有害生物综合管理理论的发展及其展望

 http://lyj.hunan.gov.cn/ 时间:2003-09-24 00:00 信息来源:
  1、 IPM发展的历史回顾
  对于有害生物,人类已经提出了10多种防治策略,如综合防治(Integrated Control,
  IC)、有害生物综合管理(Integrated pest management ,IPM),有害生物总体(Total Pest Management,TPM)、有害生物区域治理(Area Pest Management、APM )、有害生物合理治理(Rational Pest Management,RPM)、有害生物生态管理(Ecological Pest Management,EPM)、强化生物因子的综合(Bilologically-intensive IPM,Bio-IPM)、以生态学为基础的有害生物学治理(Ecologically Based Pest Management,EBPM)、有害生物可持续控制策略(Sustainable Pests Management,SPM)、植物医学(Phytomedicine)和森林健康(Forest
  Health)等。在这些防治策略中,有害生物综合管理(IPM)的影响最大,并随着社会的发展和经济、技术水平的提高不断的发展和完善。
  
  在有害生物的防治策略上,二次世界大战之前基本上是自然防治和农业防治。20世纪40年代DDT、六六六等杀虫剂出现以后,使人类对化学农药的信任和依赖程度达到了空前的高度。但随着时间的推移,杀虫剂带来的“3R”问题,使人类对有机农药的使用产生了怀疑。1962年美国生物学家Rachel Carson发表的《寂静的春天》,使人们受到了强烈的震惊,并开始寻找防治病虫新的出路。20世纪70年代以后,人类逐渐地认同了有害生物综合防治(IPC)和有害生物综合管理(IPM)的思想。IPM防治策略的最初想法只是协调化学防治和生物防治之间的矛盾,随着科学技术的不断发展,后来发展成为一种建立在生态学基础上的针对作物生态系统中全部有害生物并广泛利用各种控制技术的有害生物管理方法。
  综合防治(IC)这个术语是由Michelbacher等人 1952年在加利福尼亚洲防治胡桃害虫时首次提出的,并将它作为正确选择杀虫剂的种类、施药时间和剂量、保护有益的节肢动物的有效方法加以利用。
  1956年引用了这一术语,采用生物和化学方法综合治理农作物的有害生物。但最后还是昆虫学家Stern 等人[3]在 1959年将生态学的原理应用于对害虫的生物和化学防治之中以后,才使其第一次接近这个概念。随后,它被扩展到包含所有的防治方法和包括昆虫、植物病原体、线虫、杂草、脊椎动物等所有的有害生物。1972年在美国联邦政府机构环境质量委员会(CEQ)《有害生物综合治理》一书中正式提出了IPM这一概念。从此,这一概念在植物保护界中被广泛的应用。20世纪80年代以后,IPM作为一种经济有效且保护环境的有害生物防治方法,广泛应用于农业、林业、公共卫生等领域。
  
  IPM是人类在同有害生物作斗争的生产实践中总结和发展起来的一种有害生物治理策略,它的着眼点是只需把害虫种群控制在不造成经济损失的水平之下,对待害虫采取“容忍”的态度,不强调彻底消灭。主张尽量不使用化学防治,强调自然控制,重视生物防治,每年的防治费用不应大于害虫危害所造成的经济损失。IPM着重生态学原则,强调所采取的防治措施不要影响社会安全和破坏生态平衡。
   2、 早期的IPM思想
  
  1959年,Stern等人将综合防治定义为“一种将生物防治和化学防治结为一体的、实用的有害生物防治方法。只是在必要的时候才采用化学防治手段并且要将其对生物的破坏最小化。综合防治既可以利用自然存在的生物进行防治,也可以通过人工诱导的生物因子进行生物防治”。
  
  20世纪60年代中期以前的防治,实际基本上是以化学防治为主。在这一时期,人们强调将害虫彻底消灭掉。如在我国就先后提出过“治早、治小、治了”、“及时治、连续治、彻底治”及“预防为主、积极消灭”的防治方针,但实践证明,单纯的依靠化学农药消灭森林害虫的想法是无法实现的。
  
