昆虫害虫生物防治方法

介绍

生物防治是利用生物体抑制害虫种群，使其危害较小。生物防治可用于对抗各种害虫，包括脊椎动物、植物病原体、杂草以及昆虫，但每种害虫的方法和制剂各不相同。本出版物将聚焦于昆虫及相关生物的生物防治。

认识害虫天敌的作用

害虫是指那些攻击我们人类想要保护的资源的物种，并且成功到要么变得经济上重要，要么只是一个j大的麻烦。它们只是我们周围昆虫物种中的一小部分。即使是许多我们认为重要害虫的物种，也只是偶尔对我们或我们的资源造成重大破坏。

天敌在限制潜在害虫密度方面起着重要作用。当农药对潜在害虫的天敌造成毁灭性破坏时，这一点已被反复证明。曾经经济价值较低的昆虫，在脱离天敌控制后，往往会变成有害害虫。相反，当发现无毒方法能控制关键害虫时，减少农药使用和天敌存活率提高，往往能减少曾经重要的次级害虫数量和损害。

害虫的天敌分为三类：天敌、寄生蜂和病原体。

天敌：多种不同的捕食者以昆虫为食。昆虫是许多脊椎动物饮食的重要组成部分，包括鸟类、两栖动物、爬行动物、鱼类和哺乳动物。这些食虫脊椎动物通常捕食多种昆虫，除非害虫数量极多，否则很少集中捕食害虫。昆虫和其他节肢动物捕食者更常用于生物防治，因为它们捕食的猎物种类较少，且节肢动物捕食者寿命较短，可能随着猎物密度的变化而数量波动。重要的昆虫天敌包括瓢虫、地甲虫、刺毛虫、花虫及其他真正的捕食性昆虫、草蛉和悬浮蝇。蜘蛛和某些螨类家族也是昆虫、螨虫害虫及其他节肢动物的捕食者。

寄生蜂：寄生蜂是发育在单一昆虫宿主上或体内发育的幼虫，最终杀死宿主的昆虫。成年个体通常自由生活，可能是捕食者。它们也可能以蜜露、植物花蜜或花粉为食。由于寄生蜂必须适应宿主的生命周期、生理和防御机制，它们的宿主范围有限，且许多寄生蜂高度专化。因此，准确识别寄主和寄生蜂物种对于利用寄生蜂进行生物防治至关重要。

病原体：昆虫和其他动植物一样，会被细菌、真菌、原生动物和病毒感染，这些都会引起疾病。这些病害可能减慢昆虫的摄食和生长速度，减缓或阻止其繁殖，甚至致死害虫。此外，昆虫还会受到某些线虫的攻击，这些线虫与其细菌共生体会引发疾病或死亡。在某些环境条件下，疾病可能会在昆虫群体中自然繁殖和传播，尤其是在昆虫密度较高时。

一个成功控制宿主的昆虫病原体种群的例子是吉普赛蛾的病原体——昆虫食蚜虫（Entomophaga maimaiga）。这种真菌被认为大约于1911年引入，但直到1989年才在新英格兰广泛且丰富的森林中被发现。多年来，它一直在这里控制着吉普赛蛾的种群。它在落叶层中越冬，作为休眠孢子，当吉普赛蛾幼虫存在时孢子会发芽。一龄毛虫会被风驱散，掉落到森林地面的幼虫很可能是在爬到树上时感染的。当这些幼虫在树冠层取食时，如果降雨充足，它们体内的真菌会产生孢子，孢子传播给其他毛毛虫。如果条件合适，这一感染周期将在幼虫阶段再次发生。大型毛毛虫白天在森林落叶中休息，同时也容易通过发芽的休眠孢子感染。<>月底，随着感染毛毛虫大量死亡，新的休眠孢子会被产生以度过下一个冬天。这种生物防治剂依赖于季节中适当时间的降雨才能发挥作用。

野外生物防治的应用

野外生物防治主要有三种方法：1）保护现有的天敌，2）引入新的天敌并建立永久种群（称为“经典生物防治”），3）大规模养殖和周期性放生，无论是季节性还是大量释放。

1. 保护现有天敌

减少农药使用：大多数天敌对农药极为敏感，农药使用是其在野外效果的主要限制。当初启发综合害虫管理（IPM）的想法是结合生物和化学防治，将农药使用量减少到经济生产所需的比较低限度，并以对生物防治剂干扰比较小的方式施用所需农药。通过使用抗病品种、减少害虫丰度或损害的养殖方法、控害虫交配或觅宿行为，以及在某些情况下的物理防治方法，可以减少对农药的需求。然而，许多IPM项目未能突破开发采样方法和农药施用经济门槛的一阶段。

