摘要
防蟲網阻隔是一項常見的農業害蟲物理防控措施,對蟲傳病害的阻斷、預防也有直接作用,因而在農作物病蟲害綠色防控技術體系中占有特殊重要地位。推廣應用防蟲網是支撐化學農藥減量和農業綠色高質量發展的重要措施。當前,我國在防蟲網的相關理論研究、生產一線實際應用、技術培訓和科普宣傳等方面還存在較多問題。本文概述了防蟲網應用中以“目”為依據的不科學性和應用基礎研究欠缺等突出問題,并從開發新型防蟲網、加強應用研究、注重技術集成、制修相關標準、加大科普宣傳、扶持重點應用等方面提出建議,以期為防蟲網的科學應用和推廣提供參考。
關鍵詞
防蟲網;"小型害蟲;"田間小氣候;"綠色防控
中圖分類號:
S"477
文獻標識碼:"A
DOI:"10.16688/j.zwbh.2023629
Major"issues"in"the"application"of"insectproof"screens"in"China"and"potential"solutions
WU"Yuemin1,"YAN"Bingchen1,"JIA"Qian1,"ZHANG"Hongyan1,"YAN"Junjie2,"YIN"Jiao2,"WU"Shengyong2,3*
(1."Liaoning"Agricultural"Development"Service"Center,"Shenyang"110032,"China;"2."State"Key"Laboratory"
for"Biology"of"Plant"Diseases"and"Insect"Pests,"Institute"of"Plant"Protection,"Chinese"Academy"of"
Agricultural"Sciences,"Beijing"100193,"China;"3."National"Nanfan"Research"Institute"(Sanya),"
Chinese"Academy"of"Agricultural"Sciences,"Sanya"572024,"China)
Abstract
Insectproof"screens"serve"as"a"physical"barrier"and"are"commonly"used"for"agricultural"pest"control,"which"also"can"effectively"block"and"prevent"the"transmission"of"insectborne"diseases."They"play"a"crucial"role"in"the"green"prevention"and"control"techniques"system"for"plant"diseases"and"pests."The"promotion"and"application"of"insectproof"screens"are"important"measures"for"reducing"chemical"pesticides"use"and"advancing"green,"highquality"agricultural"development."At"present,"there"are"several"issues"with"insectproof"screens"in"China,"including"inadequate"theoretical"research,"practical"application"challenges,"limited"technical"trainings,"and"insufficient"science"popularization."This"paper"summarizes"these"prominent"problems,such"as"the"unscientific"emphasis"on"“mesh”"as"the"main"principle"and"the"lack"of"fundamental"research"for"effective"application."We"propose"several"recommendations"to"address"these"issues:"developing"new"insectproof"screen"technologies,"strengthening"application"research,"focusing"on"technique"integration,"establishing"and"revising"relevant"standards,"enhancing"science"popularization,"and"supporting"key"applications."These"suggestions"aim"to"provide"a"reference"for"the"scientific"application"and"promotion"of"insectproof"screens.
