生物灾害管理基本原理

生物灾害管理基本原理张国庆（安徽省潜山县林业局246300）摘要：本文论述了生物灾害管理基本原理：生态学原理、经济学原理、灾害学原理。关键词：生物灾害，生态系统，经济阈值，灾害管理1.生态学原理1.1生态系统的自我调控和稳态机制生态系统是指在一定空间范围内，有生命的生物（植物、动物、微生物）群落和无生命的物理环境（无机物质、有机物质和气候因子等）构成的能量转移、物质循环系统。任何一个生态系统都是其结构和功能相互依存、相互制约的统一体。结构和功能的相互适应、制约和完善，使得生态系统在遇到一定程度的外来干扰和压力时，能通过其系统内各组分间的制约、转化、反馈和补偿等作用，使系统的结构与功能恢复到原来的平衡稳定状态，从而确保生态系统的持续存在。生态系统的这种自我调控和稳态机制，主要是通过其系统的自身的反馈控制和多元重复来实现的。反馈分正反馈和负反馈。正反馈使原系统某些组分增大，有利于系统的发展和进化；负反馈则使系统的某些组分减少，有利于系统的稳定。例如，在自然条件下，害虫种群对天敌种群起到正反馈调节作用，而天敌种群对害虫种群则起到负反馈调节作用。这样当由于某种原因导致害虫种群数量增大时，天敌种群就会随之增大，而天敌种群的增大，反过来又会引起害虫种群数量下降，从而使二者种群在数量上保持着一定的平衡关系。多元重复是指生态系统中多个组分具有同一种功能或一个组分具有多种功能，这样当系统受到外来干扰造成某一或某些组分受到破坏时，具有同种功能的其它组分，就会在功能上给予补偿，从而保证系统的输出基本稳定不变。例如，森林生态系统中，一种蜘蛛往往可捕食多种植食性昆虫，当某种植食性昆虫种群数量减少时，蜘蛛就会增加对其它种类的捕食，从而使蜘蛛种群数量保持稳定。生态系统中反馈控制和多元重复往往是同时存在的，二者共同作用的结果，保持了生态系统的相对稳定性。要保持生态系统的相对稳定必须满足下列条件：第一，组分的多样性。一个系统中物种越多样，能量流、物质流和信息流越错综复杂，系统就越容易保持稳定。若在农林生态系统中栽培植物及品种单一化，会使系统组分单一，从而易导致有害生物大爆发。第二，干扰不能超过生态阈限。生态阈限是指生态系统通过其自我调控和稳态机制，抵御外部干扰，从而保持系统稳定性的昀大复原调控能力和限度，超过这个限度，系统就会失去复原能力，导致系统崩溃瓦解。如在农田生态系统中过度使用化学药剂，就会使寄生性和捕食天敌大量死亡，常常导致系统失去稳定，进而导致害虫爆发。第三，系统进化成熟。系统进化成熟后，才具有健全的反馈调控和多元重复等稳态机制。因此在有害生物控制中要使农田生态系统保持成熟。1.2生物的环境限制因子原理一种生物要在某种环境生长和繁殖，首先必须从环境中摄取各种生育所必需的营养物质与能量，当某种或某些物质或能量因数量多少而限制了生物的生长发育与繁殖时，这种物质或能量即称为生物生育的限制因子。一种生物或一群生物的生存与繁荣，取决于多种环境条件或因子的状况，任何接近或超过生物的耐性限度的环境条件，都会成为该种或该群生物的限制因子。限制因子不是一成不变的，一种限制因子往往可以被另一种限制因子替代。这意味着在分析和管理一个具体的生态系统过程中，应重点从对环境因子的耐性区限较窄的生物和数量变动较大的环境因子人手，找出限制因子，然后通过优化种群结构，引入对该系统内的环境因子耐性区限较宽的生物，并配以环境因子优化管理，及提高受限环境因子的数量水平投入，克服限制因子，昀终达到持续稳定地提高生态系统的生产力之目的。因此，在有害生物控制中还要遵循和运用生物的环境限制因子原理。2.经济学原理2.1有害生物对作物的经济危害和作物受害损失的估计有害生物对作物的经济危害包括直接的、间接的、即时的和后继的多种。但通常所说的有害生物所致的损失，主要是产量的减少和品质的降低。当品质降低不大、可以忽略不计时，通常仅指对产量的影响。作物的产量构成因素随作物种类而异。有害生物对作物的危害程度也因其种类和密度而不同。