美国农业部和环保署对主要作物农药使用的多项调查显示，自1980世纪<>年代末以来，美国农药使用的数量一直保持稳定或增加。尽管不同作物和农药类别存在差异，但总体趋势是，由于以经济门槛取代日历喷洒和使用低剂量有效农药，此前的减少因处理面积和每季处理次数的增加而被逆转。害虫管理的停滞促使人们呼吁将IPM重新聚焦于通过更深入理解害虫生态、增强动植物防御能力以及建立有益生物种群来预防害虫问题。这种策略有时被称为“生物密集型IPM”。

选择和使用农药以更大限度减少对天敌的影响

农药对天敌种群的影响取决于化学物质的生理效应以及农药的使用方式——例如施用方式和时间。虽然杀虫剂和杀螨剂有可能对昆虫和螨虫的天敌有毒，但除草剂和杀菌剂有时也具有毒性。已编制了一个关于农药对有益昆虫、蜘蛛和螨虫影响的数据库（综述见Croft 1990和Benbrook 1996）。该数据库比较了不同农药的毒性与“选择性比”——即杀死目标害虫50%所需剂量除以杀死50%受影响天敌的剂量。在杀虫剂中，合成拟除虫菊酯类是毒性比较高的有益类，而苏云金芽孢杆菌和昆虫生长调节剂则是毒性比较低的。一般来说，系统性杀虫剂需要食用植物材料才能暴露，而必须摄入以产生毒性的杀虫剂对天敌的影响远小于害虫。

农药对天敌生理的影响可能比直接毒性更为微妙。多种杀菌剂如苯诺米、噻噻胺甲基和卡宾达齐姆，能抑制捕食性植物螨的产卵。某些除草剂（二空草和百草枯）使葡萄园处理后的土壤对捕食性螨虫具有驱避作用。

通过精心安排和施药位置，减少有益生物与农药的接触，可以减少农药对天敌的影响。较不持久的农药能减少接触，尤其是在了解天敌生物学的情况下，避免易感生命阶段。在高害虫密度区域点点施用或田间交替带状施药，可能使邻近地区的天敌不受影响。限制处理区域的效果可能取决于天敌和害虫的活动性。

为天敌提供栖息地和资源

天敌在东北部冬季通常不活跃，因此除非每年重新放归，否则必须有适合越冬的环境。一些寄生蜂和病原体会在宿主体内越冬（宿主体内可能也有过冬需求），但也有的可能在作物残留物、其他植被或土壤中越冬。一个经典例子是果园中掠食性螨虫的越冬。这些果园中的地被植物在冬季提供庇护，能避开果树所用农药的危害，同时也是花粉和替代猎物的来源。

许多捕食者和寄生蜂的成虫在夏季可能需要或受益于花粉、花蜜或蜜露（蚜虫产生的）。许多作物开花时间短暂，因此田边或田内的开花植物可能需要作为花粉和花蜜的补充来源。然而，田内植物的多样化也可能干扰宿主寻找效率，尤其是对专门寄生蜂而言。广泛捕食者的种群可能因花粉和替代猎物的可用性而稳定，但捕食者的有效性仍取决于它们是否足够迅速地通过聚集或繁殖反应来应对目标害虫的爆发。因此，植物多样性或其他补充天敌营养的方法必须基于对天敌和害虫的行为和生物学的了解。

例如，本地瓢虫Coleomegilla maculata是科罗拉多马铃薯甲虫卵和早期龄幼虫的重要捕食者。以马铃薯甲虫为食的种群依赖于周边田地中蚜虫猎物的供应，包括苜蓿、十字科植物、葫芦科植物和玉米作物，以及玉米和多种杂草（如蒲公英和黄芝麻）的花粉供应。虽然目前这种天敌尚未单独控制科罗拉多土豆甲虫，但更多关于管理农业景观中斑斑C种群的知识将会使其更有效。

2. 引入新的天敌并建立永久人口

这一过程需要对害虫的生物学、潜在的天敌及其生物学，以及可能的意外后果（例如对非害虫的本地物种或其他害虫的天敌产生负面影响）进行深入研究。在发现、研究并收集到合适的天敌后，必须进行隔离，以消除天敌种群中的病原体或寄生虫。然后，在目标害虫丰富且干扰比较小的场所，谨慎释放天敌，注意敌人和害虫生命周期的适当时机。尽管这一过程漫长且复杂，但一旦成功，只要在生产过程中注意对天敌的负面影响，效果可以令人印象深刻且持久。