Key"words
insectproof"screens;"small"pest;"field"microclimate;"green"prevention"and"control
1"我國防蟲網研究與應用現狀
應用防蟲網是保護設施栽培作物免受或減少蟲害發生的一種物理隔離手段,也是害蟲綜合治理(IPM)中的一項重要措施。由于使用方法簡單、投入成本低、防蟲效果好等優勢,防蟲網覆蓋技術在我國應用廣泛,已從蔬菜擴展到瓜果、花卉、果樹等作物上,應用區域以江蘇、浙江一帶為中心向南北拓展。在防蟲網覆蓋方式上,綜合作物種類和投入成本因素,主要包括5種方式:第1種是以大型鋼架拱棚為構架,第2種是以竹木結構為主的中、小型簡易大棚,第3種是竹架小拱棚,這3種都是在棚外全包圍覆蓋防蟲網;第4種是在上述大棚結構下,頂部覆蓋薄膜,四周覆蓋防蟲網[1]。另外,從生產實踐看,小農戶還會選擇第5種方式,即以竹竿或鋼架為外圍支撐的半包圍防蟲網,頂部敞露。在中國知網(CNKI)檢索主題詞“防蟲網”,根據國內發表的與防蟲網相關的研究報道內容看,主要分為6個主題:1)不同目數或孔徑防蟲網對靶標害蟲的阻隔效果;2)不同顏色、尺寸、覆蓋方式的防蟲網對作物生長、果實產量及品質的影響;3)防蟲網覆蓋對網室內小氣候環境的影響;4)防蟲網孔隙率與風荷載間的關系;5)防蟲網的選擇方法、應用技術和效果;6)防蟲網覆蓋模式下的配套栽培管理技術。
近10年來,隨著農業國際貿易以及蔬菜、園藝產業的快速發展,薊馬Thripidae、潛蠅Agromyzidae、粉虱Aleyrodidae、蚜蟲Aphidoidea等小型害蟲逐漸上升為主要害蟲,并呈現逐年加重趨勢,嚴重威脅我國蔬菜和園藝產業的可持續發展。防蟲網作為阻隔小型害蟲的重要物理屏障,其研究與應用也進入新的發展階段。“十三五”期間,在國家重點研發計劃項目“作物免疫調控與物理防控技術及產品研發”的支持下,研究人員開展了防蟲網孔徑、顏色、避蟲材料研究,并開發兼顧防蟲和避蟲的多功能防蟲網。“十四五”期間,國家重點研發計劃項目“病蟲害物理消殺機理與防控新產品研發”繼續支持新材料防蟲網的研發與應用。根據多年在防蟲網方面的理論探索和生產一線的長期調查,我們發現我國防蟲網的應用還存在很多突出問題。本文對以“目數”為依據選用防蟲網的不科學性和關鍵性應用基礎研究欠缺等問題進行總結,并從研究、管理、宣傳等角度提出對策和建議,以期引起國內研究學者、推廣人員、生產企業、農業種植戶的關注,同時為提升我國防蟲網的應用水平提供參考。
2"防蟲網應用和研究中存在的突出問題及成因
2.1"以“目”為綱,唯“目”是談
農用防蟲網主要由高密度的聚乙烯(high"density"polyethylene,HDPE)或聚丙烯(polypropylene,PP)纖維為原材料,加入紫外線穩定劑和防老化劑,經拉絲織造而成的一種網狀物,具有相對較好的機械阻力和抗太陽紫外線輻射的能力,大多為白色或透明[23]。一般來說,網格幾何形狀和織物材質類型是農用防蟲網的2個關鍵特征要素。絲的粗細和網孔的大小(即開放面積)決定了網的透孔率,這直接關系到防蟲效果[2]。防治體型較小的害蟲,如薊馬、潛蠅、粉虱、蚜蟲等,選擇合適孔徑的防蟲網至關重要[4]。
長期以來,人們提到防蟲網,常常提到一個關鍵詞,就是“目數”。目數分為經目和緯目[5]。理論上說,防蟲網的孔形應為正方形,即經目等于緯目。按照絲織防蟲網目數的界定,常采用的是絲網的每個方向一英寸長度上絲線根數即網孔數[6]。通過調查和檢測我國市場上的防蟲網,發現除非專門訂制,網的孔形均為長方形。商家標稱的目數比實際確切目數高出31%~53%(未發表數據)。此外,不同標稱相同目數的防蟲網,實際經目、緯目也各不相同。由于防蟲網的絲徑不同,即使是同一商家,同樣目數的防蟲網,孔徑大小也不一樣。在這種情況下,以“目”為綱、唯“目”是談,防蟲網的孔徑和透孔率就不能準確反映防蟲效果和通風透光性這2個至關重要的指標,導致憑直覺選網的隨意性、盲目性和應用效果的不確定性。
