"大自然總是維持著微妙的平衡,有害蟲,便有能克制它的天敵。如果把這些天敵巧妙地加以運用,它們就能成為病蟲害防治的“精兵強將”,從而形成生物防治的一種方式——天敵昆蟲。"
在云南昭通的一個蘋果園里,一場不起眼的“戰爭”正在激烈上演:“東亞小花蝽”對戰薊馬,“麗蚜小蜂”對戰白粉虱,“捕食螨”對戰葉螨……多種天敵昆蟲分工明確,各司其職,共同保衛蘋果成長,有效防治蟲害。
大自然總是維持著微妙的平衡,有害蟲,便有能克制它的天敵。如果把這些天敵巧妙地加以運用,它們就能成為病蟲害防治的“精兵強將”,從而形成生物防治的一種方式——天敵昆蟲。科學家們利用這些天敵,去防控那些農業生產中的重大害蟲,包括防控外來入侵的害蟲。
近年來,我國提出了化學農藥零增長行動方案。減少農藥使用的同時,有效防治害蟲是農業生產重點關注的問題。一種“以蟲治蟲”的綠色防控方式——天敵昆蟲正在成為一種新趨勢,并在促進農藥減量、保障農產品質量安全和環境安全中發揮更大的作用。
讓春天不再寂靜
“自然界中,所有的生物都有其自身的天敵。”國家天敵等昆蟲資源數據中心(以下簡稱天敵中心)常務副主任、中國農業科學院植物保護研究所生物防治中心主任徐學農研究員說,“我們所說的天敵昆蟲,一般指農業害蟲的天敵,主要包括昆蟲類、螨類及蜘蛛等。根據其獵食害蟲的方式,又可分為捕食性天敵和寄生性天敵。”捕食性天敵直接取食害蟲,常見的捕食性天敵有瓢蟲、草蛉、捕食性蝽類、胡蜂、食蚜蠅、捕食螨和蜘蛛等。寄生性天敵寄生于害蟲體內或體表,以其體液和組織器官為食,使害蟲死亡,主要包括寄生蜂、寄蠅、寄生性螨類等。
早在2700年前,《詩經》就有“螟蛉有子,蜾蠃負之”的詩句,這里的“螟蛉”是一些鱗翅目幼蟲的泛稱,蜾蠃屬于膜翅目胡蜂科,成蟲會筑巢并捕捉獵物置于巢內,作為后代的食物。這句詩準確描述了天敵昆蟲的捕獵行為。公元304年,《南方草木狀》記載了嶺南地區用黃猄蟻防治柑橘害蟲??梢哉f,中國是世界上最早開始利用天敵昆蟲進行生物防治的國家。
在漫長的農業史中,害蟲天敵一直默默幫人類維護著農田的生態平衡。然而,上世紀三四十年代,隨著化工行業快速發展,化學防治因為成本低廉、使用簡便、快速見效等原因被廣泛使用,生物防治一度被忽視。當時的人們并沒有意識到化學農藥的濫用會帶來嚴重的副作用。到上世紀60年代,化學農藥引起的農殘、害蟲再暴發、抗性等副作用日趨嚴重,引起世界各國政府和社會的普遍關注。1962年,美國科普作家蕾切爾·卡遜在《寂靜的春天》一書中描寫了因過度使用化學藥品和肥料而導致環境污染、生態破壞、多樣性喪失等問題,引起世人轟動。
“長期大量使用農藥,在殺死害蟲的同時也會殺死天敵,還等于在篩選害蟲的抗性品系,很多蟲害是因為農藥過度使用造成?!碧鞌持行母敝魅螀渭褬繁硎?。在現代農業生產中,由于大量人為因素,尤其是化學農藥的干擾,生物種群之間原有的動態平衡關系被破壞,天敵減少甚至消失,害蟲才會經常暴發成災。比如,紅蜘蛛(葉螨)本身不是非常厲害的害蟲,因為自然界有很多天敵可以吃它。但不斷使用農藥,殺死大部分敏感個體的同時,總有少數的抗性個體存活下來,這些個體繁殖產生的后代也具有較高的抗性,整個群體的抗性越來越強,化學防治的效果也就越來越差。況且紅蜘蛛等小型害蟲繁殖特別快,一周之內就能擴增近百倍。除了紅蜘蛛,還有薊馬、粉虱等,這些個體小、繁殖快、抗性生成快的小型害蟲害螨,危害非常大,易造成“小蟲鬧大災”。
中國農業科學院植物保護研究所捕食螨研究組科研人員在開展天敵研究工作。 呂佳樂 攝
在這種情況下,“以蟲治蟲”的生物防治就凸顯出優勢。“天敵昆蟲源于自然,是一種利用自然界相克相生的方法防治害蟲的天然方法?!毙鞂W農說。
