農(nóng)業(yè)病蟲害新型防治技術概述

王 欣曹 真

（1北京中農(nóng)富通園藝有限公司 北京 100191；2北京中農(nóng)富延園藝科技有限公司 北京 102101）

隨著國內(nèi)外有機農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，各種利用新型的、先進的科技進行病蟲害防治的手段成為有機農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要及關鍵控制點。近年來，有機農(nóng)業(yè)得到了廣泛的研究和發(fā)展，新型農(nóng)業(yè)病蟲害防治技術也在不斷進步、不斷適應生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。目前，我國在植物病蟲害防控方面形成了以化學農(nóng)藥為主，栽培措施調控，物理防治、生物防治為輔的防控體系。但長期的不合理使用導致病原菌對化學藥劑產(chǎn)生了抗性[1]。新型病蟲害防治手段的研究越來越受到人們的關注。

1 病蟲害預測

有效的病蟲害預測是提高作物植保綜合防控水平的關鍵。病蟲害的發(fā)生發(fā)展與溫度、降雨、濕度、風和光照等局部氣象條件直接相關。這些局地氣象因子由于能夠更容易地被準確觀測而成為預測模型中的關鍵輸入因子。氣溫、降水、濕度等參數(shù)常被用于作物病蟲害預測模型的輸入?yún)?shù)，而風、光照等因素在模型中體現(xiàn)得較少，后續(xù)有待加強這一方面的研究。

作物病蟲害的發(fā)生除受到氣候、氣象因素的影響，還受到病蟲原分布、寄主狀況以及種植模式等因素的影響，是這些因素綜合作用的結果。病蟲原是病蟲害發(fā)生的基礎，普遍的病蟲原寄生地除了田間植物殘體，還有土壤、種子和其他繁殖體。因寄主或氣候的影響，有些病蟲害的病蟲原只能來自異地。另外，在作物敏感期期間也是預測防護病蟲害的重要時期[2]。

2 生物防治

2.1 天敵防治。天敵防治是環(huán)保且長效的防治措施。目前已發(fā)現(xiàn)很多植物病蟲害的天敵，有些天敵已實現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，經(jīng)過合理應用，可達到極好的效果(見表1)。

2.2 生物農(nóng)藥。微生物農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥及抗生素類農(nóng)藥等都是環(huán)境友好的生物農(nóng)藥。微生物源農(nóng)藥是指以對病、蟲、草等有害生物有防治效果或對植物生長有調節(jié)作用的微生物活體及以其代謝產(chǎn)物作為活性成分而研發(fā)的農(nóng)藥制劑，其在生物農(nóng)藥中占有很大的比例，主要分為細菌類、真菌類和病毒類3大類微生物農(nóng)藥[3]。

2.2.1 微生物農(nóng)藥。蝗蟲微孢子蟲作為一種已經(jīng)商品化的病原微生物，廣泛應用于蝗蟲災害防治，且具有人畜無害、環(huán)境友好、成本低廉、防治時間持久等優(yōu)越性，是一種十分重要的生物農(nóng)藥[3]。

2.2.2 植物源農(nóng)藥。植物源藥劑丁子香芹酚和微生物源藥劑寡雄腐霉菌均對葡萄灰霉病菌和離體果粒灰霉病菌具有較好的預防和治療的作用，而且對有益生物、生態(tài)環(huán)境及果樹的生長發(fā)育均無不良影響，其對果樹生產(chǎn)是安全的，可在葡萄生產(chǎn)中推廣使用[4]。研究發(fā)現(xiàn)，瑞香狼毒中的一些化合物可用于蚜蟲、螨蟲、菜青蟲及其他害蟲防治。瑞香狼毒所含有的香豆素類化合物可分為兩部分開發(fā)：一部分作為殺蟲劑開發(fā)，另一部分作為除草劑開發(fā)，為增強除草效果，可以添加一些能引起植物ROS累積的助劑[5]。采用二氧化碳超臨界提取法提取狼毒大戟中的有效成分配制成藥劑，高濃度藥劑可迅速殺滅蛾蝶類害蟲，低濃度藥劑殺滅小型害蟲的效果達到100%[6]。銀杏外種皮與垂序商陸葉提取物均能對小菜蛾表現(xiàn)出良好滅殺活性[7]。12a-羥基魚藤酮是一種從植物中提取的次生代謝產(chǎn)物，將其制備成生物農(nóng)藥，其殺蟲機理是通過抑制害蟲呼吸作用中的電子傳遞，來達到防治煙蚜的作用和效果[8]。利用靶標酶設計綠色環(huán)保農(nóng)藥已成為農(nóng)藥開發(fā)的重要領域，目前對杠柳新苷類殺蟲活性化合物的研究表明，該化合物對V-ATP酶的活性具有顯著抑制性[9]。

