很久以来,人们试图通过释放于人无害而只杀农业害虫的生物来防治害虫,但成功事例不多。而今,生物防治的时代就要到来了!
人类尽管与农业害虫进行了不懈地搏斗,但它们的猖獗程度却有增无减。杀虫剂既昂贵,有时还会损害操作者、消费者的健康,污染环境。化学药品的使用,不仅使害虫由于增加了抗药性而数量越来越多,而且还导致一个害虫品种换成了危害性更大的另一品种。有一种可以取代表药的方法,就是用生物学方法防治虫害,即利用害虫的天敌防治害虫。这种方法不仅造价相对便宜,而且安全、简便易行。欧洲和其它地区的最新研究成果,证明了这种方法是可行的。
有害生物综合治理是近年来似乎最有效的折衷方法。它把杀虫剂与作物栽培技术和生物方法结合起来使用,并且已基本取得成功。其原理是:往受害作物种植区内引入害虫天敌,同时使用只杀害虫而丝毫不伤害天敌的农药。这项技术难度很大,因为很少有捕食性天敌和寄生虫类天敌对杀虫剂有免疫能力。有害生物综合防治的研究人员通过细心地“安排”农药的使用,似乎已经解决了这一难题,但这种安排主要靠估测。他们还使用外激素(一种化学引诱剂)把害虫引到装有杀虫剂的诱捕器里,或引到距离受害作物很远的地方,这样,即可消灭害虫,又不伤害天敌。但是,此法不仅麻烦,还不可靠。
现在人们已知,至少有100多种害虫部分地受到三种类型的天敌制约:昆虫寄生虫(发育于寄主体内)、捕食者(吃捕获物)和病原菌(例如真菌、细菌、病毒、原生动物和线虫)。研究者已试验了5000多种不同种类的天敌,其中有3 Q0种约在60多个国家里成功地发挥作用。仅美国就已进口了约700个天敌品种,其中有100个品种正在防治约50种虫害。
生物防治的经济效益十分显著。例如仅加里福尼亚四十年的生物防治就节支达1亿美元,在普林西比岛,生物控制椰圆蚧的年收效较其成本高出9倍,生物防治夏威夷蔗象甲的收效是成本的25倍。
生物防治的经济效益虽刚被证实,而其应用早就开始了。早在公元前400年,中国人就用捕食性蚂蚁防治果园和食品库里的害虫。西方开始用捕食性天敌防治害虫的时间是1762年,即毛里求斯进口印度八哥用以捕食松红翅蝗。1800年,达尔文的父亲发现寄生虫和捕食者有抑制害虫的作用。加利福尼亚的农民也很早就释放澳洲瓢虫(1865年偶然从澳大利亚引入)征服吹绵蚧,仅3个月,这种虫害就几乎消失了。
尽管生物防治已取得初步成功,但随着第二次世界大战期间有机杀虫剂的出现,人们对生物防治的兴趣暗淡了。而农学家们很快便意识到:广泛地使用强毒杀虫剂,会危害人类与野生动物的健康。在长期使用杀虫剂的同时,也增加了害虫的抵抗力。本世纪五十年代,荷兰的科学家们又开始了生物防治的研究。
一种比棉红蜘蛛小的捕食性螨,长着长腿,跑得很快,它能在植物叶子背面产50个卵,但并不损害作物和灌木,而是利用追踪激素追捕红蜘蛛群落。一旦找到蜘蛛群落,就搜寻它们的螨和卵,并吞食之。而消灭完蜘蛛以后,它自己也自行毁灭。与红蜘蛛一样,这种捕食性螨不能越冬,农民们就每年将它们引入。
在生物防治中,捕食性天敌虽立功不小,但它的作用仅为寄生性天敌的四分之一。至今,已有200种寄生虫被应用于生物防治,但这个数字仅为共20万种寄生虫中的极少部分。1920年,英国科学家首次成功地在温室内用寄生虫防治温室粉虱。温室粉虱,嘴只有1.5毫米长,袭击西红柿、黄瓜等植物。它产的黄绿色卵,先变成若虫,再长成成虫,吸取植物汁液。温室粉虱的粘性分泌物可缩短叶子寿命,使果实腐敢,玷污观赏植物。
