非作物生境管理技术的常见应用模式
来源：《农业资源与环境学报》2024年5期
作者：张艳军，杨殿林，王慧，赵建宁，张海芳，何北辰，刘雨欣，向子仪，王杰
单位：农业农村部环境保护科研监测所
摘 要
农业的集约化伴随着非作物生境的丧失，导致了农田生物多样性的锐减，削弱了天敌对农作物害虫的天然控制作用。害虫重发频发和农药残留污染严重威胁人类的食物安全。基于农田生境管理保育农田生物多样性，利用生物之间的平衡作用实现对农作物害虫的生态防控，是破解集约化农田生态与环境问题的关键，也是促进农业绿色可持续发展的根本途径。本文简述了农作物害虫生态防控的发展，系统归纳了农田生境管理的概念、原理、技术及应用进展，重点展望了非作物生境管理领域理论研究、方法技术和组织实践的发展方向，旨在为农作物害虫生态防控相关理论研究及应用实践提供参考。
（一）结论
众多学者就农田景观中作物与非作物生境的组成要素、结构特征和尺度效应对农田生态系统的害虫及天敌种群和群落的影响开展大量研究与探索，提出了一些生境调控生物多样性的理论假说，初步构建了农田生态系统生境管理的理论框架，指出了一些实现农业生态系统功能强化的可能途径，促进了农田生境管理的基础与应用研究。但是，农田生态系统生境管理增益控害是复杂的系统性科学问题，所涉及的科学原理与过程机制仍不够清楚。节肢动物多样性研究方法技术不足是限制农田生态系统结构与功能研究的重要因子，有待持续创新与集成。同时，应该认识到农田生境实践管理成功案例还不广泛，效果也不算显著。
（二）展望
为了加速实现农作物害虫生态防控，促进农田绿色可持续生产，有必要在农田生境管理的理论研究、技术优化和实践应用上加大攻关力度。
（1）理论研究
农田生态系统中非作物生境的植物组成影响节肢动物多样性的上行效应（Bottom-up），为了明晰植物多样性对节肢动物多样性的决定性，有必要探究不同类型非作物生境（主要针对植物组成）对节肢动物尤其是天敌多样性的保育效能及营养级联效应。为了避免诱发害虫种群增长，也需要研究非作物生境中各类植物的生物学特性与为节肢动物提供食源和栖息地功能之间的关系。作物生境与非作物生境具有明显的生态属性差异，二者形成的生物界面的“边缘/溢出”效应对农田生态系统中害虫及天敌种群和群落有重要影响。为了利于保育整体节肢动物多样性，涵养天敌多样性，并通过节肢动物食物网互作过程控制特定作物田主要害虫的发生，非作物生境在农田系统的面积占比及构型对增益控害的作用影响值得深入研究。此外，天敌的生活习性、扩散能力和作用方式等存在较大的种间差异，特定类群的天敌在非作物与作物生境之间的迁移扩散规律需要明确。同时，天敌类群溢出非作物生境进入作物生境调控害虫发生的效能及生态过程亟需个案研究收集证据以阐明这一科学问题。
（2）方法技术
宏DNA 条形码技术（DNA meta-barcoding）是近年新兴的分子生物学手段，可实现对生物样本多样性的快速、高通量检测，不仅可减少人为经验因素的干扰，还使生物多样性检测具有重复性并可被验证。非作物生境通过重塑节肢动物群落以涵养天敌调控害虫，其生态过程涉及农田生态系统中众多节肢动物种类及彼此间的复杂食物关系。近年来，PCR检测技术快速发展，在节肢动物食物网复杂结构的系统解析及其生态功能的挖掘利用中已有成功的应用。因此，为了提高节肢动物多样性研究的客观性、准确性和可靠性，笔者建议在农田生境管理基础研究中可集成应用传统物种形态分类和DNA条形码鉴定技术，利用特异性PCR 检测技术研究天敌-害虫的捕食或寄生关系，同时借助最新的机器学习和AI智能技术获取并处理错综复杂的数据信息以全面深刻地认识农田生境管理增益控害的机制。
（3）管理实践
首先，需要在技术层面上综合考虑害虫、天敌、授粉昆虫等的生活习性与迁移扩散规律，通过作物与非作物生境在空间和时间上的合理布局，优化农田生态系统结构，充分发挥“植物-动物”食物网功能。其次，需要在示范层面上打造样板案例，结合国家正在推动的生态农场建设，遴选基础好的典型农场或合作社进一步提升农田生境管理水平，建立生物多样性和农作物生长监测体系，连续采集数据分析技术模式在减药、增益、控害和稳产方面的多重效果。最后，在组织层面上创新工作机制，基于我国仍处于从小规模分散农业向集约规模化农业过渡阶段的实情，兼顾田块/农场小中尺度和区域大尺度，政府搭台引导，公司、合作社和农户协同合作，充分发挥机械化的优势，降低农田生境管理的难度。我们有理由相信，随着国家生态文明、乡村振兴战略的实施与推进，农田生境管理必将为破解集约化农田生态与环境问题，支撑集约化农业的绿色生态转型及可持续发展作出重要贡献。
编辑：张丹丹
校对 | 审核：潘淑君 王农
