被組成及特征,并從景觀水平上組織和安排農(nóng)事活動(dòng),將會(huì)對(duì)農(nóng)田生物多樣性和病蟲(chóng)害控制起積極作用[26,3031],從而通過(guò)農(nóng)業(yè)景觀建設(shè)來(lái)保護(hù)農(nóng)田自然天敵,調(diào)節(jié)害蟲(chóng)種群數(shù)量,阻礙病蟲(chóng)害傳播,為病蟲(chóng)害的綜合控制提供了新的途徑。 2通過(guò)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)控制農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害 2.1從景觀格局上控制農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害 農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀是指農(nóng)田生境與非作物半自然生境(休耕地、草地、林地、防護(hù)林等)多種景觀斑塊及廊道的鑲嵌體,包括了尺度、空間格局和鑲嵌動(dòng)態(tài)[19,26]。據(jù)此,可以把農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀粗分為農(nóng)田生境和半自然生境兩個(gè)部分。農(nóng)田生境是害蟲(chóng)及其天敵滋生繁衍的主要場(chǎng)所,而非作物半自然生境則是害蟲(chóng)及其天敵尋求替代寄主或補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)以及在空間上逃避不良環(huán)境條件的主要場(chǎng)所,其中貯存著豐富的天敵資源,對(duì)農(nóng)田生境中天敵節(jié)肢動(dòng)物群落的建立與發(fā)展具有明顯的促進(jìn)和調(diào)節(jié)作用。因此,這兩部分生境對(duì)害蟲(chóng)和天敵都是很重要的[21,30]。 在景觀尺度上,首先應(yīng)注重半自然生境的保護(hù),并在保證糧食生產(chǎn)的前提下,盡量提高其在景觀中的比例。研究表明,半自然生境的比例越高,農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀中天敵的多樣性或者害蟲(chóng)的寄生率往往越高[29]。IOBC(國(guó)際生物防治組織,InternationalOrganizationOfBiologicalControl)建議農(nóng)田景觀中至少要有5%的半自然生境用地,當(dāng)半自然生境面積接近15%時(shí),才能充分保護(hù)生物多樣性和實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)景觀中天敵的控制功能[32]。其次,在一定的半自然生境比例基礎(chǔ)上,還應(yīng)該注重保護(hù)多樣的生境類型。因?yàn)樘鞌郴蚣闹骼ハx(chóng)的生活史過(guò)程中往往需要不同的生境類型,需要為其提供輪換的寄主、食物以及棲息地等。同時(shí),不同的生境類型往往能為不同的天敵昆蟲(chóng)提供棲息地,多樣化的生境類型可以提供多樣化的天敵昆蟲(chóng)群落[33]。越來(lái)越多的試驗(yàn)表明,多樣化的天敵群落比單一化的天敵群落更能夠有效地調(diào)控植食性害蟲(chóng)的種群[30]。 同樣,在景觀尺度上,不同斑塊的農(nóng)田作物生境也應(yīng)該盡量種植多樣的作物類型,特別是增加永久性植被覆蓋,可為增加整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性提供更好的緩沖能力,從而有利于提高景觀組成成分異質(zhì)性,增加整個(gè)農(nóng)田景觀綜合防范病蟲(chóng)害的能力。構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀生境多樣性可采取水陸生態(tài)微系統(tǒng)、林地農(nóng)田、草地農(nóng)田等交織共存的策略,如在旱地條件下,通過(guò)挖塘貯水養(yǎng)魚(yú),創(chuàng)造水生環(huán)境,可以成倍增加蛙類,進(jìn)而有效捕食作物田中的害蟲(chóng),控制其大爆發(fā);在農(nóng)田一定范圍內(nèi)開(kāi)辟林地,增加益鳥(niǎo)的數(shù)量可以減少害蟲(chóng)數(shù)量,能夠有效控制農(nóng)田害蟲(chóng)[8]。 