生物農(nóng)藥在中藥材生產(chǎn)中的應(yīng)用綜述

張海英，劉永剛

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，甘肅 蘭州 730070）

農(nóng)藥作為人類文明發(fā)展的產(chǎn)物和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的生產(chǎn)資料，在改善農(nóng)作物抗劣性能和促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)等方面做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。然而，隨著農(nóng)藥使用量的不斷增大及長期不科學(xué)用藥，高毒、高殘留農(nóng)藥的大量使用，不僅影響人們的身體健康，而且嚴(yán)重污染了人類賴以生存的環(huán)境[1～2]。

中藥是我國寶貴的文化遺產(chǎn)，是中華民族防治疾病、康復(fù)保健、繁衍后代的一大法寶，近年來，世界各國對天然藥物的需求日益擴(kuò)大，尤其對綠色藥品尤為關(guān)注。目前全球每年中藥貿(mào)易額達(dá)400億美元，而且每年以10%的速度增長，而我國中藥出口額約6億美元，僅占全球藥材市場的3%～5%，且我國出口的中草藥在歐美等國市場上多次因農(nóng)藥殘留超標(biāo)等原因被查扣，已成為中藥材生產(chǎn)中的重要問題[3]。生物農(nóng)藥是指直接利用生物活體、生物活體代謝產(chǎn)物或通過仿生合成的具有特異作用的制劑，對農(nóng)業(yè)害蟲、病菌、雜草、線蟲、鼠類等有害生物進(jìn)行有效防治的一類新型農(nóng)藥，可以制成商品上市流通的生物源制劑，包括細(xì)菌、病毒、真菌、線蟲、植物生長調(diào)節(jié)劑和抗病蟲草害的轉(zhuǎn)基因植物等。生物農(nóng)藥具有對人畜及生態(tài)環(huán)境影響小、對農(nóng)產(chǎn)品無污染、對靶標(biāo)害蟲針對性強(qiáng)、有利于保護(hù)害蟲天敵以及不易使病蟲害產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)勢特點，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色植保理念在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中的具體體現(xiàn)[4～6]。隨著社會的發(fā)展及人類對環(huán)境和生態(tài)認(rèn)識的提高，使用高效、低毒、低殘留及對人畜環(huán)境安全的生物農(nóng)藥已成為全球農(nóng)藥發(fā)展的新趨勢，而廣泛應(yīng)用生物農(nóng)藥則成為可持續(xù)發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新途徑。

1 生物農(nóng)藥的應(yīng)用種類

目前，生物農(nóng)藥從用途方面可分為微生物源農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥、動物源農(nóng)藥和天敵昆蟲等[7]。

1.1 微生物源農(nóng)藥

微生物源農(nóng)藥即利用微生物或其代謝物防治農(nóng)業(yè)有害生物的制劑，可分為微生物源殺蟲劑、微生物源殺菌劑和微生物源除草劑等。其中蘇云金芽孢桿菌是目前世界上用途最廣、開發(fā)時間最長、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最成功的生物殺蟲劑。昆蟲病源真菌屬于真菌類農(nóng)藥，對防治松毛蟲和水稻黑尾葉病有特效。根據(jù)真菌農(nóng)藥沙蠶素的化學(xué)結(jié)構(gòu)衍生合成的殺蟲劑巴丹或殺暝丹等品種，已大量用于實際生產(chǎn)中。

1.2 植物源農(nóng)藥

植物源農(nóng)藥是指從植物體中提取的具有抗菌、抗病毒或殺蟲效果的成分；或從植物體中分離純化有農(nóng)藥活性的新物質(zhì)作為結(jié)構(gòu)模板，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的多級優(yōu)化，從而制造成的低毒、高效新農(nóng)藥。植物源農(nóng)藥以在自然環(huán)境中易降解、無公害等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為綠色生物農(nóng)藥首選之一，主要包括植物源殺蟲劑、植物源殺菌劑、植物源除草劑及植物光活化霉毒等。目前自然界已發(fā)現(xiàn)的具有農(nóng)藥活性的植物源殺蟲劑有除蟲菊素、煙堿和魚藤酮等。

