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茶业可持续发展中的植保问题

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陈宗懋 陈雪芬摘要 本文从业可持续发展角度讨论了园植保问题。文中概述了半个世纪来我国的园植保工作,经历了从化学防治—全部种群防治—病虫综合防治—有害生物综合治理4个阶段。文中还从改善园生态环境、发挥园自然调控能力和以农业防治为基础,大力开展生物防治及合理进行化学防治等项关键技术,探讨了园中实施有害生物治理的问题。关键词:业 可持续发展 生态农业 有害生物综合治理中图分类号:S435.711

  

  文献标识码:A Plant Protection in the Sustainable Development of Tea Industry Chen Zongmao,Chen XuefenTea Research Institute,Chinese Academy of Agricultural sciences,Hangzhou 310008 Abdtrsct The problem of plant protection in tea industry was discussed by the authors from the viewpoint of sustainable development in tea industry.The plant protection in China tea production passed over the following four stages in the past 50 years,i.e.chemical control(CC) stage,total population control(TPC) stage,integrated pest control(IPC) stage and integrated pest management(IPM)stage.The key techniques in putting the integrated pest management into effect in tea garden was approached in the paper.These key techniques include the improvement of ecological environment so to play the natural regulating ability of tea garden,take the cultural control as the basis of IPM,strengthen the dynamics of biological control and the rational application of chemical control.Key Words:Tea industry Sustainable development Ecological agriculture Integrated pest management 0 前言

  农业可持续发展是联合国和我国政府针对人口日益增长、耕地日益减少和环境污染日益严重这三个严重问题提出的农业发展战略。其意义是指持续性地而不是短暂的或间隙性地实现优质、高产、高效益、低消耗的农业发展目标。农业可持续发展也可理解为“生态型农业”或“环境型农业”,因为只有生态型农业或环境型农业才是可持续发展的。

  我国的叶生产从1949年建国起到1998年,除了1961~1964年以及1989~1990年总产量有下降外,一直呈现持续增长的势头。近半个世纪来,我国业之所以能够持续发展,国家政策和科技进步等因素起了决定性的作用,而植保是其中重要的技术措施之一。

  树是一种多年生的作物,主要生长在亚热带、热带和暖温带,气候条件温暖高湿,树冠茂密郁闭,生态条件相对稳定,适宜于病虫杂草蔓延、繁衍和孳生。我国已记载的树害虫种类有430种,病害近100种[1],其中造成危害的,每年约给叶生产带来10%~20%的产量损失,在局部地区和局部年份损失则更大。植保技术的实施则为生产挽回了大部分损失。下面就树植保在可持续发展业的发展趋势和内涵作一论述。 1 树植保的历史回顾——从CC到TPC和IPC到IPM

  从50年代到本世纪末的半个世纪间,树植保工作发生了巨大的变化,大致可分为四个阶段:1.1 化学防治(CC)阶段

  这个阶段覆盖了50年代至60年代约20年的时间。

  共和国成立后,着手治愈战争创伤,叶生产也处于恢复阶段。有机合成农药是从40年代中期诞生的,在中国的这个阶段里正处于发展时期。二二三、六六六既价廉又高效,从50年代初起几乎占领了所有的农业市场,同样也席卷了树植保,成了50年代叶生产上的万灵药。当时的害虫区系主要是一些食叶的鳞翅目幼虫类,如浙江、江苏的尺蠖,湖南、江西、四川、浙中和浙西的毛虫,以及全国均有发生的刺蛾、蓑蛾类。然而不到几年时间,即到50年代末60年代初,由于这些高残留农药的使用,天敌大量被杀伤,生态系内部的种群自然平衡遭到了破坏;叶生产上的害虫区系演替现象异常明显地显露出来,在我国东南部区普遍出现蚧类的危害,使得叶生产面临了新的威胁。出现的另一个严重的负面效应是,叶中的农药残留超标,二二三和六六六的稳定性使得某些叶中的残留水平超标达10~100倍。这个问题至少持续了30年之久,所谓化学农药应用后的3R问题(Residue,残留;Resistance,抗生:Resurgence,再猖獗)在叶生产上已暴露无遗。从60年代初开始,用有机磷农药取代有机氯农药,但很快又在60年代末出现了第二次害虫区系的演替,过去很少出现的多种叶螨类和叶蝉类在叶生产上再次猖獗成灾[2]。化学合成农药的应用与实践,使人们逐渐认识到它有利也有弊,不能单纯依靠这一种手段来解决有害生物的防治,并且使用不当将会产生周期的负面效应。1.2 全部种群防治(TPC)和害虫综合防治(IPC)阶段