第三,在保證景觀組成成分異質(zhì)性的基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重提升農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性。不同形狀的斑塊或廊道往往具有不同的周長(zhǎng)面積比以及分維數(shù)等形狀結(jié)構(gòu)指標(biāo),即對(duì)應(yīng)著不同的農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)[33],表明斑塊和廊道間的相互作用,是不同天敵昆蟲(chóng)、害蟲(chóng)和植物病菌遷移、傳播的基礎(chǔ),或阻礙或促進(jìn)[34]。如狹長(zhǎng)地塊產(chǎn)投比較高,有利于提高機(jī)械效率、益蟲(chóng)擴(kuò)散和減少水土養(yǎng)分流失[35]。總的來(lái)說(shuō),較高的景觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性,有助于天敵昆蟲(chóng)的遷移,從而有效控制病蟲(chóng)害,但過(guò)高的結(jié)構(gòu)異質(zhì)性可能導(dǎo)致核心區(qū)面積的減少,增加斑塊的邊緣效應(yīng),反而不利于天敵昆蟲(chóng)的存活以及躲避捕食、農(nóng)藥危害等。 第四,景觀異質(zhì)性越高有助于生物多樣性的保護(hù)和病蟲(chóng)害的控制,但是過(guò)度的生境破碎化也會(huì)導(dǎo)致景觀的高度異質(zhì)性,這反而不利于天敵的生存和繁衍[20,36]。研究表明:農(nóng)田生境的破碎化嚴(yán)重地影響了天敵群落的建立,生境破碎片段維護(hù)著一個(gè)不健康的自然天敵群落,導(dǎo)致對(duì)害蟲(chóng)生物控制力的降低,害蟲(chóng)暴發(fā)的可能性增大。破碎景觀干擾了捕食者和寄生者的覓食行為,降低了捕食率和寄生率,造成寄主昆蟲(chóng)的大發(fā)生[26]。這涉及斑塊大小的問(wèn)題,不同類群的生物,往往對(duì)最小生存斑塊有不同的要求,對(duì)于無(wú)脊椎動(dòng)物等生存和繁殖所需要的最小生境面積約為4.6m2[37],所以幾乎任何小型的半自然生境的保護(hù)都是有意義的。田間試驗(yàn)得出,大于100m的斑塊隔離才會(huì)影響昆蟲(chóng)功能團(tuán)組成和種間關(guān)系[26],這些都是設(shè)計(jì)斑塊大小時(shí)應(yīng)該考慮的內(nèi)容。 第五,景觀的連接度和生態(tài)學(xué)過(guò)程密切相關(guān)[38],其中廊道結(jié)構(gòu)對(duì)昆蟲(chóng)的遷移擴(kuò)散具有重要作用。通過(guò)改善廊道通透性、增加踏腳石和補(bǔ)充新廊道等途徑提高景觀連接度,促進(jìn)步甲等捕食性昆蟲(chóng)的遷移擴(kuò)散,同樣廊道結(jié)構(gòu)也對(duì)病原微生物的傳播和擴(kuò)散具有重要的作用[34]。因此,在提升景觀連接度的同時(shí),也應(yīng)注意病蟲(chóng)害隨著廊道擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。 最后,還應(yīng)提高半自然生境斑塊的質(zhì)量[34],如林地,現(xiàn)在北京農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的林地往往由單一的楊樹(shù)構(gòu)成,生物多樣性較低,不僅不能為天敵昆蟲(chóng)群落提供棲息環(huán)境,還存在病蟲(chóng)害危險(xiǎn)。增強(qiáng)斑塊的質(zhì)量,即抗病能力和生境植被質(zhì)量,增加斑塊內(nèi)的生物多樣性,并成為天敵昆蟲(chóng)的棲息或者覓食場(chǎng)所。主要可以從植被搭配和管理措施上進(jìn)行提升,如選擇本土植物,種植多樣化的喬木,進(jìn)行喬灌草搭配,不施用農(nóng)藥、化肥,禁止放牧等。