通过成功引入新天敌控制害虫的一个例子是苜蓿象鼻虫。苜蓿象鼻虫原产于欧洲，早于1904年在美国被报道。它大约于1951年出现在美国东部，到了1970年代已成为全国主要的害虫。幼虫密度足够高，大多数种植者每年需喷洒一次或多次。多种寄生蜂被引入欧洲以对抗这种害虫。成功的引入包括两种寄生蜂攻击幼虫、一种攻击成虫，以及一种寄生蜂和捕食者攻击卵。一项收集有效天敌、大量繁殖并释放后代的计划，有助于部分物种的传播。这些天敌，加上感染幼虫和蛹的真菌病，使得东北部大多数年份的苜蓿象鼻虫密度远低于经济损失水平。这种生物防治的成功得到了栽培方法的提升，例如通过时机扦插以减少象鼻虫数量并避免破坏天敌。引入更多针对其他苜蓿害虫的天敌，以及使用抗虫苜蓿品种，使杀虫剂对苜蓿斑叶蛾和蚜虫的使用效果有所减弱，从而避免了对苜蓿象鼻虫天敌的破坏。

3. 大规模文化及周期性释放天敌

一个。季节性接种释放

在某些情况下，由于天气或缺乏合适的宿主或猎物，天敌无法在东北部成功越冬。在其他情况下，如温室，所有可能的天敌栖息地在季节或生产周期结束时被移除。因此，尤其是在一年生作物或其他高度扰动的系统中，可能需要定期重新引入天敌以维持对害虫的控制。

季节性释放寄生虫和捕食者的接种方式，是欧洲温室生物防治中非常成功的策略。种植者采用这一策略是因为许多温室害虫对杀虫剂具有抗药性，且化学防治成本不断上升。该项目当初围绕利用寄生蜂Encarsia formosa对抗温室白粉虱，以及利用掠食性螨类Phytoseiulus persimilis对抗两斑红蜘蛛而构建。多年来，为了控制其他害虫，如蓟马、叶矿蛾、蚜虫、毛毛虫以及其他白粉虱种类，也陆续增加了天敌。在欧洲，使用生物防治的成本现在远低于对害虫使用化学防治的成本。种植者通过推广顾问、专业期刊和种植者研究小组网络，了解项目实施细节、新进展及新天敌。

田间季节性接种释放的两个例子是使用寄生蜂Pediobius foveolatus对抗墨西哥豆甲，以及使用寄生蜂Edovum puttleri对抗科罗拉多马铃薯甲虫。这两种寄生蜂都无法在美国东北部过冬。然而，已有方法在实验室中饲养并每年释放它们，它们在野外繁殖，季节性地杀死宿主。P. foveolatus 已商业化，E. puttleri 正在由新泽西州农业部饲养并释放用于茄子的 IPM。

b.生物杀虫剂或洪水释放

这两种方法与生物防治方法有根本不同，因为它们并不旨在建立一个自然敌人种群，使其繁殖到与宿主或猎物种群长期平衡的水平。相反，这个想法是像使用杀虫剂一样使用生物制剂——释放出大量杀虫剂，从而减少害虫数量。大多数市面上可用的昆虫病原体配方被大量使用。

基于苏云金芽孢杆菌的产品是著名的生物杀虫剂例子。Bt喷雾本质上是一种杀虫剂，通过麻痹昆虫肠道起作用（根据所用品种，可能是毛虫、科罗拉多叶甲虫或榆叶甲幼虫，或蚊子或真菌蚊幼虫）。细菌产生的蛋白质是使肠道瘫痪的活性成分，而在许多产品中，没有可存活的细菌孢子，只有活性蛋白的制剂。因此，该病不会在昆虫种群中继续传播。

有益线虫是大量释放的活天敌之一。这些线虫要么穿越土壤，要么在土壤表面移动，并积极攻击它们的昆虫宿主。进入后，它们释放共生细菌，细菌繁殖并杀死宿主。线虫以细菌和昆虫组织为食，然后交配繁殖。一到两周后，新的幼线虫会从昆虫尸体中孵化，寻找新的宿主。线虫极易受干燥、紫外线照射和极端温度影响。它们对付生活在土壤上或土壤中的昆虫，或其他受保护环境（如植物内部挖洞）比较有效。充足的湿度和约53至86华氏度的温度是成功的关键。

野外大量释放昆虫和螨虫天敌仍然相当昂贵，因为大量饲养、储存和运输所需的活体生物的成本高昂。然而，针对天敌人工饲料及其他商业生产领域的研究仍在降低成本。