作者：洪翰祥---指导老师:王裕文助理教授
一,前言
近年来,农业化学药剂发展迅速,价格费用便宜,普遍使用於各种农田,让农民能方便快速的处理防治田间的害虫,病原菌及杂草的问题,省下了许多传统的劳心劳力的防治工作,因此大量没限制的使用这些化学药剂,长久下来造成了许多生态环境上的问题,破坏了自然生态圈内原有的平衡状态,譬如说:通常在同一地区连续数年密集的使用一种杀虫剂,杀菌剂及除草剂之后,会明显的发现
到这些药剂对这些危害作物生长的害虫,病菌及杂草等,无法得到良好有效的控制,这是因为长期的使用这些药剂使得这些害虫,病菌及杂草,对这些药剂产生了抗性的作用,在生态圈内找到了一种新的,完整的生态系统;对非目标生物造成生长上的影响;造成许多生活环境的污染问题,水质河川的污染,优氧化的现象,土壤酸化,重金属离子残留含量太高等等;甚至於对人类本身造成健康上的危害. 在西元1972年美国环境品质委员会提出"综合病虫害防治方法",综合病虫害防治方法英文为Integrated Pest Management,简称为IPM,原理为综合利用各种不同的方法,包括物理,化学,生物及栽培耕作方法,来预防控制田间的昆虫,病菌及杂草所造成的危害,目的是为了减少民众使用化学药剂,减少化学药剂对整个生态环境造成的破坏现象发生.
二,综合病虫害防治的基本原理
1. 场地评估〈Site assessment〉
对整个高尔夫球场,或者是耕作田区做一个完整仔细的地理环境调查,在地图标示灌溉系统位置,排水系统位置,园区内的树木种类,树木位置及数量土壤型态,种植草坪的品种,近年来昆虫族群的多寡及活力,昆虫的种类,那些区域容易受到病虫害的危害,在什麼季节会容易受到病虫害的危害等等,做一个仔细严密的调查.
2. 监测〈Monitoring〉
对整个高尔夫球场及耕作田区做例行性的监测观察工作,看是否有病虫害或者是农艺逆境发生,农艺逆境包括缺水,淹水,缺肥,肥料过多造成的肥伤,遮阴等现象的发生,成功有效的监测系统需要有一合适的鉴别病虫害的方法,充分的了解害虫,病菌的生活史,以及了解所种植的草坪草种或作物的生长特性.
3. 设定门槛标准〈Thresholds〉
门槛标准Thresholds亦称作为忍受程度〈Tolerance level〉,意义为当在草坪上或者是田区内发现有害虫,病菌或杂草侵入作用时,是否需要立即对这危害做应变处理的标准,依照草坪或作物所能忍受的程度来决定是否必须处理,以及决定要使用那些方法来处理.
4. 逆境管理〈Stress management〉
在理想的农艺状况下,一般病虫害的危害影响程度会比较轻微,或者甚至是不明显,但是栽种田区内存在著某些不利於草坪或作物生长的逆境状况下,譬如缺水,淹水,缺肥,肥料过多造成的肥伤,割草高度过低,密植,遮阴等现象的发生,便会容易造成许多病虫害的发生.
IPM的主要原理就是栽种草坪或作物的田区,必须要有健全完善的农艺状况,来避免作物受到生长逆境,而造成病虫害发生.
5. 确定及选择适当的管理方法
当病虫害对草坪或作物产生一定程度的伤害时,便要调整栽培管理方式,找出适合且有效的方法来应对病虫害.最普遍被使用且效果最好的方法是利用化学杀虫剂,杀菌剂及除草剂,这为综合病虫害防治的方法之一,但必须要选择适合的药剂,且依照其药剂说明书上所提供的使用方法,小心地使用.通常在对付昆虫造成的危害方法为当草坪上或作物已经有昆虫族群时,必须先确认是那种昆虫造成的危害时,再利用综合病虫害的防治方法来处理害虫的效果会比较好;病菌类造成的危害则必须在病害发生之前先做预防性的处理效果会比较有成效,通常是依据天气状况来决定是否使用杀菌剂处理,而不是定期的施用,例如当下了好几天的雨之后便需要使用杀菌剂处理;除草剂的施用通常必须在目标杂草萌芽前,先做萌前的处理,对杂草控制的效果会比较有成效.
6. 成效评估与改善〈Evaluation〉
当草坪或作物利用综合病虫害防治之后的效果评估,通常是测定害虫族群的数量是否到达一个可接受的范围,或者是是否必须调整化学药剂及生物试剂的处理时机,以及整个处理期间内所花费金额的多寡.