2.2"關鍵性應用基礎研究欠缺
2.2.1"欠缺網孔與靶標害蟲體型的關系研究
阻隔外源害蟲遷入網內為害寄主植物是應用防蟲網的主要目的,其主要方式是通過選擇合適孔徑的防蟲網,使之與目標害蟲的尺寸相適應,從而實現物理阻隔[7]。防蟲網孔徑的選擇應根據靶標害蟲的胸圍尺寸[8],因為昆蟲胸部通常是昆蟲身體最寬和最不靈活的部分,它必須大于網孔的最小尺寸[9]。已有研究表明,不同昆蟲通過網孔的能力不同,這取決于它們的形態結構特征、移動身體部位的方式,以及網孔的設計和網的變形性[2]。
目前,我國農業生產上使用防蟲網多以目數作為參考依據,常用的有20、40、60目和80目。根據實踐調查和查閱文獻,用戶選擇防蟲網的依據主要是商家推薦的目數,或者通過肉眼、放大鏡直觀比較和判斷防蟲網孔徑與蟲子體寬。盡管也有一些昆蟲尺寸和根據昆蟲尺寸推薦防蟲網目數的零星報道[1011],但基本沒有用于生產實踐。而關于靶標害蟲的體型結構、胸圍尺寸、移動行為和防蟲網孔的形變參數以及害蟲的逃逸率等應用基礎研究幾乎是空白。在缺乏上述這些基本信息的情況下開展防蟲網對害蟲的阻隔效果研究是欠妥的。
2.2.2"欠缺防蟲網覆蓋對小氣候環境的影響研究
孔徑是防蟲網最關鍵的設計參數。孔徑越小,對外源害蟲的阻隔效果越好,但減少了網內外的空氣交換率,造成網室內平均空氣流速降低而形成對作物不利的小氣候環境。通風不暢會引起網室內相對較高的濕度,進而影響作物的產量和品質[12]。防蟲網對溫度的影響非常復雜,其網內空氣溫度是輻射熱交換、通風對流和蒸發蒸騰的綜合作用的結果。一方面,防蟲網的遮陽作用減少了進入網室的太陽輻射能量,因此能夠降低空氣溫度[13];另一方面,防蟲網內的通風過程大多是通過頂部進行垂直湍流交換(vertical"turbulent"exchange),導致棚頂和頂部空間之間的空氣層變厚,從而增加了熱量垂直轉移的空氣阻力,又會引起溫度升高[14]。研究發現,防蟲網覆蓋條件下,相對于網室外,其內部的溫度在白天降低、晚上升高[15]。綜合考慮防蟲網類型、結構、作物種類和氣候環境,防蟲網的使用可使太陽輻射和空氣流速分別降低15%~39%和50%~87%,空氣相對濕度增加2%~21%,日平均氣溫和蒸發蒸騰分別降低2.3~2.5℃和17.4%~50%[13]。
目前,我國在防蟲網覆蓋對網室內小氣候影響的研究還較少,且主要側重于網室內溫度、濕度、光強度監測及對作物生理、長勢和產量的影響[1621]。基于文獻報道的結果來看,防蟲網覆蓋對小氣候環境的影響總體是有利的。然而,在實際生產中,農戶往往擔心影響散溫排濕而致“窩風”“捂秧子”,制約了各類農用防蟲網的應用。目前的研究僅僅是基于防蟲網的目數、顏色等單一因子開展的田間調查,尚未見有透孔率、空氣流速、熱能轉遞等與通風透光和溫濕度關系相關的應用基礎研究。
2.3"營銷與購用積極性不高
企業和農資經銷商對種子、肥料、農藥及其他綠色防控產品的積極宣傳和推廣促進了農業投入品的應用,但對于防蟲網,農資經銷商的營銷積極性卻普遍不高。究其原因,除了防蟲網質地輕、應用比重低、占用倉容空間大、使用周期長、商家盈利空間小之外,銷售防蟲網還會影響殺蟲劑的銷售。對農戶來說,其普遍習慣于噴施農藥,綠色生產意識不強,執行“預防為主、綜合防治”的植保方針的意愿不強,發生蟲害后往往優先想到使用農藥。同時,對防蟲網是否影響通風散溫散濕的問題得不到權威解釋,農戶擔心防蟲網覆蓋影響小氣候環境,可能導致作物徒長、病害增加等次生問題,降低了其購用防蟲網的積極性。久而久之,防蟲網在綠色防控技術體系中,成了毫不起眼的“配搭”和可有可無的“雞肋”。
