我國雜草生物防治的研究進展

葉光祿

（福州市晉安河公園管理處，福建 福州 350011）

在雜草的防治方法中，化學防治雖然具有使用方便、見效快等優(yōu)點，但仍沒有完全解決雜草的危害。隨著人們對綠色食品和生態(tài)環(huán)境保護的意識不斷增強，化學防治的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來。為此，人們關注的焦點已從對雜草的化學防治轉向雜草的生物防治，生物除草劑的開發(fā)與利用已成為國內眾多學者的研究重點。

生物防治即，“寄生性、捕食性天敵或病原菌使另一種生物的種群密度保持在比缺乏天敵時的平均密度更低的水平上的應用”，具有自然控制、自然平衡及自然調節(jié)3個基本特征，即充分利用不同物種的自然對抗作用，通過天敵對有害生物的種群密度的有效控制達到一種自然的平衡，天敵對有害生物的控制作用是可持續(xù)的［1］。

1 雜草生物防治的定義與方法

1.1 雜草生物防治的定義

一般認為，雜草生物防治就是利用寄主范圍較為專一的植食性動物或病原微生物 （直接取食、形成蟲癭、穴居植物組織或造成植物病害），將影響人類活動的雜草控制在經(jīng)濟、生態(tài)或環(huán)境美化上可以容許的水平以下。但隨著生物防治技術的迅速防治，近年也把植物分泌的化感物質納入雜草生防的范疇［2］。

1.2 雜草生防的方法

1.2.1 傳統(tǒng)方法 傳統(tǒng)生物防治方法主要用于防治外來入侵雜草，且一般針對草地、牧場和水生雜草。有學者通過對該方法的系統(tǒng)研究，總結了針對雜草進行生物防治的4個基本步驟：首先要通過調查確定目標雜草，其次通過研究與篩選尋找該目標雜草的生物防治因子，而后對該生防因子進行專一性測定，最后才進入對該因子的飼養(yǎng)、釋放以及監(jiān)測、評價工作［3］。

1.2.2 非傳統(tǒng)方法 非傳統(tǒng)方法主要是針對本地種雜草，該方法主要包括3個方面：一是通過引進外來天敵對目標進行控制 （即補充引進法）。雖然該方法是雜草生物防治的新方法，但存在操作風險大等缺陷。二是釋放本地種天敵 （即助增式釋放）。該方法就前一種方法具有不會引起不同群體的沖突的優(yōu)點，但存在天敵數(shù)量不足，不宜大面積應用的缺點。三是離病原微生物通過人工分的方式進行工廠化生產(chǎn)，爾后進行淹沒式噴灑以迅速侵染目標雜草 （即以菌治草）。非傳統(tǒng)方法是目前該領域研究最活躍的部分。有學者提出了非傳統(tǒng)雜草生防所需具備的四個條件，即靶專一、可以穩(wěn)定和長期培養(yǎng)、遺傳穩(wěn)定以及在野外環(huán)境具有明顯殺滅一定數(shù)量雜草的能力［2，4］。

1.2.3 化感作用防除雜草 化學它感作用是植物分泌物之間的相互生化干擾。該方法主要是通過一些栽培管理措施 （如改變土壤化學特性以及間混套作技術的綜合運用等）讓作物分泌對雜草具有毒害作用的化學物質來對目標雜草進行有效控制。另外，隨著現(xiàn)代生物技術的日新月異，利用育種和轉基因技術載入化感物質基因使作物可通過分泌類似天然除草劑物質，自動控制田間雜草的生長已成為當前研究的又一熱點。

2 我國雜草生物防治技術的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 植食性動物防治技術

利用昆蟲防治雜草是該防治方法的主要組成部分。目前，利用昆蟲除草絕大多數(shù)集中在防治外來入侵雜草的工作上，而對本地雜草的控制工作尚未有成功的案例，主要原因在于經(jīng)過漫長的自然選擇過程，本地雜草與天敵昆蟲因子已處于一個生態(tài)平衡狀態(tài)，所以利用天敵昆蟲對本地雜草的防治要比對外來雜草的防治的可行性要小得多［5］。在利用昆蟲除草工作中，初步的觀察研究應著眼于昆蟲對雜草的危害特征上，包括危害部位、危害狀態(tài)以及對雜草造成的影響等。發(fā)現(xiàn)某種昆蟲能危害一種雜草，并且對雜草危害嚴重，這并不意味著就可用于生防，因為有些昆蟲食性很雜或屬多食性，除可取食觀察到的雜草外，還能取食別的植物，特別是同屬、同科的植物。