  这个阶段覆盖了70年代至80年代初。

  从70年代起,国际上曾提出了全部种群防治(Total Population Control)理论,主张用各种有效手段,包括化学防治,将害虫彻底消灭。通过上述CC阶段,人们开始认识到不能单纯依赖于化学防治,而必须运用包括农业防治、化学防治和生物防治等多种手段在内的害虫综合防治(Integrated Pest Control)。我国尽管早在50年代就曾提出综合防治,但真正系统地提出是在1975年全国植物保护工作会议上。会上确定“预防为主,综合防治”为我国植保工作方针。在叶生产中,虽然在有害生物防治策略上已强调综合措施的应用,但其目标仍着眼于“消灭”害虫,即接近国外的TPC防治策略。而“治早、治小、治了”的防治口号,则缺乏种群间的生态平衡观念。在这个阶段中,在防治措施上仍然偏重于化学防治,因而害虫的再猖獗现象仍时有发生。比较典型的实例是,从70年代后期起,黑刺粉虱在江南区的流行猖獗。与第一阶段相比,这一阶段虽然增加了综合防治的内容,并在化学农药使用上减少用药量和施药次数,同时实行了安全使用标准的规范化管理,在农药品种选用和农药残留问题上有了明显的改进,但在策略上对种群不是“控制”而是“消灭”,另一方面,生物和农业防治上的关键技术也尚未解决,因此仍然处于较低水平上的综合防治。1.3 有害生物综合治理(IPM)阶段

  这个阶段从总体上看始于80年代初。

  通过建国来30多年的防治实践,人们开始认识到,有害生物的防治,要和生态环境相结合,走可持续发展之路,提出了有害生物综合治理(Intergrated Pest Management)的概念,即在防治策略上,是以保持生态系的平衡为目标,将有害生物用生态调控的方法控制在经济损害水平之下,而不是消灭有害生物种群;在防治措施上,是以农业措施为基础,尽可能应用生物防治手段,辅之以化学防治等多种战术,以此来达到综合治理的目标。因此与上述“CC”、“TPC”、“IPC”理论相比,IPM理论具有3个特点:一是宏观性(不只考虑目标生物,还要考虑生态的平衡和种群的多样性);二是协调性(强调农业、化学和生物各措施间的协调和互补);三是持续性(强调生态调控,达到长期抑制有害生物种群)。

  由于广大区贯彻了以IPM为目标的综合治理体系,从80年代中期以来,我国树植保工作有了一个质的飞跃。 2 叶生产实施IPM的理论基础和关键技术2.1 园IPM实施的理论基?br>  ∪魏我桓錾?态系都按照一定的规律进行着物质、能量和信息的交换,从而推动生态系统的不断发展。生态系中的每一个子系统都具有一定程度的适应性,在一定范围内进行自动调节和自动控制的能力是有一定限度的,超过了一定限度,就会引起生态系统的结构破坏。此外,人为因??如施药和栽培技术改变)的干扰,种群的平衡也会受到不同程度的破坏。因此,从传统的植物保护到可持续的IPM,对树的保护不是一个单纯的针对防治对象的问题,而应从生态系的整体观念来考虑,同时还要考虑生物的资源和环境保护,既要考虑当时当地的病虫害,也要考虑到未来及更大空间的病虫害,既要考虑当代的人类和环境,也要考虑到未来的人类和环境。2.2 园实施IPM的关键技术2.2.1 改善园环境,发挥园自然调控能力