此外,影響農戶應用防蟲網的積極性還包括其他重要因素:一是投入成本與綜合效益的關系。相對于露地栽培,覆蓋防蟲網,尤其是全包圍防蟲網的成本超過了普通農戶的經濟承受范圍。二是防蟲網適用性與極端氣候環境的關系。南方沿海地區夏季可能會發生臺風等極端天氣,防蟲網結構被毀壞的風險較大。三是防蟲網的適用性與種植模式的關系。我國農作物種植模式多樣化,在水旱輪作模式或機械化操作的地區,防蟲網的應用就會受到限制。四是防蟲網搭建技術。對于鋼架拱棚,以全覆蓋形式搭建防蟲網,在外圍固定、內部支撐以及防蟲網尺寸與鋼架結構的吻合度方面還是需要技巧和經驗的,對普通農戶存在一定困難。
3"對策和建議
近年來,隨著蔬菜、園藝作物專業化、規模化種植的不斷發展,主要害蟲對主流化學藥劑抗性快速上升現象甚為明顯。同時,薊馬、潛蠅、粉虱、蚜蟲等小型害蟲發生重、危害大、化學防控難的問題日益突出,這些既是推進化學農藥減量和綠色高質量發展的突出難點,也是引發全社會高度關注的“三棵菜”等農產品質量安全的重點。采取切實有效措施,盡快破解我國防蟲網應用中存在的突出問題,大力推進防蟲網在病蟲害綠色防控上的研究與應用,是支撐新時代我國蔬菜等園藝作物產業綠色、高質和高效發展所亟須的技術。
3.1"開發新型絲網
目前我國絲織防蟲網市場上,普遍是絲徑較粗(等于或大于0.16"mm)的常規防蟲網(未發表數據),隨著防蟲網孔徑的縮小,通風透光率下降,在防控小體型害蟲的同時難以克服散溫排濕差的缺點,同時還存在用料多、透光差、成本高等問題。因此,應重點開發網孔小、通風透光好的細、密、薄、透、輕新型絲網,更好地協調防蟲與通風透光的矛盾。此外,根據各地環境氣候特點、主要蟲害類型等對防蟲網功能的特殊要求,通過材料、工藝等的創新,開發兼具驅避、防塵、透光、耐用,以及網孔方穩等特性的新型絲網,更好地滿足多樣化的用網需求。
3.2"深化應用基礎研究
從目前基于單一且籠統的“目”數研究到田間顏色、圍網形式定性研究,轉變到研究確切絲徑、孔徑和透孔率的防蟲網對害蟲阻隔和蟲傳病害聯防效果,網內溫、光、濕、氣等微環境變化規律,特定防蟲網對作物生育進程及品質影響等的精確定量研究。此外,針對高溫多雨且常有臺風,蟲害頻發的南方地區,應開展采用防蟲網重點防控薊馬、潛蠅、粉虱、蚜蟲為代表的小型害蟲的應用研究,為全罩網設施作物栽培的安全性、經濟性提供權威精準的數據支撐。加強對塑料大棚、日光溫室局部(如通風口、進出門)安裝防蟲網,以及露地作物表面直接覆蓋防蟲網條件下的相關精確定量研究,推進防蟲網在北方地區的普及應用。加強對棚室的改造提升、創新設計研究,以更有利于提高防蟲網應用的便利性、安全性。
3.3"注重技術集成
害蟲最大限度地收縮身體(如鉆擠防蟲網)時,其橫截面最寬且最不靈活的胸部的尺寸是確定防蟲網孔徑大小以精準阻隔該害蟲的硬指標。目前,我國有關農業害蟲(成蟲)形態特征數據,往往側重于體長、翅展等,而極少有體寬/厚值,這對精準選用防蟲網的參考價值不高。因此,首先要基于專業化的精準普查測量,盡快建立健全我國農業害蟲體寬(厚)數據庫,作為精準選用防蟲網最基礎、最關鍵的依據。其次,根據不同規格、不同模式的防蟲網覆蓋對田間小氣候環境的影響情況,開發配套通風、擾流、除濕、補光等的機具或措施,對沖或緩解覆網帶來的負面影響,促進防蟲網應用效果的提升,進一步打消應用主體的相關顧慮。再次,大力集成應用防蟲網+天敵昆蟲/生防菌/生態調控(涵養天敵、驅避害蟲)綜合技術模式。防蟲網精準選用可有效降低化學農藥施用量,顯著改善田間應用環境的綠色、安全性,從而更有利于活體生防產品種群的生存與作用發揮。防蟲網配套生防產品,形成外防輸入、內防反彈的優勢互補、強強聯合,將極大提高我國設施栽培技術的綠色安全水平。
