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生物防治:新手指南 

撰文: 范妮·戴斯 范妮·戴斯

审核: 史蒂夫·埃丁顿(Steve Edgington) 史蒂夫·埃丁顿(Steve Edgington)

主题: 生物防治的基础知识

叶子上的瓢虫的特写镜头
瓢虫等生防制剂通常用于控制蚜虫等害虫。Quartl/通过维基百科 – CC BY-SA 3.0

概述

什么是生物防治?

生物防治(或“生物源植物保护”),是一种利用生物活体、天然来源(或等同天然来源)的化合物来控制农业生产中有害生物种群的方法。 

生物防治涉及到农民在农作物上使用生物制品,也包括通过引入天敌来控制危害农业的入侵物种。  

IBMA(国际生物防治制造商协会)对生防制品的定义是:  

源自大自然的工具,对人体健康和环境影响较小,可以控制害虫、杂草和病害。 
 
一百多年来,人们已经成功地使用这种方法来控制有害生物的传播、保护农作物并恢复生态系统和栖息地的平衡。   

生物害虫防治或“生物保护”信息图,展示了化学农药的挑战和生物防治的好处
生物防治,或称“生物源植物保护”,具有诸多优势,有助于克服使用化学农药带来的挑战。© CABI

生物防治是农药的天然替代品 

生物防治采用天然技术,以对环境安全的方式控制农业有害生物。生防产品可以很容易地融入 有害生物综合治理 (IPM) ,而IPM是一种可持续的虫害管理办法。如果使用得当,种植者可以减少合成化学农药的使用,而化学农药会对人类、野生动物和土壤健康造成毁灭性的负面影响。  
 
在 CABI,经典型生物防治已被证明是一种通过释放生防制剂来控制入侵物种或非本地物种的有效方法。入侵物种或非本地害虫通常是在没有天敌或天敌很少的情况下迁移到新环境的生物,从而导致其不受控制地蔓延。

生物防治的目标是什么?谁应该使用它? 

生物防治的目标是保护种植者免受农业有害生物、植物病原体和杂草的侵扰,同时不危及人类、不伤害野生动物或不致使植物产生抗药性。它可以是一种快速攻击方法,也可以是一种在种植系统中长期增强免疫力的方法。它也适合那些对有机农业和可持续农业感兴趣的人。 

为什么需要生物防治?

显微镜下木霉真菌的特写
绿色木霉(Trichoderma viride)(上图)是一种真菌,也是一种生物杀菌剂。它可以作为一种生防方法来抑制真菌病原体引起的病害。照片来自 CABI

由于传统化学农药存在安全性和抗药性问题,生防方法越来越受欢迎。生物防治有助于减少对化学农药的依赖,而这些农药对环境、野生动物和人体健康有害。此外,消费者对低残留和/或有机食品的需求不断增长,导致人们对更天然、更可持续的 有害生物防治方法的兴趣日益浓厚。.   

入侵性有害生物也很令人担忧,因为它们可能导致农作物严重减产,并降低食品安全。有必要通过协调一致的努力来防治这些入侵者,例如:采用生物防治等可持续管理措施。 

减少化学农药的使用

合成化学农药会对农业中的各种因素产生不利影响。它们会扰乱土壤生物,从而限制植物生长的基本过程及其活力。它们会危害农场内外的野生动物,例如:传粉昆虫、捕食者和寄生蜂等益虫。化学农药还会通过径流或漂流污染水体。   

有毒的合成农药会通过直接接触、食物和水污染直接影响人体健康。 

这些化学物质还会诱发目标受体产生抗药性,致使农药效力降低或不再有效。化学农药不仅会扰乱土壤健康和有益生物,还会对农作物生产造成负面影响,进而影响农民生计。 

新的病虫害

国家间日益频繁的贸易和旅行加剧了外来入侵物种的发生,入侵物种破坏了存在微妙平衡的本土生态系统。这些物种往往不是故意引入的,由于缺乏发源地控制它们的天敌、病原体和竞争对手,它们能够在入侵地迅速传播。这使入侵害虫与本地物种相比,拥有了巨大且不公平的优势。 

生物防治有哪些不同类型?