1.3 動物源農(nóng)藥

動物源農(nóng)藥主要包括動物毒素，如蜘蛛毒素、黃蜂毒素、沙蠶毒素等。目前，昆蟲病毒殺蟲劑在美國、英國、法國、俄羅斯、日本及印度等國已大量應(yīng)用，國際上己有40多種昆蟲病毒殺蟲劑注冊、生產(chǎn)和應(yīng)用。

1.4 天敵昆蟲

天敵昆蟲是一類寄生或捕食其它害蟲的昆蟲，它們長期在農(nóng)田、林區(qū)和牧場中控制著害蟲的發(fā)展和蔓延。利用天敵昆蟲防治害蟲可以減少環(huán)境污染，維持生態(tài)平衡。我國天敵昆蟲的擴(kuò)繁與利用取得了顯著的成效，如從國外引進(jìn)的用于防治蘋果綿蚜蟲的日光蜂，防治吹綿蚧的澳洲瓢蟲、孟氏隱唇瓢蟲，防治溫室白粉虱的麗蚜小蜂，防治李始葉螨的西方盲走螨，防治二斑葉螨的智利小植綏螨，防治松突圓蚧的花角蚜小蜂，防治天牛的管氏腫腿蜂等。20世紀(jì)70年代以來，我國已成功地人工飼養(yǎng)出赤眼蜂、平腹小蜂、草蛉、七星瓢蟲、麗蚜小蜂、食蚜癭蚊、小花蝽、智利小植綏螨、西方盲走螨、側(cè)溝繭蜂等捕食或寄生性天敵。

2 生物農(nóng)藥在中藥材中的應(yīng)用

2.1 微生物源農(nóng)藥

從20世紀(jì)60年代的青蟲菌到目前的阿維菌素等，我國微生物農(nóng)藥的開發(fā)應(yīng)用已有近40 a的歷史，并取得了重大的進(jìn)展。它主要包括真菌類生物農(nóng)藥、細(xì)菌類生物農(nóng)藥、病毒類生物農(nóng)藥及抗生素[8]。

作為普遍存在并具有豐富資源的拮抗微生物木霉在藥用植物病害，尤其在土傳病害的生物防治中具有重要的應(yīng)用價值[9]。任守讓等從人參根圍、栽參地和林地土壤中篩選到2株具有拮抗作用的綠色木霉，溫室盆栽試驗表明其對人參銹腐病菌的生長有強(qiáng)烈的抑制作用，并有一定的防病效果[10]。李瓊芳等采用病原菌誘餌法及稀釋平板分離出菌株，經(jīng)篩選、純化得到抑菌效果達(dá)到80%以上的哈茨木霉T23，田間防治麥冬、丹參、川芎等中藥材根腐病效果達(dá)到70%以上，而且可顯著提高出苗率，促進(jìn)幼苗生長[11]。Kim等報道，用木霉Tfichoderma Tri-5菌株處理帶根腐病菌的土壤，可大大減輕人參根腐病的發(fā)生[12]。滕艷萍等通過研究木霉對黃芪根腐病病原菌的拮抗作用及盆栽防治黃芪根腐病的情況，發(fā)現(xiàn)3種木霉制劑均有抑制黃芪根腐病的顯著效果[13]。丁萬隆等利用木霉優(yōu)良菌株對中藥材病菌進(jìn)行抑菌試驗及溫室盆栽和田間防治試驗，結(jié)果表明木霉菌對黃芪根腐病菌、北沙參菌核病菌、西洋參立枯病菌、丹參根腐病菌及款冬花菌核病菌有較強(qiáng)的拮抗作用，溫室盆栽及田間防治試驗表明木霉制劑對北沙參菌核病的防治效果分別為83.6%和72.5%，對黃芪根腐病和西洋參立枯病的田間防治效果分別達(dá)到80%和60%[14]。此外，木霉屬真菌還可用于防治白術(shù)、菊花的白絹病等[15]。

白僵菌利用其活性孢子接觸害蟲后產(chǎn)生芽管，透過表皮侵入體內(nèi)長成菌絲并不斷增殖，使害蟲新陳代謝紊亂而死亡，并強(qiáng)烈吸干害蟲體內(nèi)水分而使害蟲呈僵狀。劉曉峰等用50%白僵菌水劑對山茱萸的害蟲芳香木蠹蛾進(jìn)行了防治試驗，結(jié)果表明有較高的殺蟲率[16]。

