草原蟲害生物防控綜合配套技術(shù)推廣

中國擁有近4億h2m的天然牧場，占總面積的41.7%。它不僅是中國最大的土地生態(tài)系統(tǒng)，也是重要的牲畜開發(fā)區(qū)和農(nóng)業(yè)機(jī)械的基本生產(chǎn)手段。草原蟲害是我國牧區(qū)主要生物災(zāi)害之一。20世紀(jì)80年代以來,由于全球變暖、超載過牧等因素的影響,在整個(gè)生物圈中處于壓力最底層的草原出現(xiàn)了不同程度的退化,蟲害面積持續(xù)增加。1996年突破667萬hm2,1998—2000年連續(xù)3年突破1333萬hm2,呈現(xiàn)持續(xù)偏重發(fā)生態(tài)勢,嚴(yán)重影響著草原畜牧業(yè)發(fā)展,對(duì)農(nóng)牧民的生存發(fā)展構(gòu)成了威脅(表1)。1草地昆蟲防治1.1生物生物技術(shù)的概念和范疇不斷擴(kuò)充生物防治作為害蟲綜合防治的重要內(nèi)容,長期以來受到各界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的生物防治概念是1919年Smith提出的“通過捕食性、寄生性天敵昆蟲及病原菌的引入增殖和散放來壓制另一種害蟲”。從應(yīng)用生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)將其引伸為“寄生性、捕食性天敵或病原菌使另外一種生物的種群密度保持在比缺乏天敵時(shí)的平均密度更低的水平上的應(yīng)用”。以上2種概念均為傳統(tǒng)的生物防治,主要是利用天敵和微生物、病原菌等控制害蟲密度。1987年,美國國家科學(xué)院將生物防治定義為“利用自然的或經(jīng)過改造的生物、基因或基因產(chǎn)物來減少有害生物的作用,使其有利于有益生物如作物、林木、動(dòng)物和益蟲及微生物”,生物防治的概念和范疇得到進(jìn)一步擴(kuò)充。2010年林乃銓將生物防治(biologicalcontrol)定義為指利用有益生物及其產(chǎn)物防治有害生物,這兩個(gè)概念均屬于廣義概念。根據(jù)廣義生物防治的概念,殺蟲轉(zhuǎn)基因植物、信息激素、植物源農(nóng)藥、高效殺蟲生物農(nóng)藥等新技術(shù)納入生物防治范疇[7,10,11,12,13,14,15]。本文所指生物防治技術(shù)應(yīng)屬于廣義的生物防治范疇。多年來,濫用化學(xué)農(nóng)藥造成的有害生物抗性(resistance)、再猖獗(resurgence)和農(nóng)藥殘留(residue)的“3R”問題日益嚴(yán)重,為保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、保障食品安全和有效保護(hù)生態(tài)安全,生物防治作為替代化學(xué)農(nóng)藥的重要途徑越來越受到人們的關(guān)注,并得到應(yīng)用。20世紀(jì)50年代,Canning從非洲飛蝗(Locustamigratoriamigratoriodies)體內(nèi)分離并命名?；认x微孢子蟲(Nosemalocustae)用于草地害蟲防治,是國際草地害蟲生防成功的早期范例。綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)制劑作為微生物農(nóng)藥的重要代表,自1879年梅契尼可夫首次用綠僵菌防治奧地利麗金龜(Anisopliaeaustriaca)以來,綠僵菌被廣泛地應(yīng)用于害蟲生物防治。1.2草原鼠蟲綜合防治技術(shù)研究的進(jìn)展農(nóng)業(yè)部于20世紀(jì)70年代末期開始組織開展大規(guī)模草原蟲害防治,生物防治試驗(yàn)示范及推廣起步于20世紀(jì)80年代中后期,大致可以分為2個(gè)階段。第一個(gè)階段是20世紀(jì)80年代中后期到21世紀(jì)初。該階段防治藥劑以有機(jī)磷、氟化物為主,但是針對(duì)化學(xué)防治的局限性,逐步開展生物防控技術(shù)的研究和區(qū)域性試驗(yàn)示范。