我國草原蟲害生物防治技術應用現狀

洪 軍，贠旭疆，杜桂林，齊 曉

(全國畜牧總站，北京 100125)

草原是我國面積最大的陸地生態系統，是畜牧業發展的重要物質基礎和農牧民賴以生存的基本生產生活資料。近年來，受全球氣候變化、不合理利用等因素的影響，蟲害逐步成為草原上發生頻次最高、危害最重的生物災害之一。其中，最為嚴重的蝗災與水災、旱災并稱三大自然災害[1,2]。草原害蟲大量啃食牧草，嚴重破壞草原植被，給國家生態安全、畜牧業生產和農牧民生活構成嚴重威脅。從1978年開始，農業部有計劃地組織重點草原牧區開展草原蟲害防治工作。在草原蟲害的治理中，隨著生態環境保護意識的逐漸增強，綠色植保理念得到大力推廣，防治技術由單純的依靠化學防治逐漸轉變為“生物防治為主、化學防治為輔”的綜合防治。國內有關生物防治的研究多集中于農作物，草原蟲害生物防治的研究相對滯后，報道內容少且多為綜述類和藥劑試驗報告類[3-5]，其中描述的一些生物防治技術僅停留在研究試驗層面，并未進入示范推廣應用階段。通過介紹我國草原蟲害生物防治技術的推廣應用情況，以期讓更多的人了解我國草原蟲害生物防治工作進展情況和現狀，為今后開展相關研究提供參考依據。

1 概述

歷史上，防治害蟲的目的就是殺死防治對象，有時甚至企圖把它消滅。隨著廣譜性農藥造成的環境污染、害蟲抗性、害蟲再猖獗等問題越來越多地暴露[6，7]，生態理論逐漸融入害蟲防治理念，害蟲防治理念由“消滅”向“控制種群數量”轉變。1975年5月，農林部確定了“預防為主、綜合防治”的植保方針，明確了今后植保工作的方向[8]。生物防治作為害蟲綜合防治的重要內容，長期以來都受到各界的廣泛關注[9]。傳統的生物防治概念是20世紀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”[8-10]。Debach從應用生態學觀點出發將其引深為“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的平均密度更低的水平上的應用”。以上2種概念均為傳統的生物防治，主要是利用天敵和微生物、病原菌等控制害蟲密度。1987年，美國國家科學院將生物防治定義為“利用自然的或經過改造的生物、基因或基因產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、動物和益蟲及微生物”[8]，生物防治的概念和范疇得到進一步擴充。根據廣義生物防治的概念，殺蟲轉基因植物、信息激素、高效殺蟲生物農藥等新技術納入生物防治范疇[8,11-16]。

我國大規模開展草原蟲害防治工作始于20世紀70年代末期，可分為3個階段。第1個階段是20世紀70～80年代中期，處于應急式的被動狀態，哪里暴發、哪里撒藥，頭痛醫頭、腳痛醫腳，主要采用氯化物、有機磷等化學農藥[17,18]；第2個階段是20世紀80年代后期到21世紀初，草原蟲害防控工作開始逐步由單一追求防效向防效與環保并重轉變，由被動防控向監測預警和應急防控轉變。防治藥劑以有機磷、氟化物為主，但是針對化學防治的局限性，逐步開展生物防控技術的研究和區域性試驗示范；第3個階段是2002年以來，2002年國務院印發了《國務院關于加強草原保護建設的若干意見》，強調“要加大草原鼠蟲害防治力度，加強鼠蟲害預測預報，制定鼠蟲害防治預案，采取生物、物理、化學等綜合防治措施，減輕草原鼠蟲危害。要突出運用生物防治技術，防止草原環境污染，維護生態平衡”。當年，全國畜牧獸醫總站(現全國畜牧總站)在全國有計劃地推廣生物農藥和高效低度低殘留農藥等新技術。隨著一批有機磷、氟化物等化學農藥被禁止使用，綜合采用天敵控制、植物源農藥、微生物農藥等生物防治技術成為蟲害防控工作的一個重點方向。