北京市密云區是首都重要的飲用水源地,長期以來都嚴格控制化學農藥的使用,高度重視生物防治。密云水庫周邊,玉米螟等害蟲發生時節,如果不殺蟲,就會造成玉米大面積減產,甚至絕收;如果噴灑化學農藥殺蟲,藥劑容易飄散到水庫,影響水質。
這時就輪到寄生蜂大展身手了。以赤眼蜂為例,別看它只有區區半毫米大小,卻有在玉米螟卵上寄生產卵的本事,可以把這種對玉米威脅最大的害蟲,直接扼殺在“搖籃”里。僅2020年密云水庫周邊就釋放各類天敵2.19億頭防治各種害蟲,其中包括周氏嚙小蜂1.15億頭、管氏腫腿蜂400萬頭、赤眼蜂1億頭。
“與傳統使用化學農藥防治相比,釋放天敵并不是要徹底消滅害蟲,而是要維持生態平衡,把害蟲數量控制在較低水平,從而實現‘有蟲無災’。”呂佳樂解釋說,“用環境友好型的‘生物武器’替代和削減一大批高污染、高環境風險的化學農藥,可以大大降低對環境、空氣、土壤、水體的污染,目標就是要保持生態平衡?!?/p>
摸清“家底”是關鍵一步
采取有效防治措施,來減少病蟲害損失是農業綠色發展面臨的重大課題。然而目前,我國可以真正利用的天敵昆蟲只有幾十種,數量比較少。為什么不能更多開發利用天敵昆蟲呢?
“很重要的一個原因是我們對天敵的認知依然很不充分。”徐學農表示,發展天敵產業的前提條件是了解具有產業潛力的資源,但目前我國對天敵資源的掌握還十分缺乏,尤其是對天敵昆蟲等“新型”資源更是缺乏系統性、長期性的監測與調查。
2017年,“國家天敵等昆蟲資源數據中心”依托于中國農業科學院植物保護研究所成立?!疤鞌持行摹钡某闪ⅲ窍M軌蛲ㄟ^觀測等工作引領天敵科研及相關產業走出困境。徐學農介紹說:“我們的觀測聚焦篩選具有較高生物防治潛力的天敵,這需要通過建立一整套標準化收集、鑒定、評價觀測體系,打造系列標本庫、基因庫、資源庫及數字化信息庫等,經過長時期、大范圍的積累,逐步厘清我國天敵種類、分布等‘家底’?!?/p>
我國地大物博,想要摸清家底并非易事。天敵中心在全國共設有百余個監測實驗站,覆蓋我國除港澳臺外所有省市自治區,監測主要農作物及特殊生態環境中的天敵昆蟲(含蜘蛛和螨類)資源。其調查范圍包括糧食、果蔬、經濟作物等各大類農業生態系統,以及高原、熱區等特殊生態環境。監測對象既包括瓢蟲、寄生蜂、捕食螨、蜘蛛、捕食蝽、食蚜蠅、草蛉等大部分具有商業化潛力的天敵類群,還包括蜻蜓、螳螂等田間比較常見、在自然防治中發揮重要作用的天敵類群。
天敵中心云南昭通站點監測人員正在使用馬氏網收集瓶收集天敵昆蟲標本。文波 攝
“這是一項百年工程?!毙鞂W農說,“天敵資源監測是一項基礎性、長期性的工作。如果我們不知道自然界中的天敵昆蟲資源本底,也就不知道哪些天敵能夠在病蟲害防控中為我所用,天敵防治也就無從談起。國際上天敵昆蟲研究起步早的國家,也是在持續多年的基礎性工作之后,才開始大量出現優秀的成果和產品。”
摸清家底,進一步利用天敵,需要回答“有什么”“在哪里”“如何變”三個基本問題。
江蘇省是“天敵中心”昆蟲監測站點分布最密集的地方。位于南京市的天敵昆蟲玄武觀測實驗點依托江蘇省農業科學院,承擔蔬菜害蟲天敵監測任務,主要監測對象為瓢蟲、捕食螨及其他天敵。
天敵昆蟲的監測方法有很多種,包括使用馬來氏網采集、掃網采集、震落采集、直接觀察等。馬來氏網是最常用的方式之一,這是一種類似小帳篷式的網,頂上呈斜坡狀,越來越窄,頂端有一個開口,開口處掛著酒精瓶,昆蟲飛過或爬過時,在網的底部被截住,因為它們往往只往上方爬,所以會一直爬到頂端,掉到瓶子里,定期收回即可。