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 2.2田塊間控制農(nóng)業(yè)病蟲(chóng) 特定作物田塊的植被類型和結(jié)構(gòu)可影響農(nóng)田害蟲(chóng)及其天敵種類、數(shù)量和遷居時(shí)間。因此,可通過(guò)改變田塊間非作物生境的植被組成及特征來(lái)調(diào)控農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中害蟲(chóng)與天敵的關(guān)系,提高天敵對(duì)害蟲(chóng)的控制效能[26,3940]。田塊間的病蟲(chóng)害控制主要從保留原有的農(nóng)田邊界和新建農(nóng)田植被緩沖帶兩方面進(jìn)行。 農(nóng)田邊界可定義為農(nóng)田(作物田塊)間過(guò)渡帶。它可能包括的景觀要素有植物籬、防護(hù)林、草帶、石墻、溝渠、休耕地和草地等,是一種比較穩(wěn)定的異質(zhì)化景觀,可以為捕食性和寄生性節(jié)肢動(dòng)物提供越冬或避難場(chǎng)所和適宜的花粉、花蜜等資源以及其他替代獵物[41]。農(nóng)田邊界作為農(nóng)田生物擴(kuò)散的運(yùn)動(dòng)廊道連接棲息地,提高個(gè)體擴(kuò)散和穩(wěn)定群體,保護(hù)農(nóng)田中下降種群,對(duì)增加農(nóng)田生物多樣性極為重要。許多害蟲(chóng)天敵如節(jié)肢動(dòng)物益蟲(chóng)有賴于農(nóng)田邊界作為生境和活動(dòng)、擴(kuò)散的廊道[4244],因此,農(nóng)田邊界有利于自然天敵的棲息和繁衍,也有利于它們遷入鄰近的作物生境中對(duì)害蟲(chóng)起到調(diào)節(jié)和控制作用[21]。在美國(guó)喬治亞州南部,周圍是豌豆和雜草的大豆田,捕食者的數(shù)量多于周圍是窄曠地的大豆田,大豆田里的捕食者數(shù)量從田邊到田中間逐漸減少,說(shuō)明這些捕食者是從周圍的農(nóng)田邊界非作物生境遷入的,其數(shù)量分布與遷移距離呈反比[45]。因此在景觀建設(shè)中,應(yīng)該盡量保留農(nóng)田邊界。 許多農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)家認(rèn)為,可以通過(guò)重建植被來(lái)增加和強(qiáng)化生物多樣性,恢復(fù)群落的動(dòng)態(tài)平衡和提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[39],從而提高農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀自身的病蟲(chóng)害防治能力。其中農(nóng)田植被緩沖帶的建設(shè)在歐美國(guó)家被廣泛使用。農(nóng)田緩沖帶是指緩沖農(nóng)作活動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的植被條帶或廊道,它的主要功能包括控制面源污染、減少土壤侵蝕、美化景觀、生物多樣性保護(hù)和病蟲(chóng)害控制[37]。其通過(guò)提升景觀連通性,增加半自然生境面積,為害蟲(chóng)天敵提供避難所、越冬地、食物來(lái)源,為寄生天敵提供輪換寄主,能較好地控制農(nóng)田中病蟲(chóng)害;農(nóng)田緩沖帶的類型比較復(fù)雜,其中最常見(jiàn)的農(nóng)田緩沖帶類型有:防護(hù)林、植物籬、野花帶、甲蟲(chóng)堤、草帶、一年生植物帶、多年生植物帶、田埂、渠道、路旁、保護(hù)行等。緩沖帶的建設(shè)要注重與其他半自然生境的整合,形成緩沖帶系統(tǒng)。構(gòu)建多樣的緩沖帶類型,并注重利用現(xiàn)有的農(nóng)田邊角廢棄地等,盡量少占用耕地。同時(shí),農(nóng)田緩沖帶間的間隔太近,會(huì)占用更大比例的耕地,而間隔太遠(yuǎn),又不能起到病蟲(chóng)害控制的作用,歐洲的研究表明:農(nóng)田緩沖帶間的間隔最好在100~300m以內(nèi)比較合適[37]。農(nóng)田緩沖帶的寬度對(duì)其功能也有重要影響,如有研究表明在耕地邊緣引入人工播種的農(nóng)田緩沖帶時(shí),邊界寬度≥3m才能夠有效地為生物創(chuàng)建新的棲息地進(jìn)而控制農(nóng)田中的病蟲(chóng)害[46]。 