病虫害管理的推-拉策略

 导  读

不同植物的“一推一拉”，让害虫远离作物，获得高产，效益可观！同时可（1）减少土壤侵蚀，提高土壤肥力；（2）控制寄生杂草菟丝子；（3）增强生物多样性；以及（4）增进畜牧业生产和人类健康！推-拉策略在非洲小农户中得到了广泛的应用！
为何有如此魔力？待你去探险。

译者:陈能场（广东省生态环境技术研究所研究员、中国科协环境生态领域首席传播专家）

原文：Zeyaur R. KhanJohn A. Pickett. 2008. Push-Pull Strategy for Insect Pest Management. In:(John L. Capinera ed.) Encyclopedia of Entomology 2008 Edition. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6359-6_3253

虫害管理的推拉策略(译者所加，源于网络）

虫害管理的推拉策略(译者所加，源于网络）

“推拉”策略是一种用于有害生物综合治理计划的新工具，它结合了行为改变刺激的组合来控制害虫和/或天敌的分布和数量。在这种策略中，通过使用掩盖寄主外观或具有驱避性或威慑作用的刺激，将有害生物驱除或阻止与主要农作物（推）接触。使用高度明显且具有吸引力的刺激，将有害生物同时吸引（拉）到其他区域，例如陷阱或陷阱农作物，在这些地方集中虫害，以利于控制。

 “推拉”一词最初是由澳大利亚的Pyke，Rice，Sabine和Zaluki于1987年提出的，是一种虫害管理策略。他们研究了驱虫剂和有吸引力的刺激物的使用来操纵棉铃虫的分布。减少棉花对飞蛾产生抗药性的依赖。这一概念后来在1990年由美国的Miller和Cowles正式建立和完善，他们将这种策略称为“刺激威慑转移”（stimulo-deterrent diversion）策略，同时开发了用于控制洋葱蝇的杀虫剂替代品Delia antiqua。

要制定可靠、稳妥和可持续的推拉策略，需要对害虫的生物学以及与其寄主，特定物种和天敌的相互作用的行为/化学生态有清晰的科学了解。根据要控制的害虫（其特异性，感官能力和移动性）和保护目标资源的不同，每种策略中组分的具体组合也有所不同。

在正在开发或实际用于控制虫害的几种推拉策略中，最成功的例子是在非洲控制谷物作物上的钻心虫。该战略是采用适合贫困农民的资源的技术制定的，采用率高和农民自发的技术转让，这个地区的农业产量因此增加，对粮食安全产生了重大影响。

非洲谷物钻心虫控制的推拉策略

玉米和高梁是东非主要混合作物-畜牧业系统数百万最贫穷人口的主要粮食和经济作物。钻心虫是玉米产量增加的主要制约因素之一。该地区至少有四种钻心虫（玉米禾螟、甘薯杆螟、玉米茎蛀褐夜蛾和Sesamia calamistis）感染玉米和高梁作物，报告产量损失的潜在产量为30-40%。钻心虫很难控制，主要是因为成年蛀虫的隐秘和夜间习惯，以及宿主作物茎为未成熟的阶段提供的保护。这些国家农业部向农民推荐的钻心虫主要控制方法是使用化学农药。然而，对许多资源贫乏的小规模农民来说，对钻心虫的化学控制是不经济和不切实际的。因此，迫切需要通过改进管理战略减少钻心虫损失，从而大幅度增加谷物产量，并使许多玉米和高梁生产者获得更好的营养和购买力。为了让非洲农民力所能及控制钻心虫，需要制定和调整非洲耕作系统的多样性，制定和调整简单和相对便宜的措施。一些国家和国际农业研究中心继续将日益稀缺的资源用于开发旨在通过钻心虫管理提高农业生产的技术，但收效甚微。

肯尼亚国际昆虫生理学和生态学中心（ICIPE）、英国洛桑试验站的科学家与东非其他研究机构合作，制定了管理非洲谷物钻心虫的推拉战略。该战略涉及综合使用间种作物和陷阱作物，使用适合农民的植物。这种推拉策略不使用任何化学威慑或毒素，而是使用驱虫植物来阻止害虫侵扰主要作物。这种推拉策略中使用的陷阱植物具有不让困住的钻心虫发育的固有能力，从而减少了受困昆虫的数量。该战略还试图充分利用谷物种植系统中的天敌。

