农、药业生产如何保护栽培作物健康地生长,或者说怎样防治作物在生长过程中的病虫害,以使药材作物茁壮成长,从而达到优质高产的目的,这是栽培生产的最大目的。然而,在作物栽培过程中,每年因病虫害和草造成的损失高达总产值的35%,局部严重的地方甚至完全失收。因此,在农、药业生产过程中,加强作物保护已成为增产增收的重要措施。
人类在与作物病虫害的斗争中取得了卓越的经验,尤其化学农药问津以来,已使害虫、病菌遭到了沉重的打击。但是,随着化学农药的大量使用,出现了意料之外的情况。首先,是由于单一地大量使用化学农药,害虫、病菌经过严格的自然筛选,逐渐产生并增强了抗药性。据联合国粮农组织统计,1956年具有抗药性的害虫只有26种,到1967年便上升到了224种,此后,数量在不断增强。引起植物病害的病原菌,近年有50余种已经产生了抗药性。这种抗药性的增强,已经使很多杀虫剂、杀菌剂在原有杀死浓度下不能发挥作用,使农、药业生产中的病虫害又猖獗了起来。其次是化学农药的使用,特别是为对付抗药性的增强而提高施药浓度和施药次数,造成农药对环境的污染,有些农药在植物体内有残留,对人畜有害。这种危害违背了农业生产为人类提供更多、更好的食物的宗旨,现代社会人类对这种危害愈来愈重视。
为了解决化学农药对环境和农产品的污染,克服其对人、畜安全的威胁,人类不断探索,找到防治病、虫、草害的又一条途径——生物防治。生物防治,即是人们有目的的利用生物种间、种内的关系,调节有害生物种群密度,以生物群治生物群。这种综合防治是采用各种防治措施协调进行,把有害生物的种群控制在造成经济损失的水准以下;同时不给人类健康、作物、家畜、家禽、野生生物资源、环境造成为害;使植物生产系统,就其经济、社会和环境效益达到最优化。综合防治能够充分利用自然控制因素,如耕作制度、昆虫疾病、种间竞争、寄生物、遗传来控制以及巧施农药等。它要求从农业生产全局和农业生态系统的总体观点出发,以预防为主,经济、安全、有效、保持生产、社会和环境的良好状态。药用植物病虫害应采取综合策略尽量少施或不施农药,必要时,应采用最小有效剂量并选用高效、低毒、低残留农药,以降低农药残留和重金属污染,保证中药安全、有效及保护生态环境,不准施用高毒、高残留农药。具体有以下几方面。
一、GAP农业防治
所谓农业防治就是利用生产中的各项GAP优质高产栽培管理技术来控制病虫害的发生,这是防治病虫害的基础措施。这类防治措施不需要单独的投资,结合栽培管理措施,既能提高药材的产量和质量,又能控制病虫的发生为害。这类防治措施虽然有时看不到明显的防治效果,但是从长远看这是最根本的防治措施。并不是所有的农业技术措施都有防治病虫害的作用,有的农业技术措施还可能促进病虫害的发生的影响。因此,选择合理的耕作制度即能充分利用地力,控制病虫害的发生,提高中药的产量和质量。
(一)轮作 轮作可以防治土壤、病株残体等传播的病害,如红花枯萎病、茄绵疫病、罗汉果根结线虫害等。对这类病害轮作田病轻,连作田病重。故轮作可以减轻土传病害的发生为害,使病害保持在一个较低的水平,无需再进行防治,轮作耕地所以病轻,原因是有三:①是药田充分利用地力,生长发育良好,提高抗病能力;②是田间的病原物遇不到合适的寄主而逐渐死亡,因而发病较轻;③是由于药材根系的作用,改变了土壤微生物群落,抗生菌活动加强,也能抵制或减轻病害的发生。