  园是树有害生物和有益生物种群的栖息生境,保护好园环境的生态平衡以及重视园周围的生态环境(如保持园树冠的密集郁闭度和园周围的植树造林),有助于园生态系的生物多样性和发挥园的自然调控能力,从而达到园生态系中的种群平衡。这对实施良好的IPM来讲是必不可少的外部生态条件。

  在改善和保护园生态环境中,要充分运用如下生态学原理:

  a)食物链原理。生态系是由一连串互相依赖的食物链组成的,例如树一园害虫—寄生性和捕食性天敌。化学农药导致害虫再猖獗的主要原因在于杀灭了食物链中的天敌营养级,从而使得害虫种群上升。因此,保持食物链的各营养级间的平衡至关重要。

  b)共生互惠原理。自然界生态系统中多种生物共生互惠是长期自然选择的结果,因此应充分发挥系统内外一切可利用的互惠因素,如创造园中有益生物所必需的阴湿环境,使其在园中能以优势地位与其他生物共生。此外,管理好园周围的林木环境,这样既能保持和调节园的小气候可又提供大量的天敌资源。

  c)相争相克、协同进化原理。自然界除了存在共生互惠外,也同样存在着物种间的激烈竞争和相克,导致优胜劣汰,使生态系统保持新的暂时平衡,达到协同进化。因此,要在掌握生态系中有益生物资源的基础上,创造适宜的空间条件,为有益生物资源创造有利的生态位。2.2.2 坚持以农业防治为基础,加强生态调控的力度

  以田间栽培管理为基础的农业防治,由于它是以改变园生态系的栖息生境为主要目标的,因而是一种温和的调节措施,故在IPM中的作用也越来越引起人们的重视。例如:在发展新园时,要注意无性系品种的选择和搭配,尽可能避免大面积种植单一的品种,如日本曾因大面积种植薮北品种造成了炭疽病的大发生[3];要注意选用对当地主要病虫有较高抗性的无性系品种。

  栽培措施对某些树病虫也具有明显的抑制作用,如及时合理采摘对许多叶病害和芽叶害虫有抑制效应;采摘还可减轻小绿叶蝉、蚜和叶螨类的发生。然而,值得注意的是,采摘制度的改变往往会引起优势害虫种群的变化,如我国70年代贯彻留叶采摘制度,为细蛾提供了最适宜的产卵场所,曾使该虫一度在我国区严重发生;日本普遍推广采机,园中芽叶采净率降低,导致了细蛾猖獗危害;在日本和我国园中,随着采机的普及,树新梢和叶片因机采而造成的伤口增多,导致轮班病和梢枯症发生严重。

  施肥与病虫害发生也密切相关。日本近20年来大量增施氮肥使得炭疽病大流行,并且由于高浓度矿质氮肥对树根系的伤害,又引起了根腐病的普遍发生。近二三十年来世界各产国,蚧、螨类吸汁型有害种群数量增多的一个主要原因就是偏施矿质氮肥造成。日本的一项研究表明,偏施化肥,使芽中酸性氮基酸组份(如天门冬氨酸、天门冬酰氨、谷氨酸)与碱性氨基酸组份(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、甘氨酸)的比例变小,特别是精氨酸的含量增加,有利于刺吸式口器害虫的发生。而当施用鱼粕肥(日本常用的一种海产品下脚制成的有机肥)1~2年后,中、碱性氨基酸,特别是精氨酸含量则明显减少,使之不利于刺吸式口器(蚜、蚧、螨类)的发生,虫口密度就可降至经济危害水平之下[4]。

  由此可见,通过农业技术措施的运用以提高生态系功能,进而控制害虫的发生,可以收到事半功倍的效果。2.3.3 大力发展生物防治,保护和利用天敌资源

  有益生物是园生态系中除树、有害生物外的又一个营养级,它具有特异性强、不污染环境的特点,也是树害虫生态调控的又一有力手段。树作为一种饮用作物,提倡生物防治、减少农药用量具有特殊的意义。