2.2.3 抗生素類農(nóng)藥。目前農(nóng)業(yè)上應用的抗生素大多來自放線菌，這些抗生素通過干擾細胞內(nèi)蛋白質合成來達到抑菌殺菌的效果[10]。但是農(nóng)用抗生素濫用也會給人類健康帶來風險。XQ生防菌制劑在大田期對于煙株的農(nóng)藝性狀沒有明顯的影響，施用XQ生防菌組的產(chǎn)量、均價、上等煙比例和產(chǎn)值都較農(nóng)用鏈霉素要高。

2.3 基因防治。利用基因工程技術，為植物導入抗病蟲害基因，提升植株自身的抗性，如導入Bt基因的轉基因大豆植株提高了抗暗黑鰓金龜幼蟲的能力[11]。轉入CryIIem基因的大豆對鱗翅目類害蟲具有顯著的抗蟲作用[12]。PnKTI基因編碼的產(chǎn)物能通過抑制小菜蛾腸道內(nèi)胰蛋白酶從而對小菜蛾表現(xiàn)出良好的抗性[13]。有研究表明，干擾小菜蛾的保幼激素受體(Met)，小菜蛾卵巢發(fā)育受到明顯抑制，卵黃沉積減緩，成熟卵子數(shù)目減少，產(chǎn)卵量也隨之降低[14]。但轉基因作物帶來的生態(tài)安全問題不容小覷，這其中就包括轉基因作物對土壤生態(tài)系統(tǒng)帶來的影響，主要表現(xiàn)為對土壤的養(yǎng)分、理化性質、酶活性、土壤中動植物及微生物的影響[15]。此外，還具有使用門檻過高、技術不成熟、病毒殺蟲效率低、速率慢，易產(chǎn)生抗藥性等一系列問題。

表1 不同種類害蟲與對應天敵

3 物理防治

物理防治除了利用糖醋誘殺、黃光板和殺蟲燈誘殺等三誘技術，物理植保液(PPP液)作為新型物理植保防治技術，是一種采用強烈液中放電形成的無任何重金屬、無任何農(nóng)藥成分、無磷的半有機半無機的能使細胞膜解構的張力碎片化液體，無色無味。其滅蟲原理是瞬間解構昆蟲口器的呼吸孔道黏膜，致其細胞內(nèi)水分瞬間極速蒸發(fā)而致害蟲死亡，滅蟲效率極高，幾乎是瞬間完成滅蟲過程。此外，PPP液對環(huán)境友好、無污染、無農(nóng)藥成分、不留殘余，純物理變化快速殺菌，可以代替植物源農(nóng)藥大面積示范防治溫室有機草莓有害生物瓜蚜[16]。3S(GPS，GIS，RS)技術作為一種綜合性技術手段，在農(nóng)業(yè)病蟲害防治中的應用取得了較好的發(fā)展。通過3S信息技術對基地殺蟲燈點位布置進行優(yōu)化，可以確保在基地范圍內(nèi)全覆蓋的同時，減少殺蟲燈的使用量，節(jié)省了開支[17]。

4 納米技術防治

納米技術在農(nóng)藥和高抗性肥料的制作、納米轉基因以及病原體檢測方面均有應用。用臭氧微納米氣泡處理植物幼苗，可殺滅幼苗植株攜帶的赤星病菌分生孢子，預防病害發(fā)生[18]。此外，納米材料因尺寸小而容易被植物吸收，并通過食物鏈富集和傳遞，能透過人體解剖學屏障，對植物、微生物、土壤生物有直接或間接的毒性，進而影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，也可能影響納米材料的環(huán)境行為和藥效，因此可能具有潛在的安全性問題，但目前對納米材料應用于農(nóng)業(yè)病蟲害防治的安全性研究較少，尚不確定具體的危險性[19]。

5 化學防治

目前，傳統(tǒng)的藥劑拌種、藥劑灌根、植株噴霧、種子包衣等常用病蟲害化學防治技術因其見效快、效率高，仍然是病蟲害防治的主要手段，利用靜電噴霧技術和利用臭氧水進行病蟲害防治的研究也在快速發(fā)展。