轮作对于土壤传播的病害,如地黄枯萎病、黄萎病、桑叶青枯病、栝楼根结线虫害、姜腐烂病、人参根肿病等都有很好的防病效果。对于田间病株残体传播的病害,如茄褐纹病、田七根腐病、西洋参炭疽病等也有较好的防治效果。对于能在土壤中腐生的病菌,如丝核菌、腐霉菌等防病效果较差。
轮作年限的长短,一般根据病原物在土壤中或田间存活时间的长短来定。如洋地黄、菊花枯萎病田的轮作年限一般为3~4年,川芎菌核病田轮作1年即可.轮作并不能把病害还完全清除,只能减轻病害发生。所以轮作要与其它预防措施配合,则可提高其防病效果。如配合清除田间病残体,及时翻耕土壤,不施带病菌的粪肥等,则轮作的防病效果更好。
(二)整地耙地 深翻土地可以减少在土壤中越冬的病虫。土地整平可以预防田间积水,防止流水传播病害和诱发病害发生。
土地深耕可将地面的病株残体和病虫翻入土中,加速病株残体分解,能减少越冬病虫。有些病菌翻入土中后不能出土而死亡。深耕还可以改变土壤的理化性状。多施有机肥,不要偏施氮肥,增施磷、钾肥,可以改善土壤肥力,提高药材的抗病能力。施足底肥,巧施追肥,不施带有病菌的土杂肥。
(三)改良土壤 土壤的结构、理化性质、肥力等对病虫害的发生都有一定的影响。如十字花科药材根肿病多发生在偏酸性的土壤中,在偏碱性的土壤中很少发生。蝼蛄多发生在沙质土中,不喜欢粘土。丹参根结线虫病多发生在通风良好的土壤。氮肥偏多的土壤易诱发藿香褐纹病和绵疫病发生。土地潮湿易诱发各种中药材疫病;土壤干旱则促使党参病毒病和和首乌花叶病发生等。根据病虫害发生的条件,即时改良土壤,也可减轻病虫害的发生。
(四)选好苗床和土壤消毒 中药育苗苗床位置的选择,最好选没有种过药材的地做苗床,而且土壤要肥沃,便于管理,可以防止土壤和粪肥传播的病害。药材育苗通常不用老苗床育苗,一般选择多年没有种过药材的地方做苗床,这样可大大减轻苗床病害的发生。如果用老苗床,一定要挖去旧床土,换上没有种过药材的新床土,在无病新床土上播种育苗。苗床要选在地势高,便于排灌的地方。床土要肥沃,粪肥要充分腐熟。播种要均匀,不宜过密。播种后覆土也不要太厚,以利出苗。并要做好防寒保温的准备。
用旧床土或用药地做苗床育苗时,一定要换用无病的新土或进行土壤消毒。土壤消毒的药物或用40%无氯硝基苯1份加50%富美双1份混匀;或用40%五氯硝基苯7份加58%瑞毒锰锌3份混匀;或用50%多菌灵可湿性粉剂都可以。每平方米用药8~10g。具体消毒方法是按苗床面积大小称取药量,先用少量细干土与药粉混匀,然后再加10~15kg细干土,充分混匀,配成药土。播种前苗床要先浇透底水,待水渗下后,用1/3的药土撒在床面,然后播种,播种后再将剩下的药土覆盖在种子上面。此外,也可以用福尔马林消毒。
苗床管理要特别注意控制苗床温湿度,预防苗床病害发生,在苗床管理过程中要注意防止传染病毒病,适当蹲苗,喷洒生长素,提高药材抗病力,还要注意防治地下害虫。
(五)选择抗病优质高产良种及种子消毒 在药材生长上种植优质高产品种是提高中药产量的重要措施之一。但是有些品种高产不抗病,甚至高度感病,在病区种植这些高感品种,可能导致病害严重发生,造成产减。因此,在选择品种时,一定要注意品种的抗病性,在病区不要种植高感品种。
