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生态农业病虫害防治技术浅谈

发布时间:2016/6/30 15:15:23   阅读:

摘要:本文从“3S”技术、生物技术、物理技术三方面概括了生态农业病虫害防治的技术与方法,从而缓解大量不合理地使用农药、化肥等污染物使农业生态系统原有的结构和功能遭到破坏以及生态安全与粮食安全受损的现状。

关键词:生态农业;病虫害;“3S”技术

在农业发展历史中,农业先后经历了刀耕火种、传统农业、工业化农业以及现在正在积极探索的生态农业,无论哪种农业形式,其在世界各地的起源、发展皆与生态环境息息相关。尤其是随着现代化的进程,为减少病虫害干扰、提高农业生产产量与质量以解决温饱问题而大量不合理的使用农药、化肥等有毒有害的化学污染物质,使这些污染物在农业生态系统中不断积累并超过其自身的自净能力,破坏了农业生态系统原有的结构和功能,而导致生态安全与粮食安全受损。而生态农业可以缓解农业环境继续恶化。农作物病虫害会对农业生产造成巨大的损失,且在全球气候变化的大背景下,农田生态系统受到病虫害胁迫的概率将显著增加[1]。因此保护农业生态环境,不再使用化肥农药等,从而积极发展生态农业,提出与之相对应的防治病虫害的方法与技术势在必行。

1利用“3S”技术监测病虫害

“3S”技术分别是指是遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和全球定位系统(GPS)。

1.1遥感技术

随着技术的迅速发展,遥感技术已经能快速地为农业、林业、地质、环境监测等领域提供数据。将高光谱遥感应用于农业中,其数据能准确地反映田间作物的生物化学参数(含水量、叶绿素含量、蛋白质等)以及生物物理参数(生物量、叶面积指数LAI等)的光谱信息。病虫害对农作物生长造成的影响主要有两种表现形式,即农作物外部形态的变化和内部生理变化。外部形态变化包括有落叶、卷叶,叶片幼芽被吞噬,枝条枯萎,导致冠层形状发生变化;内部生理变化则表现于叶绿素组织遭受破坏,光合作用,养分水分吸收、运输、转化等机能衰退[2]。当农作物受病虫害危害后,会发生病虫害的光谱响应(可见光区域的反射率上升,在近红外区反射率下降),从而为农作物病虫害的遥感监测提供支持。

1.2地理信息系统技术

目前,地理信息系统技术已应用于农业资源信息管理、农业生态环境监测、农用土地适宜性评价、农作物估产和监测及农业病虫害监测与管理等领域。GIS的数据管理包括空间数据库和属性库管理,在监测病虫害时可充分利用其数据库的优势,将地形图、水系分布图、交通图等普通地图以及在其基础上按照一定的用途制成用于反应自然要素的专题地图(如土壤类型图、气象图等)作为空间数据库,把病虫害种类与习性、发生数量、发生地点、危害程度与特征以及相关气象资料建成属性数据库,通过地图叠置操作与空间分析生成用于指导农业病害虫监测与管理的预警系统。从而对病虫害的发生及未来发展趋势进行预测,并预报不正常状况时空范围和危害程度,按需要适时地给出变化和恶化的各种警戒信息及相应的综合性对策[3]。

1.3全球定位系统技术

由空间卫星、地面控制系统和用户设备组成的全球定位系统,可以在短时间内将危害较大的病虫害区域定位,为农业管理人员提供精确的空间坐标以找到灾害发生点的准确位置并及时做好相关措施,从而避免病虫害的大面积爆发,因而越来越多的用于农业病虫害的监测与调查。此外,将GPS与RS、GIS相结合构建用于病虫害发生动态与分布的实时监测系统已成为农业病虫害监测与管理的重要课题之一。

2利用生物技术防治病虫害

2.1种植抗性品种

农业生态系统中各作物品种间生物特性不同使得不同品种抗病虫害的能力存在差异,并在长期的进化过程中形成了独特的防御机制来达到抗病虫害能力。选用对害虫具有抗性的作物进行种植,不但可以发挥作物自身对病虫害的调控作用,而且控制效果持久。随着分子生物学的发展,越来越多的分子技术应用在抗性育种,改变了杂交育种、诱变育种等方法在实际操作中育种速度慢的缺点,这也为种植抗性品种提供了更多的方便。

