白菜作為我國主要蔬菜作物之一,其種植過程中病蟲害問題日益嚴重,不僅影響產量品質,還會導致農藥殘留超標,危及食品安全。傳統化學防治方法雖然見效快,但存在環境污染、病蟲抗藥性增強等弊端。因此,開發和應用安全、高效、環保的生物防治技術顯得尤為重要。近年來,隨著生物技術的快速發展,在白菜病蟲害生物防治領域取得了顯著進展,但仍存在應用成本高、防治效果不穩定等問題。基于此,本文旨在系統總結白菜病蟲害生物防治技術的創新發展,為實現綠色可持續發展提供理論依據和技術支撐。
一、白菜主要病蟲害種類及危害特點
1、真菌性病害
白菜真菌性病害主要包括黑斑病、霜霉病、軟腐病和菌核病等。黑斑病由輪枝鏈格孢菌引起,主要危害葉片,初期出現褐色小斑點,逐漸擴大成圓形或不規則病斑,嚴重時葉片枯死;霜霉病常在陰雨低溫天氣發生,葉片背面產生灰白色霉層,表面出現黃色病斑,影響光合作用;軟腐病多發生在結球期,受害部位呈水漬狀腐爛,散發惡臭;菌核病主要危害莖基部,造成植株萎蔫死亡,病部產生黑色菌核。這些真菌性病害嚴重影響白菜產量和品質,可導致減產 30%-50% ,其中軟腐病和菌核病更易引起大面積絕收,而且病原菌可以通過土壤、種子和病殘體等多種途徑傳播,增加了防治難度。
2、細菌性病害
白菜細菌性病害以黑腐病和青枯病最為常見。其中黑腐病由黃單胞菌引起,主要危害葉脈部位,初期葉緣發黃,隨后出現V形褐色病斑,病情嚴重時整個葉片變黑腐爛;青枯病由青枯雷爾氏菌侵染,典型癥狀是植株突然萎蔫,不能恢復,莖基部位管束變褐。這些細菌性病原體主要通過傷口侵入,在高溫高濕條件下繁殖迅速,傳播快。病害發生后極難控制,往往造成連片死亡。細菌性病害與栽培環境關系密切,土壤積水、施肥不當、溫度驟變等都會加重危害。同時,病菌可在土壤中長期存活,且具有很強的適應性和變異性,增加了防治的復雜性。
3、病毒病害
白菜病毒病以花葉病毒病和花椰菜花葉病毒為主。花葉病毒引起葉片花葉斑駁、皺縮變形,植株矮小,生長緩慢;花椰菜花葉病毒導致葉片出現黃色環斑或網紋,嚴重影響光合作用。病毒主要通過蚜蟲等媒介昆蟲傳播,也可通過機械接觸傳染,一旦感染無法治愈,只能及時清除病株,病毒病具有潛伏期長、癥狀多樣、傳播途徑復雜等特點,且與寄主植物和媒介昆蟲種類密切相關,隨著設施栽培面積擴大,病毒病發生趨勢日益嚴重,已成為制約白菜生產的重要限制因素之一。
4、主要害蟲種類
白菜主要害蟲包括蚜蟲、小菜蛾、菜青蟲和潛葉蠅等。蚜蟲以刺吸式口器吸食植株汁液,導致葉片卷曲、生長停滯,還可傳播病毒病;小菜蛾幼蟲鉆蛀心葉,造成植株缺心、畸形;菜青蟲食量大,直接啃食葉片,造成缺刻或成片缺失;潛葉蠅幼蟲在葉肉中潛食,形成白色曲折隧道,破壞葉片組織。這些害蟲繁殖速度快,世代重疊,常年發生,不同蟲害的危害特點和生活習性各異,且隨季節和栽培方式而變化。由于長期使用化學農藥,部分害蟲已產生抗藥性,防治難度加大,害蟲除直接危害外,還會造成農藥殘留超標,影響產品品質安全。
二、生物防治技術研究現狀
1、天敵昆蟲防治技術
天敵昆蟲防治技術是現代生物防治的重要手段,在白菜害蟲綜合治理中發揮著不可替代的作用,這種生態友好的防治方式以其低毒、環保的特點,逐漸成為農業害蟲防控的重要選擇。
球腹瓢蟲作為捕食性天敵,其防治效果尤為顯著,成蟲和幼蟲每天可捕食100-200頭蚜蟲,對蚜蟲種群數量控制具有極強的抑制作用,其強大的捕食能力和繁殖速度,使其成為生物防治的首選天敵昆蟲之一。
