目前,全世界现有的生物除草措施90%以上应用在澳大利亚、美国、加拿大及新西兰。由于这些国家是移民国家,通过移民及其他途径从欧洲、亚洲等地带进大量杂草,这些杂草由于逃脱了原产地的天敌,故广为传布,通过引入适宜的天敌并加以驯化,便可有效地进行防治。而在欧洲大陆,由于抗不良环境条件及天敌而生存下来的杂草种组成多样化,而且大多数杂草都起源于当地,加之作物与饲料生产的高度集约化经营水平,因此,生物除草的发展与应用较差。
今后,生物除草在低值土地,如草场、放牧场、江湖、渠道等处特殊杂草的防治将继续发挥比较重要的作用,而在高值土地如作物田中将作为一项辅助措施加以利用。在众多的生物除草措施中,病原微生物,特别是真菌及其毒素具有较大的应用前景,也是开发除草剂的一个新领域。
生物除草的作用在于:
(1)防止杂草结实,作为一项辅助措施,防治其他除草措施遗留的问题。
(2)防止杂草生长,使其不能达到竞争阈值之上。
(3)控制杂草生长,使其生活力下降,用于篱笆、沟渠、草坪、足球场及高尔夫球场。
(4)防治特殊杂草,如放牧场杂草以及中耕作物生育后期的杂草等。
生物除草的应用将会打破农业生态系统的动态平衡,如杂草叶片的受害与丧失会为另一因素的进入创造空间,进而杂草与昆虫、病原微生物的相关性也将受到影响,而其他害物的次生侵染也往往影响最终防治效果。此外,影响作物营养的其他因素也同样会影响生物防治的结果,因此,在生物除草的应用中需要深入了解杂草与昆虫、病原微生物之间的相互影响以及二者作为生态系统组成成分的生态相关性及其与环境的关系。
未来怎么办
综上所述,持续农业是21世纪世界各国农业发展的基本模式,持续农业强调持续性问题中的多学科综合途径,包括自然科学和社会科学以至工程技术科学的综合。努力搞好农业有害生物的综合防治,充分发挥各种防治措施在综合治理病虫草鼠中的各自独特作用,科学合理使用化学农药,将农药的负效应降低到最低限度,是推动持续农业向纵深发展的一个重要方向。
加快新型农药的研制及推广应用
(1)研制开发新型高效、低用量、易分解、低残留农药。
随着人类文明的进步和对未知世界的探索,新的科学理论与技术手段不断产生,过去使用的农药常规用量每公顷达几千克(有效成分),现在已降到几十克、甚至几克。杀虫剂中以除虫脲、伏虫隆为代表的苯甲酰脲类,以及以三唑酮为代表的三唑杀菌剂均属高效及超高效农药品种。继续加快研制开发高效、低用量、易分解、低残留的新型农药,减少土壤残留量是目前条件下进一步降低化学农药用量、减轻对土壤及生态环境的污染、发展可持续农业的紧迫要求。
(2)合成新的农药增效剂。当前害虫的抗药性随长期使用农药而迅猛增强,如何延缓或解决抗药性的发生发展迫在眉睫。研究增效剂对代谢解毒酶系的抑制来作为降低抗性的手段之一,已经引起了人们的广泛重视。40年代初,人们已发现芝麻油加入菊酯中可以大大提高其杀虫效力。国内研究已发现,增效磷对氯苯醚菊酯及溴氯菊酯分别选育的抗性品系家蝇,均有不同程度的增效作用。Motoyama(1990)已发现大量MDP类化合物是菊酯类农药的增效剂。开发研制新型有效的农药增效剂,是提高农药防效,减少用药量,使现有农药品种发挥更高效能的有效途径。
加快昆虫生长调节剂的推广应用
昆虫生长调节剂类的农药只作用于昆虫,干扰昆虫的正常生长发育,从而控制害虫的发展。它无毒、无害、无污染,保护天敌动物。早在1967年,Wiliams就提出了昆虫生长调节剂为第三代杀虫剂的设想,但由于此类农药分离提取困难,不易合成,价格昂贵,难以在生产中推广应用。此项技术在我国发展缓慢,并没有达到实际推广的能力。近20年来,世界发达国家已先后研制生长调节剂类杀虫剂200多种,商品化的新品种也不断出现,如:灭幼脲、伏虫隆、抑太保、氟铃脲、扑虱灵。美国已用IGRs农药防治苹果和葡萄的害虫,用哒嗪酮衍生物防治水稻飞虱、蝉等。在日益强调保护环境、发展可持续农业的今天,推广应用活性高、选择性强、具有较好环境相容性且成本低的新型无公害农药,现应成为必然趋势。
开发利用有益微生物
用拮抗微生物来抑制病虫害对作物的侵染,是本世纪50年代后期开始的一项新技术。美国研究人员已从土壤中分离得到产生抗生素(如羧酸吩嗪酮PCA和二乙酰间苯三酚PHL)的荧光假单胞菌(Pseudomonas/fluorescens),并将其研制成菌剂用于拌种,配合其他农业耕作措施,可有效地控制全蚀病菌的发展,使小麦增产10%~30%。我国制成的“荧光93”菌剂,对小麦全蚀病真菌病原的离体抑制作用提高了2~3倍,可使小麦全蚀病的白穗率减少65%,增产20%以上。澳大利亚悉尼大学的研究人员也利用洋葱假单胞菌(Pseudomonascepacia)防治柑橘腐烂病,取得良好效果。