温室粉虱的天敌——粉虱丽眼小蜂,是生长在温室粉虱幼虫体内的一种寄生虫,它的生长发育,能导致寄主的死亡。
生物学家征服温室粉虱
七十年代,当英国温室作物研究所提出有害植物综合治理这一概念时,人们对温室粉虱寄生虫突然产生了浓厚兴趣。各地提供了一百五十万个寄生虫,养在欧洲各国和加拿大、澳大利亚及新西兰等的800多个养殖所里。使用生防技术的国家和研究人员数目激增,导致形成了国际毒性动植物生物控制组织(IOBC)。该组织帮助选择对天敌活力影响小的杀虫剂,还培育能减少害虫危害的抗性植物,例如,专家们目前正试着培育叶上毛刺少的黄瓜品种,这种品种有利于小的寄生蜂寻找它的寄主——温室粉虱幼虫。
但事实是,杀虫剂既杀死了害虫,有时又伤害了天敌。这使人们又做了进一步探讨:不借助杀虫剂,而只使用生物学控制。但有时这种方法并不那么简单。所以农学家们必须建立一个复杂的生态平衡并保持之。他们必须小心地选择害虫的天敌。
首先,要仔细鉴别害虫,然后确定其合适的天敌并广泛收集之,最后释放到害虫侵扰区。
在田野里释放天敌的方法有好几种。1979年以前,它们多被在化蛹期养在其寄主危害的植物叶上。但这种方法有问题。叶子在装运前得逐个检查,有时运输途中叶子腐烂导致天敌受损。另外,拣叶与分叶工作量很大,有时还可能传播其它虫害和植物疾病。
例如一种叫台湾樱小卷蛾的寄生虫,曾在黑蛹期被养在黄瓜叶上。现在人们先把它养在烟叶上,然后用机械将其从烟叶上取下,粘在卡片上。这样即减少了传播疾病和虫害的危险,又方便了贮存(10 ℃便可)与运输。用蜜水混合物供给卡片上寄生虫的营养。如果它们在出卵后的前两天得不到食物,其寿命将从1个多月降为一周以下,产卵数量也会从400多个降到100来个。研究表明,卡片上的寄生虫发育成幼虫的成功率达90%以上。
荷兰有家公司曾在大豆叶上养殖一种捕食性螨。为简化贮存、运输和使用程序,他们试着将其装在剩有锯末的塑料瓶里。但试验没成功,因为锯末产生的气体能杀死这种螨。现在这家公司把锯末换成了麦麸,不仅减轻了重量,为螨提供了栖身之地,而且容易撒在温室并能很快粘在多毛的黄瓜叶上,由于麦鉄预先经过了高温消毒、所以此法不会给运输沿途传播其它虫害和植物疾病。在荷兰国内,装瓶与释放仅间隔几天,但若运输到国外,如高温引起瓶内产生了气体和霉菌,这项技术就不过关。
在苏联,以手工操作为主的工厂里批量生产寄生虫,然后装入有网眼的纸包里,由拖拉机分散于田野。在法国,农民厌恶接触寄生虫,而在德国,农民喜欢亲眼看到害虫的天敌,常常用手把寄生虫撒在地里。在美国得克萨斯州广阔的种棉区,天敌由农用直升飞机撒在田野。
细菌战
上世纪,农学家们首次试图用致病的微生物消灭害虫,但效果不如捕食性或寄生性天敌效果好。而最近的生物技术研究成果表明病原体会比前两者更有威力。荷兰近日开始培育一种线虫,用它防治葡萄黑耳喙象,当这种线虫在土壤中发现其寄主后,便钻入寄主体内并吸干其体液。
细菌和病毒也可用于生物防治。有一类细菌产生的蛋白晶体,可杀死某些害虫。这种细菌有时生活在活的昆虫体内,并产生大量的病原菌。英国温室作物研究所当前正在试验用病毒防治苹蠹蛾。牛津病毒研究所正在试验一种含有特种蒸发液的病毒,用以防治威胁英国松树种植园的小眼夜蛾。病毒被安装在直升飞机吊杆上的快速旋转盘撒在松树林里。这种病毒由于没有脊椎动物寄主,所以不会在昆虫动物以外致病。
