生物防治的原理及途徑
發(fā)布時(shí)間：2024-08-14
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在自然界，各種生物通過食物鏈和生活環(huán)境等相互聯(lián)系，相互制約，形成復(fù)雜的生物群落和生態(tài)系統(tǒng)。任何生物或非生物因素的改變，均會(huì)導(dǎo)致不同生物種群數(shù)量的變化。
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)人為地創(chuàng)造適宜條件，確保作物的絕對優(yōu)勢，使農(nóng)田生物群落大大簡化，削弱了生物之間的相互制約能力，常導(dǎo)致直接以作物為食的有害生物大量爆發(fā)。
1 生物防治的原理
生物防治就是根據(jù)生物之間的相互關(guān)系，人為地增加有益生物的種群數(shù)量，從而達(dá)到控制有害生物的效果。
傳統(tǒng)狹義的生物防治主要是利用活體有益生物進(jìn)行有害生物的種群數(shù)量控制。隨著科技的發(fā)展，人類已從直接利用活體生物發(fā)展到利用生物產(chǎn)物，甚至將生物產(chǎn)物進(jìn)行分子改造，進(jìn)行工廠化合成，用來防治有害生物。
活體生物、生物產(chǎn)物和人工改造后合成的化合物具有明顯的差異：活體生物不僅是天然存在的，在野外也可以自行繁衍傳播，而且由于生物的協(xié)同進(jìn)化，一般不會(huì)產(chǎn)生抗性；生物產(chǎn)物也是天然的，但不具自行繁衍傳播的能力，而生物產(chǎn)物經(jīng)過分子改造和工廠化合成后，已非天然，無論從其性質(zhì)、毒性還是對環(huán)境的影響上看，均更接近化學(xué)農(nóng)藥，所以屬于化學(xué)農(nóng)藥范疇。
2 生物防治途徑
生物防治的途徑主要包括保護(hù)有益生物、引進(jìn)有益生物、人工繁殖與釋放有益生物以及生物產(chǎn)物的開發(fā)利用等四方面。
2.1保護(hù)有益生物
盡管自然界有益生物種類很多，但由于受不良環(huán)境以及人為影響，常不能維持較高的種群數(shù)量。要充分發(fā)揮其對有害生物的控制作用，常需要采取一定的措施加以保護(hù)。保護(hù)利用有益生物可以分為直接保護(hù)、利用農(nóng)業(yè)措施保護(hù)和用藥保護(hù)。
直接保護(hù)是指專門為保護(hù)有益生物而采取的措施，如人工采集水稻螟蟲的卵，讓寄生蜂產(chǎn)卵繁殖。在冬季，利用地窖、草把等為天敵提供適宜的越冬場所，使其翌年種群數(shù)量快速增長。
農(nóng)業(yè)措施保護(hù)主要是結(jié)合栽培措施進(jìn)行保護(hù)，如在果園中種植藿香薊、紫蘇、大豆和絲瓜等作物能為捕食螨提供食料和棲息場所。通過耕作、施肥促進(jìn)作物根際頡頏微生物的繁殖，也是生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的有效措施。
用藥保護(hù)主要是防治有害生物時(shí)，應(yīng)注意合理用藥，避免大量殺傷天敵等有益生物。如利用對有益生物毒性小的選擇性農(nóng)藥，選擇對有益生物較安全的時(shí)期施藥，選擇適當(dāng)?shù)氖┧巹┝亢褪┧幏绞降取?/span>
藿香薊，可以為捕食螨提供食物。
保護(hù)措施主要是為有益生物提供必要的食物資源和棲息場所，幫助有益生物渡過不利環(huán)境，避免農(nóng)藥對有益生物的大量殺傷，維持其較高的種群數(shù)量。自然界有益生物資源豐富，因地制宜地保護(hù)利用，一般不需要增加費(fèi)用和花費(fèi)很多人工，且方法簡單，效果明顯，易于被種植者接受。
2.2 引進(jìn)有益生物
引進(jìn)有益生物防治害蟲已成為生物防治中的一項(xiàng)十分重要的工作，尤其對異地引進(jìn)作物品種上的病蟲害，從其原產(chǎn)地引進(jìn)有益生物進(jìn)行防治，常可取得驚人的效果。這在國際上已有許多先例，最著名的是19世紀(jì)末，美國從大洋洲引進(jìn)了澳洲瓢蟲防治柑橘吹綿蚧，很快起到了完全控制的作用。該瓢蟲在美國建立了永久性的群落，直到現(xiàn)在，澳洲瓢蟲對吹綿蚧仍起著有效的控制作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)引進(jìn)天敵防治成功、基本消除危害的主要害蟲有 100 多種。