  上世纪60年代以后,生态学尤其是昆虫生态学的发展和人类对化学农药的局限性认识,有害生物治理的理论也得到了进一步的发展。人们深刻的认识到害虫不是那么容易的被消灭掉,化学有机农药也不是万能的,生态因素和天敌在对害虫控制中发挥着重大的作用。由此,人们想到了要对害虫进行“管理”,充分发挥天敌的作用,不要过分的强调要彻底消灭害虫。
  3 、具有“容忍”思想的IPM理论
  
  Geier等人[6-7]1961年提出对害虫种群进行“管理”(management)这一想法后,人们不再仅仅单纯的考虑如何对有害生物进行“防治”(control),而是更关注于建立在生态学基础上的管理。人们在防治有害生物的策略和思想上都发生了很大的变化,如Pickett等人(1965 )就认为综合防治实际上是一个节肢动物的种群管理计划,它通过最大限度地增强环境的抵御能力并在危害超过经济阈值时辅以有选择性地施用杀虫剂,使有害生物种群密度保持在经济阈值以下。[8]Smith等人(1967)也在《综合防治》一书中将综合防治描述为“是一种有害生物种群管理体系,利用所有适当的技术降低有害生物的种群密度使其保持在可造成经济损失的水平之下,或者控制种群数量防止其造成危害”。1967年,联合国粮农组织(FAO)在罗马召开的第一届有害生物综合防治专家小组会议,也将综合防治定义为“一个有害生物管理体系,它依据相关环境和有害生物种群动态,尽可能协调一致地采用所有适当的技术和方法,将有害生物的种群控制在可造成经济损失的水平之下” 。
  随着对害虫进行管理思想的提出,人们开始强调“经济受害水平”(Economic Injury Level, EIL)和“经济阈值”(Economic Threshold, ET)。在防治策略上,改变了彻底消灭害虫的想法,更多的是考虑害虫的生态学问题,只是在人类“不可容忍”的情况下,才协调的选用一些适当的技术和方法。因此,人们认为IPM是一种多学科的管理方法,具体体现在审慎地采用多种最有效的方法将有害生物种群控制在可容许的水平。IPM理论就是在这样一种特定的背景下产生的一种社会、环境及经济诸方面都可接受的涉及多学科的控制技术方法。
  
  随着IPM的不断发展和完善,人们的注意力更加集中到害虫和天敌的种群变化及其与寄主植物的相互关系上。从经济和生态学意义上讲,就是将有害生物的控制最优化。IPM是建立在生态学基础上的有害生物防治策略,它主要依赖自然致死因子如天敌等,并寻找尽可能不对这些因子产生破坏的防治方法。IPM也使用农药,但只是在对有害生物种群和自然控制因子进行的系统监测表明确有需要之后才使用。从理论上讲,一个IPM计划要考虑到所有可行的有害生物防治措施,包括不采取任何措施,综合评价各种防治技术、栽培技术、气象、其他有害生物和要保护的作物之间的相互作用和影响。其要点是在将对人类健康、环境和非靶标生物的影响最小化的前提下,长期预防与控制有害生物危害。
  
  首选的有害生物管理技术是提高自然界中存在的生物控制力,栽种抗病虫植物品种或品系,选用对人类或非靶标生物危害轻的低毒农药,采用修剪、施肥、灌溉等田间管理措施减轻有害生物危害,改造栖息地环境使之不利于有害生物生长。
  
  可以说,IPM是一个选择和使用有害生物控制技术的决策支持系统。在一个治理过程中是使用单一的控制技术,还是统一协调地应用多种技术是建立在成本效益分析的基础上的,它充分考虑了生产者、社会和环境的利益及对他们的影响。在协调决策和行动过程中,它运用最合适的,有利于经济和环境的控制有害生物方法和策略来达到管理有害生物的目标。有害生物综合管理的要素包括:(a) 预防有害生物危害;(b) 对有害生物及其危害实行监测;(c) 确定有害生物种群密度和危害阈值;(d)在考虑人类健康、生态影响、可行性和成本效益等的前提下, 应用生物、栽培、机械和化学等多种防治方法治理有害生物,使其种群数量低于预设的危害阈值水平;(e) 评估有害生物治理的绩效。[11]
   4、 我国对IPM理论的研究与实践
  