草蛉幼蟲則以其廣譜性控制效果而聞名,可有效捕食多種小型害蟲,被譽為“生物殺蟲劑”,在農業生態系統中扮演著重要的調控角色。
赤眼蜂等寄生蜂通過寄生鱗翅目害蟲卵的方式,可有效控制小菜蛾等危害白菜的害蟲。
當前人工繁育和精準釋放技術的不斷創新,顯著提升了天敵昆蟲的應用效果和實用性。然而,其大規模應用仍面臨生產成本高、環境適應性有限等挑戰。但通過持續技術創新和系統性研究,天敵昆蟲防治技術必將在白菜害蟲防控中發揮更加重要的作用,為實現農業生態平衡和綠色防控提供有力支持。
2、微生物農藥應用
微生物農藥作為一種新型生物防治技術,已成為現代農業害蟲綜合防治的重要手段。以蘇云金芽孢桿菌、白僵菌和綠僵菌為代表的微生物農藥,在害蟲防控中展現出獨特的生態優勢。
其中,蘇云金芽孢桿菌因其對鱗翅目害蟲的特異性毒殺作用而備受關注,該菌株通過產生晶體蛋白毒素,選擇性地殺滅目標害蟲,同時對人畜相對安全,極大地降低了化學農藥對生態環境的負面影響。
白僵菌和綠僵菌則憑借其強大的寄生侵染能力,能有效感染多種害蟲,引起害蟲大面積死亡,在農業生產中發揮重要作用。
微生物農藥的應用優勢主要體現在其生態友好性和高選擇性,與傳統化學農藥相比,微生物農藥殘留少、環境風險低,能夠有效保護農業生態系統的平衡。目前,在農業生產中微生物農藥已得到廣泛應用。然而,微生物農藥對環境因素的敏感性導致防治效果不穩定,有效期普遍較短。所以,研究機構和企業要提升技術水平,應不斷改進微生物農藥的實用性和有效性。
3、植物源農藥開發利用
植物源農藥作為一種生態友好型農藥,在現代農業害蟲防治中扮演著越來越重要的角色。以苦皮藤、除蟲菊、石菖蒲等植物為原料提取的農藥,因其獨特的生物活性和環境友好性,備受農業生產者的關注。
苦皮藤素以其顯著的拒食作用而聞名,對鱗翅目害蟲具有強烈的抑制效果,通過干擾害蟲的正常進食行為,實現對害蟲種群的有效控制。
除蟲菊則以其快速擊倒害蟲的特性著稱,能迅速麻痹害蟲的神經系統,在短時間內有效控制害蟲數量。
這些植物源的有效成分展現出顯著的生物防治潛力。在多個農業領域,植物源農藥已得到廣泛應用,其高效、低毒、易降解的特點,使其成為減少化學農藥使用的重要選擇,在農業生產中的應用范圍正在不斷擴大。盡管面臨原料來源、生產成本等挑戰,但其在生態農業和綠色防控領域的潛力仍然巨大。
4、生物免疫誘導技術
生物免疫誘導技術作為一種創新的植物保護方法,正在農業生產中逐步推廣應用,通過激活植物自身防御系統,該技術為作物提供了一種全新的病蟲害防治思路。水楊酸、茉莉酸等信號分子在生物免疫誘導中發揮著關鍵作用,這些分子能夠迅速激活植物的防御基因,誘導植物產生抗性蛋白和次生代謝物,從而增強作物對病原菌和害蟲的抵抗能力,特異性誘抗劑的應用使植物能夠主動“免疫”,構建起更加強大的生物防御屏障。在白菜等農作物生產中,生物免疫誘導技術已經顯示出顯著的應用價值,通過精確時機噴施誘抗劑,可以顯著提高作物的系統抗性,有效減少病蟲害發生。研究表明,這種技術不僅能夠提高作物抗性,還能降低化學農藥使用量,符合生態農業發展趨勢。
三、生物防治技術創新方向
1、新型生防菌株篩選與應用