1986年,農(nóng)業(yè)部成立全國微孢子蟲治蝗科研推廣協(xié)作組,在新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等省區(qū)開展了多年的防治草原蝗蟲示范試驗(yàn)。七五期間,新疆在3個(gè)地州6個(gè)縣人工招引粉紅椋鳥(Sturnusroseus)推廣面積達(dá)2萬hm2,在13個(gè)地州30多個(gè)縣推廣牧雞治蝗面積達(dá)66.7萬hm2。從1987年到1991年中,在四川、青海和西藏20萬hm2草原上推廣使用草原毛蟲核型多角體病毒(GynaephoraruoergensisChouetyinnuclearpolyhedrosisvirus)防治草原毛蟲。20世紀(jì)末,先后在新疆、內(nèi)蒙古、青海、甘肅等地草原上開展綠僵菌防治蝗蟲的試驗(yàn)。第二個(gè)階段是2002年以來。2002年國務(wù)院印發(fā)了《國務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)草原保護(hù)建設(shè)的若干意見》,強(qiáng)調(diào)“要采取生物、物理、化學(xué)等綜合防治措施,減輕草原鼠蟲危害。要突出運(yùn)用生物防治技術(shù),防止草原環(huán)境污染,維護(hù)生態(tài)平衡”。當(dāng)年,全國畜牧獸醫(yī)總站(現(xiàn):全國畜牧總站)在全國牧區(qū)組織開展了草原蟲害生物防控綜合配套技術(shù)推廣應(yīng)用項(xiàng)目,開展草原蟲害3S監(jiān)測預(yù)警技術(shù)與方法研究,有計(jì)劃地推廣生物農(nóng)藥,優(yōu)化天敵控制技術(shù),以監(jiān)測預(yù)警和生物防治為核心的綜合配套技術(shù)逐步成型。2010年農(nóng)業(yè)部召開全國草原鼠蟲害生物防治現(xiàn)場觀摩會(huì),提出利用3年的時(shí)間爭取將我國草原蟲害的生物防治比例提高到50%以上,推動(dòng)了生物防治工作全面提速。2011年,草原蟲害生物防治比例達(dá)到50%,提前1年實(shí)現(xiàn)預(yù)定目標(biāo)。2生物防控技術(shù)路線在“預(yù)防為主,綜合防治”方針指導(dǎo)下,以降低化學(xué)農(nóng)藥污染,促進(jìn)人與自然和諧相處為理念,根據(jù)草原地區(qū)實(shí)際情況,提出草原蟲害生物防控綜合配套技術(shù)路線:運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)平衡原理,對(duì)蟲害生物防控進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì);在蟲害常發(fā)和重發(fā)區(qū),建立健全監(jiān)測預(yù)警體系;采用生物制劑、植物源農(nóng)藥、天敵防控等生物技術(shù)防控蟲害,同時(shí)結(jié)合圍欄封育、人工種草、草地改良等措施改善發(fā)生條件,達(dá)到降低蟲口密度、挽回因?yàn)?zāi)損失、減少環(huán)境污染、維護(hù)生物多樣性的目的,使草原害蟲密度長期控制在經(jīng)濟(jì)閾值以下,做到有蟲無害,實(shí)現(xiàn)草原生態(tài)系統(tǒng)平衡(圖1)。3技術(shù)應(yīng)用研究和應(yīng)用3.1草原害蟲發(fā)生程度量化應(yīng)變量基準(zhǔn)與建議20世紀(jì)80年代,隨著地學(xué)信息技術(shù)的日趨成熟,遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)及全球定位系統(tǒng)(GPS)等應(yīng)用于蝗蟲發(fā)生的預(yù)測預(yù)報(bào)及制定防災(zāi)決策。進(jìn)入21世紀(jì)后,中國出現(xiàn)了大批利用3S技術(shù)進(jìn)行蝗蟲監(jiān)測預(yù)報(bào)的研究,尤其是以新疆、青海、內(nèi)蒙古等草原為主要研究區(qū)域,主要集中在蝗災(zāi)危害程度的監(jiān)測方面和局部地區(qū)個(gè)別害蟲的危害分析,還不能大面積宏觀預(yù)測。