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综述:农业生态系统害虫控制策略的演变:从化学防治到绿色管理的转型
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月31日 来源:Journal of Pest Science 4.1
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这篇综述系统阐述了从化学农药转向绿色害虫管理的全球趋势,重点介绍了生物防治(天敌/寄生蜂/昆虫病原体)、植物源农药(印楝/水黄皮/柑橘油)、基因编辑技术(CRISPR-Cas9/RNAi)和纳米农药等可持续技术,同时探讨了ICT(信息通信技术)、无人机(UAV)和精准农业在气候适应性害虫管理中的应用,为实现联合国可持续发展目标(SDGs)提供科学路径。
农业生态系统正经历着从化学依赖到绿色管理的范式转变。随着联合国可持续发展目标(SDGs)的推进,传统化学农药带来的环境代价日益凸显——不仅污染食物链,更破坏生态平衡。在此背景下,害虫综合治理(IPM)框架正在整合多种创新技术,重塑现代农业的植保格局。
生物防治:自然界的平衡艺术
天敌生物和昆虫病原体展现出惊人的控害潜力。捕食性天敌如草蛉和瓢虫通过食物链调控害虫种群,而苏云金芽孢杆菌(Bt)等微生物农药则通过特异性毒素蛋白精准靶向鳞翅目害虫。这类方法最大程度保留了生态系统的自我调节能力,其控害效果经多国田间试验验证可持续3-5个生长季。
植物化学的智慧传承
从印楝树中提取的印楝素(azadirachtin)能干扰200多种害虫的蜕皮过程,而柑橘精油中的d-柠檬烯可溶解昆虫体表蜡质层。这些植物次生代谢产物在环境中半衰期仅48-72小时,且对传粉昆虫影响甚微。最新配方技术通过微胶囊化处理,使其田间持效期延长至传统化学农药的80%。
基因剪刀重塑作物防御
CRISPR-Cas9技术正在创制具有天然抗虫性的作物新品种。通过编辑CO2受体基因OsMPK3,水稻对褐飞虱的抗性提升3倍;而RNAi技术开发的喷雾制剂可沉默害虫关键基因,如针对棉铃虫的HaAce1基因dsRNA制剂,48小时致死率达95%。
纳米载体的精准递送
粒径<100nm的农药纳米胶囊展现出突破性的控释性能。负载氯虫苯甲酰胺的二氧化硅纳米颗粒在pH>7时缓释率可达72小时,较传统剂型减少用药量60%。石墨烯量子点标记的纳米制剂还能实现害虫体内的实时药效追踪。
智能农业的科技赋能
基于物联网的害虫监测系统正改写植保历史。搭载多光谱传感器的无人机(UAV)可识别0.5cm2的早期虫害病灶,结合机器学习算法,施药精度提升至厘米级。非洲农户通过手机APP接收的虫情预警,较传统测报方法提前7-10天。
这些技术协同作用正在构建全新的植保体系:在印度旁遮普邦,整合生物防治与精准施药的水稻系统农药减量达75%,而土壤生物多样性指数反升40%。气候智能型农业技术更展现出特殊价值,在应对蝗灾等气候相关性虫害时,卫星遥感与地面传感器的联动预警使防控窗口期延长3倍。
未来农业植保将呈现"三化"特征:防治策略生态化、技术操作智能化、管理决策系统化。随着各国对农药减量政策的强化,这些绿色技术有望在2030年前覆盖全球50%以上耕地,为碳中和目标贡献3%-5%的农业减排份额。
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