2 推廣應用的生物防治技術

在長期防控工作實踐中，各級草原植保機構開展了一系列的生物治蝗技術試驗，逐步探索出適用于草原治蟲的生物防治技術。

2.1 微生物農藥

2.1.1 蝗蟲微孢子蟲 蝗蟲微孢子蟲(Nosemalocustae)我國1985年從美國引進[19]，是一種單體活體寄生蟲，能感染100多種蝗蟲及其他直翅目昆蟲[20],具有操作簡便、效果持久、成本低廉、環境友好等優點。1986年，農業部成立全國微孢子蟲治蝗科研推廣協作組，在新疆、內蒙古、青海、甘肅等省區開展了多年的防治草原蝗蟲示范試驗[21]，當年的蟲口減退率在55%以上，感染率為30%～40%[22-25]。新世紀以來，隨著草原植保工作的規范化，由于未實現商品化，蝗蟲微孢子蟲推廣應用規模逐漸減少，目前僅在青海、內蒙古等地草原開展試驗研究工作。

2.1.2 綠僵菌 綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)是一類重要的昆蟲病原真菌[26]，以其為主要生物活性成分的制劑具有無殘留、易生產、持效期長、致病力強、應用效果好、對非標靶生物安全等優點[27]，到目前為止該屬共有12個種和變種[28,29]。自1879年，梅契尼可夫首次用綠僵菌防治奧地利麗金龜(Anisopliaeaustriaca)，綠僵菌已被廣泛地應用于害蟲生物防治[30,31]。據文獻報道，國內最早是南開大學于1975年利用金龜子綠僵菌開展了蠐螬的藥效試驗[32]。我國是從20世紀90年代開始綠僵菌防治蝗蟲試驗研究，陸慶光等[33]1993年首次開展了4種不同綠僵菌菌株對東亞飛蝗(Locustamigratoriamanilensis)毒力的室內觀察試驗，1996年首先開展了綠僵菌防治蝗蟲的田間試驗[34]，隨后，李保平、張澤華等[35-39]先后在新疆、內蒙古、青海、甘肅等地草原上開展綠僵菌防治蝗蟲的試驗，證明綠僵菌防治草原蝗蟲效果明顯。在草原蟲害防控工作中，綠僵菌主要用于草原蝗蟲的防治。

2.1.3 類產堿假單胞菌 類產堿假單胞菌(Pseudomonaspseudoalcaligenes)是一種新發現的昆蟲病原微生物，1991年劉世貴等[40]從重慶歌樂山林場自然罹病死亡的黃脊竹蝗(Ceracriskiangsu)體內分離到一種病原菌，經鑒定屬類產堿假單胞菌。類產堿假單胞菌致病性是由其代謝產生的一種類產堿假單胞菌殺蟲蛋白(Pseudomonas pseudoalcaligenes insecticidal protein，PPIP)所致[41,42]。這種殺蟲蛋白作用的主要靶點位于蝗蟲的中腸細胞，能抑制蝗蟲中腸細胞的能量代謝，可最終導致蝗蟲死亡。楊志榮等[43]研究表明，類產堿假單胞菌處理后7 d，對皺膝蝗(Angaracris)等的致死率為60.6%～87.3%，對東亞飛蝗的致死率低，僅為48.0%。2007年，青海省草原總站引進類產堿生物制劑，并于當年7～8月在海北州采用類產堿制劑對草原毛蟲進行了田間藥效試驗，防效達96%以上[44,45]；周俗等[46]利用類產堿假單胞菌與蘇云金桿菌的復配懸浮劑防治西藏飛蝗(Locustamigratoriatibetensis)，第7 d防效可達88.5%。在草原蟲害防控工作中，類產堿主要用于草原毛蟲的防治。近年來，由于類產堿商業化運轉中出現問題，已退出推廣行列。

2.1.4 核型多角體病毒 核型多角體病毒(NPV)是一類能在昆蟲細胞核內增殖、具有蛋白質包涵體的桿狀病毒，在我國報道的290余種昆蟲病毒中，有212種為NPV[47]。在草原上，正式登記的為草原毛蟲核多角體病毒。劉世貴等[48]將1982年在四川發現的草原毛蟲病毒界定為核型多角體病毒，并命名為草原毛蟲核型多角體病毒(Gynaephora ruoergensis Chou et yin nuclear polyhedrosis virus，GrNPV)[48]。從1987～1991年，在四川、青海和西藏20萬hm2草原上推廣使用GrNPV殺蟲劑防治草原毛蟲，防治效果為84.3%～91.7%[49]。楊志榮等[50]將草原毛蟲核型多角體病毒和芽孢桿菌混合，再添加少量能保護細菌活性、提高防治效果的助劑材料，以750 mL/hm2，20 ℃對三齡草原毛蟲的防治效果達80%以上。核型多角體病毒主要用于草原毛蟲的防治。