面對白菜病蟲害的復雜性和變異性,開發高效生防菌株成為技術創新重點,通過宏基因組學和代謝組學等現代生物技術,從王壤、植物內生菌等來源篩選新型生防菌株。研究表明,從健康白菜根際分離的芽孢桿菌WB012具有顯著的抑菌活性,對白菜軟腐病的防效可達 85% 以上。還有,內生放線菌KC-9也是一株備受關注的生防菌株,它能夠在植物體內定殖并產生多種活性次生代謝物,這些代謝物對黑斑病、霜霉病等病害表現出廣譜的防治作用,通過菌株馴化和誘變育種等技術手段,科研人員可進一步提升KC-9的環境適應性和防治效果,提升生防菌的環境適應性和防治效果。技術人員還可以利用發酵工程技術優化培養條件,提高有效活性物質含量。同時,開展作用機理研究,明確生防菌的定殖特性和防治機制,為田間應用提供理論基礎,進而建立菌株保藏和質量控制體系,確保生防菌株的遺傳穩定性。此外,結合分子標記技術開發快速檢測方法,實現生防菌的精準監測和評價。
2、復合生物防治技術開發
針對單一防治方法的局限性,復合生物防治技術可整合多種生防資源,實現協同增效,將不同作用機制的生防菌株復配。如枯草芽孢桿菌與哈茨木霉的組合,既能抑制病原菌又可促進植物生長;如天敵昆蟲與微生物農藥聯用,可提高防治效果和持續性;再比如釋放捕食螨配合蘇云金芽孢桿菌噴施,對小菜蛾的綜合防效達 90% 。還有植物源農藥與生物免疫誘導劑組合應用,既直接殺滅害蟲又增強植株抗性,構建“生防菌 + 天敵 + 植物免疫\"的立體防控體系,建立防治技術配套方案。農業專家要通過田間試驗驗證不同組合的防治效果,優化應用參數,開發新型載體材料,提升復合制劑的相容性和穩定性,利用智能化設備實現生防因子的精準施用,提高防治效率。
3、納米生物農藥研究
納米技術與生物防治的結合為白菜病蟲害防控提供新思路,農業專家可以利用納米材料包被生防菌和活性物質,提高其環境穩定性和靶向輸送效率。或采用納米乳化技術制備植物源農藥,顯著提升生物利用度。研究發現,納米銀復合蘇云金芽孢桿菌制劑對菜青蟲的速效性和持效性均優于常規制劑。并且,碳納米管負載白僵菌孢子,可增強對害蟲表皮的穿透能力,通過表面修飾提高納米載體的生物相容性,降低對作物的不良影響。還
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可以開發智能響應型納米制劑,實現環境因子誘導釋放,并且建立納米生物農藥的安全性評價體系,確保產品安全。
4、智能化生物防治系統構建
當下,正是信息時代,農業專家可以運用物聯網、大數據等現代信息技術,構建白菜病蟲害生物防治智能化系統,建立病蟲害監測預警網絡,實時采集環境參數和病蟲害發生數據,開發基于機器學習的預測模型,準確判斷防治適期。同時,利用自動化設備實現天敵昆蟲定量釋放和微生物農藥精準施用,搭建防治效果評價平臺,動態優化防治方案。例如,基于圖像識別的害蟲智能監測系統,可自動統計蟲口密度并聯動噴藥設備。并利用智能控制系統調節設施環境,為生防因子創造適宜條件。通過技術集成創新,推動生物防治向精準化、智能化方向發展。建立標準化作業規程,提高防治效率和經濟效益。
四、生物防治技術推廣應用策略
1、標準化生產工藝優化