三,综合病虫害防治的优点
1. 经济方面:提供一种最符合经济效益的防治方法来控制管理害虫,病菌及杂 草族群的数量.
2. 环境方面:过度的使用杀虫剂,杀菌剂及除草剂,造成害虫,病菌及杂草对化学药剂产生抗性作用,演化成超级害虫,且会对非目标生物的生长产生危害,破坏生态圈生态环境的平衡.综合病虫害防治是一种对生态环境较不容易产生破坏的防治管理方式,此外综合病虫害防治可大量的减少草坪或作物在整个生长季节内化学药剂的施用量.
3. 公众关系方面:大多数的民众会认为高尔夫球场,使用大量的化学药剂,是破坏生态环境的元凶,利用综合病虫害防治的管理方式,可消灭大众对高尔夫球场的负面看法,且对大众及整个生态环境产生较少的危害.综合病虫害防治是一种依照科学根据来管理草坪及作物的友善方式.
4. 专业技能方面:综合病虫害防治方法是一种专业的科学管理方式,需要许多不同专长技能的人员投入,对每种病害,虫害及杂草做许多鉴定评估,找出合适有效的管理方法,提供了许多专业人才的工作机会.
四,综合病虫害防治的方法
1. 栽培防治方法: 主要的目的在於减少农艺逆境的发生,也就是避免让草坪草或作物在不良的环境下生长,当已经有病虫害发生时,连带的有农艺逆境的发生会使草坪草或作物生长势下降,更容易受到其他病虫害的危害,造成病虫害的大规模的传染蔓延,已经感病的植株其本身的生长能力下降,不易复原成健康植株,伴随著与外来杂草的生长竞争力下降,造成大量外来杂草的侵入,所以栽培防治有两项主要目标:
A. 防治处理后的栽培环境是不利於昆虫,病原菌生长的环境,防止病虫害的发育发生.
B. 改善草坪草的的生长环境,使草坪草较不容易受到病虫害的侵袭,及其他杂草族群的侵入生长. 管理控制措施:分成割草高度管理,水分管理,选种及栽培,肥料管理,土壤管理等五个方面.
A. 割草高度管理: 草坪的割草高度控制是属於一种破坏性的管理方式,但却是维持一座高尔夫球场或草坪不可或缺的管理措施,有适当的割草高度控制,便不会伤害到植株的生长点,危害其生长势能,因此球场草坪能在经常割草,甚至是天天割草的管理方式,还能维持草坪本身的生长活力,长得整齐良好;但若是使用不当的割草方式,不适合的割草高度,会破坏到植株的生长点会造成草坪草的生长势下降,使得草坪草生长发育情况不良,甚至造成草坪草死亡. 在不适当的割草高度管理下,对草坪草会造成下列不良影响: 茎的生长速率下降 根的生长减少 降低植株本身合成对抗病虫害物质的能力 受到病虫害危害后的恢复能力下降 增加外来杂草侵入的机会 因此在割草高度的管理上需注意下列事宜,避免病虫害的发生: 避免在割草时对植株造成太多的伤口提供病原菌侵入的管道 早晨叶面上还有露水时割草会加速病原菌的传播 割草后要增加肥料的施用量 割草的频度及方式会影响草坪草生长逆境的发生及草坪草的生长密度
B. 水分管理
灌溉是防止乾害逆境发生的必备工作,灌溉水量及时机对於预防病虫害的发生是相当重要的,防止避免草坪草或作物受到水分逆境,能有效的
控制病虫害危害的发生. 灌溉过量造成的危害: 增加根部感病的机会,特别是在排水能力低的土壤层内 在高度潮湿的环境下,容易造成许多叶面疾病的发生及传染 造成土壤中的养分流失 提供外来杂草种子萌芽及真菌孢子发育成配子所需的水分,促进真菌孢子的形成 淹水时造成土壤中氧气含量不足抑制了根部的生长发育 土壤表面或草坪表面上的排水迳流帮助病原菌,害虫及外来杂草种子扩大其侵入草坪的面积 潮湿的土壤和含水的草坪,当天气突然变冷结冰结冻时,会造成草坪的死亡 使化学药剂及生物试剂对病虫害的防除效果变差 灌溉水量不足的危害 草坪草生长不健康,容易受伤而感病 光合作用能力下降,生长迟缓,受病虫害危害之后复原能力缓慢 化学药剂的活性减弱,生物试剂发生脱水的现象 使得土壤昆虫移动到更深层的土壤内,危害根系的发展 灌溉水的品质 不同水源有不同的盐浓度及离子种类及形式,灌溉水会直接的影响土壤状态,灌溉水的pH值会影响到土壤的pH值,造成根部产生腐烂的病徵斑点,较高pH值的灌溉水会降低对pH值敏感的化学药剂的活性,灌溉水的品质应该如同土壤一样必须做例行性严密的监测,甚至於要监测一般用水的品质,做对照使用,这样一来当有病虫害的问题发生时,便可得知是否是水源出问题所造成产生的危害.