2.2 農用抗生素

2.2.1 阿維菌素 阿維菌素(avermectins，AVMs)，是國內外最受關注的殺蟲素，是十六元環大環內酯類物質，最早由美國默克公司開發成功，可以抑制無脊椎動物神經傳導物質而使昆蟲麻痹致死[16,51]。我國于20世紀80年代末引進分離阿維菌素產素菌種(Streotomyes avermitilis)。1994年，我國第1個阿維菌素產品—北農愛福丁(生物殺蟲殺螨劑)誕生[52]。候秀敏等[53]做了阿維菌素防治草原蝗蟲的藥效試驗，采用2%和3%阿維菌素乳油分別噴施300和375 mL/hm2，平均防治效果均可達到94%以上[53]。張生合等[54]利用阿維菌素防治草原毛蟲，第5 d平均防治效果達97%以上。

2.2 天敵控制

2.2.1 人工招引粉紅椋鳥 粉紅椋鳥(Sturnusroseus)，屬鳥綱雀形目椋鳥科。國內僅新疆伊犁、塔城谷地和阿勒泰山地、吐魯番和喀什等地見其分布，且絕大部分為蝗蟲發生區，其他省區幾乎未見分布。我國有關粉紅椋鳥的研究最早開始于1968年，李世純等[55]對新疆巴里坤地區的粉紅椋鳥開展了連續2年的生物學特性及食蝗作用研究。20世紀80年代初，新疆自治區對粉紅椋鳥治蝗開始了系統研究，“七五”期間在3地州6個縣人工招引粉紅椋鳥推廣面積達2 hm2[56-58]。近年來，新疆充分利用粉紅椋鳥資源優勢，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。目前，建立了3個生物治理示范帶：第1條在天山北坡中段區域，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2條在準噶爾西部山地區域，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3條在伊犁河谷區域，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。

2.2.2 牧雞牧鴨 牧雞牧鴨治蝗是指將經過孵化、育雛、防疫和調訓的雞(鴨)，在草原蝗害發生季節有計劃地適時運至蝗害區放牧，引導雞(鴨)群捕食蝗蟲，達到降低草原蝗蟲密度，防控蝗災的目的。1979年新疆阿勒泰地區率先開展牧雞治蝗的研究[59]?！捌呶濉逼陂g新疆維吾爾自治區牧雞治蝗從點推廣到面，在13個地州30多個縣推廣面積達667萬hm2[60,61]。在新疆自治區的帶動下，各地紛紛開展牧雞治蝗試驗，治蝗增收效果明顯[62-64]。2003年起，農業部開始推廣牧雞牧鴨治蝗。由于雞治蝗的減災增收雙贏效益，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，農業部組織開展了“百萬牧雞治蝗增收行動”，全年共投入牧雞289萬只，牧雞治蝗面積達到94.4萬hm2，減少牧草直接經濟損失達1.27億元，實現牧雞增收8065萬元。在牧雞治蝗示范推廣成功的基礎上，1999年新疆又開始了牧鴨治蝗的新探索，并取得成功[65]，由于北方人不喜食鴨子，加之規模小難以實現商業化，牧鴨并未得到大規模推廣。

2.3 植物源農藥

2.3.1 印楝素 印楝素(azadirachtin)是一種高度氧化的檸檬素，屬四環三萜類物質，最早由Butterworth和Morgan于1968年從喬木印楝(Azadirachtaindica)中分離提純而來[66-68]，對害蟲有拒食、胃毒、觸殺和抑制生長發育作用[66,69-71]。1985年美國注冊第1個商品化的印楝制劑M argosan-O[16]，1997年華南農業大學開發出了商品化的0.3%的印楝素乳油制劑[51]。2003～2005年，新疆、內蒙古、青海等省開展了0.3%印楝素乳油制劑防治草原蝗蟲的藥效試驗，滅效達84%以上，并篩選出了適宜草原使用的劑量[72，73]。2003年農業部開始推廣使用印楝素防控草原蝗蟲。王俊梅，豆衛等[74]利用印楝素開展了荒漠草地蝗蟲的防治效果試驗，證明對荒漠草地蝗蟲同樣具有良好的防治效果。草原上推廣使用的是0.3%的印楝素乳油制劑。