為開展全國性草原蟲害宏觀預(yù)測分析,依據(jù)《草原蝗蟲宜生區(qū)劃分與監(jiān)測技術(shù)導(dǎo)則》,在整理分析歷史資料和調(diào)查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,以草原蝗蟲種群數(shù)量和為害次數(shù)為主要指標(biāo)對(duì)草原蝗蟲發(fā)生程度進(jìn)行量化,利用3S技術(shù)將與草原蝗蟲發(fā)生相關(guān)的草原類型、土壤類型、地上生物量、海拔、坡度、坡向、年平均氣溫、年平均降水量、≥10℃有效積溫等生態(tài)因子進(jìn)行量化并數(shù)字空間化,采用多元回歸等方法建立了亞洲小車蝗(Locustamigratoriamigratoria)、寬須蟻蝗(Myrmeleotettixpalpalis)、白邊痂蝗(Bryodemalucustosumluctuosum)、意大利蝗(Calliptamusitalicusitalicus)、西伯利亞蝗(Odealeusdecorusasiaticus)、大墊尖翅蝗(Epacromiuscoerulipes)、草原毛蟲(Gynaephora)、西藏飛蝗(Locustamigratoriatibetensis)等7種(類)草原害蟲發(fā)生程度量化的宜生指數(shù)模型,模擬了以上7種類蝗蟲的宜生區(qū)。生態(tài)因子量化時(shí)實(shí)行“定性數(shù)據(jù)分屬性量化、定量數(shù)據(jù)分區(qū)間量化”的原則。在劃分宜生區(qū)的基礎(chǔ)上,結(jié)合防治期調(diào)查數(shù)據(jù)、殘蝗基數(shù)、越冬卵存活狀況等數(shù)據(jù),綜合分析當(dāng)年蟲害發(fā)生與防治情況、生態(tài)因子變化情況對(duì)翌年蟲害發(fā)生程度的影響,開展分級(jí)預(yù)警及危害區(qū)域模擬,于每年3月定期發(fā)布草原生物災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警結(jié)果。自2008年以來已連續(xù)6年發(fā)布全國草原生物災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警結(jié)果,有效指導(dǎo)了當(dāng)年防治工作。3.2高效野外數(shù)據(jù)采集2005年始,全國畜牧總站研究開發(fā)了草原蟲害信息管理系統(tǒng)軟件,具有數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、數(shù)據(jù)篩選、統(tǒng)計(jì)分析、信息查詢、縱向統(tǒng)計(jì)、橫向統(tǒng)計(jì)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、上報(bào)報(bào)表以及發(fā)生區(qū)、防控區(qū)上圖等功能,能逐級(jí)實(shí)時(shí)傳送草原蟲害發(fā)生與防控情況。為了進(jìn)一步完善數(shù)據(jù)采集,2006年又研發(fā)了草原蟲害野外數(shù)據(jù)采集PDA終端,將野外調(diào)查內(nèi)容固化進(jìn)軟件,規(guī)范數(shù)據(jù)錄入格式,實(shí)現(xiàn)了野外數(shù)據(jù)采集簡單化、規(guī)范化。目前,草原蟲害管理系統(tǒng)在全國13個(gè)省(區(qū))和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的631個(gè)縣(市、旗、團(tuán)場、區(qū))業(yè)務(wù)化運(yùn)行,蟲害發(fā)生期每周定期逐級(jí)報(bào)送草原蟲害發(fā)生與防控情況,實(shí)現(xiàn)了信息采集、錄入的標(biāo)準(zhǔn)化和信息儲(chǔ)存、管理、統(tǒng)計(jì)、分析、傳輸?shù)淖詣?dòng)化,確保了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,提高了信息上報(bào)的適時(shí)性。