中药品种抗病性的强弱区别于品种不同,故抗病强弱也不同。分别有免疫品种、高抗品种、抗病品种、耐病品种;还有感病品种、高感品种等。对这些品种的选择标准首先是要高产与抗病。因为优良品种能大大提高产量和品质。但是我们还要看到,在品种选择与推广过程中,有些品种抗病的发生流行。故高产优质抗病的品种是比较理想的品种,但是要育出这样十全十美的品种是很困难的,在育种过程中往往有所得,也有所失。因此,根据每种中药品种抗病虫的能力、产量高低、品质好坏各不相同,要选择适合当地种植的高产、优质、抗病品种,这是防治中药病虫害的措施之一。
抗病品种在防治病虫害中虽然是重要措施,但是它不是万能的,并不能解决所有的中药病虫害问题。要保持品种的抗病性,发挥品种的抗病性的作用,就要注意解决以下问题。①鉴于抗病品种不是万能的,也会丧失抗病性,有的抗病性不强,有的抗某种病害而感染另一些病害。因此,要科学利用抗病品种,且要配合其他的防病措施,才能充分发挥品种抗病性的作用;②不要长期种植一个品种,品种要轮换种植和搭配种植;③要年年选种,保留抗病品种的种性;④良种良法一起推广。即推广抗病品种时要采用相应的GAP优良栽培方法。此外,在做好高产抗病良种选择的同时,还要做好种子检验工作。对从外地引进的药材种子要进行检验,以防止外地危险性病虫草引进来。如调进重要块根种薯要注意防止癌肿病、粉痂病、黄化矮缩病、人参金钱虫、天麻块茎蛾等的传人。还有十字花科类根肿病、半夏溃疡病、贝母星黑病等也要注意防止传入。因为许多中药的病虫害是通过播种带有病菌的播种材料(种子、种薯等)而传播给下一个生长季节,还可以通过调运带有病菌的种苗而向外传播。因此,选用不带病菌的播种材料播种,是防治作物病害的重要措施之一。这就要求必须对种子进行消毒处理,常用的种子消毒方法有:
1、药液浸种 按一定的浓度配成药液,然后将种子浸入药液中经一定时间后捞出即可。如番茄种子用清水浸泡3--4分钟后,再浸入10%的磷酸三钠液中浸泡20--30分钟,捞出后用清水冲洗干净,即可清除种子所带的病毒。
2、温汤浸种 如艾子种子在55℃温水中浸种10分钟即可杀死种子上的褐纹病菌。
3、药粉或药灰拌种 取一定量的药粉或药灰拌在种子上即可。
4、药土垫种或盖种 具体方法见土壤消毒。
(六)、选择适宜的播种期和播种方式 中药播种期的早晚对病虫害的发生有一定的影响。如穿心莲在南方4--5月播种育苗,易发生立枯病、枯萎病和疫病,导致严重减产;若在2--3月初播种,则可避免或减轻这些病害,从而获得高产。红花春播易患炭疽病、枯萎病与菌核病,降低产量;如果温暖地区实行秋播则大大减少这些病害的发生,而免除喷施农药,减轻污染,获得少投资,高收益。故可以通过调整播种期,实现高产防病。
播种方式不同也会影响药材的产量质量和病虫害的发生为害。如鸡骨草、金钱草等中药实行直播可减少根腐病与立枯病的发生;若采取育苗移栽方式则上述病害严重发生,产量降低。
栽植方式不同与中药的病虫害发生及产量亦有关系,如板蓝根高畦栽培软腐病轻,平畦栽培软腐病重,再有栽培株行距的配置,过密时田间阴湿,通风透光不好,易发生病害;过稀时产量下降。中药的种植方式还要注意,多次采收叶、果的药材高畦栽培,有利于植株伤口愈合,减少软腐病菌的侵染,发生病较轻。菊花高垄栽培,深沟灌水,加大昼夜温差,可以减轻病毒病发生危害。间作套种的药田在播种时要留好位置。育苗移栽的药田同样也需要选择即能高产又能控制病虫害的种植方式。
(七)田间管理 田间管理包括许多工作,如间苗定苗、移栽、中耕除草、肥水管理、整枝摘心、搭架绑蔓、打老叶等,这些措施都与病虫害发生有关系。在操作过程中还可能传播病害,如通过手的接触传染病毒病。