引進(jìn)有益生物應(yīng)做充分的調(diào)查研究和安全評估，以免引進(jìn)失敗或演變成有害生物。一般引入有益生物需要考慮以下步驟或階段：
考慮從防治的目標(biāo)有害生物原產(chǎn)地的輕發(fā)生地區(qū)搜尋，更有可能引進(jìn)得到有效的有益生物。
要考慮引地的氣候和生態(tài)環(huán)境是否適合被引入的有益生物，以提高引進(jìn)后定植的成功率。
采用適宜的包裝運(yùn)輸工具，防止有益生物在運(yùn)輸途中死亡。
采取必要的檢疫措施，防止攜帶危險(xiǎn)性病蟲害。
要考慮生物的寄主專化性和繁殖能力，必要時(shí)進(jìn)行隔離培養(yǎng)，一方面進(jìn)行繁殖馴化，保證引進(jìn)生物能在當(dāng)?shù)囟ㄖ常硪环矫婢推鋵ζ渌锘蛏鷳B(tài)環(huán)境的影響進(jìn)行安全評估，防止盲目引進(jìn)后演化成有害生物。
2.3 繁殖釋放有益生物
有益生物，尤其是寄主范圍較窄的天敵生物，對有害生物常表現(xiàn)為跟隨效應(yīng)，即在有害生物大發(fā)生后才大量出現(xiàn)。人工繁殖與釋放不僅可以增加有益生物自然種群數(shù)量，而且可以使有害生物在大發(fā)生危害之前得到有效的控制。在這方面，已有很多成功的事例，如工廠化大量生產(chǎn)赤眼蜂，用于防治鱗翅目害蟲；利用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物做培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)頡頏茵；進(jìn)行種子或土壤處理，防治苗期病害等。
為了達(dá)到人工繁殖和釋放有益生物的目的,一般要選擇高效適宜的有益生物種類,以提高投入效益;選擇適宜的寄主或培養(yǎng)材料，以減少繁殖成本,避免生活力的退化;選擇適當(dāng)?shù)尼尫艜r(shí)期、方法和釋放量,以幫助其建立野外種群,保證對有害生物的控制作用;必要時(shí),須采取適宜的方法進(jìn)行釋放前的保存。
2.4 生物產(chǎn)品的開發(fā)利用
生物體內(nèi)產(chǎn)生的次生物質(zhì)、信號化合物、激素和毒素等天然產(chǎn)物，因其對有害生物具有較高的活性，選擇性強(qiáng)，對生態(tài)環(huán)境影響小，無明顯的殘留毒性，均可被開發(fā)用于有害生物的防治。這一領(lǐng)域最早使用的是含有殺蟲殺菌活性的植物，如巴豆、魚藤、煙草和除蟲菊等。隨著生物學(xué)的發(fā)展，更多的天然化合物被以不同的方式開發(fā)利用。如害蟲的性外激素被用于誘捕害蟲或迷向干擾交配，害蟲激素被用于干擾其正常生長發(fā)育，微生物的頡頏物質(zhì)及內(nèi)毒素被開發(fā)為生物農(nóng)藥，近年來一些信號化合物被開發(fā)用于刺激植物啟動(dòng)免疫防衛(wèi)系統(tǒng)。
生物產(chǎn)物已成為植物保護(hù)資源開發(fā)的寶庫，它不僅可以直接用于有害生物的防治，還可以作為母體化合物，進(jìn)行人工模擬改造，用于新農(nóng)藥開發(fā)，一些蛋白和多肽類物質(zhì)的基因還被用作轉(zhuǎn)基因抗性育種的材料。盡管如此，生物產(chǎn)物的開發(fā)利用卻常受到許多限制，這主要是因?yàn)樘烊换钚曰衔锓蛛x純化困難。天然活性化合物在自然界以極低的濃度存在，而且許多化合物的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。此外，許多天然活性化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且常以幾種成分復(fù)合發(fā)揮作用。因此，必須采用適當(dāng)?shù)奶峒儭⒎蛛x、純化和分析方法，才能獲得成功。
3 應(yīng)用
目前針對有害生物已建立了一些有效的生物防治方法，歸納起來主要是利用動(dòng)物天敵、病原微生物，頡頏生物和生物產(chǎn)物進(jìn)行病害、蟲害、鼠害及雜草的防治。
動(dòng)物天敵種類很多，從高等哺乳類到節(jié)肢動(dòng)物、線蟲和原生動(dòng)物，都可通過捕食或寄生而成為某些有害生物的天敵，它們要用來防治蟲害、草害和鼠害。病原微生物的種類很多，開發(fā)利用的水平也較高，目前已被用來防治病、蟲、草、鼠等各種農(nóng)業(yè)有害生物。頡頏生物主要通過產(chǎn)生抗生物質(zhì)，占領(lǐng)侵染位點(diǎn)，以及營養(yǎng)和生態(tài)環(huán)境的競爭來控制有害生物，一般用來防治作物病害和草害。