3.3草原害蟲監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)狀初步建成了“農(nóng)業(yè)部(全國畜牧總站)—省(自治區(qū))站-市(盟、州)站-重點(diǎn)縣(旗、區(qū))站—村級(jí)農(nóng)牧民測報(bào)員”的5級(jí)草原蟲害監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系。在全國13個(gè)省區(qū)和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)布設(shè)了26個(gè)草原蟲害固定監(jiān)測站(表2),對(duì)固定樣地內(nèi)草原類型、植被特征、害蟲發(fā)育歷期等內(nèi)容進(jìn)行全面系統(tǒng)監(jiān)測。依托省、地、縣3級(jí)草原技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)每年開展5次蟲害常規(guī)調(diào)查,掌握草原蟲害發(fā)生、發(fā)展和危害程度等宏觀數(shù)據(jù)。發(fā)展草原村級(jí)農(nóng)牧民測報(bào)員5109名(圖2),在蟲害發(fā)生期及時(shí)向各級(jí)草原技術(shù)推廣機(jī)構(gòu)報(bào)告災(zāi)害發(fā)生情況。4防疾病技術(shù)研究4.1推薦使用劑量篩選出適合草原蟲害防治的綠僵菌、類產(chǎn)堿假單胞菌(Pseudomonaspseudoalcaligenes)、核型多角體病毒等3種微生物藥劑、阿維菌素(avermectins,AVMs)等1種農(nóng)用抗生素制劑和印楝素(azadirachtin)、苦參堿(Matrine)、煙堿·苦參堿(Nicotine·matrine)等3種植物源農(nóng)藥,并界定了各種藥劑的推薦使用劑量(表3)。4.2優(yōu)化和應(yīng)用敵人的信息技術(shù)4.2.1粉碎景鳥人工及其他紅外防治粉紅椋鳥屬鳥綱雀形目椋鳥科。國內(nèi)僅分布于新疆,伊犁、塔城谷地和阿勒泰山地、吐魯番和喀什等地均有分布,且絕大部分為蝗蟲發(fā)生區(qū),其他省區(qū)幾乎未見分布。粉紅椋鳥為遷徙型候鳥,在營巢繁殖區(qū)和越冬區(qū)之間進(jìn)行遷徒。粉紅椋鳥在繁殖期遷來新疆,與當(dāng)?shù)鼗认x的孵化期相關(guān)。一般為5月中旬遷入,在繁殖結(jié)束后就遷離繁殖區(qū),時(shí)間約在7月中旬。20世紀(jì)80年代初,新疆對(duì)粉紅椋鳥治蝗開始了系統(tǒng)研究,七五期間在3個(gè)地州6個(gè)縣人工招引粉紅椋鳥推廣面積達(dá)2萬hm2。近年來,為了更好利用粉紅椋鳥防治草原蝗蟲,采用人工營巢的方式招引粉紅椋鳥的研究與試驗(yàn)示范取得成功。人工巢穴主要有卵石堆招引巢和磚砌水泥結(jié)構(gòu)招引巢2種形式(圖3)。目前,在新疆已經(jīng)建立了3個(gè)粉紅椋鳥生物治理示范帶。第一條在天山北坡中段區(qū)域,包括烏魯木齊市、昌吉市、呼圖壁縣、瑪納斯縣、沙灣縣、烏蘇市;第二條在準(zhǔn)噶爾西部山地區(qū)域,是以巴爾魯克山、瑪依勒山為中心包括塔城市、托里縣、裕民縣、額敏縣;第三條在伊犁河谷區(qū)域,包括伊寧縣、鞏留縣、霍城縣、特克斯縣、尼勒克縣、察布查爾縣、新源縣。調(diào)查結(jié)果顯示,粉紅椋鳥日食蝗蟲60g左右,防前蝗蟲平均蟲口密度高達(dá)33頭/m2,在椋鳥捕食后,蝗蟲密度低至平均不到1.3頭/m2。在繁殖末期,營巢地附近的蝗蟲由于受到椋鳥的頻繁捕食,密度已下降到0.25頭/m2。4.2.2“移動(dòng)”雞舍見表3通過孵化、育雛、防疫和調(diào)訓(xùn)雞群,引導(dǎo)雞群捕食蝗蟲,達(dá)到降低草原蝗蟲密度防控蝗災(zāi)的目的。