應(yīng)特別注重植物的搭配和后期管理,可以依據(jù)農(nóng)田種植作物和景觀需求確定緩沖帶功能,選擇合適的植物組合構(gòu)建農(nóng)田緩沖帶。盡量選擇本土植物、多年生開(kāi)花植物和連續(xù)開(kāi)花植物組合提供花粉蜜源等食物;同時(shí)還應(yīng)該注意時(shí)空色澤等景觀效果;選吸引益蟲(chóng)的植物和趨避害蟲(chóng)的植物合理組合,以及豆科植物和伴隨植物;建設(shè)中用到的主要植物類群包括:功能植物(例如歐洲防風(fēng)可以吸引捕食性天敵、控制蘋(píng)果小卷蛾等害蟲(chóng),其根有毒,對(duì)果蠅、家蠅、紅蜘蛛有害),伴隨植物(亞麻分泌的油脂有助于其他植物生長(zhǎng))、趨避植物(青蒿和香蔥可以驅(qū)趕蚊蠅)[47]。最后要注重雜草的控制,后期管理,如剪割方式:輪換式割草或鑲嵌斑塊的剪割或進(jìn)行截枝;剪割高度:割草時(shí)要注意保護(hù)根,可以適當(dāng)割高一些;剪割頻率:每年1次,最多兩次,盡量減少干擾;剪割時(shí)間:只能在10月1日至5月15日進(jìn)行減割,最好是秋末種子成熟后;剪下的部分應(yīng)該留在原地或者移走用于降解。原則上禁止噴灑農(nóng)藥或殺蟲(chóng)劑及耕作。不要施用化肥,因?yàn)橐恍┮吧ú葸m合在貧瘠的土壤條件下生長(zhǎng)[48]。 在歐洲開(kāi)展了廣泛的農(nóng)田緩沖帶建設(shè)實(shí)踐,如甘藍(lán)地里種三葉草多年生豆科植物帶,為捕食性天敵(步行蟲(chóng)、蜘蛛)創(chuàng)造了良好的棲息地,有翅蚜遷入的數(shù)量大大減少。由于步行蟲(chóng)的增加,根蛆的數(shù)量也大為降低,同時(shí)提高了菜青蟲(chóng)的被捕食率,對(duì)3種害蟲(chóng)都起到了控制作用[4]。在國(guó)內(nèi),如中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所等在新疆通過(guò)引導(dǎo)棉農(nóng)在部分棉田周圍種植苜蓿,保護(hù)了天敵——瓢蟲(chóng),有效地控制了棉蚜[49]。 2.3耕種管理措施上控制病蟲(chóng)害 在景觀水平安排農(nóng)事活動(dòng),采取不同作物或同作物不同品種的混種或間套作種植方式,改變單一的作物種植模式,提高田塊的物種多樣性,促進(jìn)有害生物、寄主及天敵的多樣化,使任何一種有害生物都達(dá)不到大規(guī)模流行的條件,從而達(dá)到有效持續(xù)控制病蟲(chóng)害的目的,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的持久穩(wěn)定[2,8,19,26,50]。 間作、套作、混作、輪作多樣化種植方式可以增加土壤肥力,控制土壤病菌群落,創(chuàng)造微環(huán)境,提高天敵繁殖力和生存力,減少植食性昆蟲(chóng)入侵定殖,使得多作系統(tǒng)中害蟲(chóng)的種類數(shù)量比單一種植的少,天敵種類數(shù)量增多。在多作系統(tǒng)中病原群體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,優(yōu)勢(shì)病原種不明顯,從而減少病蟲(chóng)害,維持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[2,19,51]。目前,中國(guó)間套種面積約有0.2億hm2[51],是中國(guó)農(nóng)業(yè)景觀的主要特征之一。朱有勇等[52]在云南進(jìn)行了不同水稻品種間作試驗(yàn),通過(guò)與數(shù)千農(nóng)民的合作,成功驗(yàn)證了大尺度上不同品種的混作對(duì)于稻瘟病的防治效果,已成為大尺度上通過(guò)間套作成功控制病蟲(chóng)害的經(jīng)典案例。 多樣化種植增加了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作物的多樣性,也在時(shí)間和空間上提高了農(nóng)田景觀多樣性。