药田栽培管理措施是多方面的,首先要弄清各种栽培管理措施与病虫害发生的关系,再“对症下药”。如预防西红花病毒病的发生,北方有三水齐苗,五水一苗,降低地温,预防病毒发生。南星魔芋灌水前要先拔除软腐病株,预防流水传病。土壤干旱时及时追肥浇水。薏苡定植后至座果期连续喷50--100 ppm增产灵,都可以提高苡仁的抗病力。
及时中耕除草、整枝摘心、搭架绑蔓、去老叶等有利于药田通风透光,降低田间湿度,可减轻病害的发生。田间工作前要先用肥皂水洗手,工作时不要吸烟,操作时先管理健株,可以减少病毒病在田间的传染。及早摘除病叶、病果、拔除病株,搞好田园清洁,可以减少田间早期病菌的数量,推迟病害发生流行时期。及早铲除田边和田间杂草,如荠菜、瓜蒌、罗汉果等,这些杂草上带有黄瓜花叶病毒,铲除该杂草就可减轻黄瓜花叶病的发生。
在肥水管理方面,生长期要及时追肥浇水,可以减轻病毒病的发生为害。不要偏施氮肥,适当追施磷、钾肥,可以提高药材的抗病力,减轻病害的发生。田间管理施肥时底肥要施足够的有机肥,培养地力,提高药材的抗逆力。有机肥一定要经高温堆肥后再用。药田施用未腐熟的有机肥往往引起种蝇和地下害虫发生为害。要增施磷、钾肥作底肥,提高中药的抗病力。
(八)收获与贮藏期的防治 中药收获期的预防措施,重点在收获前要选无病单株留种,以防种子和种株传病。选留抗病品种,淘汰感病品种。适时收获成熟的种子。种子要充分晒干,贮藏期不要受潮发霉和混杂,保证种子质量。药材收获后许多病株残体遗留田间,故收获后要及时清除遗留田间的病株残体和病根,集中烧掉。如果拿来沤粪,一定要进行高温堆肥发酵,以杀死堆肥中的病菌。清除病残体后要及时翻耕土壤,将地面残留的病株残体翻入土中,加速其分解,减少越冬病菌的数量。
药材在贮藏运输期间也会发生多种病虫害,如不及时防治也会造成很大损失。如党参、人参、天麻、三七、沙姜、当归、山药、黄芪等中药在贮藏期都会发生多种病害。解决中药贮藏期的病害和保质问题,方法很多,一是低温贮藏,适当通风换气,抑制药材的呼吸作用和水分散发,也能抑制病害的发生。
二、GAP生生物防治
生物防治广义地说是利用除人以外的各种生物以防治病虫害的措施。狭义地说是指以虫治虫、以菌治虫和以菌治病。生物防治直接或间接的自然控制因素,是病虫害综合防治的核心。纵然现在生物防治还存在很多问题,没有起到核心的作用,但是从长远看,生物防治病虫害综合防治中将越来越显现得重要。GAP生物防治包括以虫治虫,以菌治虫,以菌治病。常用的生物防治方法有以下几种。
(一)以虫治虫 以虫治虫是害虫生物防治中较常用的方法之一,它是利用寄生性和捕食性天敌统称天敌昆虫来控制与防治害虫,有的已在生产中应用,取得显著效果,如赤眼蜂、瓢虫的利用等。天敌的种类很多,几乎所有的害虫都有自己的天敌。如菜青虫的天敌有凤蝶金小蜂、广赤眼蜂、广大腿蜂、长脚胡蜂、姬猎蝽等,应注意保护利用。瓜蚜的天敌有七星瓢虫、草蛉、食蚜蝇、蚜茧蜂等。温室白粉虱的天敌有丽蚜小蜂。棉铃虫、烟青虫的天敌赤眼蜂、姬蜂、瓢虫、草蛉等。对于这些天敌生物要加以保护利用。由于天敌的存在,使害虫发展不起来。一旦失去天敌(如农药大量杀伤天敌),害虫就会发展起来。如果我们把害虫完全消灭,天敌也就没有了。我们应当使害虫和天敌之间保持着动态平衡。常用的方法有以下三种。