“馬來氏網可以收集各類昆蟲、蜘蛛等,每兩星期就會收集滿滿一瓶蟲子,省人工和時間。收集的樣品比較干凈、雜質少,利于后續做DNA檢測,看蟲子到底是什么種類,解決‘有什么’的問題。”站點常務負責人牛洪濤表示。站點目前完成分離并鑒定的天敵有30多類,包括鞘翅目、膜翅目、雙翅目、脈翅目、蜘蛛目、蜱螨目等眾多天敵類群,還有大量的天敵有待鑒定。
如果說,回答“有什么”是為了解決我國天敵的種類問題,那么“在哪里”則是回答一些優質天敵的分布問題。通過長時期大范圍的監測,來確定天敵的發生范圍,給天敵“定坐標”,就可以在需要時及時找到它們,并讓它們發揮作用。例如,白粉病是荔枝常見病害之一,會造成樹枝衰弱。今年3月,廣東省東莞市農業科學研究中心鄭貴朝等科研人員在荔枝園開展監測工作時發現,除了七星瓢蟲、六斑月瓢蟲、龜紋瓢蟲等常見的捕食性瓢蟲外,還出現了2個菌食性瓢蟲群體,它們取食病原菌,是可以給植物“治病”的天敵。經請教我國瓢蟲權威專家、北京市農林科學院虞國躍研究員,初步鑒定為狹葉菌瓢蟲和二十星菌瓢蟲,兩者都有防治白粉病的潛力。其中二十星菌瓢蟲此前在中國大陸未見報道,這次發現了它們在廣東的發生,就使得在當地利用這類天敵的可能性上升。
與采集相比,監測的難度更大,因為昆蟲種群是動態變化的。每兩周牛洪濤等昆蟲專家要在茄子基地里對瓢蟲和植綏螨兩類昆蟲進行定地塊、定時間、定種類動態監測,便于對比數量變化數據,分析原因。這就是了解“怎么變”的問題,為后續生物防治提供參考。
采集和監測昆蟲正是這些監測實驗站數年來持續開展的工作?!斑@是一種資源儲備,好像埋藏的礦產,有需要的時候,我們可以直接利用?!眳渭褬繁硎?。
所有站點采集到的一手資料,將定期統一匯總到天敵中心,并進行加工、統籌,形成具有參考意義的數據資源。目前,天敵中心已經收集了大量信息和標本,初創了全國性的天敵昆蟲資源數據庫與標本庫。
截至2021年底,已經獲得天敵等昆蟲資源物種信息2萬余條、圖片信息3萬余條。這些基礎數據包括采集時間、地點、采樣方法;天敵等資源昆蟲物種、數量、齡期、照片及標本保存信息;寄主作物及生育期、氣候等環境信息、農事管理信息等。此外,共回收馬來氏網昆蟲樣品5000余瓶,每瓶中有昆蟲數百種、上千頭。僅對其中300多瓶標本開展初步分析,已經獲得物種基因信息2萬余條,隨著監測的繼續和分析的深入,可以預見數據量還將持續、加速增長。
幾年的監測和采集中,部分樣本經初步分析整理,已經發現了一些新的天敵種類,比如在云南,發現了3種新的瓢蟲,江蘇也發現了新的蜘蛛種類?!斑@些新的發現,為我們增加了可利用的資源。”徐學農說,“我們相信基礎性長期性工作是厚積而薄發的,隨著數據的積累,必然會有越來越多的發現和產出?!?/p>
天敵產業發展空間巨大
每年草莓采摘季節,北京市昌平區小湯山鎮萬德莊園的每個大棚都會使用到手掌大小的白色瓶子,里面裝的是棚內害蟲的天敵“捕食螨”,每畝上萬頭天敵“捕食螨”日夜呵護著這里的草莓。
記者在“天敵中心”看到商品化的天敵產品,外觀基本上都是一個個直筒形的塑料瓶,里面裝著捕食螨及承載它的基質,每個瓶子可以裝數千頭捕食螨,使用時撒施到田間。這些產品在全國多個地方已經用于農業生產?!靶Ч芎?,尤其在設施農業及果園中,可以起到有效防治害蟲的作用?!毙鞂W農告訴記者。
實際上,國際上天敵昆蟲擴繁、商品化的生產相當成熟。歐盟等發達國家大田農作物和設施果菜已經禁止使用化學殺蟲劑,天敵應用非常普遍。到上個世紀末,歐盟90%以上的設施作物釋放天敵昆蟲防治害蟲,大田作物也大規模使用天敵昆蟲。國際上一些大型天敵公司,已經形成了分支機構廣布的國際化組織,生產的天敵昆蟲商品已占據歐洲大部分市場,廣泛應用于果園、大田、溫室以及園藝作物。