作物经济损失与有害生物危害之间，虽然总体上呈正相关，但从有害生物危害某种作物的全过程来看，或是从不同作物的受害情况来看，其并不总是呈直线关系的。作物产量与有害生物种群密度之间可能有三种情况：第一，产量随有害生物密度增加呈直线下降；第二，在较低密度下，作物表现出补偿作用，产量保持稳定，随后产量随有害生物密度增加呈曲线下降；第三，在较低密度下，作物表现出超补偿作用，产量较无有害生物危害时反而增加，随后产量随有害生物密度增加呈曲线下降。实际上，作物产量与有害生物危害之间的关系是相当复杂的，在特定的作物与有害生物组合中上述三种情况可能都会同时出现。如在某种密度下作物的这一生长期表现出第一种情况，而另一生长期又表现出第二或第三种情况。因此，在估计有害生物危害造成的损失时，除少数直接危害作物的收获部分或危害造成作物整株死亡之外，还应从各方面综合考虑。根据有害生物的危害程度、危害方式，运用合理的统计方法，力求得出符合客观实际的结论。常用的产量损失测定方法是：测定健株、受害株的产量，调查被害株的百分率；计算损失百分率，估计未受害时的单位面积产量；昀后求出单位面积实际产量损失。虽然产量损失受品种、土壤类型、管理水平、有害生物危害时期和强度的影响很大，但通过合理的试验设计和田间试验，还是可作出比较客观的估计的。常用的产量估计方法包括小区试验法、田间调查法和模拟有害生物危害法等。（1）小区试验法通过人为控制有害生物发生数量，造成不同的受害程度，统计作物受害程度与有害生物数量或作物产量与有害生物数量等的关系，昀后作出产量损失的估计。其有害生物发生数量控制的方法包括人工移人法和药剂控制法。（2）田间调查法在田间有害生物发生不普遍的情况下，分别寻找有害生物危害程度不同的地段或受害植株和未受害植株，分别进行测产和比较。在测定平均产量的基础上，估算出损失百分率。（3）模拟有害生物危害法根据作物种类、有害生物危害特点，进行模拟。如人工剪叶模拟食叶性害虫的危害，人工摘蕾、人工摘果模拟害虫对果木的危害等。损失估计通常建立在产量减少的基础上，但有时由于有害生物影响，导致产品品质下降，或收获期推迟、价格降低等所造成的经济损失比产量减少所造成的更大。2.2经济损害允许水平和经济阈值经济损害允许水平和经济阈值蕴含了生态学和经济学的精华，是综合防治的基本原则。它们明确指出防治生物灾害要有一定的尺度，不要求彻底消灭有害生物，而是将其控制在经济危害允许水平以下，从而防止了滥用农药，并给天敌继续生存和发挥作用留下了必要的食料条件和生态位。因此，利用经济损害允许水平和经济阈值指导有害生物防治不仅可保证防治的经济效益，同时可以取得良好的生态效益和社会效益。具体体现是：第一，据此进行有害生物防治，不会造成防治上的浪费，也不会使有害生物危害造成大量的损失；第二，保留一定种群密度的有害生物，有利于保护天敌，维护生态系统的自然控制能力；第三，在此基本原则指导下的防治有利于充分发挥非化学防治措施的作用，减少用药量和用药次数．减少残留污染，延缓有害生物抗药性的发生和发展。经济损害允许水平又称经济损害水平（economicinjurylevel，EIL），其概念昀早由Stem等（1959）提出，即“引起经济损失的昀低害虫密度”。后来的研究者又从不同的角度表达，如从经济学观点出发，将此概念定义为“有害生物在某一种密度下的防治成本超过了经济阈限时所致的损失”，以后又发展为“有害生物的某一侵害水平，其防治效益刚好超出防治成本”。可见，经济损害允许水平具有两种涵义：一是指人们可以容许的作物受害而引起的产量、质量损失水平，亦即指作物因有害生物造成的损失与防治费用相等时的作物受损程度（经济损失量或损失率）；二是指与经济损失允许水平相对应的有害生物密度，即经济损失允许密度。目前这一概念已被人们普遍理解和接受，并作为研究防治指标的理论依据。经济阈值（economicthreshold，ET），又称防治指标（controlactionthreshold），其涵义是“采用防治措施阻止有害生物种群密度增长，以免达到经济损害允许水平的有害生物密度”。