胡尊瑞,李志強,吳曉云,姜 嫄,尹 哲,張翌楠,韓振芹
(1.北京農業職業學院 園藝系,北京 102442; 2.中國農業科學院 植物保護研究所,北京 100193;3.北京市植物保護站,北京 100029)
近年來,隨著國家對生態文明建設的不斷投入,公眾對綠色環保理念的重視,生物防治和可持續治理的深入人心。天敵昆蟲的繁育和應用是害蟲可持續治理的重要手段[1]。黨在“十八大”上提出建設“生態文明,保護自然環境”“綠水青山就是金山銀山”的理念,進一步闡述了經濟發展和環境保護之間的關系。在加大生物防治宣傳的同時,倡導“兩減一增”綠色防控措施[2]。在減少化肥、農藥生產和使用的同時,還要增加農民的收入,就要采取更多的生物防治技術和手段,天敵昆蟲則在其中起到重要作用。天敵昆蟲作為生防產品,在害蟲的生物防治中占有重要地位。我國天敵資源十分豐富,發展前景廣闊,如赤眼蜂、捕食螨、異色瓢蟲(Harmonia axyridis)等應用到設施溫室或大田中進行生物防治,特別是在東北地區,每年運用松毛蟲赤眼蜂(Trichogramma dendrolimi)進行玉米螟(Ostrinia furnacalis)的生物防治面積就達到400萬hm2[3],雖然生物防治在農業生產中所占的比重日益增加,但與國外相比,我國還存在巨大的差距。為此,筆者總結了當前我國在生產中應用的主要天敵種類及存在的問題,旨在為天敵昆蟲的生產和應用提供借鑒。
面對市場對生物天敵產品需求,國家逐步放開對天敵昆蟲的商品管控,允許部分天敵昆蟲作為農藥產品進行登記。2010年,“松毛蟲赤眼蜂·松毛蟲質型多角體病毒殺蟲卡”獲得了原農業部農藥檢定所的審定和登記,成為我國首個獲得登記的天敵生物類農藥產品[4]。
1.1 我國天敵昆蟲產業發展現狀雖然我國天敵資源十分豐富,天敵昆蟲種類有370種之多[5],但我國天敵昆蟲產業還處在起步階段,基礎薄弱,與發達國家存在巨大差距[5]。2010年,在中國進行害蟲生物防治的只占5%左右,而歐美發達國家構建以天敵昆蟲為核心的生物防治體系,應用生物防治規模約占60 %。2010年中國天敵昆蟲年產值為 1 100 萬美元,僅為 Koppet公司年產值的 1/7[6]。為此,國家在“十二五”期間,制定了農業發展規劃目標是生物防治占30 %[1]。我國已能成功飼養的天敵詳見表1。

表 1 天敵種類及其防治對象
據統計,世界上重要的天敵生產公司約有250家,主要分布在西歐、北美、大洋洲的發達國家,公司規模較大的有荷蘭的Koppet、比利時的 Biobest、德國的 Sautter&Stepper、英國的Syngema Bioline 和 Biological Crop Protection(BCP)天敵公司、以色列的Bio-Bee公司[79]。亞洲地區主要分布在日本、韓國和印度等國。
我國天敵生產企業分布較為集中,以京津冀為中心輻射全國,主要分布于北京、天津、河北、吉林、山東、廣東、浙江等省份,代表企業及其生產天敵:國家林業局工程技術防治中心(管氏腫腿蜂S.guani、白蠟吉丁腫腿峰S.pupariae、周氏嚙小蜂C.cunea、花絨寄甲D.helophoroides)北京市天敵繁育中心(松毛蟲赤眼蜂T.dendrolimi、周氏嚙小蜂C.cunea、異色瓢蟲H.axyridis、捕食螨)、北京市園林科學研究院(周氏嚙小蜂C.cunea、花絨寄甲D.helophoroides)、吉林農業大學天敵繁育中心(松毛蟲赤眼蜂T.dendrolimi、玉米螟赤眼蜂T.ostriniae)、青島市天敵繁育中心(管氏腫腿蜂S.guani、花絨寄甲D.helophoroides)、廣東林科院昆蟲研究所(管氏腫腿蜂S.guani、平腹小蜂A.japonicus),這些天敵中真正實現工廠化繁育的只有赤眼蜂。