農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)人為地創(chuàng)造適宜條件，確保作物的絕對優(yōu)勢，使農(nóng)田生物群落大大簡化，削弱了生物之間的相互制約能力，常導(dǎo)致直接以作物為食的有害生物大量爆發(fā)。
1 生物防治的原理
生物防治就是根據(jù)生物之間的相互關(guān)系，人為地增加有益生物的種群數(shù)量，從而達(dá)到控制有害生物的效果。
傳統(tǒng)狹義的生物防治主要是利用活體有益生物進(jìn)行有害生物的種群數(shù)量控制。隨著科技的發(fā)展，人類已從直接利用活體生物發(fā)展到利用生物產(chǎn)物，甚至將生物產(chǎn)物進(jìn)行分子改造，進(jìn)行工廠化合成，用來防治有害生物。
活體生物、生物產(chǎn)物和人工改造后合成的化合物具有明顯的差異：活體生物不僅是天然存在的，在野外也可以自行繁衍傳播，而且由于生物的協(xié)同進(jìn)化，一般不會(huì)產(chǎn)生抗性；生物產(chǎn)物也是天然的，但不具自行繁衍傳播的能力，而生物產(chǎn)物經(jīng)過分子改造和工廠化合成后，已非天然，無論從其性質(zhì)、毒性還是對環(huán)境的影響上看，均更接近化學(xué)農(nóng)藥，所以屬于化學(xué)農(nóng)藥范疇。
2 生物防治途徑
生物防治的途徑主要包括保護(hù)有益生物、引進(jìn)有益生物、人工繁殖與釋放有益生物以及生物產(chǎn)物的開發(fā)利用等四方面。
2.1保護(hù)有益生物
盡管自然界有益生物種類很多，但由于受不良環(huán)境以及人為影響，常不能維持較高的種群數(shù)量。要充分發(fā)揮其對有害生物的控制作用，常需要采取一定的措施加以保護(hù)。保護(hù)利用有益生物可以分為直接保護(hù)、利用農(nóng)業(yè)措施保護(hù)和用藥保護(hù)。
直接保護(hù)是指專門為保護(hù)有益生物而采取的措施，如人工采集水稻螟蟲的卵，讓寄生蜂產(chǎn)卵繁殖。在冬季，利用地窖、草把等為天敵提供適宜的越冬場所，使其翌年種群數(shù)量快速增長。
農(nóng)業(yè)措施保護(hù)主要是結(jié)合栽培措施進(jìn)行保護(hù)，如在果園中種植藿香薊、紫蘇、大豆和絲瓜等作物能為捕食螨提供食料和棲息場所。通過耕作、施肥促進(jìn)作物根際頡頏微生物的繁殖，也是生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的有效措施。
用藥保護(hù)主要是防治有害生物時(shí)，應(yīng)注意合理用藥，避免大量殺傷天敵等有益生物。如利用對有益生物毒性小的選擇性農(nóng)藥，選擇對有益生物較安全的時(shí)期施藥，選擇適當(dāng)?shù)氖┧巹┝亢褪┧幏绞降取?/span>
藿香薊，可以為捕食螨提供食物。
保護(hù)措施主要是為有益生物提供必要的食物資源和棲息場所，幫助有益生物渡過不利環(huán)境，避免農(nóng)藥對有益生物的大量殺傷，維持其較高的種群數(shù)量。自然界有益生物資源豐富，因地制宜地保護(hù)利用，一般不需要增加費(fèi)用和花費(fèi)很多人工，且方法簡單，效果明顯，易于被種植者接受。
2.2 引進(jìn)有益生物
引進(jìn)有益生物防治害蟲已成為生物防治中的一項(xiàng)十分重要的工作，尤其對異地引進(jìn)作物品種上的病蟲害，從其原產(chǎn)地引進(jìn)有益生物進(jìn)行防治，常可取得驚人的效果。這在國際上已有許多先例，最著名的是19世紀(jì)末，美國從大洋洲引進(jìn)了澳洲瓢蟲防治柑橘吹綿蚧，很快起到了完全控制的作用。該瓢蟲在美國建立了永久性的群落，直到現(xiàn)在，澳洲瓢蟲對吹綿蚧仍起著有效的控制作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界范圍內(nèi)引進(jìn)天敵防治成功、基本消除危害的主要害蟲有 100 多種。
引進(jìn)有益生物應(yīng)做充分的調(diào)查研究和安全評估，以免引進(jìn)失敗或演變成有害生物。一般引入有益生物需要考慮以下步驟或階段：
考慮從防治的目標(biāo)有害生物原產(chǎn)地的輕發(fā)生地區(qū)搜尋，更有可能引進(jìn)得到有效的有益生物。
要考慮引地的氣候和生態(tài)環(huán)境是否適合被引入的有益生物，以提高引進(jìn)后定植的成功率。