生物防治產品的質量直接關系到田間應用效果,標準化生產工藝是保障產品質量的關鍵。農業專家可以建立生防菌株發酵體系,優化培養基配方和發酵參數,提高有效活性物質含量,采用現代發酵設備,實現發酵過程自動控制和在線監測。另外,天敵昆蟲規模化繁育需要建立標準化飼養室,控制溫濕度和光照等環境因子,農業專家要選育優質飼主,建立人工飼料配制技術,提高繁殖效率。植物源農藥生產工藝應重點解決提取效率和產品穩定性問題,農業專家可采用超臨界萃取等新技術提高有效成分得率,開發水分散粒劑等新型制劑以延長儲存期,生產過程中也需建立質量控制體系,對原料、中間品和成品進行檢測,制定產品質量標準,建立可追溯管理系統。生產車間中,也要配備自動化設備,降低人工成本,建立中試放大技術規程,解決工業化生產中的技術瓶頸,開展產品儲存與運輸條件研究,確保產品在流通環節質量穩定。
2、配套栽培技術集成
由于生物防治效果與栽培管理措施密切相關,農業專家需要建立完整的配套技術體系。其中土壤處理是關鍵環節,可通過深耕、翻壓秸稈等措施改善土壤理化性質,為生防菌定殖創造條件。合理密植,保持田間通風透光,科學水肥管理,避免旺長造成蟲害加重,降低病蟲害發生概率。同時,開展輪作倒茬,種植抗病品種,提高作物自身抗性。建立生防產品使用技術規程,明確使用時期、劑量和施用方法,注意不同防治措施的配合使用,如農事操作與天敵釋放的時序安排。還可以利用覆蓋材料調節微環境,延長生防因子的存活期,加強病蟲害監測預警,把握防治適期。農業專家可開展示范基地建設,總結適合不同區域的綜合防治模式,制定標準化生產技術規程,指導農民科學應用,收集整理防治效果數據,不斷完善和優化技術方案。
3、區域化應用模式創新
不同區域的氣候特點和種植制度不同,農業專家可以在此基礎上創新生物防治應用模式,設施栽培區以防治葉部病蟲害為重點,可采用天敵釋放與微生物農藥交替使用的模式,露地栽培區注重提高生防產品抗逆性,選擇耐高溫、耐干旱的菌株。利用地理信息系統繪制病蟲害發生分布圖,實現精準防治,建立生物防治專業化服務組織,為農戶提供統防統治服務,探索“企業 .+ 基地 + 農戶\"模式,實現生防技術的規模化應用,并通過觀摩會、技術培訓等方式推廣成功經驗,或建立區域性農情信息平臺,及時發布病蟲害預警信息,組建技術服務隊伍,為農民提供技術指導,開展防治效果評價,總結區域應用特點,以為白菜的種植提供更有利的條件。
4、產業化發展對策
推動生物防治產業化發展需要政策支持和市場引導,農業部門要加大扶持力度,通過保險補貼、設立專項資金等支持生防產品研發和產業化,建立產品質量標準和檢測體系,規范市場秩序,完善產品登記制度,簡化審批程序,加快新產品上市。同時,培育龍頭企業,鼓勵企業加大研發投入,建立產學研合作平臺,促進科研成果轉化,提升產品競爭力。或者,發展生防產品專業市場,建立銷售網絡,開展品牌建設,提高產品知名度。還可以降低農戶使用風險。開展綠色防控示范,擴大生防產品應用規模。發展生態農業,培育綠色農產品市場,建立信息交流平臺,促進產業鏈各環節對接,為產業發展提供智力支撐。
綜上所述,生物防治技術的創新為白菜病蟲害防治提供了全新的科技解決方案,通過現代化多元技術路徑,農業部門正逐步構建更加綠色、智能的農業生產體系。技術創新不僅僅是提高生產效率,更是實現農業可持續發展的關鍵途徑。未來,生物防治技術將在農業生產中發揮越來越重要的作用,推動農業生產模式從傳統粗放型向現代生態型轉變,為保障國家糧食安全、實現鄉村振興戰略提供強有力的技術支撐。
(作者單位:114200遼寧省鞍山市海城市農業農村發展中心)
