有害生物综合治理

有害生物综合治理雷朝亮教授华中农业大学植物科学技术学院，武汉洪山区狮子山街1号，430070027-87287207E-mail:ioir@1/14/20251湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室随着人类环保意识的增强，以及人们对有害生物治理的理论及应用技术研究的不断深入和实践经验的不断积累，有害生物综合治理（IntegratedPestManagement，简称IPM）已经成为当今世界普遍推崇的一种策略图1寄生蜂正在往蚜虫体内产卵

1/14/20252湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室目前IPM的内涵和外延较以前有了很大的拓展，如有害生物生态治理（Ecologicalpestmanagement,EPM）强化生物因子的综合治理（BiologicallyIntensive,BPM）合理有害生物治理（ReasonablePestManagement,RPM）有害生物可持续治理（SustainablePestManagement,SPM）等1/14/20253湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室一、有害生物综合治理的内涵1.有害生物综合治理提出的背景第二次世界大战后，随着有机合成杀虫剂DDT，六六六的诞生，害虫防治进入了以化学防治为主的阶段大量使用化学农药，带来了许多严重问题，最为突出的是“3R”和“三致”，另外还导致有益生物减少、环境污染、生态失衡等

图2瓶装DDT1/14/20254湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室针对这些情况，美国RachelCaarson女士在1962年出版了《寂静的春天》一书，列举了化学农药投入农业生产和环境卫生后所造成的潜在及现实危险从此，人们开始探索新的害虫防治途径。20世纪70年代，美国的几位昆虫学家提出了“有害生物综合治理”（IntegratedPestManagement，IPM）的新概念一、有害生物综合治理的内涵图3

寂静的春天（中文版）1/14/20255湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室2.IPM的定义IPM：一项害虫治理方案，它在充分考虑害虫与所处环境的关系和害虫本身的繁殖能力条件下，尽可能地协调运用各种适宜的技术和方法，把害虫种群控制在经济阈值之下（联合国粮农组织（FAO），1967）一、有害生物综合治理的内涵不同部门对IPM的定义不同1/14/20256湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室IPM：运用综合技术防治可能危害作物的各种潜在害虫的一种方法。它包括最大限度地依靠大自然对害虫群体的控制作用，辅以对防治有利的各种技术的综合，如耕作方法、害虫专化性疾病、抗虫作物品种、不育技术、诱虫技术、天敌释放等，化学农药则视需要而用（环境质量管委会（CEO），1972）一、有害生物综合治理的内涵图4

转基因抗虫水稻1/14/20257湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室IPM：是以生态学为依据的害虫防治策略，它重视自然死亡因素，诸如天敌和天气，并寻求对自然因素干预最小的防治技术（弗林特和范德博希，1981）图5