谷物钻心虫的推拉策略包括将钻心虫捕获器捕获到高吸引的陷阱植物（拉），同时使用驱虫间种（推）将钻心虫从主作物中赶走。被确定为在推拉战术中有效的植物包括狼尾草（Pennisetum purpureum）、苏丹草（Sorghum vulgare sudanense）、糖蜜草（Melinisminutiflora），以及金钱草（Desmodium uncinatum and Desmodium intortum）。狼尾草和苏丹草被用作陷阱植物，而糖蜜草和金钱草赶走产卵的钻心虫。糖蜜草与玉米间种时，不仅减少了钻心虫对玉米的侵扰，而且还增加了钻心虫的天敌Cotesia sesamiae的数量（图127）。这四种植物作为牲畜饲料，对东非的农民具有经济重要性，在农民参与的农场试验中，在钻心虫和寄生杂草独脚金管理方面显示出巨大潜力。这些创新已在非洲资源贫乏的农民中得到现成的接受。虽然针对资源贫乏的农民，但可以吸取经验教训，并将其应用于有机或低投入的农业系统。东非的一万多农民现在采用推拉策略来保护他们的玉米和高梁免受谷物钻心虫的侵扰。

狼尾草(译者所加，源于网络）

金钱草(译者所加，源于网络）

虫害管理的推拉策略

Cotesia sesameae钻心虫幼虫在玉米-M、小花楠套种的寄生比例

推拉策略的工作原理

推动拉动战略在开发化学生态学和农业生物多样性方面采取了整体方法。负责钻心虫控制的植物化学包括从陷阱植物中释放有吸引力的挥发物和从间套中释放驱虫挥发物。为了了解推拉系统的化学生态学，利用气相色谱（GC）耦合电谱在钻心虫及其天敌的触觉上，对来自陷阱和驱虫植物的挥发性化学物质进行了研究。GC耦合质谱仪（GC-MS）初步确定了与EAG活动一致的GC峰值，并使用真实样本进行了确认。

在关于害虫的这项工作中，一个普遍假设是，非宿主植物通过释放驱虫剂或遮蔽的化学信息物质来识别昆虫，当然宿主植物也不可避免会产生这些化合物（图126）。在这种情况下，主谷类植物和非东道主糖蜜草将被认为具有一些共同的挥发性，因为它们都是禾本科家族的成员。在糖蜜草中，除了和禾本科成员产生的吸引物类化合物外，还发现了五个新的具有EAG活性的峰值。它们是：（E）-β-罗勒烯、a-异松油烯、β-石竹烯、蛇麻烯和（E）-4，8-二甲基-1，3，7-壬三烯。在食草昆虫破坏植物时，已经遇到过异质化学物质。这些化合物很可能与高水平的钻心虫定殖有关，在某些情况下，充当寄生虫的觅食线索，对产卵钻心虫具有排斥性。随后在行为测试中证明了这一点。调查豆类挥发物，表明D.uncinatum也产生了罗勒烯和壬三烯，以及大量的其他倍半萜烯，包括α-柏木烯。

六种宿主挥发物被发现对怀孕的钻心虫具有吸引力：壬醛、萘、4-烯丙基苯甲醚、丁香酚和沉香醇。最近的研究表明，玉米和高梁和狼尾草陷阱作物之间的飞虫偏好差异性与在人工黑暗期两小时内从陷阱作物植物中释放的四个电生理活性绿叶挥发物的较大爆发有关，此时钻心虫飞起，大多数钻心虫进行。虽然钻心虫在狼尾草上大量存活，但它产生一种黏性的物质，限制幼虫发育，只有少数能存活到成年。

陷阱植物苏丹草也提高了钻心虫天敌的效率。在苏丹草边界的玉米田里，与没有草界的田地相比，钻心虫的寄生明显增加。

推拉策略的好处

推拉策略的原则是最大限度地提高控制功效、效率、可持续性和产出，同时尽量减少对环境的负面影响。虽然该战略的每个单独组成部分在减少虫害数量方面可能不如广谱杀虫剂有效，但通过纵列式部署推拉部件，提高了效力。推和拉部件一般无毒，因此，策略通常与生物控制相结合。

为钻心虫制定的推拉战略是基础研究如何与技术转让联系起来的一个很好的例子，农民的参与导致农民之间的自发技术转让。推拉技术有可能改善小农户和农村家庭的生计，提高农业生产力，提高环境可持续性。肯尼亚19个区、乌干达5个区和坦桑尼亚的两个区的1万多户家庭现在采取的推拉战略帮助参与的农民在只有钻心虫和杂草都有问题的地区平均提高20%的玉米产量，50%以上。它构成了一个综合系统，同时解决钻心虫、杂草、土壤肥力和土壤水分保持等问题。它为小农户的创收提供了重要机会，并代表了一种平台技术，可以围绕这一技术增加新的创收和人类营养成分，如牲畜饲养。