2.3.2 苦參堿 苦參堿(Matrine)是豆科植物苦參(Sophoraflaescens)的主要有效成分，屬四環喹嗪類化合物[75]。由于具有抗心律失常、抗炎、抗纖維化、抗腫瘤等多方面的藥理活性，苦參堿廣泛應用于臨床[76]?？鄥A具有殺蟲抑菌活性，在農業中得到廣泛使用[77-79]。2008年起，苦參堿在草原蟲害防控中開始推廣使用。王俊梅等[80]利用1%苦參堿可溶性劑防治蝗蟲的效果最低為83.51%，最高為98.35%。豆衛等[81]開展了1%苦參堿在荒漠防治草原蝗蟲的研究實驗，防效明顯。草原上常用的是1%和1.3%劑型的苦參堿制劑。

2.3.3 煙堿·苦參堿 煙堿·苦參堿是煙堿和苦參堿的混劑。煙堿(Nicotine)是從煙葉、煙莖中提取的一種物質，化學名為1-甲基-2(2-吡啶基)吡咯烷[82,83]。該藥劑1690年起就在歐洲開始應用，1893年Pinner A確定了其結構[84]。煙堿類具有胃毒、觸殺作用。煙堿·苦參堿也具有觸殺和胃毒作用。害蟲一旦觸及到該藥，其神經中樞即可被麻痹，繼而使蟲體蛋白質凝固，堵死蟲體氣孔，最終使害蟲窒息而死。拉毛才讓等[85]利用煙堿·苦參堿開展了草地蟲害藥效試驗研究，草原毛蟲、蝗蟲的防治效果均達到98%以上。2008年起，煙堿·苦參堿在草原上開始推廣使用。目前，草原上常用的是1.2%煙堿·苦參堿乳油。其中，含煙堿為0.7%，含苦參堿為0.5%。

3 草原蟲害生物防治技術推廣

3.1 2003～2012年草原蟲害生物防治比例變化

2003～2012年我國草原蟲害年均防治466.87萬hm2，生物防治面積呈現逐年增加趨勢，2011年全國草原蟲害生物防治比例首次超過50%，2012年達到53%，創下新高(圖1)。

自2002年起有計劃地推廣草原蟲害生物防治技術，全國草原蟲害防治比例呈逐年增加趨勢，由2003年的16%增加到2012年的52%，提高了36%(圖2)。

圖1 2003～2012年草原蟲害防治總面積與生物防治面積

圖2 2003～2012年草原蟲害生物防治比例變化

3.2 草原蟲害生物防治技術構成變化

對比2003，2008和2012年全國草原蟲害生物防治技術構成分析，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多元化轉變，正在形成天敵控制、植物源農藥、農用抗生素和微生物農藥4種防控技術組成的新型格局(圖3)。

圖3 草原蟲害生物防治技術的構成

4 問題與對策

(1)生物藥劑成本高，影響生物防治技術的推廣。根據多年防治工作測算，生物防治藥劑成本要高出化學農藥1～2倍，加之生物農藥見效慢、防效普遍低于化學農藥，老百姓對于生物農藥的接受程度明顯低于化學農藥，在一定程度上影響了生物防治技術的推廣規模。在國家日益重視生態文明的大環境下，2011年牧區工作會確立了“生態生產有機結合，生態優先”的牧區發展方針，草原生態功能受到社會各界的廣泛關注。今后應當加大草原蟲害防控工作中生物防治資金投入力度，同時在牧民中宣傳生物防治技術的優點，推進生物防治技術的應用推廣，保護草原生態環境。

(2)生物防治缺乏統一規劃，技術應用布局不明確。目前，各地生物防治技術應用主要根據蟲口密度，對于超過防治指標但密度不高的區域，主要應用生物防治技術。但生物防治技術的應用與生態價值聯系不緊密，建議根據國家生態主體功能區劃，依據各種生物防治技術的特點，制定生物防治實施辦法，根據不同的生態功能定位，因地制宜地選擇不同的防治技術，對于生態地位極其重要的水源地和生態環境極其脆弱的地區，嚴格應用生物防治技術，更好地保護草原涵養水源和生物多樣性，保障生態安全。

(3)科學研究與產業需求結合不緊密，科技支撐能力不強。當前，草原蟲害研究多集中于災變規律、災害影響分析等基礎性研究，對于各種藥劑對生物多樣性的影響、土壤殘留與降解、葉面藥物富集等行業關注的問題研究較少，且研究多為單行，缺少藥物間的對比研究，無法為行業推廣提高更系統、更實用的對比數據。建議今后的研究應當注重產學研的有機結合，在做好基礎性研究的同時，能夠從行業需求出發，重視科技成果轉化與利用，為行業的發展提供科技支撐。

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