生物農(nóng)藥防治煙草黑脛病及煙草根黑腐病研究進(jìn)展

徐丹陽(yáng)楊鵬楊章明甘勇陳壽明杜曉梅運(yùn)鵬姚峰安德榮

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.四川省煙草公司攀枝花市公司，四川 攀枝花 617000；3.中國(guó)煙草公司陜西省公司，陜西 西安 710000；4.陜西省煙草公司漢中市公司，陜西 漢中 723000)

煙草黑脛病是由寄生疫霉煙草致病型(Phytophthora Parasitica var.nicotianae(Breda de Hean)Tucker.)引起的一種極具破壞性的土傳病害[1]。在1950年于我國(guó)首次報(bào)道，至今在以黃淮煙區(qū)為主的中部、東部以及西北煙區(qū)普遍發(fā)生。煙草根黑腐病是一種由寄生串珠霉(Thielaviopsis basicola)引起的真菌病害[2]，在田間常與煙草黑脛病伴隨發(fā)生，故俗稱(chēng)煙草“雙黑病”。煙草“雙黑病”在黃淮、武陵秦巴煙區(qū)，發(fā)病較重，通過(guò)在川陜各大煙區(qū)的大量田間調(diào)查走訪發(fā)現(xiàn)，近年特別是陜西、四川、河南等省危害有逐年加重之勢(shì)。

目前田間針對(duì)煙草“雙黑病”防治仍主要依靠傳統(tǒng)化學(xué)藥劑的施用，化學(xué)藥劑對(duì)于煙草病害防治有著悠久的歷史，在煙農(nóng)中接受度較高，但防治效果已逐漸不盡人意。此外，煙草由于其以葉部加工產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)作物的特性，因而在“3R問(wèn)題”(Residue，Resistance，Resurgence)的控制方面受到了消費(fèi)者們的高度重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)因農(nóng)藥施用不當(dāng)而導(dǎo)致嚴(yán)重污染的農(nóng)田面積達(dá)931萬(wàn)hm2以上，每年因農(nóng)殘超標(biāo)造成近70多億美元的經(jīng)濟(jì)損失[3]。隨著近年來(lái)習(xí)近平總書(shū)記的號(hào)召，生態(tài)保護(hù)和三農(nóng)問(wèn)題成為與每一個(gè)國(guó)人息息相關(guān)的話題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中作物病蟲(chóng)害的綠色防治已成為全人類(lèi)共同關(guān)注的問(wèn)題。在此背景下，生物農(nóng)藥以其高效、安全、零殘留等優(yōu)點(diǎn)成為生物防治領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。在各種微生物菌劑中，由于芽孢桿菌對(duì)溫度、干旱、酸堿、紫外等不良環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，廣泛存在于自然界、易于分離獲得等優(yōu)點(diǎn)，被大量運(yùn)用于農(nóng)、林、牧、醫(yī)等領(lǐng)域，已成為學(xué)者們的研究重點(diǎn)。目前，已有多種芽孢桿菌如解淀粉、枯草、蘇云金芽孢桿菌等得以成功商品化，并在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用，不僅用作微生物農(nóng)藥殺菌劑，還可作為微生物肥料，兼具促生和防病作用[4]。

1 煙草黑脛病與煙草根黑腐病概述

煙草黑脛病是煙草生產(chǎn)中常見(jiàn)的一種病害，常伴其它病害綜合發(fā)生。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，平均每年因煙草黑脛病而造成的煙葉產(chǎn)量損失超2861萬(wàn)kg，經(jīng)濟(jì)損失近1.21億元[5]，危害僅次于第一大病害病毒病。煙草根黑腐病是一種危害嚴(yán)重的土傳真菌病害，在云貴兩廣、川陜、湖南湖北等煙區(qū)多與煙草黑脛病混合發(fā)生，直至1950年后抗病品種白肋煙的出現(xiàn)，其危害才得以減輕。但在我國(guó)，湖北、云南、貴州等地，由于常處低溫潮濕的氣候條件，發(fā)病較重。四川、河南、陜西、湖南等地也有不同程度發(fā)生，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

通過(guò)對(duì)“雙黑病”的發(fā)病規(guī)律的綜合分析，可以看出其苗床期發(fā)病主要由帶菌土壤和肥料所導(dǎo)致，大田病害主要是由于土壤和肥料中含有病菌，再加上病原菌在移栽過(guò)程中將病菌帶入田間。“雙黑病”在傳播過(guò)程上具有一定的共性，如主要依靠灌溉水和土壤混合肥料，病株所產(chǎn)生的孢子囊通過(guò)灌溉、雨水徑流或風(fēng)吹進(jìn)行再浸染。除此之外，煙草“雙黑病”的發(fā)生與多種因素有關(guān)，如煙草品種抗病性、土壤含菌量、種植區(qū)溫濕度以及土壤酸堿度等[6]。

