物理防治在麦蚜生态调控中的研究概况

王冰 李克斌1 尹姣2 曹雅忠2

（1．中国农业科学院植物保护研究所；2．植物病虫害生物学国家重点实验室 北京100193）

基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201103022,200803002）

摘要：本文综述了麦蚜在我国发生危害的概况以及当前麦蚜防治的局限性，指出了生态调控理论和技术在害虫综合治理中的必要性和可持续性。同时，详述了物理防治技术在蚜虫生态调控中的研究现状，尤其阐述了风、雨气象因子对麦蚜种群的干扰作用。人为的利用这些生态因子进行调节、防控以及准确地预测预报，可为IPM提供了重要的理论依据，为物理防治提供了新的发展契机，从而使害虫生态调控的理念得到更全面地发展。

关键词：麦蚜；物理防治；生态调控；风雨；干扰作用

Research survey of physical control in ecological regulation and management of wheat aphids

Wang Bing Li KebinYin Jiao Cao Yazhong

（State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China）

Abstract:The damages caused by wheat aphids in China and the limitation of aphids control are summarized.And, the necessity and sustainability of theory and technology of ecological regulation and management in integrated pest management is pointed out.Meanwhile, research survey of physical control in ecological regulation and management of wheat aphids is described in detail.This paper especially expounds interference effect of wind and rain to wheat aphids. Artificially using those ecological factors to regulate, prevent and accurately forecast can provide theoretical basis for IPM and bring a new development chance for physical control, which thoroughly develops idea of pest ecological regulation and management

Key words:wheat aphids; physical control; ecological regulation and management; wind and rain; interference effect

1 麦蚜生物学特性以及发生危害概况

麦蚜是麦类作物的常发性、首要的重大害虫。据统计，为害麦类作物的蚜虫有30余种。我国主要有麦长管蚜（Macrosiphum avenae Fabricius）、禾谷缢管蚜（Rhopalosipaum padi Linnaeus）、麦无网长管蚜（Metopolophium dirhodum Walker）和麦二叉蚜（Schizaphis gramium Rondani）4种[1]。20世纪90年代中后期以来，麦蚜已上升为我国农作物重大病虫害中的第三位（仅次于水稻飞虱、水稻纹枯病），发生面积由1972年的342万hm2上升到1999年的1838万hm2，呈不断上升趋势。另外，防治后的实际损失占小麦主要病虫害之首，每年平均损失小麦70多万t（1995和1999年分别损失83.2万t和82.7万t），占小麦主要病虫害造成损失总量的1/3[2]。进入21世纪后，麦蚜发生面积一直居高不下，全国麦蚜平均年发生面积持续保持在1200万hm2以上，对我国小麦安全生产构成了严重威胁[3]。因此，有效而科学地控制麦蚜危害已成为小麦安全生产的重大需求。

长期以来，各地农民防治麦蚜危害主要依赖化学农药。麦蚜的猖獗为害，导致化学农药用量的不断增加和滥用农药现象的日趋严重；在控制麦蚜的同时也带来了环境污染、种植成本提高、杀伤天敌、不同程度的抗药性和麦蚜再猖獗的问题[4]。因此，大力开发和推行麦蚜的无害化治理技术，不仅有利于小麦的无公害生产，而且在防止环境污染、促进农田生态平衡、提高农产品质量方面具有重要的意义。近年来，随着农业生态系统工程、生态调控策略等新理论在害虫综合防治中的应用，使害虫综合防治进入了一个崭新的阶段。

当前，麦蚜的无害化防治措施主要是利用品种抗性、诱导抗性、天敌保护利用以及抗虫基因的开发等，但均存在一定的局限性，尚处于研究和完善阶段。例如，小麦抗蚜育种的研究工作进展缓慢，尚未培育出生产上抗蚜性较强的小麦品种，所以形成了生产上抗蚜品种长期匮乏的被动局面[5～6]。自然天敌对于麦蚜具有显著的控制作用，但存在着明显的滞后效应，即在麦蚜种群盛发后期才显现突出的控制作用。由于麦蚜是典型的r对策昆虫，抗环境因子的能力差，其种群容易受到生态和气象因素的干扰。因此，探索和应用有效的物理防治方法，可以为防治麦蚜提供新的思路和无害化控制措施，以保障小麦的绿色生产。

2 生态调控理论的提出

1967年，联合国粮农组织（FAO）召开有关专家参与的讨论会，提出了“有害生物综合治理”（IPM）的基本概念，将其定义为“害虫综合治理是一套害虫治理系统，这个系统考虑到害虫的种群动态及其有关环境，利用所有适当的方法与技术以尽可能互相配合的方式，把害虫种群控制在低于经济危害的水平”[7]。1975年，我国农业部将“预防为主，综合防治”确定为我国植物保护工作方针。随着各国学者对害虫防治概念认识的加深和扩展，出现了有害生物综合治理（integrated pest management, IPM），全部种群治理（total pest management, TPM），有害生物区域治理（area pest management, APM），有害生物生态控制（ecological pest management, EPM）以及有害生物可持续治理（sustainable pest management，SPM）等概念[8]。