我國對天敵昆蟲的研究起步較晚,產業化發展也較為緩慢?!氨M管我國天敵資源豐富、質量上佳,但總體而言,我國天敵昆蟲產業化仍處于起步階段,天敵昆蟲在我國農作物害蟲防控中的應用比例僅為2%左右,只有20多種天敵昆蟲實現了產業化,天敵企業只有幾十家?!眹姨鞌忱ハx科技創新聯盟理事長、山東省農科院植保所研究員鄭禮指出。
鄭禮(右)在指導山東費縣草莓種植戶釋放“捕食螨”。資料圖
“除了我們對天敵資源本身了解不足外,一個重要原因是天敵本身的自然屬性?!毙鞂W農表示,天敵能不能在實驗室里飼養或者是規模化飼養,有一定標準,比如捕蟲能力是不是很強,是不是適于飼養等等。
例如,大赤螨是對付許多田間小型害蟲的強悍獵手。徐學農介紹,我們想把它開發出一個產品。但是大赤螨養起來很費勁,因為它本身的自殘能力特別強,種群數量多了就會“自相殘殺”。目前,還沒有很好的解決途徑。
到目前為止,我國已能成功地飼養赤眼蜂、平腹小蜂、麗蚜小蜂、腫腿蜂、嚙小蜂、草蛉、瓢蟲、小花蝽、側溝繭蜂、花絨寄甲等多種類型的天敵昆蟲,對本地優勢種天敵的規?;曫B已形成了一定的基礎,天敵工廠在國家政策的支持下正在迅速崛起。
為促進天敵昆蟲產業化發展,2016年原農業部推動成立了“國家天敵昆蟲科技創新聯盟”,致力于解決全國天敵昆蟲產業發展的重大技術創新問題,提升我國天敵昆蟲產業化水平,為農作物病蟲害綠色防控提供科技支撐。目前聯盟聯合創制30種生物防治產品和核心技術,推廣應用2000多萬畝。
山東魯??萍奸_發有限公司是國家天敵昆蟲科技創新聯盟的理事長單位,建立了5條天敵昆蟲生產線和1條授粉熊蜂工廠化生產線,建立了20余處核心示范基地,在全國20多個省份推廣應用。在山東壽光,公司與山東壽光蔬菜產業集團共同投資,在壽光市建立了天敵昆蟲和熊蜂繁育工廠,年產熊蜂10萬群、天敵昆蟲10億頭,覆蓋設施蔬菜30萬畝。在當地政府支持下,整建制推廣應用設施蔬菜天敵治蟲和熊蜂授粉技術。
2017年,國家發展改革委等公布“全國動植物保護能力提升工程項目規劃”,支持在中西部地區建設天敵工廠。位于四川省蒲江縣壽安鎮馬南村的四川衛農天敵工廠正是在這一規劃支持下建立起來的。在衛農天敵工廠廠區,米蛾飼養車間、赤眼蜂接種車間、捕食螨飼養車間、包裝車間、冷藏庫、食料消毒間、保種室等一應俱全,科研人員在這里完成從培育、接種、擴繁、包裝到冷藏的整個過程。
綿陽市安州區國峰金穗糧食種植農民專業合作社的負責人唐代兵是第一批使用四川衛農天敵產品的人。合作社的稻田采取稻鴨共作模式,不能打農藥,“打了農藥,鴨子遭不住”。2019年7月,唐代兵聯系四川衛農,用200畝來做天敵生物防控試驗。“我們把試驗田塊和普通田塊進行了對比,發現用了天敵防控的田塊,水稻二代螟蟲發生比例很低,鴨子的生長也沒有受到任何影響。”唐代兵說。
蒲江縣因距離天敵工廠較近,以政府購買的方式對柑橘、茶葉和獼猴桃的天敵防控示范推廣。目前四川衛農天敵工廠年產稻螟赤眼蜂250億頭、服務能力150萬畝次,捕食螨300億頭、服務能力40萬畝次。
隨著人民群眾對農產品質量和品質的要求越來越高,農業生產對綠色防控的需求也越來越大,天敵產業面臨著發展的機遇與挑戰。
讓天敵大軍有更多用武之地
盡管應用天敵進行生物防治作為一種綠色防控技術安全、有效,但大面積推廣仍然面臨著很多問題,尤其要改變農民的一些傳統觀念。
許多農民對化學農藥有一定依賴性,對天敵不了解,不敢輕易接受生物防治新技術,而且“以蟲治蟲”有一個時間周期,在很多農民看來,不如化學農藥快速,效果直接。