玉米产量增加了，此外该技术还有以下额外好处，这让东非农民采用推拉技术的比率很高：

减少土壤侵蚀，提高土壤肥力

水土流失和低土壤肥力是东非非常普遍的问题。推拉策略利用一些现有实践在多功能上下文中解决这些问题。例如，为牲畜饲料和土壤保护种植狼尾草现在作为钻心虫管理的陷阱植物又具有另一个理由。同样，金钱草，一种固氮豆类，已经生长，以提高土壤肥力和优质饲料，也是一种有效的驱虫剂和除草剂。玉米间作脱盐减少了对外部矿物氮投入的需求，大多数小农人负担不起这些投入，而且无法负担，并提高了其他投入的使用效率。肯尼亚的一项长期研究表明，3年间玉米-金钱草间种下田间地区的总氮含量（图129）比与其他豆类间种的玉米田大量增加。

肯尼亚西部不同间作物下土壤中的总氮（N）含量（Khan et al，2006）。

寄生杂草独脚金的控制

巫婆草或半寄生植物菟丝子是谷物作物的根寄生虫，通过两个过程抑制宿主生长，营养竞争和光合作用损伤。寄生杂草独脚金侵扰了非洲40%的可耕地，给农业经济造成了70亿至110亿美元的损失。在非洲流行的23种独脚金属中，寄生杂草半寄生植物菟丝子（下图）是最具社会经济重要性的。在肯尼亚西部，据估计，种植到玉米和高梁、双色高梁Moench的土地中，有76%与半寄生植物菟丝子一起，造成高达100%的产量损失，相当于估计每年损失4 080万美元。由于农民放弃大量侵扰的田地，寻找新的田地，半寄生植物菟丝子的侵扰继续扩展到该地区的新地域。推拉策略通过间种玉米或高梁，以及用于钻心虫的驱虫植物金钱草，对菟丝子进行显著抑制。金钱草在抑制中采用的保护已经建立，涉及一种机制的组合，包括增加肥料氮的可得性、土壤遮阴和根系分泌化感物质。金钱草分泌具有菟丝子种子发芽刺激和激进生长抑制特性，通过自杀发芽和土壤种子库的不断减少，减少菟丝子种子。这种结合为土壤中原地减少地底种子库提供了一种新颖的方法。此外，由于金钱草是一种多年生作物，因此即使主作物处于淡季，它也能发挥其寄生杂草菟丝子控制作用，这一特性使其比大多数其他豆类更优越，而据报告，这种作物具有有限的菟丝子控制水平。

增强生物多样性

由于谷物农业系统的加强，农业生态系统中的生物多样性在过去几十年中大幅度减少，而经验数据显示，总体生物多样性增强的农业生态系统的虫害问题相对较少。由于这一观察结果，人们经常指出，加强农业生态系统内的生物多样性可以大大有助于发展可持续的作物保护系统，减少对农药的依赖。生物多样性在自然和农业生态系统的运作中起着复杂的作用，因为它执行各种生态服务，调解过程，如遗传介绍、自然控制、养分循环和分解。保护地面动物和害虫的天敌等生物多样性的耕作做法可能是管理农业系统中害虫的实用替代办法。肯尼亚的结果表明，推拉策略与整体提高有益捕食者丰度有关（图130）。

Stemborer predatorpopulations at the vegetative, flowering and mature stages of maize plants inLambwe, Kenya (after Midega and Khan, 2003. Insect Science and its Application23:301–308).

畜牧业生产和人类健康

加强当地社区饲料厂的生产，对健康指数，特别是对儿童的健康指数产生了明显的有益影响。通过推广奶牛，由于优质牛奶，人类健康可能会得到改善。

研究产出通过提供优质饲料，特别是在土地压力大的小农场，有可能对提高牲畜产量作出重大贡献。在这种情况下，奶牛和奶山羊正在成为重要的收入替代品。在海弗国际等合作伙伴的参与下，资源有限的农民可能会从奶畜中受益。

肯尼亚苏巴地区是维多利亚湖畔的缺奶区，主要拥有本地（泽布）牲畜，只生产了700万升牛奶，远远低于估计的每年1 300万升的牛奶需求。保持奶牛生产改善的一个主要制约因素是饲料的供应不稳定和季节性，而且往往质量低。该区700多名农民采取了集作物和饲料生产于一体的推拉战略。这导致牲畜产量增加，牛奶供应得到改善，因为现在有越来越多的优质饲料可供牛食用。该地区改良奶牛数量增加了500头，使牛奶产量增加了100万升。