1、保护和招引自然天敌 使用不杀伤天敌的农药,如抗蚜威只杀蚜虫、不杀伤天敌。间隔施药,保护天敌。种植诱集天敌植物,以招引天敌,如种植绿肥、蜜源植物以招引赤眼蜂等。
2、人工释放天敌 在室内人工大量繁殖天敌,然后再释放到药田,以防治害虫。如释放赤眼蜂以防治为害颠茄的棉铃虫。
3、引进天敌 国内引进天敌的的成功率一般为1/3左右。我国引进的丽蚜小蜂可以控制保护地内为害药材与蔬菜的白粉虱。也可以采用助迁的方法,将瓢虫迁移到药田防治蚜虫。
(二)以菌治虫 以菌治虫是利用有益的微生物或微生物农药防治中药害虫。寄生在害虫上的病原物已发现有2000多种,包括病毒、细菌、真菌都有。我国已从102种害虫上分离到50多种病毒。在药材与蔬菜上应用的有菜青虫GV颗粒体病毒剂和棉铃虫NPV核型多角体病毒。细菌方面,如“7216”可湿性粉剂(Bt乳剂)可防治30多种中药和蔬菜害虫(如菜青虫、小菜蛾、小地老虎等)。真菌方面,用于防治害虫的真菌有30多种,目前应用较广的是白僵菌和绿僵菌,可用于防治豆科药豆食心虫、豆荚螟、马铃薯瓢虫、地老虎等。如菜青虫颗粒体病毒制制剂(如济南—79毒株)5000倍液对菜青虫有良好的杀虫效果。防治菜螟可以用Bt乳剂、青虫菌粉或杀螟杆菌粉。防治棉铃虫可以用棉铃虫病毒杀虫剂、青虫菌粉、杀螟杆菌粉等。
(三)以菌治病 以菌治病为中药病害生物防治中用得较多的一种方法。它是利用有益的微生物或其抗菌素防治药材病害。其中包括利用病毒、细菌、真菌等抗生菌和抗菌素来预防病害的发生。具体措施有以下几种。
1、控制病原物 利用抗生菌、重寄生菌、弱致病菌、抗菌素控制病原物。如我国利用抗生素“5046”控制苗期病害;利用重寄生菌木霉菌防治白绢病、纹枯病等;利用弱致病菌控制粟疫病;利用放射野杆菌防治根癌病;利用抗菌素如农用链霉素、农抗120等控制中药和蔬菜病害;这一方面的研究虽然很多,但在生产上用得还很少。
2、防护浸染点 利用抗生微生物保护病原菌的侵染部位,以阻止病原物的浸染,达到防病的目的。利用抗生素处理播种材料可防治多种病害。如用增产菌或菜丰宁拌种,既增产又防病。利用抗生菌保护根、叶片、花器、果实等已试验成功。如接种菌根真菌可以减轻根腐病。用草生欧氏杆菌处理白芨块茎可以增强中药白芨的抗冻性。防治药材软腐病可以喷洒农用链霉素、新植霉素,结合灌根,可以提高防效;也可以用农抗75—1拌种,或配成药土施入播种穴内;还可以用菜丰宁B1拌种。以上几种搞菌素还可以来防治十字花科药材的黑腐病。防治黄连白粉病可喷洒农抗120灌根。防治西红花病毒可以用弱病毒疫苗N14和卫星病毒CMV—S52等。
3、交叉防护和诱导抗性 交叉防护是指微物作用于病原物,从而减轻病害的发生。诱导抗性是指微生物作用于寄主植物而诱导其产生抗病性,从而减轻病害的发生。这两者不易区分。这是近年来新发展起来的一种生物防治措施。如利用弱病毒株系N14防治太子参和番茄花叶病,已在生产上广泛应用。王守正等用瓜类枯萎病菌弱致病菌株诱导西瓜、黄瓜抗枯萎病都已获得成功。国外诱导瓜类抗炭疽病也获得成功。
三、GAP物理防治
利用物理因素防治中药病虫,就叫物理防治。物理防治包括灯光诱杀、糖醋液诱杀、人工捕杀、性诱剂诱杀、不育剂和激素的使用、高脂膜的使用、嫁接防病、高温杀菌等。如利用蚜虫对黄色的正趋性和银灰色的负趋,可以用黄板或黄皿诱蚜,也可以用银灰色膜避蚜。利用灯光、性诱剂、糖醋液的引诱作用进行诱杀。在药材上喷高脂膜可以防治白粉病。在板蓝根和丝瓜上喷糖水可以提高这两种药材对霜霉病的抗性。