昆虫微生物农药已有某些种类实现了商品化应用,投入使用的青虫菌、苏云金杆菌,用于控制鳞翅目幼虫效果良好。微生物农药专一性强,无公害,无污染,但由于微生物农药见效慢,杀虫谱窄,受环境条件影响大,而限制了其广泛应用。随着科学技术的进步,若微生物农药能配合其他防治措施,就可有效防治虫害,保护农业生态环境,使农业生产可持续发展,土地资源得到合理利用。
发展生态农业,利用有益生物控制病虫害
我国所倡导并实施的生态农业是在经济和环境协调发展思想指导下,总结吸收各种农业方式的成功经验,按生态经济学原理,应用系统工程方法建立和发展起来的农业体系。它要求粮食生产与多种经济作物生产相结合,发展种植业与林、牧、副、渔业相结合,发展大农业与二、三产业相结合,利用我国传统农业的精华和现代科学技术,通过人工设计和生态工程,协调经济发展与环境之间、资源利用与保护之间的关系,形成生态上和经济上的良性循环,实现可持续发展。这种持续发展必须使土地、水和动物、植物种质资源得到保护,有益生物得到保护,建立良好的农业生态环境,利用其中的有益生物来抑制病虫害。重点要做好瓢虫、寄生蜂、寄生蝇、捕食螨、食虫动物等天敌的保护和利用,并配合化学农药、化肥的施用来获得高产稳产。
利用生物工程技术,培育高抗作物
基因工程的基础重组技术,使人们已经能够按照设计的“图纸”对不同生物的遗传物质——DNA片段,在体外进行人工“剪切”、 “组合”和“拼接”,使遗传物质重组形成新的DNA,然后注入或通过载体转入客体生物细胞内,从而培育出人类所需的生物或生物类型。此项技术为防治病虫害提供了一条新途径。
(1)用于培育高抗品种。国际水稻研究所利用瑞士Ciba种子公司的Bt基因来建构抗虫转基因水稻,其Bt的蛋白对水稻螟虫显示一定毒性,此项技术一旦投入生产实践,则可大大降低农药的作用量。我国中山大学和中国农业科学院及生物技术研究中心合作建构的抗虫转基因甜玉米植株,对玉米螟的防治已在田间试验取得显著效果。中国水稻所和中国科学院遗传所的科技人员经过7年的科研攻关,首次获得双抗水稻细菌性病害的转基因稻株,培育出抗叶枯病和抗水稻细菌性条斑病的转基因植株,开辟了我国应用生物技术手段实施抗性育种的先河。
(2)利用昆虫重组病毒防治害虫。昆虫杆状病毒寄生于昆虫体内,能引起昆虫的流行病,扰乱所在昆虫的代谢平衡,从而引起害虫死亡。在杆状病毒基因中插入表达外源基因如节肢动物或细菌来源的昆虫毒素、昆虫激素或酶,为发展广谱、高效、安全的杆状病毒杀虫剂展现了广阔的前景。
(3)利用动物毒素基因防治害虫。蝎是一种以昆虫为食的动物,在长期进化过程中产生了一系列毒素,有研究者把AaIT、BeITl、BeIT2、AgaIV、SfIT等5种蝎昆虫毒素基因导入烟草,通过对棉铃虫、烟草青虫进行喂养试验表明,该转移基因对它们有显著毒杀作用。
生物工程技术具有安全、高效、选择性强、连续性强且无污染的防治效果,将会成为高科技农业条件下植物保护的发展方向。
试制植物病害免疫剂
对于一些流行快、发病重、损失大的植物病害,考虑研制免疫剂,通过喷施免疫剂或用免疫剂拌种来减轻病害造成的损失,也许属于植物保护的创新课题。
更新喷药设置
尽快研制推广超低容量喷雾器,使药液雾滴直径小至15~75微米,就可大大降低农药用量,提高药效和防治效果。
提高农民文化素质
提高农民文化素质,是发展生产、合理使用农药的重要因素。实践证明,农民的文化素质和科学种田水平成正比。据调查,主要劳动力文化程度在中学以上的农户比文盲户平均单产高189%,人均收入高6731%。农民文化素质提高、科技意识增强,对科技推广项目接受能力提高,农药的正确使用才会成为现实。
在上述措施中,开发研制新型农药仍是植物保护最主要的途径,提高农民素质是保证正确进行植物保护的基础,而微生物农药、生物基因工程的应用是高科技农业的发展方向。渴望通过上述措施的综合应用达到少投药、低成本、高防效、无污染的植物保护效果。有效控制病虫害发生发展,控制病虫害破坏程度,减轻农业生产损失,降低土壤中的农药残留量和农产品中的残留量,提高作物生命力,保护生物多样性,改良农业生态环境,是促进农业可持续发展的一个重要方面。