據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)已查明的外來入侵雜草有一百多種，涉及21個科。在我國，通過引進原產(chǎn)地天敵來防控外來雜草的主要成功案例有：通過從佛羅里達引進蓮草直胸跳甲對空心蓮子草進行有效防治；從尼泊爾引進澤蘭實蠅長期控制紫莖澤蘭；引進豚草卷蛾和豚草條紋葉甲遏止豚草的蔓延［6－7］，通過引進水葫蘆象甲防治水葫蘆的危害。在引出天敵的實踐方面，我國也做了大量的工作，如通過合作研究，南京農業(yè)大學與新西蘭林科院計劃引出日本方喙象和白尾長足象控制新西蘭的大葉醉魚草［8］。

2.2 以菌治草技術

雖然從理論上講雜草的天敵包涵所有的雜草病原微生物，但有希望成為生防作用物的只有那些能嚴重侵染雜草，并且能長期影響其生長發(fā)育與繁殖的病原微生物。因此，有學者通過研究提出了安全、高效、高致病力三條標準。在生防作用物中潛力最大的應該是病原真菌，主要是由于其具有種類多、具專化性、易被發(fā)現(xiàn)和獲得、對農作物安全、產(chǎn)孢子能力強，有希望工廠化生產(chǎn)的特點［5］。

以菌治草有經(jīng)典方式和淹沒式兩種方式。經(jīng)典方式從原產(chǎn)地引入與其協(xié)同進化的專化病原物，該方法主要用于外來惡性雜草。而后者則是針對本地雜草，利用該方法淹沒式施放本地產(chǎn)的專性寄生菌達到除草的目的。當然，這種方法在某些時候也用于外來雜草的生物防治［2］。

雜草生防菌的研究工作在我國開展較早，20世紀60年代和80年代，我國就有利用 “魯保一號”防治菟絲子［9］及利用 “生防劑F798“（鐮刀菌）在新疆哈密地區(qū)有效防治瓜田列當?shù)某晒Π咐＝刂?996年，我國共利用80余種生防菌成功防除70多種有害雜草，其中有希望的生防菌36個，極具潛力的生防菌有19種，主要集中于鐮孢菌屬、盤孢菌屬、尾孢菌屬和鏈格孢屬4個屬［10－11］。

2.3 化感作用治草技術

化感作用已成為世界雜草生物防治領域的重要研究手段。李孫榮是我國最先研究作物對雜草化感作用的學者，早在1985年就發(fā)現(xiàn)了小麥穎殼中的分泌的天然化合物P－OH苯甲酸對雜草白茅具有化感作用。近年來，我國在該領域的研究蓬勃發(fā)展，具有代表性的有柏連陽等［12］和由懋正等［13］分別對水稻與雜草以及小麥與雜草間的化感作用進行了深入的研究。

3 生物防治在雜草防治中的應用與研究

3.1 生物防治在雜草防治中的應用

3.1.1 草坪雜草的生物防治 最近以南京農業(yè)大學為代表的科研機構成功研制出一種粗代謝產(chǎn)物，該產(chǎn)品由鏈格孢菌培養(yǎng)得出，并已在多種闊葉雜草防控上取得了初步的成功。另外，用一種膠孢炭疽菌菌株對婆婆納進行防治的研究也初步展開，并取得較好的防治效果［14］。

3.1.2 果園雜草的生物防治 行間種植豆科牧草或農作物進行活體覆蓋，通過遮蔭可使雜草得到控制。實踐證明，在長有大量白茅的果園，通過種植小麥1～2年，可滅活98%以上［15］。

3.1.3 水田雜草的生物防治 利用禽、魚既可除去雜草，又可將雜草轉化成禽、魚的有機飼料，我國農村有的地方有在水生蔬菜田放鴨 （鵝）除草的習慣。待水生蔬菜 （如茭白等）成株后，將鴨趕入水田中可吃掉部分雜草。此外，在水體中開展養(yǎng)魚除草，也能收到良好效果［16］。

