生物防治

采用生物制剂抑制害虫的自然防治策略一般分为生物防治策略。在常规用法中,这个术语通常指的是饲养和释放天敌的行为:寄生虫、捕食者或病原体。“生物防治”的更宽泛的定义包括任何旨在保护或保存天敌的相关管理活动。

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生物防治剂
生物防治剂包括多种多样的生命形式,包括脊椎动物、无脊椎动物、真菌和微生物。这些有益的物种在大多数自然群落中都很常见,尽管它们的存在经常被忽视,但它们通过调节宿主或猎物数量的密度,帮助维持“自然的平衡”。当这种生态平衡被自然事件或人类干预破坏时,昆虫物种往往成为“害虫”。生物害虫控制努力通过以下三种方式之一来重建这种平衡:

  1. 进口.在引进了外来害虫的国家,进行国外勘探以识别和收集天敌。在发现一种潜在的生物防治剂后,对它进行了广泛的评估,以确保它的生态和寄主范围与它将被引入的社区兼容,并且一旦释放它就不会成为害虫。人们在新的栖息地饲养和放生合适的候鸟,希望它们能扎根并抑制害虫的数量。
  2. 保护.多种管理活动可以用来优化天敌的生存和/或有效性。保护活动可能包括减少或消除杀虫剂的使用,以避免杀死天敌,错开相邻的田地或行收割日期,以确保持续提供宿主(猎物),或提供庇护所、越冬地点或其他食物来源,以提高有益物种的生存。
  3. 增加.不能在新环境中生存和/或持续生存的天敌有时可以大量饲养,并定期释放以抑制害虫种群。在某些情况下,在几个关键地点释放少量有益物种,以抑制当地病虫害的爆发(接种释放)。在其他情况下,在一个地点释放更多的害虫,用天敌淹没害虫种群(洪水释放)。

仅仅因为昆虫是捕食者或寄生虫,并不一定意味着它是一种很好的生物防治剂。自20世纪初以来,已有600多种益虫被引进美国。其中,只有大约20%作为生物防治剂取得了彻底的成功;另外的35%已经部分成功,而另外的45%从未建立或未能对害虫种群产生任何显著影响。从这些成功和失败中,昆虫学家得出结论:当生物防治剂表现出以下特征时,引入生物防治剂是最有效的:

  1. 窄宿主范围.广义掠食者可能是很好的天敌,但当其他类型的猎物也可用时,它们杀死的害虫不够多。
  2. 气候适应性.天敌必须能够在新栖息地遇到的极端温度和湿度条件下生存下来。
  3. 与寄主(猎物)生命周期同步.当害虫第一次出现或出现时,捕食者或寄生虫应该在场。
  4. 高繁殖潜能.好的生物防治剂能产生大量后代。理想情况下,寄生虫在每一代害虫中完成不止一代。
  5. 有效的搜索能力.为了生存,有效的天敌必须能够找到他们的寄主或猎物,即使在它稀缺的时候。一般来说,搜索能力越强,害虫密度越低。
  6. 处理时间短.捕食速度快或产卵速度快的天敌有更多的时间来定位和攻击其他害虫种群成员。小种群的高效天敌可能比大种群的低效天敌更有效。
  7. 在低寄主(猎物)密度下存活.如果一个天敌过于高效,它可能会切断自己的食物供应,然后饿死。最有效的生物防治剂将害虫种群减少到其经济阈值以下,然后将其维持在较低的平衡水平。

Entomopathic线虫

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昆虫Weed-eaters
就像食肉动物和寄生虫可以作为害虫种群的有效生物控制剂一样,食草昆虫也被证明可以有效地控制杂草种群。食草动物的摄食伤害可能会削弱植物或增加其对疾病、干燥、冰冻温度或其他食草动物的易感性。在任何情况下,受损的植物很可能是一个糟糕的竞争对手,而随着时间的推移,有益的物种将有机会收回腾出的空间。

生物防治是一种特别有吸引力的害虫防治替代方法,因为与大多数其他策略不同,它并不总是必须在每次发生虫害时重新应用。一旦天敌被释放到一个新的环境中,它们很有可能会建立起来,并提供一种自我延续的控制形式。生物控制也是增加而不是减少农业生态系统中物种多样性的唯一控制策略。这种多样性的增加往往会带来更大的稳定性,因为在食物网多样化的社区中,人口密度的野生波动并不常见。

生物控制不是解决大多数害虫问题的“权宜之计”。与其他形式的害虫控制相比,天敌通常需要更长的时间来抑制害虫数量,农民通常认为这是一种劣势。当杀虫剂仍在使用时,将天敌“整合”到作物或商品中也可能很困难。益虫通常对杀虫剂及其衍生物高度敏感复兴(恢复到喷洒前密度)通常比害虫种群慢得多。害虫的迅速复活往往会导致持续使用化学物质的恶性循环,从而阻止天敌的重新出现。

也许生物控制未来取得进展的最大潜力在于提高微生物病原体的成功率。这些生物中有许多是非常理想的生物防治剂:它们攻击的昆虫宿主范围很窄,它们对人类或家畜没有危害,它们对环境也不构成威胁。然而,作为一个群体,病原体从未被证明像其他形式的害虫控制一样可靠。它们很容易干燥,紫外线辐射和高温。它们在环境中存活的时间可能不够长,无法遇到宿主,即使它们存活下来,它们的毒性也可能太低,无法克服宿主的防御。

的例子
微生物
杀虫剂
然而,在过去的几年中,微生物杀虫剂的开发取得了令人鼓舞的进展。这些是商业用的孢子、毒素或病毒颗粒的悬浮液,可以与水混合,像传统的杀虫剂一样喷洒在作物上(见表2)。微生物杀虫剂比传统杀虫剂更好,因为它们抑制害虫种群,而不消除天敌和寄生虫的自然种群。

在我们开始从生物防治的全部潜力中获益之前,仍需要进行大量的研究。幸运的是,生物技术的新发展可能很快使我们能够创造出毒性更强、更容易大规模生产、对温度和湿度不那么敏感的微生物病原体的新菌株。目前正在进行改造一种普通土壤微生物的工作,荧光假单胞菌通过将来自于苏云金杆菌.显然,生物防治方面即将发生重大变化。

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