2.2保护与利用天敌

在农田生态系统中,由于生物之间存在竞争、捕食、寄生等关系致使有害生物存在着许多捕食性或寄生性天敌、病原微生物。所以保护天敌并加以利用这些自然因素对害虫实施控制是一种有效的措施。通过优化田间微生态环境,利用边缘效应在田间保留交错带和缓冲带,为天敌生存和繁衍的创造良好条件以及保证天敌安全越冬,可以达到保护的目的。稻田养鸭、鱼、蟹等农业模式就是利用天敌的原理,以达到防治稻飞虱、夜蝉、螟虫等害虫的目的。用于防治有害生物的病原微生物主要有真菌、细菌、病毒等,例如用白僵菌防治棉铃虫等,用苏云金杆菌防治菜青虫、茶尺例蠖等,以核多角体病毒(NPV)防治小菜蛾等。

2.3使用生物药剂

随着科技的发展与社会的进步,利用生物及其代谢产物研发生物药剂成为一种新途径而进入了蓬勃发展的时期,这些生物药剂包括:植物源农药、微生物源农药、昆虫激素。其中,植物源农药研究较多,从楝科、柏科、卫矛科等植物分离的高效活性均有杀虫作用,例如楝科植物苦楝分离出的川楝素可有效防治菜青虫、柑桔螨等。昆虫激素是由昆虫内分泌腺分泌到体外或由体液输送至全身各处的化学物质,按其作用方式分为两大类,即昆虫内激素、昆虫外激素。昆虫内激素调控昆虫的生长发育,分为脑激素、保幼激素、蜕皮激素等;昆虫外激素又称为昆虫信息素是昆虫进行信息交流的媒介,包括了集结外激素、追踪外激素、告警信息素、疏散信息素及性外激素等。由于昆虫激素具有易降解、专一性强、不污染环境等特点已越来越受重视并广泛用于防治农业害虫。昆虫内激素防治害虫的主要作用机理是破坏昆虫体内的激素平衡,导致昆虫的生长发育、变态及生殖等过程受阻而使害虫畸形或死亡。昆虫外激素在实际应用中无需考虑其是否可以穿透昆虫包被在身体外侧的角质膜,因而使用较广,例如性外激素。

2.4利用农业生物多样性原理

农业生物多样性以遗传、物种、生态系统和景观4个层次的多样性为基础,以人类可持续发展而形成的人与自然和谐共处的生物多样性系统为目的,是全球生物多样性的重要组成部分,对防治有害生物、维持农业系统的生态平衡与安全、保障全球粮食安全具有重要作用。利用农业生物多样性持续控制有害生物已成为研究热点。农业生物多样性控制有害生物的基础原理包括,群体异质效应、稀释效应、微生态效应、诱导抗性效应、物理阻隔效应、生理学效应和化感效应等7个方面[4];其方法为模拟自然生态系统,在生产农田中创建种内遗传多样性、种间物种多样性、生态系统多样性和景观多样性,以实现时间多样化和空间多样化的生物多样性种植。时间多样化种植是指利用轮作换茬的作用,防止作物连作生长时生长迟缓、病虫害严重、作物产品数量与质量下降。而空间上多样化种植是指利用生物之间互利共生原理,进行简混套作(即间作、混作和套种)的种植模式。

3利用物理技术控制病虫害

3.1物理诱杀技术

物理诱杀技术是指利用害虫对各种物理因子(光、电、色、温度等)的趋避性,创造一种对害虫有害的方法或将其从原有生境驱赶,以达到防治害虫或病害的目的。昆虫对不同光的波长、光照强度等条件十分敏感,往往会做出不同的趋光反应。例如应用佳多频振式杀虫灯,可以有效杀死天蚕蛾、红腹灯蛾、粘虫、豆荚螟、烟青虫、蛱蝶等。

3.2改善栽培措施

通过合理灌溉、合理翻耕、合理施肥等措施,改善土壤的水分、热量、气、肥等条件,从而调节土壤结构与孔隙,利于植物根系对养分的吸收、转化以及土壤微生物与根系的相互作用,使农作物的长势达到最佳状态,进而提高农作物对有害生物的抗性。

参考文献

[1]张竞成,袁琳,等.作物病虫害遥感监测研究进展[J].农业工程学报,2012,28(20):1-11.

[2]陈鹏程,等.高光谱遥感监测农作物病虫害研究进展[J].中国农学通报,2006,22(3):388-391.

[3]丰江凡,等.基于GIS的太湖蓝藻预警系统研究[J].环境科学与技术,2006,29(09):60-61.

[4]高东,等.利用农业生物多样性持续控制有害生物.生态学报,2011,31(24):7617-7624.

作者:刘童祎 张世莹 单位:河南师范大学生命科学学院 商丘师范学院化学化工学院

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