寄生蜂正将鳞翅目幼虫带回巢内一、有害生物综合治理的内涵1/14/20258湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室IPM：是从生物与环境的整体观点出发，本着预防为主的指导思想和安全、有效、经济、简易的原则，因地因时制宜，合理运用农业的、化学的、生物的、物理的以及其他有效的生态学手段，把害虫控制在不足以危害的水平，以达到保护人畜健康和增加生产的目的（马世骏，1979）图6反光薄膜一、有害生物综合治理的内涵1/14/20259湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室3.有害生物综合治理的哲学思想人们最初将害虫定义为为害人类或人类资源的昆虫“害虫防治”这个概念是人类为了保护自身的利益，对其进行人为干扰的一种实践活动人类客观上将自身定义为主体，将害虫定为和人类相对的客体一、有害生物综合治理的内涵图7喷射式动力烟雾机防治稻纵卷叶螟1/14/202510湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室主体是指处于一定社会关系从事实践活动的人，客体是指进入主体活动范围并与主体发生联系的客观事物在害虫防治初期，人类给予害虫最高的地位，而把人类自己看作被动的，未能认识到自己主体的地位到化学防治时代，人类采取一系列的害虫防治策略，害虫在主客体结构中逐步转变成被动随后，在“主”与“客”的系统中，人类完全占据主导地位，人类也因此开始以“消灭”作为害虫防治的哲学指导思想一、有害生物综合治理的内涵1/14/202511湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室从纵向系统分析，害虫防治应具有层次性“害虫”作为防治的客体，在客观存在中表现为不同的层次因而，人们在采取相应的害虫防治措施之前，应该客观认识害虫当时所处的层次，再针对不同层次的害虫存在采取不同的防治措施一、有害生物综合治理的内涵按研究尺度分个体群体群落农田生态系统生物圈1/14/202512湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室例如：害虫个体：可采用人工机械防治、植物检疫；害虫种群：可采用农业防治法、化学防治法、生物防治法；害虫群落：可采取生态控制等方法然而，人们对害虫的层次性认识明显不足，其采取的策略也缺乏应有的层次性图8物理防治——频振杀虫灯一、有害生物综合治理的内涵1/14/202513湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室从横向系统分析，害虫防治也应具有层次性个体：有物种、虫龄和行为习性等的差异种群：有时空、地域和生态位等的差异群落：有内部种群之间相互关系的差异人类的实践活动总是受认知水平的限制，因此传统的害虫防治总是将少数个体与数量种群作为对象，一味提倡消灭这本身就是一种不客观的认知，因此在其指导下的实践也难以落到实处图9食物链一、有害生物综合治理的内涵1/14/202514湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室一段时期之后，人们提倡使用化学药剂的观点开始转变。起因于DDT使用两年后就在瑞典、丹麦、意大利、美国等地发现家蝇产生了抗性继而出现天敌被杀死，环境被污染等一系列问题的出现，使得人们开始对客体“害虫”的定位进行重新思考人们意识到需要寻求一种新的哲学指导思想和害虫防治对策图10思考者一、有害生物综合治理的内涵1/14/202515湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室分析有害生物综合治理的内涵发现：IPM十分强调自然控制因素，能被自然因素控制而不达到经济阈值的害虫，不必防治即使达到危害水平的害虫，也不一定把它们全部消灭，这样对天敌的生存更为有利。实际上，只要将害虫数量控制在经济阈值之下即可由此可见，IPM的哲学基础是典型的容忍哲学，即突出控制而不是灭杀，这是人类在对害虫防治认知水平上的一个进步一、有害生物综合治理的内涵1/14/202516湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室过去：害虫和人的关系——不可调和的矛盾策略：强调人的主观能动性，采取一种消灭的哲学思想现在：认识到生态系统具有自身的意向性和目的性，特别是发现天敌种群对有害生物长期控制的作用

策略：转变自身的行为指导，采用一种“容忍”的哲学思想图11自然天敌——啄木鸟一、有害生物综合治理的内涵1/14/202517湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室实际上，无论人类采取哪一种哲学思想，都没有超出人类的客观标准评价人与自然、人与生物之间的关系，人是所有关系的最终裁决者人总是价值的主体，“有害生物”是人类单方面的评价，那么二者也就难以协调发展总之，无论是人与害虫，还是人与害虫天敌——生态环境，人总是独立于后者，凌驾于整体之上，策略的应用总是为人类服务一、有害生物综合治理的内涵1/14/202518湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室二、有害生物综合治理的技术体系（一）IPM的主体技术从定义可知，其主体技术主要有：植物检疫生物防治化学防治它感物质防治遗传防治性信息素防治灯光诱杀改进栽培技术培育抗性品种图12实蝇诱捕器1/14/202519湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室1.植物检疫

目前，入侵我国的有害生物达300-400种入侵植物：200-300种入侵动物：70-100种入侵微生物：约20种图13红火蚁1/14/202520湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室1.植物检疫

无意识传入国际旅客无意识带入：水果中的有害昆虫 入侵昆虫：美国白蛾、红火蚁人为有意引入为了经济效益，新疆伊犁黑蜂自然保护区上世纪50年代末引进了意大利黑蜂，90年代末，后者取代了前者，当地众多依赖前者授粉的植物也受到严重的影响图14美国白蛾1/14/202521湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室分为内检和外检内检包括：调运检疫、产地检疫和国外引种检疫外检包括：进境检疫、出境检疫、过境检疫、携带和邮寄物检疫、运输工具检疫1.植物检疫

1/14/202522湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室2.生物防治

生物防治：利用自然的或经过改造的生物、基因或基因产物来减少有害生物的作用，使其有益于生物如作物、树木、动物和益虫及微生物（美国国家科学院，1987）生物防治主要包括天敌防治和生物农药经典案例：