生防的研究不仅限于发达国家。例如在非洲,种植着旱季时能养活2亿非洲人的木薯作物。有两种害虫(Phenacoccus manihoti和Mononychellus sp. )有时破坏全部作物的80%。国际热带农业尼日利亚研究所经过四年的研究,已经把它们的天敌从南美洲引到了非洲的尼日利亚、加纳、赞比亚和扎伊尔等国。
这些天敌已经开始批量生产。该研究所的专家们正在积极培训当地农民和有关专业人员,以便近日可顺利地在非洲的25个国家里释放天敌。近期的报道表明,尽管由于政治原因所需国家不能一齐释放天敌,但木薯的损害程度确已明显降低。所以该研究所提议制定计划,每年把寄生性天敌引到几个地区。像贝宁这样的小国,不希望用生物法防治,寄生性天敌可从国界顺利地飞入。由于不可能每年都飞入所有的25个国家,非洲人正使用100年前美国人创造的长期接种释放法。坦桑尼亚也采取了类似的方法用瓢虫防治蔗螟。在巴西,用螟黄足绒茧蜂防治蔗螟、在斯里兰卡,生物防治也有好例子。
但是,生物防治并非都有效。天敌在这个年度或区域有效、但在另一年度或区域却不一定起作用。害虫有时很晚才侵袭植物,甚至用化学药品防治才会更有效和更便宜。加之我们也不敢保证寄生虫自己有一天不被捕食性昆虫吃掉。
尽管很少的害虫能对寄生虫产生完全的抗力,但它们却狡诈地通过增厚外皮或采取防止寄生虫产卵的行为逃避寄生虫。有的寄生品种寻找可靠的躲藏地,有的则能将寄生虫卵包起来。例如落叶松灰叶蜂就是用此法对其天敌(寄生虫)的一个品系产生了完全的抗性。即使天敌能控制住害虫,但最初害虫数量增长快,受到控制前也会造成危害。另外,天敌对多年生植物害虫的防治效果比一年生植物更有效。这就是为什么美国1875到1951年间只成功地引入了100种天敌,而其它4000种没有成功的原因。
荷兰的方法很好。荷兰的温室面积占世界温室总面积(150,000公顷)的十分之一,但被集中安排在两个主要生产区里。这样的布局节约运输费用,获得天敌资源与情报迅速。
有的种植者现在仍然不愿用生物学方法控制虫害,但荷兰瓦根宁根(Wageningen)大学教授J · 范 · 仁特林(Joop Van Lenteren)的看法令人鼓舞:“农民不仅依靠现有的生物防治法,而且在我试验还没做完之前就急着找我要新的天敌。”农民如此感兴趣,原因有几方面。一是作物在幼期对化学药物敏感,并且主要害虫已产生了抗药性,防治效果不佳。二是生物防治在施用与收获期间不需要“安全期”。三是比农药防治花费小。
生物防治成功的重要性较之杀虫剂要大得多。试用100个天敌,至少有6个能产生效益,而农药的试验成功率仅为1/1000。生防节支与损失费比例平均为30:1,而杀虫剂为5:1。由于生防劳动成本低(特别在较长的生长季节);由于不像杀虫剂那样——为防备害虫产生抗药性而定期更换药种,天敌与害虫的相互作用通常还会形成自我调节系统(这种系统在理论上可永远保持下去);由于天敌的食物与行为可以防止它们自己将来变成害虫;所以,人们越来越对生物防治感兴趣。生防时代的到来,已经为期不远了。
[New Scientist,1986年5月]