据试验,采用佳多频振式杀虫灯可诱杀害虫300多种。分属十余目100多科,方法简便、费用低廉,经济、社会、生态效益显著,还有佳多有害生物抑制器,该产品根据有害生物的特性,运用声波对农田害虫及蚊子、苍蝇、老鼠等能起到抑制和驱赶作用。
四、GAP药物防治
药物防治按其成分性质与合成形式可分为化学农药防治和GAP生物农药防治两在类。
(一)化学农药防治 化学农药防治虽是当前防治病虫害的重要措施,但是在没有做好病虫害预防工作时才使用。因为化学农药防治可带来许多有害的作用。如破坏农田生态平衡,诱发某些病虫害的发生、污染环境,影响人畜健康,造成作物减产等。我们应当看到中药病虫害化学防治措施对控制病虫害的重大作用,而又不可忽视其副作用。现在存在的问题是人们往往只看到病虫害防治措施能防治病虫害的一面,而忽视其带来的有害作用,这是十分不利的。例如,农药有广谱性和特异之分,使用广谱性农药虽然有杀伤多种病虫害的好处,但是也会把天敌和有益生物杀伤,毒害人畜。如用有机磷农药防治蚜虫,把蚜虫和蚜虫的天敌都杀死了。特异性强的农药虽然防治病虫害种类少,但是一般不杀伤天敌和有益生物。如抗芽威农药杀伤蚜虫,不杀伤蚜虫的天敌。这类农药存在的最大问题是连续使用后易促使害虫和病菌产生抗药性,导致药效降低或失效。据联合国粮农组织报道,已有432种害虫产生了抗药性,还有不少病菌也产生了抗药性。随着抗药性的产生,就要增加农药用量,最后导致农药失效,病虫害却严重发生。再如施用苯并咪唑类农药防治豆荚腐病。由于杀伤了害虫的天敌,荚腐病虽然轻了,但某些害虫却上升了。除草剂克草猛施用后,苗期立枯病有所加重。用苯菌灵防治花生褐斑病,由于杀伤了寄生于褐斑病菌的重寄生菌,加之褐斑病菌产生抗药性,使防治效果逐年下降。在土壤中连续使用苯来特后,使土壤中腐霉病、疫霉菌所致病害加重。故一般常用的化学药剂都有一定的毒性,只是毒性大小不同。所以使用农药一定要注意安全,包括对人畜、有益生物和作物的安全。要认真贯彻执行《农药安全使用准则》和《中华人民共和国环境保护法(试行)》。使用农药一定要做到科学使用,包括选择高效、低毒、低残留农药种类和剂型等。为此,对化学农药的使用,特作如下建议。
1、发展高效、低毒、低残留的新农药和无公害的GAP农药,这类农药由于残留量低或者虽有残留而无公害,对人畜和环境不造成污染。如马拉松对害虫毒性高,对天敌毒性低。灭蚜威对菜蚜毒大,不杀伤天敌。氨基甲酸脂类农药也有这个特点。性诱剂、激素杀虫剂等都不污染环境和药材。许多内吸杀菌剂,如多菌灵、粉锈宁等表现高效低毒。无公害农药如植病灵、豆浆等防治沙参、半夏病毒效果很好。椒皂尿洗液防治中药各种叶斑病效果也很好。利用弱病毒、卫星病毒防治颠茄花叶病、黄瓜花叶病已在生产上应用。喷糖水可以提高药材对低糖病害的抗病性等。
2、合理使用农药 目的是既能控制病、虫、草害,又不污染中药和环境。
(1)选择用药,禁用剧毒农药 在药材上禁用剧毒农药,选用低毒、低残留农药,规定在中药采收前停止使用农药的天数等。
(2)改进施药技术,减少用药量 如改常量喷雾为低量喷雾;改农药单一使用为混合使用;改农药的开放使用为隐蔽使用;改农药的普遍使用为轮流或间隔使用等。