  生物防治内容包括有益微生物、病毒、寄生性天敌和捕食性天敌。有益微生物应用于树病虫防治上,获得成功的有苏云金杆菌、白僵菌、韦伯虫座孢菌、座壳孢菌等[5]。90年代在黑刺粉虱上,分离并繁殖应用成功的韦伯虫座孢菌(Aegerita Webberi),是国内外首次应用于害虫防治的一种Aegerita属昆虫病原真菌,具有巨大的应用潜力。福建和浙江的大面积应用结果表明,田间防治效果在70%以上,持效至少3年,接种后可在田间自然定殖[6]。印度应用从土壤中分离获得的5种异养砂化细菌,成功地用以防治树根病[7]。

  昆虫病毒的应用在树害虫的防治上已获得很大的成功。我国目前已从40多种树害虫上分离得63种昆虫病毒,其中核型多角体病毒38种,颗粒体病毒17种,质型多角体病毒5种,非包涵体类病毒3种[8]。尺蠖NPV病毒、毛虫NPV病毒在我国以及小卷叶蛾GV病毒在日本[9]已达到生产应用的规模。

  应用寄生性昆虫天敌防治树害虫,最成功的例子莫过于30年代斯里兰卡从印度尼西亚引进的Macrocentrus homonae寄生蜂。该寄生蜂在田间释放后,在短短的三年时间内便自然控制了卷叶蛾的发生。目前赤眼蜂对小卷叶蛾和毛虫的卵、绒茧蜂对尺蠖和细蛾的幼虫均已在生产中发挥很大的控制作用。捕食性天敌如红点唇瓢虫对各种蚧类、草蛉对蚜以及各种蜘蛛对小绿叶蝉[9]均有重要的自然控制效果。日本和印度应用植绥螨防治神泽叶螨和短须螨均已达到了生产应用的规模[10]。

  在如何提高园病虫害生物防治的效果方面有两点是值得重视的:

  a)病虫原产地往往蕴藏有专化性的和高效的天敌种类。我国目前的树害虫中,据1998年Waterhouse[11]的资料称,有相当数量原产或可能原产于中国(如黑刺粉虱、小绿叶蝉、龟甲蚧、红蜡蚧、白囊衰蛾、长绵蚧、褐蓑蛾、蚜)。从黑刺粉虱群体中分离到的具有高效的韦伯虫座孢菌便是一例。

  b)利用寄主植物或邻近植物的挥发物引诱天敌昆虫。90年代来的研究表明,在植物—害虫—天敌食物链中,植食昆虫诱导植物产生挥发性化合物常常成为引诱天敌昆虫的重要机制[2]。中国北京果园中的夏至草(Lagopsis supina)的挥发物证明可以引诱小花蝽扑食性天敌[3]。尽管上述理论研究尚未达到应用的程度,但对进一步探明食物链间的化学通讯机制,提高生物防治效果是有帮助的。2.2.4 合理进行化学防治,实现无公害生产

  在可持续植物保护的思想体系下,农药的概念已发生了深刻的变化,对农药的要求并不注重“杀灭”作用,而是更注重于“调节”。在新观念下,对农药的要求也反映在许多提法和称呼上,如所谓“生物合理农药”(Biorational pesticide),环境和谐农药(Environment friendly pesticide)等,反映出新时代对农药的要求。尤其是对树这样一种饮用作物来讲,其安全性就显得更加重要。不过,可持续发展农业中的植物保护并不排除使用化学农药,而是对其品种的选择和使用上有更高的要求,即要使植物产品达到无公害水平,也就是说,要变“三R”为“三E(效力Effectiveness,效率Efficiency,环境Environment)。”