1.2 天敵產業存在問題雖然我國在天敵昆蟲方面做了很多基礎性的研究工作,也取得了一些研究成果,但國內天敵產業與國外先進國家的企業相比還存在不小的差距[80-82],沒有在科研-生產-推廣-應用鏈條形成閉環結構,相互脫節,信息溝通不暢。我國的研究工作主要依托國內的科研院所、高校進行,生產則由公司進行,推廣應用則由全國農技推廣部門進行。由于研究、生產和推廣的脫節,造成中國昆蟲天敵產業化進程發展緩慢,單純從事生物防治技術服務公司少之又少。此外,科研成果轉化難,據統計科研成果孵化率不足5 %。生產中仍延續傳統養殖技術,缺乏創新能力和國際競爭力,生產效率低下,造成人力和資源浪費。有的研究項目雖已實驗室階段取得成功,但由于自然環境的復雜性,造成田間應用效果不理想;抑或某些天敵研發項目在田間應用效果很好,但缺乏進一步的研發投入,而處于產業化待開發狀態。具體表現為以下5個方面。
1.2.1 天敵現狀1) 生物天敵種類非常豐富,但實際應用種類比較單一,一些潛力品種停留在實驗室或試驗階段,未進行產業開發和應用,覆蓋靶標范圍面窄。生產上常用的天敵昆蟲主要分3大類:① 防治鱗翅目昆蟲的卵寄生蜂,如赤眼蜂、周氏嚙小蜂;② 防治鞘翅目蛀干害蟲天牛、吉丁蟲的腫腿蜂,花絨寄甲;③ 防治果樹、蔬菜的蚜蟲、紅蜘蛛的瓢蟲和捕食螨。2) 商品性不足,產量、包裝等不適合大批量、多用途的需要、貨架期短。3) 市場上沒有相關的質量標準。與化學農藥相比,天敵昆蟲往往存在質量參差不齊,天敵昆蟲產品特性存在弱點,防治效果不穩定,容易受環境條件的影響。而且天敵昆蟲也會有天敵,釋放到環境中,如果存在其天敵,會被捕食或寄生,影響其使用效果。與化學農藥的速效相比,生物天敵在使用中存在作用效果慢的特點,即使在害蟲防治階段,作物仍會受到輕度為害,農民難以接受。4) 天敵價格相對較高,由于天敵具有明顯的季節性和使用時效,繁殖成本相對偏高,造成其銷售價格高。
由于以上原因,導致農技推廣人員、經銷商在推廣和銷售中積極性不高。
1.2.2 生產企業現狀1) 不重視產業鏈上下游發展。天敵生產企業是生物天敵推廣的原動力,重視產品開發,但與其他措施協調配套研究較少。2) 天敵生產企業多,規模相對小,具有核心競爭力的企業少;天敵品種相對集中,容易形成競爭和內耗。3) 市場培育和開發不足,對應用技術開發不重視。4) 技術服務較弱,宣傳推廣不夠。5) 夸大產品防治效果和應用范圍,導致產品使用效果不好。6) 規模化的天敵工廠極少,沒有按應用區分布的區域性天敵工廠,規模小,品種單一,按需定產。
1.2.3 農民需求現狀1) 缺乏生物防治理念,意識淡薄,現行政策法規約束能力弱。2) 對使用生物天敵生產優質農產品缺乏動力(價格、技術、成本等因素)。3) 部分農戶希望使用(水果、茶葉、中草藥等),但缺乏必要知識、信息、技術。
1.2.4 合作社、高端農產品農戶和生產企業1) 短期利益驅動,重視高新設備投入,缺乏長期可持續發展策略和技術體系;不重視植保新技術更新和應用。2) 有需求,但信息不通暢,缺少專業技術人員和應用技術。3) 對生物天敵缺乏信心,懷疑效果。更多的是對防治技術具有傳統理念,缺乏可持續發展、宏觀、生態的理念,以化學農藥應急防治為主,并以此構建防治體系。