3、加强农药的管理,制定农药的残留量标准 认真贯彻《农药安全使用标准》、《农药安全使用准则》,制定农药在大气、水体、土壤和食品中允许的残留量标准。以农药的生产、运输、保管、使用等都要加强管理,认真贯彻执行有关法规的规定。
(二)GAP生物农药 随着化学农药的大量使用,出现了意料之外的情况:由于单一地大量使用化学农药,害虫、病菌经过严格的自然筛选,逐渐产生并增强了抗药性。这种抗药性的增强,已经使很多杀虫剂、杀菌剂在原有杀死浓度下不能发挥作用,使农、药业生产中的病虫害又猖獗了起来。
其次,是化学农药的作用,特别是对付抗药性的增强而提高施药浓度次数,造成农药对环境的污染,有些农药在植物体内有残留,对人畜有害。
近年来,人们在天敌对害虫致病、寄生的研究方面取得了大的进展,故已经能够通过提取这些发挥作用的物质,制作成生物农药防治植物病虫害。
GAP生物农药包括微生物农药、农用抗生素和生物化学农药。
1、微生物农药
(1)苏云金杆菌 微生物农药中,利用最早、最多的细菌为苏云金杆菌。这种农药目前已达到了工厂化商品生产水平。
苏云金杆菌的菌体呈杆状,单细胞。当害虫吞食该菌后,芽孢便在其体大量萌发产生伴孢晶体。伴孢晶体在害虫肠液中溶解,便释放出蛋白质毒素使肠道发生麻痹、溃烂,害虫便会停止进食而死亡。
苏云金杆菌能防治150多种害虫,主要是鳞翅目的害虫。对松毛虫、菜青虫、棉铃虫、玉米螟、三化螟都有良好的防治效果。苏云金轩菌对人、畜无害。
(2)白僵菌和绿僵菌 白僵菌和绿僵菌是由于它们的分生孢子感染害虫身体后,遇到适宜的温度和湿度条件,在一定时间(分别为6~8小时和15~20小时)孢子即可萌发。萌发的芽管分泌出几丁质酶和接触毒素,把害虫的表皮溶开小孔,使芽管插入虫体。侵入体液中的菌丝,能长出许多小突起。病菌以虫体营养为食。病菌的代谢产物在害虫体液中积累,使害虫体内的代谢机能紊乱。随着病菌在体液中的迅速繁殖,害虫病情加重。受侵染的害虫食欲减退、行动迟钝,前吐后泻,一般3~7天即死亡。
白僵菌和绿僵菌可以有效地防治玉米螟、大豆食心虫、稻飞虱、稻叶蝉、蝗虫、松毛虫等多种农作物和中药害虫。在害虫防治上,绿僵菌与白僵菌的不同是,绿僵菌对幼虫的杀伤力大,对成虫难感染。
2、抗生素农药 利用放线菌产生的抗生物农药,防治作物病害,是农用抗生素农药的典型例子。现在,抗生素农药主要作为撒剂,用于地上部病毒害的防治。然而,试图利用根际微生物的抗生作用防治土壤病害的工作也正在全面地进行。
目前,采用生物防治中药佛手和柑桔青绿霉病和酸腐病已引起世界各国的重视。20世纪80年代初,澳大利亚的科研人员共同分离出了一种对上述腐烂病有防治作用的枯草杆菌。当时,此项工作虽已引起世界广泛关注,但产品未能投产问世。最近,他们又从柑桔果皮上分离出至少10种细菌,其中3种对真菌病害有拮抗作用,特别“3号生物防治剂”的防治效果至少与原来发现的枯草杆菌相同。但它们之间的作用机制不同,现在“3号生物防治剂”正在登记申请专利。
日本发现了一种抑制中草药和农作物土壤病害的新微生物。这种微生物是假单胞属细菌,是从健壮生长在感染了中药石竹枯萎细菌病土壤中的石竹根部的土里发现的。为此,科研人员进行了苗圃试验。他们把中药石竹的幼芽浸泡在含有这种细菌的溶液中,然后栽植在被石竹枯萎病细菌感染的苗圃内。为便于比较,他们把没经过处理的石竹栽植在同一苗圃内,结果经过处理的石竹发挥了80%的抗病抑菌效果。
