出品：科普中國(guó)

制作：楊泉峰、歐陽(yáng)芳、戈峰（中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所）

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心

《2021年全球糧食危機(jī)報(bào)告》指出，在2020年，全球有1.55億人面臨重度糧食不安全的問(wèn)題。

目前，我國(guó)糧食尚能保證基本自給、口糧安全，但受極端天氣、有害生物等不穩(wěn)定因素的影響，作為人口大國(guó)仍要保持警惕，并且需探索出一條可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)道路。

其中，在人類(lèi)歷史上，農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)一直是造成糧食大量減產(chǎn)的重要因素之一。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

害蟲(chóng)雖小，危害極大

按照昆蟲(chóng)的口器，即昆蟲(chóng)的“嘴巴”的類(lèi)型劃分，農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)大多數(shù)為咀嚼式和刺吸式兩類(lèi)害蟲(chóng)。

咀嚼式害蟲(chóng)有蝗蟲(chóng)、棉鈴蟲(chóng)等，刺吸式害蟲(chóng)有蚜蟲(chóng)、飛虱等。盡管這些害蟲(chóng)的體型一般都不大，但它們以大量個(gè)體組成害蟲(chóng)種群，同時(shí)取食危害同一株作物或者同一區(qū)域的農(nóng)作物，從而給糧食作物生產(chǎn)造成巨大的產(chǎn)量損失。

以咀嚼式害蟲(chóng)蝗蟲(chóng)為例，成蟲(chóng)體長(zhǎng)3-5厘米，但一平方公里的蝗群一天消耗的農(nóng)作物量，相當(dāng)于3.5萬(wàn)人一天的口糧！而刺吸式害蟲(chóng)麥蚜（小麥田最主要的害蟲(chóng)），麥蚜成蟲(chóng)體長(zhǎng)雖然只有區(qū)區(qū)2-3毫米，但據(jù)測(cè)算，麥蚜對(duì)小麥產(chǎn)量的損失率達(dá)到10%-30%。

（圖片來(lái)源：veer圖庫(kù)）

以蟲(chóng)治蟲(chóng)，大顯身手

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，害蟲(chóng)取食作物，同時(shí)害蟲(chóng)也有天敵。作物-害蟲(chóng)-天敵食物鏈構(gòu)成了一個(gè)較為穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。害蟲(chóng)的天敵昆蟲(chóng)包括捕食性天敵和寄生性天敵兩類(lèi)。

捕食性天敵昆蟲(chóng)包括瓢蟲(chóng)、蜘蛛、草蛉和食蚜蠅等，直接捕食害蟲(chóng)為食。寄生性天敵有寄生蜂等，寄生于害蟲(chóng)體內(nèi)或體表，以攝取寄主的營(yíng)養(yǎng)物來(lái)維持生存。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，天敵昆蟲(chóng)對(duì)害蟲(chóng)具有良好的控制作用，單頭七星瓢蟲(chóng)成蟲(chóng)平均每天可取食一百多頭蚜蟲(chóng)；更為吃驚的是，單頭食蚜蠅高齡幼蟲(chóng)平均每天可取食幾百甚至上千頭蚜蟲(chóng)。

天敵昆蟲(chóng)，危機(jī)四伏

2010年，《科學(xué)》雜志上發(fā)表一篇文章指出：相較于1960年，2010年全球的主要糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)接近3倍。這些產(chǎn)量的大幅增長(zhǎng)依靠的是使用大量化學(xué)農(nóng)藥、化學(xué)肥料，機(jī)械化播種、收獲等集約化生產(chǎn)措施。然而，長(zhǎng)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥不僅帶來(lái)了害蟲(chóng)抗藥性（Resistance）、害蟲(chóng)發(fā)生再猖獗(Resurgence)、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留(Residue)的3R問(wèn)題。

1960-2010年，全球的作物產(chǎn)量增長(zhǎng)情況。（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]）

更糟糕的是，大量化學(xué)農(nóng)藥的使用，以及機(jī)械化播種和收獲等集約化生產(chǎn)措施對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中自然天敵昆蟲(chóng)等有益生物有很強(qiáng)的殺傷作用，它們的種類(lèi)和數(shù)量均大量減少，進(jìn)而導(dǎo)致天敵對(duì)害蟲(chóng)的控制作用減弱，造成作物產(chǎn)量損失增加。

農(nóng)田中噴灑化學(xué)農(nóng)藥(S)或收獲(H)等措施后，天敵昆蟲(chóng)蜘蛛的數(shù)量顯著下降。（圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]）

種草養(yǎng)花，王者歸來(lái)

農(nóng)田中瓢蟲(chóng)等自然天敵昆蟲(chóng)處于很大的環(huán)境壓力下，那么如何來(lái)保護(hù)這些有益昆蟲(chóng)呢？

目前主要有兩方面的辦法：第一、研發(fā)對(duì)害蟲(chóng)高效控制但對(duì)天敵昆蟲(chóng)低毒或無(wú)毒的化學(xué)農(nóng)藥和生物農(nóng)藥，進(jìn)而減少其對(duì)天敵種群的殺傷作用；

在農(nóng)田田埂上種植可吸引和喂養(yǎng)天敵昆蟲(chóng)的植物。

對(duì)作物噴灑化學(xué)農(nóng)藥或機(jī)械化操作時(shí)，這些植物可作為天敵昆蟲(chóng)的生存與繁衍提供食物和居住場(chǎng)所。此外，這些植物上的植食性有害昆蟲(chóng)可作為天敵昆蟲(chóng)的獵物，從而喂養(yǎng)天敵昆蟲(chóng)。當(dāng)作物田的害蟲(chóng)發(fā)生時(shí)，天敵昆蟲(chóng)能捕食作物田上的有害昆蟲(chóng)。