1.2.5 政府層面沒有健全的產業化支撐體系。政策上缺乏激勵措施,國外天敵產業化進程,離不開政府或跨國公司資金投入。而國內,在全國范圍內除上海[1]、北京[83]外,對生物防治和天敵昆蟲推廣應用沒有激勵政策,植保技術人員示范推廣生物天敵缺乏必要的手段和經費[1]。采用生物防治和天敵昆蟲生產的農產品在價格上沒有競爭力,反而因為品相不好影響銷售,打擊農民使用積極性,影響天敵的市場推廣工作。目前,由于有機農產品生產方式,導致其對天敵昆蟲需求大,而在大宗作物上,天敵昆蟲沒有明顯的優勢。缺乏科研成果轉化平臺,成熟技術不能有效進行轉化,服務生產。此外,面對生物防治技術難題,需要國家組織大型的技術攻關,需要政府更多的資金支持,法律法規加大生物防治的宣傳與普及,協調各部門發揮最大的優勢,進行大范圍的合作[83]。
總體上講,與國外發達國家存在不小的差距:天敵昆蟲產品種類單一,生產規模較小、機械化水平低,配套服務技術滯后,生物防治思想意識淡薄等。
2.1 增加天敵昆蟲品種/品系,改進生產工藝和技術設備只有增加天敵昆蟲的種類/品系,才能增加企業競爭力和資源的整合利用,如篩選耐高溫、耐寒品系,抗藥性品系等。滿足市場多元化需求。改進生產工藝,豐富繁育技術,解決由于季節交替造成天敵昆蟲中的周期性。如冬春季節利用柞蠶卵赤眼蜂蛹繁育瓢蟲、草蛉等捕食性天敵,解決廠房、設備、人力閑置;以及技術性工人的流失的問題,使企業效益最大化。
提高機械化水平。天敵昆蟲壽命短,存活溫度范圍相對較窄,這就導致天敵使用的時間比較緊迫,基本上是訂單式生產,需提前預定,面對一些年份的害蟲大爆發,天敵企業應激能力較差,無力提供足夠的天敵昆蟲以應對害蟲爆發防治的需求。目前為止,我國天敵產業化進程中,實現機械化生產的只有松毛蟲赤眼蜂和螟黃赤眼蜂2種天敵昆蟲。此外,有些天敵昆蟲雖然實現了產業化,如松毛蟲赤眼蜂[83]、捕食螨[84-85]、異色瓢蟲等[86],但生產工藝和生產設備尚需進一步改進和完善。提高機械化水平,擴增天敵昆蟲種類,以促使更多種類、更多數量天敵昆蟲應用到生物防治中。
2.2 加強對天敵的包裝、運輸和服務技術的研究天敵昆蟲作為活體商品,時效性很強,不耐貯存,更難以庫存。此外,天敵昆蟲由于其特殊性涉及檢疫和生物安全性等,很多天敵經不起長途運輸。在運輸過程中,由于保存介質或自相殘殺習性的原因,造成天敵昆蟲損傷,死亡率極高。所以快遞公司不愿寄送,使天敵昆蟲的應用地域范圍受到了極大的限制。如草蛉幼蟲,七星瓢蟲、異色瓢蟲幼蟲都具有很強的自相殘殺的習性,加大了其在運輸、貯存當中的難度[87-88],影響天敵產品質量和應用效果。
此外,還應改進包裝、運輸方式。產品包裝應包括:商品名(包裝的天敵數量、天敵的生育期、填充物介質成分等)、靶標害蟲、釋放數量和頻次、釋放方法及對溫濕度的要求、貯藏方法和時間、天敵作用機理和注意事項等[4,86]。
天敵昆蟲作為活體商品,使用的技術性很強,特別是在自然環境中應用,由于溫濕度不能人為控制,技術服務顯得尤為重要,要有專業的技術人員與客戶對接,解決使用中的疑難問題,保證防治效果。在害蟲得到控制后,指導客戶讓天敵昆蟲在當地建立種群,持續控制害蟲發生。