IPM的思想是在实践过程中不断发展和丰富的。近年来，生态调控的理论和技术在害虫综合治理的基础上得到发展[9～11]。人们认识到，IPM的实质就是生态系统的调控。所谓的调控实际包括两个方面，即调节（regulation）和控制（management）[12]。然而，随着人们对有害生物治理的研究和实践，发现IPM也具有某些局限性，需要进一步完善和发展[13～17]。

早在IPM概念提出以前，国外的一些学者就认为“综合治理就是利用一切生态学手段，将害虫持久、有效以及从经济节约方面进行控制”[18]。之后又有学者提出了“协调防治”的概念[19～21]。而在IPM提出之后，“有害生物生态控制”（ecological pest management, EPM）的概念[22]和“基于生态学的有害生物治理”（ecologically based pest management, EBPM）的策略则相继被提出。我国学者张真、丁岩钦、戈峰分别于1993、1996和1998年提出生态控制、生态管理和生态调控等概念[11,15,23]。基于不同学者对EPM的理解不同，出现了各种概念：盛承发等将其定义为：依据整体观点和经济生态学原则，选择任何种类的单一或组合措施，不断改善和优化系统的结构与功能，使其安全、健康、高效、低耗、稳定、持续，同时将害虫维持在经济阈值水平之下[24]。杨朗等提出EPM主要是指对害虫种群生存的环境进行合理和最优的调控，使其种群增长速率回复到较低的半自然状态，逐步丧失对商品的危害性[25]。该策略被认为是适应农业可持续发展，注重农业生态系统的整体功能和农业的可持续性的防治新方法[26]。

3 物理防治技术在蚜虫生态调控中的研究现状

物理防治是最古老最原始的害虫防治手段，由于化学防治的异军突起，物理防治很大程度上被忽略。然而，随着现代防治理论的发展和有害生物综合治理（IPM）实践日益增长的需求，以及物理学科技术的迅速发展，在物理防治领域出现了新的发展契机。

昆虫是生态系统的一部分，生活在自然环境中，无时无刻不受到各种环境因子的影响。昆虫所受到的热、水、光、声等物理环境条件，都会对它们自身的生长发育和存活具有一定的影响，因此，可以根据昆虫对物理环境条件的反应，开发控制害虫的物理防治方法，例如应用光、电、色、温度等各种物理因子及机械设备来防治害虫，改变其物理环境，创造一种对害虫损伤致死或阻隔其传入的方法。这对于减少化学农药的使用和保护生态环境有重要意义[7,27]。

目前，物理方法研究较多的主要包括：捕捉法、诱集法（具有趋光性、趋味性以及趋色性等特性的昆虫）[28～30]、声控法（主要应用于农产品的进出口检验检疫以及储量害虫的检疫）[31]、阻隔法（如使用防虫网、树干刷白、果实套袋、粮囤表面覆盖惰性粉等）、高低温法（湿热、干热以及冷藏法防治果蔬害虫）[32]、气调法（利用沼气、CO2、CO等气体，提高它们在空气中的比例达到防治的目的）[33]、辐射法（主要用于储粮、食品、中草药、图书档案和商品检疫的害虫防治）、微波法（用以防治钻蛀性害虫和土壤害虫）以及电场法（脉冲电场技术能有效地杀死一些害虫的卵以及幼虫，从而达到控害的效果）[34]等。

3.1 麦蚜传统物理防治技术的研究概况

在蚜虫的物理防治方法中应用最广泛的主要是黄板诱集法。主要是利用蚜虫的趋黄性，采取一些针对性的措施（可用黄板诱集），聚而歼之，从而达到控害的效果。另据一项研究表明：用静电学原理设计一套喷施装置，当载有一定静电量的液滴在田间喷施后，液滴触碰蚜虫虫体进行放电反应，电流杀死蚜虫体内细胞，最终导致蚜虫死亡，并且该方法对植物无害[35]。也有研究显示，利用微波电磁场辐射技术防治蚜虫已取得了相应的成果[36]。物理防治技术今后将成为防治农业害虫的主要手段和研究方向之一，为农业无害化防治以及资源的有效利用提供理论依据和技术指导。

3.2 风雨控害作用在麦蚜防治中的研究概况

在生态系统中，昆虫种群的发展动态与周围环境有着密切的联系。气候条件和土壤条件构成了昆虫生活的生物物理环境。昆虫所处的非生物环境主要是气候因素。气候因素主要包括温度、光照、湿度、降雨和气流等理化因子。气候因素不仅可以直接影响昆虫的生长发育、生存和繁殖，从而造成种群的发生期、发生量和危害程度的差异，而且还可以作用于寄主植物或害虫天敌等生物因子，间接的影响害虫的发生程度[37]。