  在可持续发展要求下,树的IPM,在化学防治上要注意如下几个方面:

  a)农药的选择 园中适用的农药要求,一是要高效;二是要易于降解;三是要选择性强,对人畜鸟鱼和天敌生物等非靶标生物安全。要提倡选用调节昆虫生长、变态和发育的昆虫生长调节剂,如叶生产上业已推广应用的扑虱灵、除虫脲等。

  b)与生物防治相协调 生态系中害虫再猖獗的主要原因在于天敌被杀伤和靶标生物产生了抗药性。在应用化学农药时,应考虑到与生防相协调的问题。对此,可从生理选择性和生态选择性两个方面来思考,前者是从靶标生物与非靶生物生理上的不同来选用农药,后者是指在时间和空间上避开非靶标生物。张觉晚等[9]提出在小绿叶蝉防治中,春季叶蝉少、蜘蛛多,提倡不用化学农药;夏季叶蝉多、蜘蛛少,可用选择性农药喷施1~2次;秋季叶蝉上升不如蜘蛛快,可不喷药。又如可以选用田间降解快的农药(如辛硫磷、敌敌畏),利用天敌历期中的卵期或蛹期喷药,1~2 d后药剂降解,便不致对天敌产生影响。在施药方法上,可以根据害虫发生情况进行点施或蓬面施药,人为从空间上把非靶标生物隔离开。这些都是化防与生防相协调的一种选择。

  c)建立靶标生物的抗药性和叶中农药残留水平的监测体系 要逐步建立园主要害虫对不同农药的毒力档案,定期进行监测其抗药性程度,以便制订农药轮用制。叶中的农药残留30年来一直是国内外关注的问题,目前已有18个国家和组织制定266项叶中农药最高残留限量(MPL)标准[15]。我国应建立追踪系统,及时掌握我国叶中农药残留水平。作者简介:陈宗懋(1933—),男,浙江海盐人,中国农业科学院叶研究所研究员,博士生导师,主要从事树植保和叶农药残留研究。作者单位:中国农业科学院叶研究所,杭州310008 参考文献1 陈宗懋,陈雪芬.世界树病虫区系分析.叶科学,1989;9(1):13—222 陈宗懋.园病虫区系的构成和演替.中国叶,1979(1):6—83 江塚昭典.安藤康雄.チヤの病害.静冈:日本植物防疫协会,1994:39—45,182—2044 金子武.吸汁害虫の多发倾向とその要因.,1976;29(3):49—535 吴光远.福建树病虫病原菌的研究利用前景.福建叶,1992(2):15—176 陈雪芬.孙椒德.吴光远等.黑刺粉虱综合防治技术.叶科学,1997;17(1):15—207 Bezbaruah B,Patgiri I.Biocontrol of Fungal Pathogens of Tea(Camellia sinensis),Ind.J. of Agicult.Sci.,1992;62(5):354-3578 洪北边.我国树害虫病毒的研究与应用.中国叶,1991(1):28—299 张觉晚.王沅江.合理用药生态控制小绿叶蝉主要措施与评价.生态学杂志,1994;13(5):13—1710 浜村徹三.药剂抵抗性ケナガカフリダニによろ园のカンサワハタニの生物防治に关する研究.业试验场研究报告,第21号:121—19811 Waterhouse DF.Prospects for the Classical Biological Control of Major Insect Pests and Weeds in Southern China.In:Proceedings of Abstracts of Internal.Conference of IPM Theory and Practice,Developing Sustainable Agriculture,Guangzhou,China,1998,Guangzhou:Guangdong Entomological Society.1998:8-2112 陈宗懋,许宁.树释放的挥发性互利素是一种间接抗虫机制.见:化学生态学1998学术讨论会论文集,郑州,1998,郑州:中国生态学会化学生态专业委员会,1998:159—16013 Yan Yahua.Increasing Biodiversity to Improve Pest Management in Apple Orchards with Ground Cover System in China.In:Proceedings of Abstracts of Internal.Conference of IPM-Theory and Practice,Developing Sustainable Agriculture,Guangzhou,China,1998,Guangzhou:Guangdong Entomological Society.1998:1-714 丁岩钦.论害虫种群的生态控制.生态学报,1993;13(2):99—10515 陈宗懋.叶中的农药最大残留限量(MRL).农药科学与管理,1992(4):1—5 原稿收到日期:1999—02—01修改稿收到日期:1999—03—25

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