采用適宜的包裝運(yùn)輸工具，防止有益生物在運(yùn)輸途中死亡。
采取必要的檢疫措施，防止攜帶危險(xiǎn)性病蟲害。
要考慮生物的寄主專化性和繁殖能力，必要時(shí)進(jìn)行隔離培養(yǎng)，一方面進(jìn)行繁殖馴化，保證引進(jìn)生物能在當(dāng)?shù)囟ㄖ常硪环矫婢推鋵ζ渌锘蛏鷳B(tài)環(huán)境的影響進(jìn)行安全評估，防止盲目引進(jìn)后演化成有害生物。
2.3 繁殖釋放有益生物
有益生物，尤其是寄主范圍較窄的天敵生物，對有害生物常表現(xiàn)為跟隨效應(yīng)，即在有害生物大發(fā)生后才大量出現(xiàn)。人工繁殖與釋放不僅可以增加有益生物自然種群數(shù)量，而且可以使有害生物在大發(fā)生危害之前得到有效的控制。在這方面，已有很多成功的事例，如工廠化大量生產(chǎn)赤眼蜂，用于防治鱗翅目害蟲；利用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)物做培養(yǎng)基，發(fā)酵生產(chǎn)頡頏茵；進(jìn)行種子或土壤處理，防治苗期病害等。
為了達(dá)到人工繁殖和釋放有益生物的目的,一般要選擇高效適宜的有益生物種類,以提高投入效益;選擇適宜的寄主或培養(yǎng)材料，以減少繁殖成本,避免生活力的退化;選擇適當(dāng)?shù)尼尫艜r(shí)期、方法和釋放量,以幫助其建立野外種群,保證對有害生物的控制作用;必要時(shí),須采取適宜的方法進(jìn)行釋放前的保存。
2.4 生物產(chǎn)品的開發(fā)利用
生物體內(nèi)產(chǎn)生的次生物質(zhì)、信號化合物、激素和毒素等天然產(chǎn)物，因其對有害生物具有較高的活性，選擇性強(qiáng)，對生態(tài)環(huán)境影響小，無明顯的殘留毒性，均可被開發(fā)用于有害生物的防治。這一領(lǐng)域最早使用的是含有殺蟲殺菌活性的植物，如巴豆、魚藤、煙草和除蟲菊等。隨著生物學(xué)的發(fā)展，更多的天然化合物被以不同的方式開發(fā)利用。如害蟲的性外激素被用于誘捕害蟲或迷向干擾交配，害蟲激素被用于干擾其正常生長發(fā)育，微生物的頡頏物質(zhì)及內(nèi)毒素被開發(fā)為生物農(nóng)藥，近年來一些信號化合物被開發(fā)用于刺激植物啟動(dòng)免疫防衛(wèi)系統(tǒng)。
生物產(chǎn)物已成為植物保護(hù)資源開發(fā)的寶庫，它不僅可以直接用于有害生物的防治，還可以作為母體化合物，進(jìn)行人工模擬改造，用于新農(nóng)藥開發(fā)，一些蛋白和多肽類物質(zhì)的基因還被用作轉(zhuǎn)基因抗性育種的材料。盡管如此，生物產(chǎn)物的開發(fā)利用卻常受到許多限制，這主要是因?yàn)樘烊换钚曰衔锓蛛x純化困難。天然活性化合物在自然界以極低的濃度存在，而且許多化合物的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。此外，許多天然活性化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且常以幾種成分復(fù)合發(fā)揮作用。因此，必須采用適當(dāng)?shù)奶峒儭⒎蛛x、純化和分析方法，才能獲得成功。
3 應(yīng)用
目前針對有害生物已建立了一些有效的生物防治方法，歸納起來主要是利用動(dòng)物天敵、病原微生物，頡頏生物和生物產(chǎn)物進(jìn)行病害、蟲害、鼠害及雜草的防治。
動(dòng)物天敵種類很多，從高等哺乳類到節(jié)肢動(dòng)物、線蟲和原生動(dòng)物，都可通過捕食或寄生而成為某些有害生物的天敵，它們要用來防治蟲害、草害和鼠害。病原微生物的種類很多，開發(fā)利用的水平也較高，目前已被用來防治病、蟲、草、鼠等各種農(nóng)業(yè)有害生物。頡頏生物主要通過產(chǎn)生抗生物質(zhì)，占領(lǐng)侵染位點(diǎn)，以及營養(yǎng)和生態(tài)環(huán)境的競爭來控制有害生物，一般用來防治作物病害和草害。
生物產(chǎn)物種類很多，主要包括植物次生化合物和信號化合物、微生物抗生素和毒素、昆蟲的激素和外激素，它們大都可以開發(fā)成生物農(nóng)藥或制劑，大面積用于有害生物的防治，如苦皮藤、阿維菌素。
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