C. 选种及栽培
草坪草及作物本身的遗传抗性是影响综合病虫害的重要因素,草坪草的品种及其本身的遗传组成是决定草坪草能否在一特殊环境下栽培成功的关键要素,一般来说选用当地品种种植,当地品种对当地气候环境有较佳适应性,对病虫害有一定程度的适应性,会有较良好的生长势. 在选择种植的草种前须先考量: 当地的环境情况包括气温高低,属於乾燥或潮时的气候类型,土壤盐含量浓度,土壤pH值,有无遮阴现象发生,土壤的形态(黏质土或砂质土),排水情况. 草种本身的特性包括草坪草种植的区域(果岭,梯台,球道,粗草区),预算高低,割草高度,肥料需求量,水分需求量,产生枯草层的能力,耐不耐践踏,受伤后的恢复力高低,实际栽种於田区的表现情况,对当地病虫害有抗性或较高的忍受力.
D. 肥料管理
不论是有机肥还是无机肥,肥料的选用基础在於能提供草坪草生长所需养分,并且不要对草坪草产生不良反应的性质,譬如说:有些肥料能提
供草坪草生长所需养分,但却会并发其他病虫害的危害,像这类型的肥料就要避免使用.许多生理反应过程都需要钾肥的参与包括:光合作
用,呼吸作用,蛋白质和碳水化合物的代谢作用,水分的调控及酵素活性等等.这类必要元素对草坪的健康及活力的维护是相当重要的,受到不同地区的土壤性质及季节影响,草坪对养分的需求情形有很大的差异性.土壤pH值是影响肥料在土壤中有效性的重要因子,特别是必要元素的有效性当土壤pH值很高时,许多必要元素便会失去其有效性,甚至会转变成危害植株健康的毒性物质. 肥料过多,缺乏,不平衡时造成的危害: 生长活力下降 对逆境的忍受力降低 虫害的发生机会提高 受病害影响的情况上升 外来杂草侵入的机会增加 受病虫害危害之后的恢复能力下降 例子:
在肥料过多的情况下,特别是氮肥含量过高时,容易吸引大量的蚯蚓族群. 豆科杂草容易侵入氮肥不足,草坪草生长不良的区域,因为豆科杂草本身能自行固定氮肥. 在氮肥含量低时容易引起圆点病发生;在氮肥含量高时容易引发斑点病及褐班病.
E. 土壤管理
在许多高尔夫球场内,球道部分可能为自然的土壤,但是果岭和梯台根圈部位的土壤则是一层由砂和有机质混合而成的介质,不管是果岭,梯
台或球道经过长时间下来的割草,球员,工作人员践踏后,容易造成土层密实化的情形发生,此时可以利用打洞机来处理土壤密实化的现象,用纵切机来降低草坪草生长密度过高,枯草层过厚的现象,打洞及纵切会破坏草坪的生长现状,危害到草坪健康,但是却能有效的加强土壤的保水能力,及增加土壤孔隙度,增加土壤中的氧气含量,强化根部的生长.一般草坪草发生病虫害问题,大部分都是从根圈部位引起的,影响土壤环境的因素包括: 土壤pH值:一般草坪草适合的生长pH值环境为5.5~7.8 土壤形态:土壤形态主要是由黏粒,砏粒及砂粒构成,高尔夫球场果岭的土壤大多都为外来人为填入的砂质土壤,砂质土壤排水力良好,但是养分流失迅速,保肥力不佳. 土壤密实化:造成排水能力下降,土壤通气性不佳,根部生长活力
下降. 高盐含量:太久没下雨环境过於乾燥,或灌溉水量不足,容易提高土壤中盐分浓度. 枯草层:有机物质累积在土壤表层和植株叶片之间,累积太多枯草层容易造成病原菌的滋生,使草坪草得病. 阳离子交换容量(CEC):表示土壤中会多少粒子能吸附土壤内的
营养物质. 营养成分:藉由测定土壤中的养分种类及含量,来推断肥料的需求量的多寡. 土壤样本的取得必须与叶部组织一起收集,分析土壤及叶部组织,来测定那些药剂或肥料的施用量过多,或缺乏那些营养元素.