中药颠茄与番茄颈腐病是近年发现的一种由茄根尖镰孢霉所致的病害,尤其对温室种植的番茄影响大。由于空气中也存在尖镰孢的孢子,土壤消毒对此病的控制效果甚微,目前主要用抗生素农药“敌菌丹”浸淋苗床,以减少病原。
3、高科技GAP生物农药——基因工程农药 无残留物的生物杀虫剂正在兴起。在某些细菌、真菌、绵虫中,产生有杀虫效果的毒素物质,用这样的生物方法形成农药的制剂化,已在进行开发研究之中,同时,分离产生这种毒素的遗传基因,把DNA重组技术应用于制造农药的研究,也有了迅速的发展。通过生物农药的开发,正期待着解决公害和连作障碍的问题。
目前,遗传工程技术促进了苏云金杆菌的发展。英国剑桥大学和美国华盛顿大学的研究发现,大多数苏云金杆菌毒素蛋白质含有两个不同的功能区:一是确定毒素攻击昆虫种类的结合区;另一个区具有杀幼虫的活性。而各不同的苏云杆菌菌株结合区的氨基酸顺序排列变化不定,而所有毒素的杀幼虫的氨基酸顺序几乎相同。这些发现说明,可以通过把某些不同结合区偶联到毒素区而形成理想蛋白质,这样扩大苏云金杆菌的杀虫范围。
据此原理,加利福尼亚大学的科学家成功地使用重组DNA技术将两个不同苏云金杆菌蛋白质融合在一起,产生的新蛋白质,扩大了杀虫范围。还采用遗传工程和技术,将苏云金杆菌毒的基因密码导入新的细菌种,从而扩大了毒素的实用范围。由于苏云金杆菌本身就是一种土壤栖息细菌,研究人员已将苏云金杆菌毒素基因转入生存于植物根部的萤光假单孢菌和在玉米及其他植物的维管组织中生活的一种细菌的植株,可以不断分泌杀虫蛋白保护自己免受害虫的侵袭。
美国的一个公司把苏云金杆菌基因转入另一种普通细菌——假单胞菌中。随后这种菌便大量繁殖及死亡。那些死假单胞菌细胞像包裹苏云金杆菌毒素的“细菌外膜”,从而使它们比原来的苏云金杆菌杀虫剂持续时间长。
美国的一个公司正在开发一种更有效、适用范围更广泛的第二代生物杀虫剂。该公司拥有一个有9000种苏云杆菌菌株的细菌收藏库,那些苏云金杆菌都是从世界各地收集来的。每个菌株产生的毒素都略有不同,因而对各种昆虫有不同的效果。这家公司的新产品是以通过一种称为转结合方法改变苏云金杆菌菌株为基础的。这种方法不同于标准的基因工程技术——“DNA重组”技术,“DNA重组”是使细菌的遗传信息储存中心——染色体发生改变。转结合是将质粒从一个菌株移到另一个菌株。在苏云金杆菌中,杀虫基因是由质粒而不是由染色体携带的。因而科学家们能把不同的天然菌株中的质粒聚起来,用来培养超级菌株,以对某些特定害虫产生最大打击。该公司已出售三种用这种方法制造的生物杀虫剂。这些生物杀虫剂的攻击目标包括各种毛虫、马铃薯叶甲、玉米螟、舞毒蛾和枞色卷蛾等多种作物与中草药害虫。
利用基因重组技术研制更有效的病毒杀虫剂的工作也取得进展。日本一公司把一种未披露的微生物杀虫毒素基因转移给多角体病毒(后者本身是昆虫病原病毒)构成一种对苜蓿银纹夜蛾以及危害棉花、大豆、水稻等作物的多种害虫有杀灭作用的病毒,已在苏格兰森林地区使用。美国一公司研究出的防治苹果和梨树主要害虫的基因重组病毒,不但杀灭目标害虫效率高,而且对果园中天然存控制次要害虫数量的捕食性昆虫没有影响。
从以上介绍可以看出,在农、药业生产过程中,采取生物防治药用植物病虫草害,可以节省大量的化学农药,降低农业生产成本,减少农药对环境和作物产品的危害。随着生物农药的开发及生物技术的应用,生物防治植物病虫草的效果大大增强。在21世纪,随着人类环境意识的进一步增强,生物防治的前景会更好.