關(guān)于第二個(gè)方法，2016年，《英國(guó)皇家學(xué)報(bào)-生物科學(xué)》國(guó)際雜志報(bào)道了瑞士一個(gè)成功的例子，通過(guò)在麥田邊緣種植多種開(kāi)花植物組成花帶，來(lái)喂養(yǎng)瓢蟲(chóng)、草蛉和食蚜蠅等多種大量的天敵昆蟲(chóng)，成功地控制了鄰近麥田的主要害蟲(chóng)黑足負(fù)泥蟲(chóng)。

我國(guó)也有在農(nóng)田田埂上種植植物來(lái)喂養(yǎng)天敵，控制作物害蟲(chóng)的研究。

在華北平原，小麥-玉米輪作田（小麥?zhǔn)斋@后，再種植玉米）是面積最大的種植方式。捕食性瓢蟲(chóng)是該區(qū)域重要的“農(nóng)田幫手”，可有效地防止麥蚜、玉米蚜對(duì)作物的危害。然而，長(zhǎng)時(shí)期大量使用化學(xué)農(nóng)藥防治麥蚜、玉米蚜等害蟲(chóng)，也殺傷了瓢蟲(chóng)等天敵昆蟲(chóng)，造成小麥-玉米輪作田的瓢蟲(chóng)等天敵昆蟲(chóng)的數(shù)量減少。小麥?zhǔn)斋@后，玉米出苗前，天敵昆蟲(chóng)缺乏棲息的植物生境，導(dǎo)致瓢蟲(chóng)等天敵昆蟲(chóng)數(shù)量進(jìn)一步減少。

蛇床（Cnidium monnieri）是一年生草本，屬傘形科、蛇床屬，分布在我國(guó)華北等大多數(shù)地區(qū)，其果實(shí)稱(chēng)為 “蛇床子”，具有經(jīng)濟(jì)和藥用價(jià)值。

蛇床草花期照片。（圖片來(lái)源：作者供圖）

近期，我國(guó)的科研人員在《害蟲(chóng)管理科學(xué)》國(guó)際雜志上報(bào)道了將蛇床草種植在小麥/玉米輪作田的田埂上，在小麥?zhǔn)斋@后玉米出苗前，蛇床開(kāi)花可為瓢蟲(chóng)提供大量的花粉食物和棲息生境，吸引和喂養(yǎng)大量的瓢蟲(chóng)；在玉米出苗后，瓢蟲(chóng)可以轉(zhuǎn)移到玉米地。因此，蛇床草可作為天敵瓢蟲(chóng)的“橋梁”生境，促進(jìn)其從小麥田轉(zhuǎn)移至玉米田，有助于提升其對(duì)玉米田的害蟲(chóng)控制作用。

在山東濟(jì)南(a)和德州(b)試驗(yàn)地，小麥、蛇床花帶和玉米上，瓢蟲(chóng)隨調(diào)查時(shí)間的數(shù)量變化。來(lái)源：參考文獻(xiàn)[4]

近期研究還表明，將蛇床草種植在棉田旁邊，有利于保護(hù)天敵瓢蟲(chóng)，減少棉田主要害蟲(chóng)棉蚜。蛇床草上有一種名為胡蘿卜微管蚜的蚜蟲(chóng)，該種蚜蟲(chóng)并不危害棉花、小麥和玉米等作物。該種蚜蟲(chóng)可作為獵物，被多種棉田天敵昆蟲(chóng)取食，比如龜紋瓢蟲(chóng)、異色瓢蟲(chóng)、七星瓢蟲(chóng)、食蚜蠅和草蛉等。因此，蛇床草上這種蚜蟲(chóng)可吸引并喂養(yǎng)大量的天敵昆蟲(chóng)。蛇床草上的天敵昆蟲(chóng)能轉(zhuǎn)移到棉田，減少棉蚜的數(shù)量。與不進(jìn)行防治的棉田相比較，種植蛇床草的棉田中棉蚜數(shù)量和棉蚜對(duì)棉花的危害率均減少了一半以上。由此，種植蛇床草顯著減少棉田害蟲(chóng)數(shù)量，同時(shí)也減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，進(jìn)而減少了對(duì)環(huán)境的污染。

2017年，聯(lián)合國(guó)發(fā)表《世界人口展望》報(bào)道中預(yù)測(cè)，世界人口在2030年將上漲至86億。因此，如何生產(chǎn)出足夠多的糧食來(lái)養(yǎng)活如此龐大的人口，同時(shí)減少對(duì)地球生態(tài)環(huán)境的污染和破壞，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，成為了目前擺在人類(lèi)面前的一大難題。

人類(lèi)在思考解決這些難題的時(shí)候，或許可以懷著敬畏和學(xué)習(xí)之心，從自然中尋找答案。

參考文獻(xiàn)：

[1] Godfray HCJ., Beddington JR., Crute IR., Haddad L., Lawrence D., Muir JF., Pretty J., Robinson S., Thomas SM., Toulmin C., 2013. Food security: the challenge of feeding 9 billion people. Science, 341: 730-731.

[2] Thomas CFG., Jepson PC., 1997. Field-scale effects of farming practices on linyphiid spider populations in grass and cereals. Entomologia Experimentalis et Applicata, 84: 59-69.

[3] Tschumi M., Albrecht M., Entling MH., Jacot K., 2015. High effectiveness of tailored flower strips in reducing pests and crop plant damage. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences, 282:20151369.

[4] Yang QF., Men XY., Zhao WL., Li C., Zhang QQ., Cai ZP., Ge F., Ouyang F, 2021. Flower strips as a bridge habitat facilitate the movement of predatory beetles from wheat to maize crops. Pest Management Science, 77: 1839-1850.


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