3.4"制修相關標準
目前我國現行有效的絲織防蟲網標準,《玻璃纖維防蟲網布》(JC/T"173—2005),對相關定義、分類、代號,以及經緯密度與傳統習慣的“目數”相統一等作了較為權威的規定,但也僅限于以玻璃纖維為原料的防蟲網,不能反映聚乙烯等新材料在防蟲網中的生產應用情況,而本文強調的絲徑、孔徑、透孔率等決定防蟲網防蟲效果與通風透光性優劣和微環境變化的關鍵指標,在現行國標、行標或地標中都無提及。隨著防蟲網應用要求的提高,這些標準對于農業生產主體精準選用防蟲網的指導性已經不足。因此,亟須結合上述應用基礎研究和配套集成的最新成果,制定、修訂適合不同地區生態特點、設施類型、生產模式以及作物種類的防蟲網精準選用技術標準(包括防蟲網生產企業的產品質量標準),盡快改變目前相關標準少且缺乏指導的現狀。
3.5"加大科普宣傳
鑒于當前產學研用各個方面對防蟲網精準選用重視度不高,盈利性市場主體對營銷防蟲網不夠積極的現狀,應著重扶持各級公益性農技推廣機構,重點圍繞農用防蟲網基本知識、防蟲網多方面功能、防蟲網在農業綠色防控和保護生物多樣性上的關鍵作用、新材料新工藝防蟲網研發進展與試驗示范應用效果等內容,多渠道、多形式持續深入開展防蟲網精準選用系列科普宣傳,切實提高相關知識、產品、技術及應用效果在產學研用各層面的知曉度,為加快防蟲網精準選用技術進步,充分發揮新型防蟲網在農業綠色發展上的獨特作用,創造更為有利的外部條件。
3.6"扶持重點應用
防控效果的顯著性、效用發揮的持續性、物理方式的安全性和操作上的簡便易行性“四性”突出,是防蟲網有別于其他蟲病害防控措施的顯著優勢。通過在當前農業綠色安全生產重點、熱點領域,比如全社會高度關注的農產品質量安全重點品種(如“三棵菜”)生產,南方柑橘黃龍病綠色防控,以及各類高品質(綠色、有機、地理標志、出口)農產品標志性生產園區,以及北方塑料大棚、日光溫室高效生產模式上,率先扶持應用新型防蟲網精準選用技術,可以迅速擴大這項推陳出新的綠色防控技術在全社會,特別是各類農業生產主體中的影響力、關注度,進而帶動向露地園藝作物、家庭菜園等更廣的城鄉生產區域拓展、普及。
總之,在我國農業亟須向綠色高質量發展轉型和保護地球生物多樣性刻不容緩的大勢下,化學農藥,特別是殺蟲劑減施“硬約束”不斷加強,加上農業害蟲抗藥性“領跑”新農藥創制步伐的客觀事實,迫切需要我們重新認識、攻關,以提高防蟲網在綠色防控的重要作用。隨著細、密、薄、透、輕為主要特征的新型防蟲網產品的開發與規模化和標準化應用,防蟲網精準選用將成為我國農業綠色發展的重要支撐技術。
參考文獻
[1]"孔祥義,"許如意,"李勁松,"等."防蟲網覆蓋技術應用研究進展[J]."中國植保導刊,"2007,"27(8):"1213.
[2]"GIANNOULIS"A,"BRIASSOULIS"D,"PAPARDAKI"N"G,"et"al."Evaluation"of"insectproof"agricultural"nets"with"enhanced"functionality"[J]."Biosystems"Engineering,"2021,"208:"98112.
[3]"李成."防蟲網技術在有害生物綜合治理中的應用[J]."廣西農學報,"2021,"27(3):"5154.
[4]"BETHKE"J,"REDAK"R,"PAINE"T."Screens"deny"specific"pests"entry"to"greenhouses"[J]."California"Agriculture,"1994,"48(3):"3740.