推拉经济学

推-拉战略对粮食安全的贡献怎么强调也不过分。玉米、草和饲料豆类的间种或混合种植使肯尼亚农民能够提高作物产量，从而改善他们的粮食安全和总效益。该技术的这一特点适用于在东非普遍存在的混合耕作条件。使用半结构化的调查问卷，收集了不同作物的作物性能、茎虫侵扰、寄生杂草菟丝子侵扰和产量的数据。收集了投入和产出量和劳动力的经济数据。所有作物管理决定都是农民自己做出的，推广人员对金钱草和狼尾草的管理有技术支持。此外，还收集了关于家庭的详细情况和组成、农场外活动、农场规模、牛数量、不同家庭成员的教育水平和劳动力供应情况的基线信息。对一季发生的费用和收入进行了分析，对推拉技术和农民自身做法进行了分析。肯尼亚不同地区调查了推拉技术产生的玉米产量和农民的做法、一个季节所有农场产出产生的收入、产生该收入的费用以及农民获得的总收益。结果表明，虽然与推拉田相比，农民实际劳动总成本和总可变成本较低，但总收入和推-拉毛利明显提高（表19）。同样重要的是，虽然不太可量化，但推拉战略提供的风险降低，因为更肥沃的保水土壤系统的建立为缺水和压力时期作物提供了额外的保护。

虫害管理的推拉策略的总收入和推-拉毛利

Districts	Total Labor Cost ($)/ha	Total Variable Cost ($)/ha	Total Gross Revenue ($)/ha	Gross Benefit ($)/ ha
	Push-pull	Farmers’ Practice	Push-pull	Farmers’ Practice	Push-pull	Farmers’ Practice	Push-pull	Farmers’ Practice
Trans/Nzoiaa	223 ± 1.2	128 ± 1.5	493 ± 1.6	374 ± 2.0	1290 ± 27.7	628 ± 32.4	797 ± 28.0	254 ± 31.0
Subaa	167 ± 1.6	134 ± 0.4	278 ± 1.1	250 ± 0.7	679 ± 10.2	329 ± 5.9	401 ± 9.9	79 ± 5.7
Bungomab	247 ± 3.8	222 ± 2.3	331 ± 3.9	300 ± 2.8	867 ± 22.6	415 ± 8.6	536 ± 21.3	115 ± 9.9
Busiab	222 ± 1.7	118 ± 0.3	321 ± 1.9	243 ± 0.6	862 ± 11.9	418 ± 2.9	541 ± 12.7	175 ± 2.9
Kisiib	184 ± 1.8	140 ± 1.1	246 ± 2.1	210 ± 1.0	733 ± 6.4	334 ± 15.7	487 ± 5.3	134 ± 15.9
Vihigac	227 ± 1.9	128 ± 1.0	359 ± 2.3	331 ± 1.5	785 ± 12	423.1 ± 7.1	426 ± 13.4	92 ± 7.0

Khan等，未发表

a–c分别代表7年，4年和3年的数据平均值。在所有地区，农民实践中研究的所有参数均显着低于“推拉”技术中的参数（p <0.05）

未来发展方向

用于控制钻心虫的推拉技术正在东非通过小农户大力推广，对资源贫乏的玉米农户的粮食安全和创收产生重大影响。现场试验和农场试验也表明，推拉策略也可用于控制高粱和小米的钻心虫，并且需要进一步的农场研究和开发，以了解这种策略对高粱和小米的全部潜力。非洲干旱和半干旱地区的粟农。这些地区的虫害管理选择受到降雨不足，牲畜饲养程度以及牲畜大部分为放牧的事实的影响。但是，无论这些方法如何适合当地农业实践和社区的特定需求，都必须通过适当的研究来阐明和解释改良系统的科学基础。

推拉式广泛技术转让的主要制约因素是金钱草种子的可用性。已经出现了几种途径，包括私营种子公司的参与，基于社区的种子生产以及采用推拉技术的农民之间的营养繁殖。这些途径在刺激技术自主扩散方面的相对优点正在被分析和比较。此外，正在评估各种加强干预措施的作用，例如大众媒体，信息公告，田间日，农民教师，农民田间学校等，并确定最具成本效益的措施。不同地区家庭社会经济地位与土地劳动比例之间的关系，以及不同扩散机制的表现也正在阐明。