1888年美国加州从澳大利亚引进瓢虫，控制严重危害果园的吹绵蚧，取得极大的成功，开创了传统生物防治的新纪元图15取食吹绵蚧的澳洲瓢虫1/14/202523湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室保护利用本地天敌资源是生物防治的核心内容目前我国在大量繁殖优势天敌，工厂化生产取得了突破性进展，如丽蚜小蜂、食蚜瘿蚊、甘蓝夜蛾赤眼蜂、大卵繁蜂、小卵繁蜂及繁蜂机械和装置等方面的研究都具国际领先水平近年来又成功研制赤眼蜂人工卵机械化生产线。防治面积每年约67-100hm2，应用面积已越居世界第一另外利用人工卵繁殖平腹小蜂防治荔枝椿象，丽蚜小蜂防治室温白粉虱以及草蛉的人工饲料研制等均取得重大突破，并为天敌的商品化奠定了基础2.生物防治

1/14/202524湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室生物农药的开发与利用也是生物防治的一个重要措施，包括：植物源抗生素生物学结构农药（活体农药）真菌病毒植物源农药包括：苦参碱、烟碱、鱼藤酮、茶皂素、木烟碱等图16楝树（提取苦参碱）2.生物防治

1/14/202525湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室抗生素农药已成为目前国内外研究开发的热点抗生素类农药，如：井岗霉素多效霉素农抗120克生霉素等图17井冈霉素2.生物防治

1/14/202526湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室生物学结构农药，如：苏云金芽孢杆菌（Bt）白僵菌绿僵菌目前已通过药检行政部门正式注册登记的Bt工厂有42家，年产能力已达2万吨图18苏云金芽孢杆菌（Bt）2.生物防治

1/14/202527湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室由于受工业化生产技术制约，我国在真菌方面至今还没有大批量的商品面世主要以自产、自销、自用方式如球孢白僵菌大规模防治大豆食心虫、玉米螟和松毛虫白僵菌防治农林害虫卵孢白僵菌防治地下害虫绿僵菌防治蝗虫、蛴螬蜡蚧轮枝菌防治温室白粉虱等图19球孢白僵菌2.生物防治

1/14/202528湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室1993年我国第一个昆虫病毒杀虫剂棉铃虫核多角体病毒（NPV）完成了产品注册登记，并建成了年产30吨棉铃虫病毒杀虫剂生产装置，标志着我国昆虫病毒杀虫剂研究已从实验室走向商品化近10年来已有10多种昆虫病毒进行小试和中试。“病毒—微生物复合杀虫剂”由小菜蛾病毒和BT复合而成，取得了国家发明专利，防治小菜蛾效果为76％-92.5％2.生物防治

1/14/202529湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室基因工程技术应用于新型生物农药的研制也取得重要进展，其中进展最为迅速的是重组昆虫杆状病毒和重组BT的研究通过遗传工程重组杆状病毒，可以表达外来蛋白基因，应用微生物遗传工程技术，如质粒清除和按核转移，可以建立新的BT杀虫晶体蛋白基因组合，以发展高杀虫活性的BT株系另外还有昆虫病毒线虫和微孢子虫，国内的研究起步较晚，斯氏线虫与异小杆线虫是目前国际上研究较多的昆虫病原线虫2.生物防治

1/14/202530湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室3.化学防治有害生物综合治理中，尽管有关农药的争议很多，但是农药对农业生产的贡献却无与伦比，其仍将是一个重要的手段美国著名小麦育种专家、诺贝尔和平奖得主Borlaug也曾说过，作物品种和植物保护剂的发展，使美国30年中粮食单产翻了一番农药对我国粮食生产的贡献同样巨大，1995年，通过农药防治挽回粮食5400万吨，减少直接经济损失600多亿元，投入产出比为1：8–1：16图20Borlaug1/14/202531湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室农药大量使用所带来的不良后果已经引起研制者、生产者的高度重视低毒、低残留、环境相容性好的“绿色农药”已经成为商家追求的目标图21大量使用化学药剂3.化学防治1/14/202532湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室4.利用他感物质进行防治他感物质（Allelochemicals）：指两种不同的生物间相互作用时传递的一种化学信息物质因此，只要找到有害生物的利它素，人们就可以对害虫进行有效的治理成功的案例：利用有害生物的性激素进行诱杀利用有害生物的标记信息素干扰其行为利用有害生物的他感物质来调节天敌行为和提高其质量等利己素利它素协同素按作用分1/14/202533湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室5.遗传防治利用转基因昆虫防治害虫是遗传防治方法之一方法：构建一个复合转座子（TAC），在昆虫转座子的引导下TAC插入昆虫基因组，形成转基因昆虫。将转基因昆虫与野生型昆虫交配，TAC随着昆虫转座子的自然扩散传递到子代，并在后代中迅速扩散，经过几个世纪，TAC扩散到靶昆虫种群的所有个体，使害虫种群“自毁”1/14/202534湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室6.性信息素防治性信息素有专一性强、无污染、害虫不会产生抗性、成本低，极度敏感，微量，有效期长等一系列特点，在害虫预测预报和防治中有着很好的应用前景，主要应用于预测预报