5.1 靜電噴霧是利用靜電高壓使農(nóng)藥霧滴帶電，并在噴頭和目標間形成靜電場，靜電效應使霧滴吸附于植株隱蔽部位，從而提高霧滴吸附效果，增加霧滴在植株葉片正背面的沉積率，具有霧化均勻、飄失減少、粘附牢固、提高農(nóng)藥使用效果、減輕環(huán)境污染等優(yōu)點[20～21]。隨著無人機植保作業(yè)技術的不斷發(fā)展，無人機植保技術與靜電噴霧技術相結合的新型植保作業(yè)模式也引起國內(nèi)學者的重視[22]。植保無人機靜電噴霧技術作業(yè)效率高、人力需求小、藥液用量少等優(yōu)勢，是未來農(nóng)業(yè)植保作業(yè)的重要發(fā)展方向，但無人機靜電噴霧技術尚不成熟，有些技術問題還需進一步改善。

5.2 臭氧是一種具有強氧化性、清潔環(huán)保的廣譜型殺菌劑，臭氧溶解在水中形成的臭氧水具有更強的殺菌消毒和降解農(nóng)藥殘留的作用，臭氧水常溫下易被還原為氧氣，不會對環(huán)境造成二次污染，人們把臭氧稱為“理想的綠色強氧化藥劑”。郭正紅[23]研究表明，4～6 mg/L臭氧水可明顯抑制真菌的生長；臭氧水可以預防青菜蟲害的發(fā)生，減少蟲害造成的啃食，且不會影響蔬菜的生長。臭氧水不會改變微生物群落結構，對組成土壤微生物中重要的微生物群落無傷害。韓雙[24]等研究發(fā)現(xiàn)，臭氧功能水通過控制霜霉病從而實現(xiàn)增產(chǎn)。張耀良[25]等試驗表明，在火龍果生產(chǎn)上噴施臭氧水，對蚜蟲、介殼蟲、菜青蟲、潰瘍病和炭疽病發(fā)生的抑制效果優(yōu)于化學防治。

6 有害生物綜合治理(IPM)

IPM的歷史可以追溯到19世紀后期，當時認為生態(tài)科學是植物保護的基礎。自從化學農(nóng)藥問世以來，這段歷史被認為是戲劇性和有爭議的。化學農(nóng)藥的確對病蟲害的防治起到了非常重要的作用，但長期不合理使用導致的3R(Resistance，Residue，resurgence)效應日益突出，對食品和生態(tài)安全構成了嚴重威脅，病蟲害的發(fā)生和流行有增無減，植保投入不斷增加，IPM越來越受到人們的關注[26]。隨著IPM的發(fā)展，其在不同國家呈現(xiàn)出多種應用途徑，并超出了昆蟲學的范圍，IPM的應用也越來越廣泛。已有研究表明，在肯尼亞采用IPM策略對以木瓜和柑橘為目標的果蠅產(chǎn)生了積極而顯著的交叉商品溢出效應，這表明IPM在肯尼亞和撒哈拉以南非洲其他水果產(chǎn)區(qū)的投資范圍很廣。采用IPM策略控制芒果果蠅的同時，對柑橘和木瓜的毛利率也產(chǎn)生了顯著的正向影響。因此，致力于向種植芒果、柑橘和木瓜等多種作物的農(nóng)民傳播果蠅IPM技術，將產(chǎn)生更大的積極經(jīng)濟影響[27]。有研究表明，與低多樣性IPM體系相比，盡管在高多樣性IPM體系中，早期害蟲使玉米減產(chǎn)10%，但兩種體系的最終總產(chǎn)量是相等的，說明高多樣性IPM體系具備與低多樣性IPM系統(tǒng)抗衡的能力，先發(fā)制人的害蟲管理并不是提高玉米產(chǎn)量的必要條件[28]。

從生態(tài)學角度對病蟲害進行綜合治理，目前研究人員已開展了大量工作，包括天敵的保護、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整、植被恢復、水位調控、合理放牧、物種多樣性保護、資源的合理開發(fā)與利用等方面，并取得了一定的成果。在理論上初步明確了影響作物病蟲害發(fā)生的機理，探討了各種新技術在病蟲害防治方面的應用探索，呈現(xiàn)了多領域多學科交叉的創(chuàng)新性，通過宏觀調控，充分發(fā)揮生態(tài)學控制技術，從而避免暴發(fā)災害。但在研究過程中所發(fā)現(xiàn)的問題也越來越多。不同領域的技術手段各有利弊，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應該結合實際，綜合評估，以實現(xiàn)經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的最大化。