2 煙草黑脛病及煙草根黑腐病的綜合防治研究現(xiàn)狀

2.1 抗病品種選育

選育抗病品種是防治“雙黑病”的有效措施之一，目前常用的抗病品種有“云煙311”、“K596”等[7]。在美國(guó)，煙草育種經(jīng)歷了煙葉品質(zhì)、植株多抗性及優(yōu)良性狀綜合3個(gè)階段，但我國(guó)的煙草抗病育種目前仍處于起步階段，新抗病品種的培育仍需投入更多的研究。以川陜煙區(qū)為例，其與云南、貴州等產(chǎn)煙大省相似，煙區(qū)常分布于較偏遠(yuǎn)山區(qū)地段，交通不便、綠色防控技術(shù)落后、連作年限高等因素導(dǎo)致煙草“雙黑病”經(jīng)常爆發(fā)。而目前田間選育的抗病品種在與病原菌的對(duì)抗中喪失原有的抗病性，新型抗病品種從研發(fā)到投入使用需耗費(fèi)大量人力物力，時(shí)效性較低難以應(yīng)急。此外，研究表明品種抗性因不同的種植區(qū)域環(huán)境而略有差異，其防效穩(wěn)定性也不足以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的氣候環(huán)境條件。

2.2 化學(xué)防治

目前田間防治煙草“雙黑病”常用的傳統(tǒng)藥劑主要有甲霜靈、甲基托布津、多菌靈、甲霜靈錳鋅、福美雙等，其中甲霜靈防治煙草黑脛病效果最好[8]。但研究發(fā)現(xiàn)，在未施用甲霜靈的地塊，分別在施藥1a、2a、3a時(shí)檢測(cè)，其EC50平均值分別為0.4ug·mL-1、0.3ug·mL-1、0.7ug·mL-1、1.2ug·mL-1，可見(jiàn)抗藥性已經(jīng)呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。除此之外，甲霜靈的施用會(huì)導(dǎo)致土壤中硝化細(xì)菌損傷，長(zhǎng)期施用阻礙硝化作用，進(jìn)而降低土壤肥力，最終會(huì)影響到土壤對(duì)硝態(tài)氮的吸收利用，損害煙葉質(zhì)量。饒應(yīng)勇等[9]先后灌根施用70%甲基托布津和58%甲霜靈錳鋅，發(fā)現(xiàn)煙草病株發(fā)病率僅為0.73%。此外，還有研究測(cè)定了其它幾種常用藥劑如殺毒礬、多菌靈、甲基托布津，發(fā)現(xiàn)均對(duì)煙草根黑腐病原菌孢子、菌絲有較強(qiáng)的抑制作用。

2.3 生物防治

在煙草“雙黑病”的防治中傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但近幾年來(lái)各種特效藥的抑制率逐漸下降，給煙草種植帶來(lái)日漸攀升的損失。此外，長(zhǎng)期高劑量不當(dāng)使用，更不利于煙草產(chǎn)業(yè)走入長(zhǎng)期綠色可持續(xù)發(fā)展策略。因此，利用綠色無(wú)污染的生物農(nóng)藥防治煙草“雙黑病”成為許多學(xué)者的關(guān)注熱點(diǎn)，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)煙草黑脛病和煙草根黑腐病有較好抑制作用的生防菌。據(jù)近年來(lái)各研究報(bào)道顯示，能對(duì)煙草疫霉菌產(chǎn)生較好拮抗效果的生防細(xì)菌主要包括芽孢桿菌、假單孢桿菌、哈茨木霉菌，主要通過(guò)產(chǎn)生抗菌素來(lái)溶解煙草疫霉菌。汪琨[10]團(tuán)隊(duì)在種植番茄土壤中分離得到的菌株ZJUT-K15可對(duì)多種植物病原菌，如煙草黑脛病菌、金黃色葡萄球菌等有明顯的抑制作用。張?chǎng)┑萚11]從煙田的土壤樣品中分離得到的假單孢桿菌和芽孢桿菌，對(duì)煙草“雙黑病”有較好的預(yù)防效果，并且還可以提高煙草種子發(fā)芽率，促進(jìn)煙草的苗期生長(zhǎng)。