2. 生物防治方法
生物防治是利用生物体或生物体产生的物质来控制害虫及病原菌的族群.通常利用肉食性昆虫,寄生虫及病原菌来帮助控制害虫及杂草的族
群;利用微生物来抑制外来真菌类所造成的病害发生.而微生物的使用方法如同一般杀菌剂的使用方法.生物性防治不若化学性防治般能快速,有效的直接处理病虫害.部分化学性防治的药剂会对环境中的某些非目标生物造成影响,增加其他病虫害爆发的风险.生物防治提供一种减少化学药剂使用的防治方法,降低对非目标生物产生的效应,也是用来改善栽培耕作系统最有效的防治方法,并且能同时增加草坪对病虫害的忍受程度.
A. 害虫防治
寄生虫:寄生虫为一种小型昆虫,寄生於目标昆虫上.
特徵:母虫将卵产在目标昆虫体表或体内,幼虫在目标昆虫上孵化,并靠食用目标昆虫的内部组织,或截取抢夺其养分长大.通常为蝇或蜂类.
肉食性昆虫:靠捕食其他昆虫维生的昆虫
特徵:移动快速,且具有咀嚼及吸吮的口器.通常为甲虫,蜘蛛等等.
病原菌:为微小有机体,可造成昆虫的生病或死亡.
线虫:对植物造成的的伤害为非选择性.小,且移动快速,可感应昆虫的存在并行侵入性的伤害.
细菌:有些可迅速使目标昆虫致死,有些则作用效果很慢.部分具有专一性,只能对某些昆虫有作用;反之无专一性者杀伤力强,波及范围较广.生活史不一定,有些很短甚至长达数年者皆有. 真菌:通常喜欢较湿冷的环境,自然存在於土壤及枯草层中.传染途径为在昆虫体内产生菌丝及孢子,并由此虫体散播到下一个寄生的目标昆虫体内.大部分真菌对许多种昆虫都有作用.
昆虫生长抑制剂:是一种荷尔蒙(Tuvenile hormone).可减缓昆虫 的成长速度,延长幼虫发育成成虫的时间.
特徵:专一性强,只对几种亲缘相近的昆虫有作用.几丁质会降低其活性,作用缓慢,只会让昆虫生长变慢,而不会直接杀死害虫.对草坪草不会产生毒性或不良影响.
内生寄生菌:是一种生长在植物体内的真菌,会在植物体表面产生毒素,使食用后的昆虫致死.
特徵:种植受内生寄生菌感染的种子来增加抗虫性.内生菌不会感染到邻近的植株,和不带内生菌的草种一起种植时,会导致不带内生菌者被害虫啃蚀,吃完.种子所带的内生菌其来源自於感染母株,而种子收集后需低温保存.
B. 病害防治
自然的生物防治 微生物或病原菌自然存在於草坪草的内生系统,帮助加强植株与病原菌的竞争力,减少发病率及病原菌的化学生长抑制剂的使用量.
特性: 控制病害的发生,使疾病发生为偶发性的 若使用杀菌剂后会造成病害再复发 病害严重爆发之后数年,病害发生的机率会自然减少。当施用杀菌剂去控制其他病害时,会增加某些疾病的发 生率 中午短暂的灌溉可以控制坏疽病 外来的生物防治 施用含有特殊微生物或病原菌的有机物质,产生的毒性化合物可预防及减少草坪草上某些病害的发生.
C. 杂草防治
目前尚无商业化效果佳产品,可用来当作生物性的杂草防治工具,现在可利用的方法为利用昆虫,真菌和细菌来防治杂草,不过效用不理想, 在不同环境,不同地区其效用也不一样.