  在我国,对IPM认可的时间比较早,IPM在有害生物管理工作中发挥了巨大的作用。从1975年起,我国就将“预防为主、综合治理”确定为我国植物保护工作的方针,可以说这既是在IPM理论基础上提出来的,也是在长期的有害生物防治工作经验基础上总结出来的。“综合防治”的含义与IPM策略是一致的,而“预防为主”这一思想是对IPM思想的重要补充。从“六五”以来的松毛松综合防治工作[12],就是一次成功的理论研究和实践尝试。
  我国学者对IPM的定义虽不尽相同,但对具体的含义和理解还是比较一致的[13-15]:a以生态学原理为基础,把有害生物作为其所在生态系统的一个组成部分来研究和控制;b强调各种防治方法的有机协调,尤其是强调最大限度的利用自然调控因素,尽量少用化学农药;c提倡与有害生物协调共存,强调对有害生物的数量进行调控,不强调彻底消灭;d 防治措施的决策应全面考虑经济、社会和生态效益。
  
  同时,我国学者也指出了IPM理论的不足之处,如对如何提高系统本身的自我调控能力强调的不足,没有考虑有害生物的发生趋势,没有把每一项措施作为增加系统稳定性的因子等。[16]
  总之,IPM作为作物保护/有害生物管理系统(crop protection/pest management
  system),它喻示着从社会经济学意义上,将各种跨学科的方法手段应用于农业生产体系中。
  
  IPM是一种具有良好生态学基础的可持续农业生产方式。它一般针对农业生态系统(agroecosystem)中所有有害生物,将农作物视为一个能将太阳的能量转化为可收获的产品的系统。在IPM方案中,强调在通过对有害生物进行管理而取得经济效益的生产实践中,要尽可能的减少对作物、人类健康和环境所造成的危害;强调在有害生物发生前的预先处理和预防。IPM使用所有适当的管理技术,如增加自然天敌、种植抗病虫作物、采用耕种管理的方法、正确使用杀虫剂等。它的目标是限制有害生物的发生,尽量使用对环境有益的耕作和生物措施,只有当病虫大面积爆发流行或其危害超过经济阈值时,才应用化学药剂。
   5 、PM思想的发展和展望
  