寄生蜂(Diadromus pulchellus)正在攻击韭菜蛾蛹
丽色双缘姬蜂(Diadromus pulchellus)正在攻击葱谷蛾的蛹

有多种不同的生防策略或 生物防治类型:增强型、经典型(引进)和保护型。  

增强型生物防治

增强型生物防治 涉及到增加害虫的天敌或病原体的数量。例如,天敌或病原体可以是微生物或能够控制害虫种群的捕食性昆虫或螨。生物农药可用于此策略。  

释放量可以很小,但却持续一季或跨季释放(接种式)。这更像是一种预防方法。也可以是更大规模的释放,以期产生更直接的即时影响(淹没式)。  

增强型生物防治通常具有立竿见影的效果,但可能不会持续很长时间。这就是为什么需要反复释放防治剂的原因。 

植物叶子上成年隐翅虫(天敌)的近距离图像。
以隐翅虫为例,隐翅虫是一种天敌,也可用于生物防治。© 来自Flickr用户Katja Schulz (CC BY 2.0)

经典型生物防治

经典型生物防治,也称为引进型生物防治,是指通过引入外来生物来控制入侵害虫。 

其目的并非消灭入侵生物,而是将其密度控制在合适的生态阈值或经济阈值之下。释放的天敌通常会在环​​境中定居,并能够维持足够的种群数量以控制害虫多年。  

CABI( CABI BioProtection Portal的发起管理机构)在经典型生物防治方面有着丰富经验。例如调查可供引入的潜在生防制剂,以控制全球各种入侵物种,其工作也包括释放生防制剂 丽色双缘姬蜂(Diadromus pulchellus),即一种寄生蜂,用于 控制入侵加拿大的葱谷蛾, (Acrolepiopsis assectella)

保护型生物防治

保护型生物防治是指保存或保护环境中已经存在的控制害虫种群的天敌。这是最直接的生防策略或类型之一,因为天敌已经存在于环境中并发挥其作用。保护型生物防治的目的是维护和强化生防制剂。 

有哪些不同的生防制剂?

近距离观察一只身上覆盖着微小白色蠕虫(称为线虫)的昆虫
在昆虫尸体中出现的昆虫病原线虫(有益/杀虫)。版权所有:CABI

有各种类型的 生防制剂或生物农药和生防制品。这些包括微生物、天然物质、化学信息素和宏生物(昆虫、螨虫、线虫等无脊椎动物)。这些生防制剂可以干扰、阻止或杀死攻击植物的虫害和病害。

微生物

这一类群包括细菌、真菌、病毒和其他能够杀死害虫或战胜并预防疾病的微生物。众所周知的例子是木霉(Trichoderma),它是一种微生物类生物农药。  

全球注册登记和大批量生产使微生物可以广泛用于保护植物免受各种病虫害的侵害。 

它们涉及一种害虫或疾病控制方法,其中包含细菌或微生物——非常小的生物体。

天然物质

天然物质由天然化学物质等成分组成,这些成分源自大自然,具有抗菌、杀虫或驱虫作用。天然物质可能来自植物、动物和微生物,但也不完全是。天然物质也可以是其原始形式的合成复制品。例如:百里香精油或印楝素。  