预测预报种群暴发、成虫羽化、分布范围调查以及丰富度的变化

大量诱捕

极大降低田间害虫的落卵量、幼虫量和农药的使用次数迷向

可阻碍对雌蛾的发现、干扰交尾行为，影响昆虫的交配、生殖，致使子代种群密度降低

图22性诱捕器1/14/202535湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室灯光诱杀是物理防治中的一种重要的、常用的手段，如：高压汞灯、频振灯优点设备简易操作简单缺点诱杀了大量天敌河南佳多已生产出多种多样的光源，用于灯光诱杀7.灯光诱杀图23灯光诱杀1/14/202536湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室8.改进栽培技术通过改进栽培技术也能达到防治害虫的目的，如：将害虫的嗜好作物与不喜欢的作物间种或套种用育苗器播种代替田间撒播地膜覆盖图24育苗器育苗（A）和地膜覆盖（B）AB1/14/202537湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室9.培育抗性品种杂交一代具有明显抗虫性并显著增产的强

优势高产稳产杂交组合，称为抗虫杂交品种

目前，我国已培育出多种抗虫杂交品种，如水稻、玉米、棉花等当然，抗虫并不是无虫，只是减少投入及劳力，增加收入的重要手段和技术保证图25转基因抗虫玉米1/14/202538湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室（二）IPM的配套技术配套技术主要有：农作物主要病虫测报技术（核心技术）农作物品种布局和选用施药技术通用模式：以品种抗性为基础，因地制宜选用丰产性、适应性、抗病虫性协调且熟期适当的品种，改进栽培技术，改善农田生态环境，创造不利于有害生物发生的条件图26农作物间种1/14/202539湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室然而，病虫发生动态测报，只是低层次的，只限于系统中部分组分的目标种群动态作测报，而无法做到对系统中群落水平和系统中不同营养层次上消长动态趋势的测报相信随着新技术的不断发展，将有助于IPM技术体系的不断完善（二）IPM的配套技术1/14/202540湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室三、IPM发展方向——有害生物综合治理（一）有害生物综合治理内涵的拓展随着人们对IPM的不断总结，开始对IPM的含义进行了重新的补充：I和M的含义不变P的含义不再只是代表Pest，而应该包括People，Participation(参与)，Policy(政策)，Pesticide(农药)，Produce(生产)，Profit(收益)即：考虑害虫防治的同时又要考虑人类生存的环境、人类健康、多少人参与的问题（因为更多人的参与，才有可能有效地控制害虫，增加产量）1/14/202541湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室另外，IPM还需要政策和法规的支持环境相容性好，绿色的杀虫剂最终的收益图27丰收的玉米（一）有害生物综合治理内涵的拓展1/14/202542湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室转基因作物的筛选和培育在有害生物综合治理中的意义重大利用基因工程改良作物，如：水稻、玉米、棉花烟草、番茄、马铃薯这对减少化学农药的使用，提高作物产量具有十分重要的作用（二）新技术的融入1.转基因作物的筛选和培育图28转基因棉1/14/202543湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室2.信息技术的研究和应用当今社会，IT的发展已经对整个社会的各个层面产生了巨大的影响，当然植物保护领域也不例外在IPM领域，世界许多国家利用微电脑建立了各种数据库，也开发了各种系统软件（二）新技术的融入1/14/202544湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室我国利用微电脑进行有害生物的综合治理刚刚起步，目前仅有个别害虫的生态模型、种群动态等单项软件系统，如：北京蔬菜生产管理与植保辅助决策系统BJCABBAGIS植物检疫害虫图文信息与鉴定辅导系统PQ-IN-FORMIS2.信息技术的研究和应用（二）新技术的融入1/14/202545湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室图29蔬菜病虫害智能识别防治系统1/14/202546湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室3.