易龍等[12]從重慶煙區(qū)煙草根際土壤中分離得到枯草芽孢菌株R27和棘孢木霉TB72對(duì)煙草根黑腐病的溫室盆栽防效分別高達(dá)80.2%、84.5%。陳小均等[13]研究發(fā)現(xiàn)，木霉菌T150對(duì)煙草根黑腐病、煙草黑脛病的平均防效均在76%以上。彭海瑩等[14]研究發(fā)現(xiàn)，棘孢木霉MX和產(chǎn)紫青霉Q2對(duì)煙草“雙黑病”的防效分別可達(dá)65.75%、64.69%，并與氨基寡糖素復(fù)配后，可對(duì)煙草產(chǎn)生明顯的促生效果。

3 芽孢桿菌生物農(nóng)藥防治“雙黑病”前景展望

近幾年，我國(guó)煙草種植面積逐年下降，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，2019年我國(guó)煙葉總產(chǎn)量215.34萬(wàn)t，同比下降3.91%；烤煙產(chǎn)量202.11萬(wàn)t，同比下降了4.20%[15]。然而，煙草市場(chǎng)需求穩(wěn)定增長(zhǎng)，煙草企業(yè)對(duì)優(yōu)質(zhì)煙葉的要求也不斷提高。在此背景下，愈演愈烈的“雙黑病”為煙草產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。綜合大量研究員以及植煙專(zhuān)家的研究可見(jiàn)，由于傳統(tǒng)殺菌劑高效經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，一直以來(lái)都是田間防治“雙黑病”的首選，然而高強(qiáng)度施藥不僅給病原菌帶來(lái)高選擇壓使種群抗藥性逐漸增強(qiáng)，同時(shí)對(duì)土壤中的硝化細(xì)菌等有益微生物群落產(chǎn)生較大損傷，破壞生物多樣性，導(dǎo)致土壤肥力降低，最終造成煙株對(duì)“雙黑病”抗病性降低，產(chǎn)、質(zhì)量下降。在與煙草“雙黑病”斗爭(zhēng)的過(guò)程中，當(dāng)傳統(tǒng)意義上所使用的方法逐漸失效，單純地加大藥量提高頻率絕不是可以長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展的應(yīng)急之策。

表1 近年有關(guān)煙草“雙黑病”生物農(nóng)藥種類(lèi)

如前文所述，微生物殺菌劑篩選、研發(fā)及推廣應(yīng)用為煙草病蟲(chóng)害防控增加了一種新選擇、新思路。在大量研究人員通過(guò)對(duì)真菌、細(xì)菌和一些植物源的物質(zhì)中篩選出對(duì)根黑腐以及黑脛病菌有生防潛力的菌株和物質(zhì)中，芽孢桿菌以其媲美化學(xué)殺菌劑的防治效果；對(duì)溫度、酸堿、紫外、干旱等不良環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，不僅用作微生物農(nóng)藥殺菌劑，還可作為微生物肥料，兼具促生和防病作用。目前已投入使用成熟商品化的已登記的生防芽孢桿菌有很多種。首先是由江蘇農(nóng)科院植保所分離篩選的，最先登記的“紋曲寧”(商品名)，枯草芽孢桿菌Bs-916，主要用于水稻紋枯病、番茄青枯病的防治[16]。由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)篩選獲得，商品名為“麥豐寧”的枯草芽孢桿菌B3，對(duì)小麥紋枯病的田間防治效果高達(dá)81.9%[17]。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種以枯草芽孢桿菌B908為主要成分的生物菌劑“百抗”[18]。

綜合近年來(lái)看，國(guó)內(nèi)外植物保護(hù)和植物病理專(zhuān)家們深入研究了不同生防菌混配、生防菌與化學(xué)藥劑混配、生防菌的遺傳改良、利用生防菌的抗菌活性物質(zhì)等方面所面臨現(xiàn)狀，其中煙草“雙黑病”拮抗作用較好的生防細(xì)菌主要集中在芽孢桿菌和假單胞桿菌中。煙草黑脛病、根黑腐病的危害逐年加重，防治難度不斷加大，給廣大煙農(nóng)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，該病害的防治工作不能僅依靠傳統(tǒng)的防治措施而止步不前。尋找建立一種新型的綜合防治方法，建立與病害協(xié)同發(fā)展的防治理念，才能長(zhǎng)久、可持續(xù)地將“雙黑病”帶來(lái)的損失控制在較低水平。目前學(xué)者將芽孢桿菌制劑作為生物農(nóng)藥防治病害仍在不斷開(kāi)發(fā)中，距離田間大面積推廣施用還需假以時(shí)日，但化學(xué)農(nóng)藥的常期高劑量使用帶來(lái)諸多問(wèn)題使化學(xué)農(nóng)藥的減量迫在眉睫，因此生物防治潛力巨大，以期將生防菌更好地應(yīng)用于大田，將煙草“雙黑病”為煙草產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的損害降低至可控范圍。