化学信息素

动物或植物能产生 化学信息素,它们是携带信息的化合物,可用于改变和扰乱害虫的正常行为。 
 
信息化合物生物农药可以含有一种或多种信息素或化学化合物,能够改变害虫的行为,最终导致害虫种群数量减少。 

宏生物

宏生物,有时也被称为无脊椎动物 生防制剂,包括昆虫、线虫和螨虫,它们被释放后会寄生于害虫和/或以害虫为食。  

有益拟寄生物,也称为寄生蜂,可以帮助控制 鳞翅目昆虫种群 例如:蝴蝶和蛾子。寄生蜂能够在寄主害虫内部或外部产卵,从而阻止其生长并最终导致其死亡。  

一个众所周知的 宏生物 制剂是捕食性螨虫,例如: 斯氏钝绥螨(Amblyseius swirskii)或隐翅虫 (Atheta coriara)。 

- 生物防治的优点

一只被病毒感染的毛毛虫的特写,其树干出现畸形
感染核型多角体病毒的舞毒蛾幼虫。图片来自 Bugwood.org 的用户David Cappaert

靶标性

生物源植物保护产品因其对抗特定植物病虫害的特殊能力而被选中,确保较高的成功率。它们具有靶标性也意味着能够最大限度地降低危害非靶标生物的风险。  
 
了解更多有关 “生物源植物保护方法如何寻找害虫”。 

可持续性

使用自然防控方法意味着对人类、野生动物或环境造成不利影响的可能性极小。这是一种可行的长期解决方案,适用于所有类型的种植,其中包括农场、私人花园和温室。 

了解更多关于 “生物源植物保护如何实现对环境友好”。 

成本

种植者有时能够以比合成化学农药更低的价格采购到天然制品。而且,从长远来看,通过促进土壤健康并避免反复使用失效/有抗性的化学农药,生物制剂可以变得非常具有成本效益。   

经典型生物防治可以成为一种永久性、自我维持的解决方案。一旦实施,无需重新应用。  

几乎无残留 

生物源植物保护产品几乎不会在农作物上留下任何残留物,因此对于想要生产清洁、安全的食品的种植者来说,它们是一种有吸引力的选择。与化学农药不同,生物制品能迅速分解,不太可能在收获的农产品上积聚。这种低残留特性不仅支持消费者的健康和安全,而且符合有机农业标准和食品安全法规。  

阅读更多关于 “生物防治如何帮助农民进入更多市场”.  

安全性

源自大自然的生物源植物保护产品不太可能产生危险的副作用。另一方面,一些毒性较大的化学农药的副作用很常见。这包括对人类、植物和生态系统的急性(短期)和慢性(长期)影响。 

了解更多关于 “生物防治如何成为化学农药更安全的替代品”

抗药性

生物防治带来了新的 作用方式。 与化学药剂相比,该技术可以减缓农药抗药性的发展速度,将其控制在可控的水平。科学家们一直在寻找新的生物有机体和作用方式,以取得领先地位。 

了解更多关于 “生物源植物保护如何减缓害虫抗药性”

与有害生物综合治理(IPM) 方法兼容

生物制品可以很容易地融入 IPM 规划,因为它们通常与其他 有害生物防控方法兼容,例如:文化、机械和化学策略。  

这种整合支持长期有害生物控制,同时也能最大限度地减少环境影响并保护有益生物。 

挑战: 生物防治

储存条件

由于生物防治方法具有“活的”的特性,因此它们通常需要适当的储存设施(例如:冷藏设施),以保持成分的有效性,而有些种植者可能无法获得这些设施。然而,在这种情况下,人们可以寻找一种不需要特定储存手段的替代性生物防治方法。 

培训

生物防治是一种相对较新颖的害虫防治方法,一些种植者可能不具备正确实施生物防治所需的知识。亦或是他们可能更乐意使用以前尝试过的方法。   

话虽如此,生防制品总是会附有标签和详细的使用说明。此外,顾问(如果有)将会就如何使用产品提供好的建议,以确保其效力。  

用户培训是 CABI 积极致力于改善的一个问题,其中包括但不限于以下项目: CABI BioProtection PortalPlantwise Plus 程序。   

有用的链接

“生物源植物保护产品简介”在线课程解释了什么是生物源植物保护产品及其如何在田间发挥作用。该课程借鉴了 CABI 在开发科学合理的生物防治解决方案以控制农作物病虫害方面的丰富经验。 

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