ET和EIL。相对应，除可用密度表示外，也可用作物受损的程度来表示。因此，ET可将其定义为“有害生物防治适期的有害生物密度、危害量或危害率，达此标准应采取防治措施，以防止危害损失超过经济损害允许水平”。由以上概念可以推论，经济阈值是较经济损害允许水平低的种群密度或受损程度，这样可以保证所采取的防治措施，在有害生物种群数量尚未达到经济损害允许水平之前就能发挥作用，可避免有害生物危害造成损失后再进行防治的被动局面。由于有害生物危害、作物受损和防治费用三者关系的复杂性，EIL和ET不只是有害生物种群密度（或作物受害程度）的函数，还受其它许多变量的影响，即所谓EIL和ET的多维性。而且影响EIL和ET的变量均是随时间而变化的，因此EIL和ET又是动态的。这种动态性既表现在作物受害程度、产量损失、有害生物种群密度等方面，还表现在随产品市场价格和防治费用而波动的关系。虽然ET的概念早在20世纪50年代末就已被提了出来，60年代就被普遍接受，但对于ET所涉及的参数进行定性和定量的描述，直到20世纪70年代才出现。有关ET虽有很多模型，但目前为大众所普遍接受的一般模型为：ET＝Cc/（Ec×Y×P×Y（R）×Sc）×CF其中Cc：防治费用，包括农药费、人工费和器械折旧费等；Ec：防治效果（％）；Y：未受害时的单位面积产量；P：林产品价格；Y（R）：平均每个有害生物危害作物造成的减产率；Sc：有害生物的存活率；CF：社会经济因子，也称临界因子，用于衡量强调的重点是产量还是环境质量。CF值在1和2之间。从上述模型中可以看出，要求出ET，其先决条件是要有有害生物密度和产量损失关系的信息，即模型中的Y（R）值。正如前述，影响Y（R）值的因素很多，而其它各项虽然也不断变化，但相对地都比较容易获得。随着研究的深入，同时考虑作物不同时期特定有害生物发生或发育阶段的动态阈值和不同防治方法的多重阈值，以及多种有害生物或多种发生或发育阶段的多维阈值也在不断地提出。3.灾害管理原理：GCSP管理GCSP管理是分级管理（Gradedmanagement）、分类管理（Classificationmanagement）、分区管理（Subareamanagement）、分期管理（Phasedmanagement）的英文缩写，主要是针对生物灾害的不同发生特点，采取不同的应对策略。3.1分级管理根据生物灾害源的危险性或灾害的危害程度，将生物灾害或有害生物划分等级，按照等级，启动相应的应急预案，进行灾害管理。根据《中华人民共和国突发事件应对法》和《国家突发公共事件总体应急预案》，突发公共事件按照其性质、严重程度、可控性和影响范围等因素，划分为四级：Ⅰ级（特别严重）、Ⅱ级（严重）、Ⅲ级（较重）和Ⅳ级（一般），依次用红色、橙色、黄色和蓝色表示。Ⅰ级（特别严重）、Ⅱ级（严重）、Ⅲ级（较重）涉及范围较大，由省、市、县政府统一领导和协调应急处理，Ⅳ级（一般）影响范围局限在社区范围内，可以被县级政府所控制。表2危机分级管理组织Ⅰ级（特别严重）Ⅱ级（严重）Ⅲ级（较重）Ⅳ级（一般）应急组织红色橙色黄色蓝色国家级　Õ省级　ÕÕ市级　ÕÕÕ县级　ÕÕÕÕ国家突发事件危机分级管理主要是针对火灾、地震、气象等突发灾害制定的。生物灾害不同于上述灾害，生物灾害的分级管理，与其他灾害分级管理有所不同，可采取两种分级方案：（1）按照灾害严重程度——生物灾害危害程度分级。按照分级结果，启动相应预案。（2）按照灾害源的可控制性、发展态势——有害生物危险性分级。对有害生物进行风险分析（PRA），按照分析结果进行分级。根据分级结果，对不同级别的有害生物，采取不同的管理措施。如Ⅰ级有害生物由国家监管，一旦发现，立即铲除；Ⅱ级由省级监控，一旦发现新疫点，限期拔除。表3生物灾害的分级管理灾害分级按灾害源分级(按照PAR分析结果分级)按灾害危害程度分级Ⅰ级高度危险检疫性有害生物(highlyriskyquaran