農民還感覺天敵防控的成本較高?!疤鞌撤揽爻杀疽然瘜W防治高一些,一般畝均高20%至30%。”徐學農分析,“但這只是短期的表面現象。與化學防治相比,天敵具有持續控害的作用?;瘜W農藥的反復使用容易造成抗性,讓病蟲越來越重,防治成本越來越高。反之,在許多農田中連續長期釋放天敵,則會形成良性的生境,三五年后害蟲發生自然逐年減輕,防治成本越來越低?!?/p>
但傳統觀念的改變需要時間。大面積推廣天敵應用,目前來看還需要政府的引導和支持。鄭禮介紹,吉林省已連續十幾年通過政府采購方式,購買赤眼蜂;北京則從2017年開始,每年投入3000萬元至1億元不等的財政資金,補貼使用天敵、授粉昆蟲產品的農業主體。
“政府補貼90%,我主要用來買捕食螨和熊蜂,能省不少錢。”順義區李遂鎮草莓種植戶羅大姐介紹說。借助補貼政策和專業化植保服務,北京天敵技術的應用面積逐年提高,初步統計2017年至今應用面積已超過112.3萬畝次,其中設施蔬菜生產中天敵應用技術的覆蓋率達64%,保障了農產品質量安全及“菜籃子”的有效供應。
但顯然,一個產業要持續健康發展,光靠政府補貼是不行的,政府引導只能是示范性的,更多還是要靠企業去拓展,靠市場去推動。
天敵產業表面的產品是昆蟲,實際上提供的是技術和服務。使用天敵昆蟲有一定技術要求,要掌握好天敵昆蟲的釋放時間、釋放數量、釋放方法等,操作不當會影響使用效果。
通州區北京東升躍陽農業生態觀光園草莓基地里,紅蜘蛛危害嚴重,用農藥已經防不下去了。園區找到首伯農公司,應用智利小植綏螨防治草莓紅蜘蛛。首伯農生物技術有限公司是一家專業從事天敵和授粉昆蟲的研發、生產銷售與技術服務的企業,掌握十余種天敵及授粉熊蜂的商業化生產技術。
盡管蟲害發生已經較為嚴重,在合理的技術指導下,防治工作仍然取得了較好的效果。“一個園區內,用了約30天的防治周期,使紅蜘蛛防治效果達到了90%以上。整個防治周期內,連續釋放智利小植綏螨3次,每周進行蟲口監測調查,根據蟲口數量釋放天敵,葉子整體復綠,病蟲害得到了有效控制。”公司技術總監姜曉環表示,“天敵是活的,用出去效果好不好,與技術和服務關系密切?!?/p>
另一方面,天敵防控帶來良好的產出效應?!爸饕w現在農產品質量安全水平的提升上,農藥用少了,農產品安全了,售價也就上去了。農民獲得的收益遠超過防治成本上的投入,因此接受度也越來越高?!编嵍Y說。
山東費縣胡陽鎮西紅柿是當地主導產業。胡陽鎮養馬莊村村民王明華的大棚就用上山東魯保提供的熊蜂授粉技術和麗蚜小蜂等天敵技術,“以前一般7天就需要打一次藥,現在幾天投放一次蜂卡就行?!蓖趺魅A說,“用上以蟲治蟲和熊蜂授粉后,西紅柿的產量、品質和價格都大幅度提升,一個大棚就增加收入2萬多元。”胡陽鎮農業技術推廣站站長孫友剛說:“目前費縣胡陽鎮西紅柿50%以上采用熊蜂授粉和天敵治蟲技術,人工成本每畝節約500元以上,坐果率98%以上,果汁含量增加20%以上,產量提高10%以上?!?/p>
此外,天敵昆蟲還面臨著產需配套的問題。天敵昆蟲作為活體不同于傳統農藥,難以大量長期儲存,國外大型農場計劃性強,會提前較長時間下訂單,天敵公司就可以有計劃地生產,而我國農戶小而分散,天敵生產者難以提前對市場需求作出判斷。
因此,目前我國天敵昆蟲的推廣應用,主要是在合作社、家庭農場等規模主體,培訓普通農戶掌握天敵技術困難很大,大面積推廣應用天敵技術仍任重道遠。
在徐學農看來,以蟲治蟲,用生物防治替代部分化學防治是發展趨勢。隨著農業高質量、綠色發展,天敵昆蟲將大有用武之地。