2.3 加強質量檢測天敵昆蟲作為商品進行流通,就要符合其包裝所規定的質量標準。在包裝前要檢測天敵的活性、純度、數量是否達到包裝要求,確保沒有被污染。天敵昆蟲對寄主具有很強選擇性,在自然界中跟隨靶標害蟲可自然發生,而一旦人工繁育,由于生存環境的改變以及氣候室溫濕度相對的穩定性,特別容易滋生病蟲害,造成天敵昆蟲免疫力下降而發生群體死亡。此外,由于采用人工飼料飼養,造成天敵產卵量降低,甚至有些種群不產卵的現象。天敵昆蟲出現種性退化,使用過程中表現出控制效果差,特別是一些天敵昆蟲運用人工飼料進行繁育數代以后,其仔代生理性狀、寄生/捕食能力會出現驟降的現象,這就需要進行質量控制,以確保具備優良性狀的天敵應用到生物防治中。質量控制包括:寄生率、雌雄性比,羽化率、畸形率等,控制這些質量參數[89],可以使天敵昆蟲在田間應用中表現出穩定的防效,只有滿足質量標準的產品才能進入市場流通和田間應用。其中的佼佼者當屬以色列的Bio-Bee天敵公司,其是世界上第1個獲得ISO 9 002和ISO 9001:2000 認證的公司[90]。
2.4 降低天敵昆蟲生產成本相對于農藥,天敵的價格以及控制效果是制約天敵昆蟲推廣應用的主要因素,所以就要從生產、銷售環節入手解決。
生產上研究替代寄主或利用人工飼料繁育天敵昆蟲技術,解決工廠化和商品化生產天敵與昆蟲利用自然寄主難以采集的矛盾[91-93],降低生產成本。如利用赤眼蜂蛹繁育異色瓢蟲[91],已被證實是完全可行的,繁育出的瓢蟲捕食性和生殖潛能都不受影響;同樣獲得成功還有草蛉[63]和腫腿蜂[92-93]的替代寄主繁育。當然,使用替代寄主或人工飼料繁育會引起天敵昆蟲寄生品性的下降,如長期使用替代寄主繁育天敵昆蟲,其對自然寄主的的選擇性會隨著繁育世代增多而下降,導致防效降低;所以要制定嚴格的質量標準,把與寄生蜂生理性狀數據和寄生指標關聯量化,及時對天敵昆蟲室內種群與采集野外種群雜交、復壯[89、92 - 93]。
在銷售流通方面,天敵昆蟲是活體生物產品,具有生命周期短,儲存難度大的特點。天敵昆蟲都是營寄生/捕食行為,而他們寄生/捕食的對象都需要活體養殖,天敵昆蟲的生命活動受多因素影響,這都增加了飼養難度。如果生產出來不能馬上投入使用或銷售出去,就會增加成本,其次,天敵昆蟲在生產、運輸和貯存過程中都會出現死亡情況,這都增加天敵生產成本;而在使用過程中的非正常死亡,或者因貯存、運輸等原因造成的控制效果低甚至沒有效果,則給天敵昆蟲的市場推廣和應用造成負面影響。為應對貯存和運輸難題,應加強研究天敵昆蟲休眠和滯育技術,利用昆蟲自然習性提高貯存期天敵的存活率,縮短天敵擴繁周期,提高生產效率;降低天敵的生產成本和銷售價格。
2.5 加強田間應用配套技術研究探索新型的天敵釋放技術,如無人機搭配不同器具在玉米田和水稻田釋放赤眼蜂防治鉆蛀性害蟲,提高了天敵的釋放效率和精度。此外,當害蟲被成功控制以后,如何讓天敵昆蟲在自然環境中增殖,建立起有效的種群密度。這需要人為的在田間增加害蟲密度或在田間種植蜜源植物,幫助天敵進行過渡。此外,還要加強田間應用天敵昆蟲的配套技術研究,在釋放天敵控制靶標害蟲的時候,需要精準的預測預報,以確定天敵昆蟲的適宜釋放時間和釋放量。此外,還應兼顧農田其他病蟲害發生與防治,研究多種防治措施協調運用,并在區域中施行聯防聯治。對于一些害蟲引起的損失遠超經濟閾值,那么以釋放天敵昆蟲為防治手段的生防技術就要配合物理、化學方法進行綜合防治,多措并舉防治害蟲,做到解決農民的后顧之憂。
2.6 加大生物防治宣傳力度和思想引導中國由于人口眾多,人均可用耕地面積小,土地是中國農民的主要收入甚至是全部收入來源,這就導致在害蟲的防治策略或選擇上,構建的是傳統防治模式,采取的是保守的、風險最小的化學防治措施,這給生物防治帶來不小的阻力。雖然天敵昆蟲控制效果是可持續的,但是這種可持續的防效由于其作用方式,不管是寄生還是捕食,都需要在使用一段時間才會顯現出防治效果。相對于化學農藥,天敵昆蟲在短期內并不能起到立竿見影的效果,即使是不計成本的淹沒式釋放天敵昆蟲進行防治,也需要一段時間才能達到控制效果,對于廣大用戶其實是一種考驗。具體就需要在政府部門進行政策指導,應用層面(農民)進行思想轉變兩方面開展工作。
