出品：科普中國

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

　　監制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò )信息中心

　　《2021年全球糧食危機報告》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、有害生物等不穩定因素的影響，作為人口大國仍要保持警惕，并且需探索出一條可持續發(fā)展的農業(yè)道路。

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

　?。▓D片來(lái)源：veer圖庫）

　　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，農業(yè)害蟲(chóng)大多數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域的農作物，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(cháng)3-5厘米，但一平方公里的蝗群一天消耗的農作物量，相當于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(cháng)雖然只有區區2-3毫米，但據測算，麥蚜對小麥產(chǎn)量的損失率達到10%-30%。

　?。▓D片來(lái)源：veer圖庫）

　　以蟲(chóng)治蟲(chóng)，大顯身手

　　在農田生態(tài)系統中，害蟲(chóng)取食作物，同時(shí)害蟲(chóng)也有天敵。作物-害蟲(chóng)-天敵食物鏈構成了一個(gè)較為穩定的生態(tài)系統。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)體內或體表，以攝取寄主的營(yíng)養物來(lái)維持生存。農田生態(tài)系統中，天敵昆蟲(chóng)對害蟲(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(cháng)接近3倍。這些產(chǎn)量的大幅增長(cháng)依靠的是使用大量化學(xué)農藥、化學(xué)肥料，機械化播種、收獲等集約化生產(chǎn)措施。然而，長(cháng)期大量使用化學(xué)農藥不僅帶來(lái)了害蟲(chóng)抗藥性（Resistance）、害蟲(chóng)發(fā)生再猖獗(Resurgence)、農產(chǎn)品農藥殘留(Residue)的3R問(wèn)題。

　　1960-2010年，全球的作物產(chǎn)量增長(cháng)情況。

　?。▓D片來(lái)源：參考文獻[1]）

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

　　農田中噴灑化學(xué)農藥(S)或收獲(H)等措施后，

　　天敵昆蟲(chóng)蜘蛛的數量顯著(zhù)下降。

　?。▓D片來(lái)源：參考文獻[2]）

　　種草養花，王者歸來(lái)

　　農田中瓢蟲(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)對害蟲(chóng)高效控制但對天敵昆蟲(chóng)低毒或無(wú)毒的化學(xué)農藥和生物農藥，進(jìn)而減少其對天敵種群的殺傷作用；

　　第二、在農田田埂上種植可吸引和喂養天敵昆蟲(chóng)的植物。

　　對作物噴灑化學(xué)農藥或機械化操作時(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，從而喂養天敵昆蟲(chóng)。當作物田的害蟲(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，《英國皇家學(xué)報-生物科學(xué)》國際雜志報道了瑞士一個(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)黑足負泥蟲(chóng)。

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

　　在華北平原，小麥-玉米輪作田（小麥收獲后，再種植玉米）是面積最大的種植方式。捕食性瓢蟲(chóng)是該區域重要的“農田幫手”，可有效地防止麥蚜、玉米蚜對作物的危害。然而，長(cháng)時(shí)期大量使用化學(xué)農藥防治麥蚜、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)的數量減少。小麥收獲后，玉米出苗前，天敵昆蟲(chóng)缺乏棲息的植物生境，導致瓢蟲(chóng)等天敵昆蟲(chóng)數量進(jìn)一步減少。

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

　　蛇床草花期照片。

　?。▓D片來(lái)源：作者供圖）

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

　　在山東濟南(a)和德州(b)試驗地，小麥、蛇床花帶和玉米上，

　　瓢蟲(chóng)隨調查時(shí)間的數量變化。

　?。▓D片來(lái)源：參考文獻[4]）

　　近期研究還表明，將蛇床草種植在棉田旁邊，有利于保護天敵瓢蟲(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)可吸引并喂養大量的天敵昆蟲(chóng)。蛇床草上的天敵昆蟲(chóng)能轉移到棉田，減少棉蚜的數量。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量和棉蚜對棉花的危害率均減少了一半以上。由此，種植蛇床草顯著(zhù)減少棉田害蟲(chóng)數量，同時(shí)也減少了化學(xué)農藥的使用，進(jìn)而減少了對環(huán)境的污染。

　　2017年，聯(lián)合國發(fā)表《世界人口展望》報道中預測，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)養活如此龐大的人口，同時(shí)減少對地球生態(tài)環(huán)境的污染和破壞，進(jìn)而實(shí)現可持續發(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(zhù)敬畏和學(xué)習之心，從自然中尋找答案。

　　參考文獻：

　　[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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