雷达遥感技术在IPM中的应用遥感（GS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS），即“3S”目前，许多国家利用“3S”进行农作物病虫害的短、中、长期预报，并取得了可喜的成绩我国于20世纪80年代已成功开发出昆虫雷达回波图像、动态图像、结合微电脑的软件系统进行迁飞昆虫的监测技术，可以监测迁飞性害虫（二）新技术的融入1/14/202547湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室有关专家预测到2010年可望实现稻飞虱等灾害性昆虫的异地测报功能中国林科院利用卫星图片已绘制出松毛虫虫情分布图，在2010年以前可望解决食叶性害虫等卫星识别判读技术3.雷达遥感技术在IPM中的应用（二）新技术的融入1/14/202548湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室（三）有害生物可持续控制1987年世界环境与发展委员会提出了“可持续发展”的概念1992年世界环发大会确定了人类社会可持续发展的方向1994年我国政府发布了《中国21世纪议程》，将可持续发展定义为：努力寻找一条人口、经济、社会、环境和资源相互协调的，既能满足当代人的需要，又不对满足后代人需求的能力构成危害的道路1/14/202549湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室1995年7月召开了第13届国际植物保护大会，大会的主题是“可持续的植物保护造福全人类”，主报告明确提出“从保护作物到保护农业生产系统”的观点其特点是：以生态系统为基础，依靠系统的长期稳定性和自我调节能力，防治手段以生物防治为主。这将更有利于生态环境的保护，同时也可以创造更好的经济、社会效益（三）有害生物可持续控制1/14/202550湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室在这种背景下，我国开始提出了有害生物可持续控制（SPM）对SPM的理解可分为两种：作为可持续农业的重要组成部分，有害生物的治理要为可持续农业发展服务，与可持续农业的要求保持一致，即经济高效、环境改善、稳定协调、持续发展。这种观点在农业有害生物治理中较多从有害生物种群的持续控制角度出发，强调以生态系统为基础，依靠系统的长期稳定性和自我调控能力，利用环境友好的措施调节有害生物种群，以达到建立良好的生态系统，持续控制生物灾害的目的，这种观点在森林有害生物治理中较为普遍（三）有害生物可持续控制1/14/202551湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室有害生物可持续控制要遵循两大原则，即生态学原则和三重效益（生态、经济和社会效益）同步发展原则。从生态学原则出发，SPM的目的是建立稳定的有良好的自我调节能力的农林生态系统，充分发挥系统内物质循环和信息流动所构建的物种之间的复杂联系利用先进技术（如3S）进行有害生物监测，制定考虑经济和生态损失的防治阈值（如环境经济危害水平），利用天敌、有害生物生长调节剂等对环境友好的措施来调控有害生物的种群，达到经济、生态和社会效益共同发展（三）有害生物可持续控制1/14/202552湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室总之，着眼于可持续发展的有害生物控制既要考虑到防治对象和被保护对象，也要考虑整个农业生态体系，以及环境保护和资源的持续利用既考虑到当时当地有害生物发生情况，也考虑到未来及更大时空的有害生物发生动态既考虑到满足当代人的生存需要，也要考虑不致于破坏后代人赖以生存的资源基础和环境条件（三）有害生物可持续控制1/14/202553湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室新世纪要想摆脱人类的根本困境，遏制生态环境的进一步恶化，在植保模式上务必有个新的跨越，有学者提出了以植物生态系统群体健康为主导的有害生物生态治理（Ecologicpestmanagement,EPM)取代现行的有害生物综合治理EPM强调维持系统的长期稳定性和提高系统的自我调控能力，在管理的基础上维持生态的平衡，防治手段以生物防治为主即从更大的尺度的生态层面着手，制定有害生物综合治理的策略四、与有害生物综合治理相关的害虫防治策略（一）有害生物生态治理1/14/202554湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室（二）有害生物全部种群治理上世纪70年代，在释放不育性雄虫防治害虫试验成功的基础上，提出了有害生物全部种群治理(TotalPopulationManagement,TPM)的策略其以“消灭哲学”为基础，主张使用任何手段全部、彻底消灭一种害虫1/14/202555湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室经典案例：美国4个州和墨西哥用辐射诱导雄虫不育的技术消灭了羊皮螺旋蝇英国、日本和几个南美国家在岛屿上消灭了地中海实蝇和柑橘小实蝇等（二）有害生物全部种群治理图30羊皮螺旋蝇（A）和地中海实蝇（B）AB1/14/202556湖北省昆虫资源利用与害虫可持续治理重点实验室