2.6.1 政府部門1) 政策引導,從國家戰略高度出發,制定符合國情的生物防治決策、目標。2) 資金支持,對生物防治技術、項目或生物天敵生產、應用實施政策補貼。3) 對化學農藥增稅以補貼生物天敵防治所帶來的成本增加,減輕用戶的生防投入。4) 通過技術產業體系帶動,實施天敵昆蟲示范推廣項目。5) 對生物天敵登記管理,稅收政策,生產、流通施行優惠政策。6) 對農田環境的化學農藥使用施行嚴格限制政策,鼓勵農戶選擇非農藥措施,對農殘超標產品絕不姑息。7) 鼓勵農戶成立社團組織,提高生物天敵規模化應用和種植效益。
引導對天敵昆蟲防效的科學評價,特別是在開放農田生態系統中釋放易擴散飛行的天敵昆蟲。要立足長遠利益,不僅要注重經濟效益,更要看生態效益以及天敵的后續的可持續控制作用。這將促進應用天敵昆蟲的生物防治技術在基層中能夠推廣應用。由于作用方式和作用機理不同,生物防治與化學防治效果差別巨大。優秀天敵昆蟲的控制效果大約只有40 %~50 %,比較好的能達到70 %以上;而使用農藥可達到95 %以上防效[90]。但天敵昆蟲在釋放的自然環境中建立種群后,其持續控制效果將會顯現。如釋放周氏嚙小蜂防治美國白蛾,5年后天敵寄生率仍達92 %,中紅側溝繭蜂對二代棉鈴蟲控制在76 %以上[6,94]。要加強思想引導和政策扶持,給予生物防治用戶一些補貼,讓使用者在此后的生產中嘗到生防的紅利。
2.6.2 應用層面 (農民)1) 技術示范,培訓農民掌握天敵的使用方法和技術。2) 加強思想引導,轉變傳統理念,培養可持續發展理念。
天敵昆蟲產業化符合國家生態文明建設的需求,既減少了化學農藥的使用,又保護了生態系統的多樣性。需要全民共同參與,這其中需要政府的政策引導和輿論宣傳,科研院所和天敵企業生產優質天敵昆蟲,農技推廣部門落實天敵昆蟲的示范推廣和農民應用的技術支持,農民看到實實在在的防治效果,其應用天敵昆蟲生產的農產品能體現出優質優價。生防技術才能在人們心中扎根落戶,促進以應用天敵昆蟲為主的生物防治技術在農業生產中的推廣與應用。
隨著食品安全和生態環保意識提高,我國天敵昆蟲產品擁有巨大的市場空間,且我國天敵昆蟲的自然資源豐富,發展潛力巨大。我們不僅要加強天敵的人工繁育與釋放,更要構建以生態控制技術為主的生防技術體系,從生態的角度進行害蟲調控。此外,還可以通過基因工程技術改變天敵昆蟲應用范圍。推動我國生物防治技術和天敵昆蟲產業的發展壯大,為農業可持續發展保駕護航。
生物防治技術是發展可持續農業重點,需要政府和科研部門提供政策和技術支持,技術推廣部門和生產企業合作,多措并舉,把控技術推廣、產品質量,為農戶提供優質的天敵和技術服務,將生物防治和綠色植保踐行起來。采用天敵昆蟲進行生物防治,符合可持續農業發展策略,保護環境和生物多樣性,解決由化學農藥濫用導致的農藥殘留、害蟲的抗藥性及再猖獗問題。生物防治是未來農業發展的必由之路,是對自然的尊重和解決害蟲抗藥性發生的對策。隨著國家出臺相應的法律法規和相應的扶持政策,以及綠色環保的生態理念深入人心,人們將越來越多利用天敵昆蟲進行害蟲防治理,天敵昆蟲的使用面積和需求量將會越來越大,天敵昆蟲的商品化和產業化必將迎來美好的春天。