多樣化的種植首先通過(guò)根際效應(yīng)、邊緣效應(yīng)等提升了作物利用養(yǎng)分的能力,增強(qiáng)自身的生理和物理機(jī)能,從而增加了抵抗病蟲(chóng)害的能力;其次也減少了被食或寄主植物的密度,或通過(guò)其他植物的遮擋、驅(qū)避視覺(jué)嗅覺(jué)作用,減少了植食性昆蟲(chóng)的遷入或定殖,及病蟲(chóng)害的傳播和進(jìn)化速度;再次植物間的聯(lián)合抗性也有利于降低細(xì)菌病毒等微生物的危害;另外,多樣化的種植創(chuàng)造的相對(duì)復(fù)雜的生境有利于天敵的活動(dòng);最后多樣化種植引起的田間小氣候也不利于某些害蟲(chóng)的繁殖以及雜草生長(zhǎng)[53]。通過(guò)這些途徑,可以有效地進(jìn)行病蟲(chóng)害的防治,從而減少農(nóng)藥的使用,有利于農(nóng)田生物多樣性的恢復(fù),進(jìn)一步促進(jìn)農(nóng)田病蟲(chóng)害的控制[51,5455]。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e# 除多樣化種植方式外,作物覆蓋、農(nóng)林間作、稻田養(yǎng)魚(yú)、稻田養(yǎng)鴨[54,56]等技術(shù)體系,以及有機(jī)肥施用、保護(hù)性耕作、深耕、適宜時(shí)間耕犁[21]等技術(shù)措施都可以有效地控制病蟲(chóng)害發(fā)生,在農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)中,要注重這些技術(shù)與多樣化種植方式相結(jié)合。 2.4綜合控制病蟲(chóng)害的農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀構(gòu)建 在農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)過(guò)程中,要注重以上3個(gè)層次的融合,使病蟲(chóng)害的控制效果達(dá)到最大化。云南哈尼梯田是以上3層次融合的典范。哈尼梯田分布于海拔144~2000m之間,連片面積多達(dá)千畝、萬(wàn)畝,論層數(shù),一坡可達(dá)3000余層,形成了十分壯觀和獨(dú)特的農(nóng)業(yè)景觀[57]。位于山頂?shù)纳?作為自然或半自然生境,蘊(yùn)含了豐富的天敵物種,是整個(gè)景觀的生物多樣性源泉。靠近箐溝邊的坡地保留著野生植物的灌木叢,可視為農(nóng)田邊界。60°以上的坡地雖然開(kāi)成梯地,但只種旱地作物,以套種玉米和瓜豆蔬菜為主,水源欠佳的空地用來(lái)種植辣椒、茄子、西紅柿、姜等蔬菜,邊緣區(qū)套種玉米、高粱、小米、芝麻等高稈作物,形成了多樣性化的作物種植體系。梯田因其海拔差異種植了100多個(gè)稻谷品種(混種),并且結(jié)合其他技術(shù)體系如稻田養(yǎng)魚(yú),飼養(yǎng)了鯉魚(yú)、鯽殼魚(yú)、江鰍等生物。梯田間田埂厚實(shí),寬20~100cm,在寬厚的田埂壩上播種黃豆、小綠豆、老鼠豆等豆科植物,起到類似農(nóng)田緩沖帶的功能。在海拔1200m以下的河谷田壩種植棉花,從而形成了多樣化的種植布局。這樣優(yōu)化的景觀格局保留的大量農(nóng)田邊界及多樣化的種植體系,使得1300多年歷史的哈尼族梯田幾乎沒(méi)有發(fā)生過(guò)大面積的水稻病蟲(chóng)害[58]。 3總結(jié)與展望 通過(guò)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè),控制農(nóng)田病蟲(chóng)害不僅是作物病蟲(chóng)害防災(zāi)減災(zāi)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要,而且是人民健康、社會(huì)穩(wěn)定和環(huán)境安全的需要[59]。在單純依靠化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲(chóng)害和濫用農(nóng)藥的局面必須改變[4],生物農(nóng)藥和生物防治又有一定局限的情況下,農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)是一條有效控制病蟲(chóng)害的新途徑。