从以往有关昆虫与环境关系的研究来看，涉及的生态因子主要是温度、光照和湿度[38～43]，在麦蚜研究方面也是如此[44～49]。对于自然界中某些必不可少的生态因子，如降雨和风，由于其较难掌控，国内外在这一领域的研究工作开展的较少。事实上，降雨和风直接或间接地影响着昆虫种群的发展动态。例如：降雨与空气湿度密切相关；降雨可以提高空气的含水量和土壤湿度，从而对昆虫产生影响；降雨也可以成为直接杀死昆虫的一个因素。蚜虫、红蜘蛛在暴雨后种群数量往往减少很多。另外，降雨影响昆虫的活动，使诱虫灯失去了作用；连续的降雨也常常会影响赤眼蜂、姬蜂和茧蜂的寄生率。而风与蒸发量的关系甚大，从而对湿度产生影响[50]。对昆虫来说，风有助于体内水分和周围热量的散失，从而对昆虫体温产生影响，一些体小的昆虫，如飞虱、蚜虫等可随风作远距离传播[7]。因此，风雨作为影响害虫种群动态的重要因子，其对害虫控制效应（发生量和发生程度）的深入研究和探讨将为害虫的综合防治奠定坚实的理论基础，同时提供重要的协同治理措施。

目前，降水对昆虫种群影响研究较多的主要是鳞翅目害虫棉铃虫（Helicoverpa armigera）。李登友等通过多年观测发现，棉铃虫的发生程度与发生季节（6—8月）的降雨量显著相关[51]。吴子江研究了棉铃虫种群生命表，研究结果显示棉铃虫自然种群的死亡率与降雨强度的冲刷作用相关性最强，其次是风力强度的刮挫作用，即所谓的“风助雨威，雨借风势”[52]。其他学者研究认为，降雨对棉铃虫卵和低龄幼虫具有冲刷作用，同时对蛹的呼吸代谢有一定的影响。土壤湿度是影响棉铃虫羽化的一个重要因子，其主要原因是幼虫和蛹因窒息而死，其次是蛹室和羽化通道因雨坍塌而阻止蛹羽化或蛾子出土[53]。对其他害虫的相关工作研究主要有金瑞华等对苹果蠹蛾（Carpocapsa pomonella）分布与降雨关系研究显示，降雨量愈大、降雨强度愈高及降雨次数愈多，幼虫和蛹的死亡率愈高，而化蛹率和羽化率则愈低[54]；汤才和黄德超研究了降雨对湿地松粉蚧第1代低龄若虫的影响，其结果表明降雨尤其是暴雨的强烈冲刷，对低龄若虫有很强的致死作用，是导致初孵若虫大量死亡的重要因子[55]。

然而，麦蚜受风雨影响的相关研究显示：梁宏斌等通过研究降水和灌溉对麦双尾蚜（Diuraphis noxia Mordvilko）种群数量的影响，表明了田间和室内模拟降水可以明显降低麦双尾蚜种群数量[56]。张润志等认为气象因素，尤其是相对湿度和降水直接影响到麦双尾蚜（Diuraphis noxia Mordvilko）的基数、发育速率和种群大小，对其种群的增长有明显的抑制作用[57]。Mann等模拟风雨的实验表明：随着风持续时间的增加，蚜虫平均移动的距离在增加；随着降雨持续时间的增加，蚜虫从植物上逃离的比率也在增加；由强风或大雨导致的叶片晃动对蚜虫初始驱散起着相当大的作用[58]。曹雅忠等对麦长管蚜（Macrosiphum avenae Fabricius）自然种群生命表的初步研究结果表明，风雨是影响其种群消减的关键因子之一，5级以上的风或风雨交加可使麦长管蚜的种群密度下降30%～80%[59]。上述研究虽然显现出一定强度的风雨对蚜虫种群有明显的抑制作用，但其研究工作仍然薄弱。例如：风雨抑制蚜虫种群增长的关键时期，即对其种群增长过程中的不同发展阶段的干扰作用如何；不同强度、不同干扰时期的风雨与有效控制麦蚜（对寄主小麦）危害的作用，风雨对蚜虫个体或种群的干扰作用机理等科学与实际应用问题还了解甚少，而且都处于假想和尝试阶段，有许多问题尚待研究解决。为此，笔者课题组采用人工模拟的方法，研究了风、雨气象因子对麦长管蚜种群数量的干扰作用（未发表），为物理防治技术提供了新的契机，为害虫无害化防治打下坚实的基础，以保护农业生态系统的平衡。

随着人们对生态调控以及害虫综合防治意识的日益增强，坚持走可持续发展道路的信念越来越坚定，对环境保护所寄予的期望也越来越大。大风和降雨作为重要的生态因子，对害虫的生存和发展有极大地负面效应。为此，有效地利用这些生态因子进行调节、防控以及准确地预测预报为IPM提供了重要的理论依据，从而使害虫生态调控的理念得到更全面地发展[60～62]。由此可见，大风和降雨对农作物有害生物的影响及其在控制害虫发生危害等研究方面的重要性和理论价值应当受到更多植保领域科研工作者们的极大关注。

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