3. 化学防治方法
当栽培防治及生物防治无法有效的控制害虫及病原菌的族群到达一个可接受的范围时,或者是无法低於门槛值,化学防治方法可提供一个快 速有效的控制方法,例如在某些适合病原菌生长发育的天气状况下,即使已经有了良好栽培防治,有时还是会引起病害的发生,此时便需要利用化学防治方法来防治病害的侵袭,化学药剂会对生态环境产生许多复杂的效应,所以在使用之前一定得慎重的考虑下列因素: 对环境造成的风险评估 使用的时机 化学药剂的特性 在水中的特性及对水分的需求量 作用的对象及功能 抗性效应 微生物分解药剂的现象 法令规范
A. 对环境造成的风险评估
迳流作用:药剂顺著土壤表面的水分流失〈水平流失〉
淋洗作用:药剂经由土壤层内水分流失〈垂直流失〉
挥发作用:药剂从土壤或草坪草表面蒸发至大气内
残基的累积:大部分药剂可被快速的分解掉,但是有些药剂还是会 残留在土壤表面或叶片表面数天到数个月对非目标生物的效应:药剂施用会影响有益的昆虫,节肢动物及蚯蚓的族群数量,真菌及微生物与病原菌的竞争作用,及真菌与微生 物分解枯草层的作用对人类及其他脊椎动物产生的毒性:杀虫剂及杀线虫剂大部分是属於神经毒,对人类毒性较高;杀菌剂及除草剂的毒性较低,不过还是会对人体产生其他健康上的问题 混合使用及管理时应考量:避免药剂在混用,搬运及储存时发生药剂外泄或外流的情况成分资料说明书:提供药剂的安全使用剂量,及对环境造成的风显评估
B. 使用的时机
每种害虫及病原菌都有其特有的生活史及发育时期,化学药剂的防治重点在於当害虫及病原菌对药剂的防御力最差时使用药剂来防治,以达到最好的防治效果.然而有些药剂的作用时间很短,所以使用这类药剂的时机要算的很准确,以免造成浪费及环境污染.
预防性施用: 在病虫害发生前施用,用来预防病虫害的发生
栽培后施用: 当有病虫害的病徵出现或者病虫害已经发生了才施用药剂作防治的工作 防治病虫害或杂草,预防性及栽培后药剂的施用都需要,要看所防治的对象其生活特性,及药剂的特性来决定要如何处理危害.
C. 化学药剂的特性
选择使用某一种药剂时需要先考虑其物理特性及化学特性,包括: 药剂作用速度的快慢 药效残留时间的长短
药剂的型式:粒剂,乳剂,溶液,水悬粉,可湿性粉剂,可溶性粉剂等等
D. 在水中特性及水分需要量
视不同功能的药剂,在水中溶解后pH值不同,施用后对水分的需求量亦不同,大致上一般药剂施用后都不能立即喷水灌溉,不然会使其药效功能降低,但肥料类则需要立即灌溉喷水,否则容易发生草坪草被肥料灼伤的现象.
E. 作用对象功能
不同功能的药剂防治的对象不一样 杀虫剂用来降低昆虫的族群数量 杀菌剂用来预防及减少真菌类造成的病害 杀线虫剂用来降低线虫的族群数量 除草剂用来减少外来杂草的数量
F. 抗性效应
大部分的杀虫剂只对某些昆虫会产生作用,因此要防治害虫的族群,要将不同功效的药剂混合使用,或轮流更替使用,才能完全达到防治的效果,杀菌剂及除草剂的效果和杀虫剂雷同.
G. 微生物分解药剂的现象
当化学药剂施用后,微生物将会增加其分解作用的进行,若重复一直使用同一种药剂,微生物会建立起一套系统分解药剂,几乎造成施用的药剂都失去效用,微生物表现出其抗性称此现象为微生物的加强分解作用,在杀菌剂,杀线虫剂及除草剂上都会有这种现象发生.
H. 法令规范
每种药剂的使用都须经当地政府机关经严格仔细的评估认可后才能使用,评估的标准在於当地的土壤型态,所种植的作物物种等等.
4. 物理防治方法
利用物理方法来控制害虫及病原体的族群 热水,热气及蒸气:种植前先处理种子,可将种子上所带有的病原菌杀死,减少栽培初期病害的发生. 太阳能及光线调节:栽种前先在土壤表面上盖上一层塑胶布,可增加土表温度至50 C以上,可将土表的一些微生物及病原菌消除,
减少栽种初期病虫害的发生.
放射线:收获得来的种子要储藏前先利用放射线处理杀菌,可避免种子除藏时受到病原菌的感染危害.
隔离:隔离受到病虫害侵袭的区域,避免病虫害的范围扩大蔓延
五,展望
目前台湾对病虫害的防治方法,著重於利用化学防治法利用化学药剂来防除高尔夫球场及农田间的病虫害,希望能将综合病虫害防治方法能广泛的推行应用於目前的传统耕作系统,现有的栽培作物不论是农艺作物或园艺作物,尽量的减少或避免化学药剂的使用,或者使用时一定得仔细按照其建议推荐用量来使用药剂,减少对台湾生态环境造成破坏.
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