農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀的病蟲(chóng)害控制是一項(xiàng)綜合的系統(tǒng)工程,只有從景觀上著眼,通過(guò)景觀格局的優(yōu)化、農(nóng)田邊界或緩沖帶的建立與多樣化種植,并結(jié)合耕種管理措施,提升生物多樣性水平,實(shí)現(xiàn)生物群落的內(nèi)部穩(wěn)定與平衡,限制有害生物的大爆發(fā),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀中病蟲(chóng)害的綜合控制。病蟲(chóng)害控制實(shí)質(zhì)上是生物多樣性服務(wù)功能的一部分[60],只有實(shí)現(xiàn)了生物多樣性的綜合保護(hù),實(shí)現(xiàn)了不同生物類群間的動(dòng)態(tài)平衡,方能有效地發(fā)揮病蟲(chóng)害控制的功能。因此在進(jìn)行景觀建設(shè)時(shí)必需注意保護(hù)農(nóng)業(yè)生物多樣性,提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2,19,26,30]。 農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)并不反對(duì)合理的施用農(nóng)藥或者生物防治,農(nóng)田景觀建設(shè)只是為自然天敵的生存繁殖、阻礙病蟲(chóng)害的傳播打下了一個(gè)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的底子,只是病蟲(chóng)害控制的其中一種途徑,多種途徑的結(jié)合往往可以使病蟲(chóng)害的控制效果更為明顯和持久。在綜合的病蟲(chóng)害防治中,我們同樣建議在農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀建設(shè)的基礎(chǔ)上,盡量避免或減少化學(xué)農(nóng)藥的施用,盡量使用生物農(nóng)藥,同時(shí)引進(jìn)害蟲(chóng)天敵等生物防治技術(shù),安全、有效、持久地把害蟲(chóng)種群數(shù)量控制在造成危害的水平之下,達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境,保障人畜健康,促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的目的[2,7,11,15]。 本文通過(guò)對(duì)景觀生態(tài)學(xué)和景觀層次上的病蟲(chóng)害控制研究成果的總結(jié)分析,提出了3個(gè)層級(jí)上通過(guò)農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀控制病蟲(chóng)害的措施和建議,但農(nóng)業(yè)生態(tài)景觀格局與天敵昆蟲(chóng)、害蟲(chóng)以及治病微生物之間的關(guān)系和生態(tài)學(xué)過(guò)程研究還存在大量空白,如多大范圍內(nèi)多大半自然生境比例對(duì)天敵或害蟲(chóng)有明顯的控制效果,景觀連通度和景觀異質(zhì)性是否存在適合的中值、值是多少,不同作物適合的植被緩沖帶類型及其建設(shè)要求,農(nóng)田緩沖帶的植被演替等。今后要進(jìn)一步深入了解景觀格局對(duì)農(nóng)田害蟲(chóng)和天敵分布與豐度的影響,探討景觀格局變化如何影響農(nóng)田生物多樣性和種間關(guān)系,測(cè)定種間關(guān)系變化與相應(yīng)的生境破碎化的關(guān)系對(duì)維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的作用,探討害蟲(chóng)與天敵在大尺度空間的分布和擴(kuò)散特性[19,26],研究致病菌、害蟲(chóng)、天敵等組分在不同斑塊之間的轉(zhuǎn)移過(guò)程和變化規(guī)律,揭示害蟲(chóng)在較大尺度和具有異質(zhì)性空間范圍內(nèi)的災(zāi)變機(jī)理[30]等等。只有更清晰地認(rèn)識(shí)到它們之間的關(guān)系和過(guò)程,才能為病蟲(chóng)害的控制提供更為準(zhǔn)確有效的建議。