  针对IPM的某些局限和不足,近年来有些学者相继提出了一些不同的策略和理论,从不同的角度丰富了IPM理论。如有人提出“有害生物生态管理”(Ecological
  Pest Management,EPM)的概念[17],试图以此来取代IPM。EPM强调系统观点和生态学原则,运用任何适宜的措施调控害虫种群,不断改善农业生态系统功能,达到环境安全、经济高效、生态协调、持续发展的目的。EPM是上个世纪80年代中期在IPM基础上发展而来的一种有害生物控制策略,其内容与IPM基本类似,但它更强调与环境的关系,强调系统的健康和可持续发展,可以认为它是对IPM的进一步发展,它与美国的“新林业”思想和德国的“接近自然林业”理论有许多相似之处,都强调森林生态系统的管理和研究。
  1956年德国科学家Braun曾首先提出了植物医学(Phytomedicine)一词,但很长时间一直没被广泛采用。1971年Grossmann重新提出了这一概念,并将植物医学的内容确定为病因、罹病植物和植物保护3个层次,以罹病植物为中心。1994年我国学者将其定义为“保护植物健康,预防、缓解和治疗植物疾病的科学和技术” [18]。植物医学这一策略与IPM有相同之处,但也有明显的区别。植物保护学一般是把保护植物的重点放在了控制病虫上面,往往忽视了植物保健、抗性和补偿能力的提高等方面。而植物医学包括植物预防、植病防治和植物保健三部分的内容。植物医学的医治策略是以预防医学为基础,强化预防为主的方针,强调要发展植病诊断技术,积极采取高新技术和有效措施来控制疾病,同时,大力发展植物保健技术。在预防失败的情况下,通过可靠的诊断分析,采取措施进行医治。但病害控制住以后,植物医学的任务还应给植物以保健。
  森林健康(Forest Health)理论是上世纪90年代刚刚兴起的一个理论,他也是在IPM基础上发展起来的的一个防治策略。在美国,人们把森林病虫火等灾害的防治统一上升到森林保健的高度去认识,近年来他们正是按照森林保健这样的一个思路来实践森林病虫火灾的预防和森林的保护工作。在森林健康这一策略指导下,森林保护工作者的任务将主要是保持森林的健康,恢复森林的健康,建立和发展健康的森林。这一策略与IPM有着本质上的区别,IPM虽然也强调通过抗性育种、营林措施等提高森林的抗性来达到防治病虫害的目的,但其出发点仍然是控制病虫,这些做法只是各种防治方法和措施中的一种。而森林健康的理念则不仅仅是针对病虫等致灾因子,注意力更主要的是放在了森林本身,不再把病虫作为工作的主要目标了,而是把培育健康的森林作为工作的主要目标。因此,这一理念完全改变了森林有害生物治理工作的指导思想,使它在一个更高的层次上发生了转变,从一个全新的角度去审视森林有害生物在整个森林生态系统中的地位和作用,它更加注重森林系统的结构和稳定性,从而达到保持森林健康生长的目的。
  1987年世界环境与发展委员会提出了“可持续发展”(Sustainable Development)的概念,这一思想很快为世界各国所接受。1992年世界环发大会明确了人类社会可持续发展的战略,我国也于1994年发布了《中国21世纪议程》,1995年第13届国际植物保护大会将主体确定为“可持续的植物保护造福于全人类”。由此,害虫的可持续控制策略(Sustainable Pests Management,SPM)成为人们的热门话题。SPM策略所寻求的是既能满足当前社会对有害生物控制的需求,又不对满足今后社会对有害生物控制需求能力构成危害,他是一种经济、社会、生态效益相互协调的有害生物控制策略。是以生态体系为基础的,通过对整个生态体系的维护与调控,增强体系的结构和功能的稳定性,发挥生态体系对有害生物的制衡作用。[20]SPM是强调从生态系统的角度出发,而IPM强调的是从生态的角度出发,因此,SPM是在IPM基础上的一次大的飞跃。
  
  随着可持续理论的不断深入,人们越来越深刻的认识到可持续林业将是未来林业的发展方向。同时,森林有害生物防治也必将以可持续发展理论为指导,使森林有害生物的控制与可持续林业发展协调一致,森林有害生物可持续(Sustainable Pests Management in Forest,SPMF)思想也因此应运而生。
  SPMF强调森林生态系统对生物灾害的自然调控功能的发挥,协调运用与环境和其他有益物种的生存和发展相和谐的措施,将有害生物控制在生态、社会和经济效益可接受的低密度,并在时空上达到可持续控制的效果。可持续发展是21世纪的发展主题,森林有害生物可持续控制是生态环境建设和社会经济可持续发展的重要组成部分,也是森林有害生物控制的必然选择。
  综上所述,作者认为一个理想的有害生物管理策略,应该具备以下特征:a 目的:根据作物的不同栽培目的,达到最大限度的满足当代和后代在经济、社会和生态等各方面的需求;b 出发点:采取的任何措施和方法,都必须从生态系统的角度出发,追求系统结构和功能的合理与稳定;c 措施和方法:一是通过对生态系统的调控和维护,达到系统健康稳定的状态;二是增强作物自身的健康和抗性,使其免遭有害生物的危害;三是在上述两项措施没有完全达到目的的情况下,通过采取任何适当有效的方法和措施,降低有害生物的种群密度,恢复系统的健康和稳定。
  
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有害生物综合管理理论的发展及其展望

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