[5]"LPEZMARTNEZ"A,"MOLINAAIZ"F,"VALERA"D,"et"al."Models"for"characterising"the"aerodynamics"of"insectproof"screens"from"their"geometric"parameters"[J]."Biosystems"Engineering,"2020,"192:"4255.
[6]"VON"ZABELTITZ"C."Insect"screening"[M]∥VON"ZABELTITZ"C."Integrated"greenhouse"systems"for"mild"climates:"Climate"conditions,"design,"construction,"maintenance,"climate"control."Berlin:"Heidelberg,"2011:"233250.
[7]"BENYAKIR"D,"ANTIGNUS"Y,"OFFIR"Y,"et"al."Optical"manipulations"of"insect"pests"for"protecting"agricultural"crops"[C]∥ⅦInternational"Symposium"on"Light"in"Horticultural"Systems,"2012:"609615.
[8]"DADER"B,"LEGARREA"S,"MORENO"A,"et"al."Control"of"insect"vectors"and"plant"viruses"in"protected"crops"by"novel"pyrethroidtreated"nets"[J]."Pest"Management"Science,"2015,"71(10):"13971406.
[9]"CASTELLANO"S,"DI"PALMA"A,"GERMINARA"G"S,"et"al."Experimental"nets"for"a"protection"system"against"the"vectors"of"Xylella"fastidiosa"Wells"et"al."[J/OL]."Agriculture,"2019,"9(2):"32."DOI:"10.3390/agriculture9020032.
[10]應櫻."防蟲網選擇方法與使用效果分析[J]."農業工程技術,"2022,"42(19):"3134.
[11]陳燕羽,"李萍,"羅勁梅,"等."熱區豇豆“防蟲網+”IPM技術體系及綜合效益分析[J]."中國植保導刊,"2023,"43(7):"5761.
[12]MARTNEZ"A"L,"MARTNEZ"D"L"V,"AIZ"F"D"M,"et"al."Microclimate"evaluation"of"a"new"design"of"insectproof"screens"in"a"Mediterranean"greenhouse"[J]."Spanish"Journal"of"Agricultural"Research,"2014,"12(2):"338352.
[13]MAHMOOD"A,"HU"Yongguang,"TANNY"J,"et"al."Effects"of"shading"and"insectproof"screens"on"crop"microclimate"and"production:"A"review"of"recent"advances"[J/OL]."Scientia"Horticulturae,"2018,"241:"e251."DOI:"10.1016/j.scienta.2018.06.078.
[14]TEITEL"M,"LIANG"Hao,"TANNY"J,"et"al."Effect"of"roof"height"on"microclimate"and"plant"characteristics"in"an"insectproof"screenhouse"with"impermeable"sidewalls"[J]."Biosystems"Engineering,"2017,"162:"1119.
[15]XU"Guochun,"LIU"Xin,"WANG"Qiangsheng,"et"al."Effects"of"screenhouse"cultivation"and"organic"materials"incorporation"on"global"warming"potential"in"rice"fields"[J]."Environmental"Science"Pollution"Research,"2017,"24(7):"65816591.
[16]苗兵兵,"莫偉欽,"伍文生,"等."不同孔徑防蟲網對網室內小氣候環境的影響[J]."廣東農業科學,"2014,"41(5):"8485.
[17]潘復生."不同顏色防蟲網覆蓋對小氣候效應及青菜生長的影響[J]."長江蔬菜,"2012(12):3437.
[18]羅豐,"袁廷慶,"柯用春,"等."不同顏色防蟲網對豇豆生長特性、產量及薊馬發生量的影響[J]."南方農業學報,"2014,"45(9):"15841588.
[19]陳連珠,"張雪彬,"黃小燕,"等."不同顏色防蟲網小氣候差異對菇娘生長及品質的影響[J]."熱帶農業科學,"2018,"38(3):"3841.
[20]陳連珠,"張雪彬,"陶凱,"等."不同顏色防蟲網下豇豆光合生理及葉綠素熒光參數分析[J]."江蘇農業科學,"2019,"47(24):"100103.
[21]李強,"付步禮,"劉奎,"等."不同類型防蟲網對豇豆生長特性、品質及產量的影響[J]."中國農學通報,"2018,"34(33):"4347.
(責任編輯:楊明麗)