为了使推拉系统具有长期的可持续性并将其放置在强大的科学基础上，还正在进行有关开发工具的工作，以对新的推拉部件的性能进行质量控制，以长期了解土壤养分动态术语“推拉田”，研究和解决以前无法识别的害虫（花露尾甲攻击金钱草）和伴生作物的疾病（狼尾草的植物原虫病）的新出现的问题。这些领域的当前研究将继续进行，出现的工具将得到优化，并将其纳入推拉式传播活动中。此外，其他研究机构已经开发了几种新的以科学为主导的玉米生产和保护技术（例如Bt玉米），需要在更长的时间范围内将其有效性和可持续性与推拉战略进行比较。已经提出了与这些技术的潜在集成或其互补性有关的问题，需要与其他中心继续合作进行评估。证明综合方法及其社会经济学的相对生产力，包括向前联系的可能性以及与其他机构的合作事业，将是重要的。

从当前的推拉策略示例可以看出，了解植物与昆虫的相互作用可以产生利用植物防御的新方法。基础科学，尤其是通过分析化学，神经生理学和行为学的综合研究，特别是了解植物与昆虫相互作用的化学生态学，可以导致实际发展，以帮助资源贫乏的农民。

尽管迄今为止的经验仅限于基于谷物的耕作系统，但我们认为一般方法适用于多种农作物中更大范围的病虫害问题，因此可以作为其他研究人员的榜样，以经济和环境可持续的方式使害虫引起的单产损失最小化。这项针对谷物钻心虫的推拉策略为这些原则的更广泛应用奠定了基础，并成为非洲及其他地区其他有害生物管理的典范。

参考文献

Chamberlain K, Khan ZR, Pickett JA, ToshovaT, Wadhams LJ (2006) Diel periodicity in the production of green leaf volatilesby wild and cultivated host plants of stemborer moths, Chilo partellus andBusseola fusca. J Chem Ecol 32:565–577

Cook SM, Khan ZR, Pickett JA (2007) The useof “push-pull” strategies in integrated pest management. Annu Rev Entomol52:375–400

Kfir R, Overholt WA, Khan ZR, Polaszek A(2002) Biology and management of economically important cereal stem borers inAfrica. Annu Rev Entomol 47:701–731

Khan ZR, Ampong-Nyarko K, Chiliswa P,Hassanali A, Kimani S, Lwande W, Overholt WA, Pickett JA, Smart LE, Wadhams LJ,Woodcock CM (1997) Intercropping increases parasitism of pests. Nature (London)388:631–632

Khan ZR, Chiliswa P, Ampong-Nyarko K, SmartLE, Polaszek A, Wandera J, Mulaa MA (1997) Utilisation of wild gramineousplants for management of cereal stemborers in Africa. Insect Sci Appl17:143–150

Khan ZR, Pickett JA, Berg J, van denWadhams LJ, Woodcock CM (2000) Exploiting chemical ecology and speciesdiversity: stemborer and striga control for maize and sorghum in Africa. PestManag Sci 56:957–962

Khan ZR, Pickett JA, Wadhams L, Muyekho F(2001) Habitat management for the control of cereal stem borers in maize inKenya. Insect Sci Appl 21:375–380

Khan ZR, Pickett JA (2004) The “push-pull” strategyfor stemborer management: a case study in exploiting biodiversity and chemicalecology. In: Gurr G, Waratten SD, Altieri MA (eds) Ecological engineering forpest management: advances in habitat manipulations for arthropods. CSIRO/CABI,pp 155–164

Khan ZR, Hassanali A, Pickett, JA (2006)Managing polycropping to enhance soil system productivity: a case study fromAfrica. In: Uphoff N (ed) Biological approaches to sustainable soil systems.CRC, New York, pp 575–586

Miller JR, Cowles RS (1990) Stimulo-deterrentdiversion: a concept and its possible application to onion maggot control. JChem Ecol 16:3197–3212

Pickett JA, Bruce TJA, Chamberlain K,Hassanali A, Khan ZR, Matthes MC, Napier JA, Smart LE, Wadhams LJ, Woodcock CM(2006) Plant volatiles yielding new ways to exploit plant defense. In: Dicke M,Takken W (eds) Chemical ecology: from gene to ecosystem. The Netherlands,Springer, pp 161–173

Pyke B, Rice M, Sabine B, Zalucki MP (1987)The push-pull strategy – behavioural control of Heliothis. Aust Cotton GrowerMay–July:7–9

推荐阅读

“土壤家”是“土壤观察”、“环境与健康观察”兄弟号。

欢迎关注我们， 联系我们请加13926117407微信号（或发邮件至[e-mail]）