3.2 雜草生物防治的研究

3.2.1 生物技術的應用研究 目前，國內已經(jīng)開始了利用分子標記技術鑒定雜草的新探索［17］，為確定雜草的分類學地位，研究雜草演化規(guī)律，探索雜草間的種群關系，揭示其生理、生化、生態(tài)學和遺傳多樣性提供了強有力的工具［2］。在作物的抗耐除草劑育種領域，生物工程技術已廣泛地得以應用，而生物除草劑的基因改良和轉基因育種方面的研究也已悄然展開［18－20］。美國對此有一個長期的計劃，而我國在此方面未見相關的研究報道。

3.2.2 其他技術的應用研究 在雜草科學研究領域，計量模型已廣泛應用，但在雜草生物防治上的應用還不夠深入，現(xiàn)有的研究主要集中于雜草群落及危害的定量分析、雜草防治經(jīng)濟閾值確定等［21］。另外，雜草生物防治理論與實踐的進一步發(fā)展離不開系統(tǒng)論、雜生物地理學、種群動態(tài)學、草生物學和群落生態(tài)學方面研究的進步。此外，信息技術的發(fā)展也為雜草生物防治技術的進一步發(fā)展奠定了基礎，由南京農業(yè)大學雜草研究室和中國農業(yè)科學院生物防治研究所聯(lián)合開發(fā)的雜草生物防治信息系統(tǒng)推動了該領域的快速發(fā)展。

4 雜草生物防治的局限性

生物除草劑的研制和商品化受到許多客觀因素的限制，其中最為復雜與繁重的工作莫過于目標菌株和目標雜草的篩選工作。要想獲知目標菌株除草效力的真實情況，只有通過繁雜的不同密度的田間作物——雜草聯(lián)合試驗后才能得知。生物除草劑的商業(yè)應用范圍僅限于一小塊市場很大一部分原因是許多生物除草劑僅對某類或某種雜草有效。另外，諸如菌體生產(chǎn)、制劑化、保存與施放系統(tǒng)成為生物除草劑商品化生產(chǎn)的又一技術障礙。由于技術尚未完全成熟、成本較高等問題，深層發(fā)酵技術和固體發(fā)酵技術在商品化生產(chǎn)菌體上存在較大的技術障礙。此外，生物除草劑廣泛應用的另一障礙在于殺蟲劑、殺真菌劑以及除草劑之間的交互使用問題成為生物除草劑商品化發(fā)展的又一制約因素，化學農藥和化學除草劑可能阻礙生物除草劑的藥效和活性［5］。最后，在昆蟲防治方面，也存在著不適應農村小規(guī)模生產(chǎn)的特點，且傳統(tǒng)生防技術存在殺草譜窄、收效慢以及受氣候等環(huán)境因子影響較大等缺點。在科學實施生物防治計劃的過程中必將面臨各方利益沖突的問題。這就需要有關各方科學評價生物防治技術的風險，圍繞可持續(xù)發(fā)展這個核心，互相協(xié)調、加大合作，為雜草生物防治事業(yè)的發(fā)展做出應有的貢獻。

5 展望

本文通過綜述我國雜草生物防治的研究進展，認為我國在雜草生物防治領域將面臨以下問題及發(fā)展機遇：首先，在化學生態(tài)學迅猛發(fā)展的今天，天然化感生物除草劑的研發(fā)與應用必將成為雜草生物防治研究領域的重要內容之一。其次，盡管菌物除草劑面臨許多較難客服的困難，但隨著我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施以及人們對綠色食品安全的關注，且我國在該方面的研究工作開展較早、微生物資源豐富，所以有必要加大對微生物除草劑研發(fā)工作的投入。主要應從兩個方面著手：一是應大力開展雜草病原菌微生物的資源調查，逐步建立和完善我國病原微生物資料庫；二是應加強發(fā)酵技術及制劑加工技術的研究，為生物除草劑的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供可能。再次，現(xiàn)代生物技術的迅速發(fā)展，諸如分子生物學，遺傳學等，加之雜草基礎理論研究的深入，將為雜草生防的研究開拓新的思維，提供新的方法。另外，隨著昆蟲與寄主植物協(xié)同進化研究的進一步發(fā)展，基于傳統(tǒng)生物防治，多蟲多菌聯(lián)合治草、蟲菌并用治草的方法也隨之展開，從而逐步完善該領域研究［2］。目前雜草生物防治僅停留在大田作物上。而隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，園林植物逐步成為人們生活中不可或缺的部分。園林生態(tài)系統(tǒng)相對于農田生態(tài)系統(tǒng)植物種類豐富、結構復雜，對于園林生態(tài)系統(tǒng)中雜草生物防治的研究有待于進一步展開。

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