實(shí)踐表明,牧雞治蝗適用于蝗蟲密度相對(duì)較低的區(qū)域,1只牧雞治蝗季節(jié)可治蝗0.53~0.60hm2,滅蝗效果在90%以上,一般1000~1500只牧雞為一個(gè)防控群為宜。生產(chǎn)中為了實(shí)現(xiàn)牧雞“移動(dòng)”牧養(yǎng),設(shè)計(jì)了適宜草原治蝗的輪式移動(dòng)雞舍。2003年起,農(nóng)業(yè)部開始推廣牧雞牧鴨治蝗。由于雞治蝗的減災(zāi)增收雙贏效益,牧雞治蝗逐漸成為各地草原蟲害防治中采用的主要方法之一。2012年,農(nóng)業(yè)部組織開展了“百萬牧雞治蝗增收行動(dòng)”,全年共投入牧雞289萬只,牧雞治蝗面積達(dá)到94.4萬hm2,減少牧草直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到1.27億元,實(shí)現(xiàn)牧雞增收8065萬元。5預(yù)防技術(shù)的普5.1草原害蟲生物防控技術(shù)單次應(yīng)用效果2002—2011年,在河北、山西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、四川、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆等13個(gè)省區(qū)和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)推廣草原蟲害生物防控技術(shù)共計(jì)1405.8萬hm2·次,完成率為151.1%(表4)。2011年草原蟲害危害面積較2001年下降39.8%。5.2草原害蟲防治比例自2002年起有計(jì)劃地推廣草原蟲害生物防治技術(shù),全國草原蟲害防治比例呈逐年增加趨勢,由2003年的16%逐漸增加到2011年的52%,提高了36個(gè)百分點(diǎn)(圖4)。5.3草原害蟲防控形勢展望對(duì)比2003、2008和2012年全國草原蟲害生物防治技術(shù)構(gòu)成情況,可以看出草原蟲害防控工作由最初的主要依靠天敵控制向多種生物防治技術(shù)多元化轉(zhuǎn)變,正在形成由天敵控制、植物源農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素和微生物農(nóng)藥4種防控技術(shù)組成的新型格局(圖5)。5.4具有地域特色的生物防控技術(shù)產(chǎn)品安裝5.4.1機(jī)械作業(yè)作業(yè)以內(nèi)蒙古為主的北部干旱、半干旱草原地區(qū)地勢較為平緩,地形簡單,較適宜飛機(jī)、大型機(jī)械作業(yè)和牧雞治蝗。各地因地制宜采用運(yùn)5、蜜蜂-4、三角翼等飛機(jī)與巴西杰克多AJ-401大型噴霧機(jī)械開展防控工作,“飛機(jī)+機(jī)械+牧雞”的三機(jī)(雞)聯(lián)動(dòng)防控模式,防控能力達(dá)到10萬hm2/d,較“九五”時(shí)期提高2倍。5.4.2鳥+牧雞牧鴨的東南角區(qū)域粉紅椋鳥是新疆特有的治蝗資源,新疆充分利用粉紅椋鳥資源優(yōu)勢,大力推廣人工招引粉紅椋鳥+牧雞牧鴨的蝗害天敵控制技術(shù)。目前,建立了3個(gè)生物治理示范帶,示范區(qū)以人工招引粉紅椋鳥治蝗為長效控制手段,輔以牧雞牧鴨治蝗及生物制劑防控,已建有粉紅椋鳥招引巢近6萬m3。在粉紅椋鳥分布較少的區(qū)域采取牧雞牧鴨治蝗,建立了牧雞牧鴨合作社,協(xié)同治蝗。5.4.3實(shí)施生物制劑滅防青藏高原大多數(shù)地區(qū)降雨較為豐富,土壤濕度較適宜綠僵菌、核型多角體病毒等存活繁殖,可以充分發(fā)揮生物制劑的長效作用。為了降低蟲害的抗藥性,在實(shí)施生物制劑滅蝗的同時(shí),實(shí)施植物源農(nóng)藥滅治草原蟲害。青藏高原草原地區(qū)地勢變化較大,在地勢相對(duì)較緩的地區(qū)可以組織大型機(jī)械作業(yè),在地勢陡峭的地區(qū)可以采用人力背負(fù)式小型噴霧器作業(yè),在長期的防控工作中逐步形成了特有的“生物制劑+植物源農(nóng)