目前，應(yīng)用于中藥材土傳病害防治的主要生防細(xì)菌是芽孢桿菌屬（Bacillus）。吳連舉通過對從土壤內(nèi)篩選出的3株芽孢桿菌的研究表明，3株芽孢桿菌處理參根對人參銹腐病的防效明顯高于化學(xué)藥劑，防效可達(dá)64.7%～73.9%[17]。劉立志等篩選出3株對三七根腐病病原菌有較好拮抗作用的芽孢桿菌，并對拮抗菌代謝產(chǎn)物的抑菌活性進(jìn)行了初步研究，發(fā)現(xiàn)石油醚萃取的物質(zhì)對病原菌有較好的活性[18]。

昆蟲病原線蟲消化道內(nèi)攜帶共生菌，線蟲進(jìn)入昆蟲血腔后，共生菌從線蟲體內(nèi)釋放出來，在昆蟲血液內(nèi)增殖，致使昆蟲患敗血癥迅速死亡。大量試驗表明，Steine-rnema spp.的幾個品系對枸杞負(fù)泥蟲、射干鉆心蟲、細(xì)胸金針蟲等室內(nèi)感染率均達(dá)90%以上，田間防治效果70%左右。昆蟲病原線蟲不耐高溫，37℃以上就死亡，對人畜無害，不污染環(huán)境，分布廣，是藥用植物有效的生防資源[19]。

蘇云金桿菌（簡稱Bt）是一種殺蟲細(xì)菌，作用機(jī)理是胃毒作用，對人畜天敵無害，對藥用植物無害，不污染環(huán)境，可用于防治藥用植物上的刺蛾、棉鈴蟲、地老虎、蠐螬等多種害蟲，具有較好的防治效果[20]。

昆蟲病毒制劑具有高度特異的寄生范圍，不易引起生態(tài)平衡的破壞，能形成包涵體，對靶標(biāo)昆蟲具有高度的毒性，對植物沒有任何藥害，安全試驗證明對人畜及水生生物等無害。對于金銀花的棉鈴蟲可用核型多角體病毒750 g/hm2對水450 kg在蟲卵孵化高峰期噴施，每隔3 d噴1次，有很好的殺卵、殺蟲效果。

由微生物產(chǎn)生的代謝物作為農(nóng)藥即農(nóng)用抗生素，近年來發(fā)展十分迅速，已成為微生物農(nóng)藥的主體之一。農(nóng)抗120是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物防治研究所研制的一種新型農(nóng)用抗菌素，是刺孢吸水鏈霉菌北京變種的代謝產(chǎn)物，對人參疫病菌具有很強(qiáng)的抑制作用，田間試驗結(jié)果表明在人參、西洋參發(fā)病初期應(yīng)用2%農(nóng)抗120水劑可減少爛根，提高存苗率[21]。對于金銀花枯萎?。ǜ。?，在發(fā)病初期用2%農(nóng)抗120水劑也具有較好防效[20]。

阿維菌素是由放線菌經(jīng)發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，是一種廣譜，高效，具有殺蟲、殺螨、殺線蟲活性的大環(huán)內(nèi)酯類殺蟲抗生素，對昆蟲和螨類具有觸殺和胃毒作用，并有微弱的熏蒸作用，無內(nèi)吸作用，但對葉片有很強(qiáng)的滲透作用，可殺死植物表皮下的害蟲，且持效期長，但不殺卵?？捎糜诜乐舞坭?、佛手、金銀花等藥用植物的銹螨、癭螨、潛葉蛾、蚜蟲等[20，22]。

2.2 植物源農(nóng)藥

我國作為農(nóng)藥使用的植物主要集中于楝科、菊科、豆科、衛(wèi)矛科和大戟科等30多科，包括印楝素、煙堿、苦參堿、魚藤酮、茴蒿素、藜蘆堿、茶皂素等[8]。印楝等楝科植物有良好的殺蟲效果，其活性成分是四環(huán)三萜類物質(zhì)，可直接破壞昆蟲表皮結(jié)構(gòu)，引起昆蟲外表皮局部消融，破壞真皮細(xì)胞的產(chǎn)生[23]。大黃及霜霉靈（含大黃等10余種中藥的復(fù)方）對元胡霜霉菌孢子囊萌發(fā)有較強(qiáng)的抑制作用[24]，而麻黃油、茴蒿油則可防治薏苡黑粉病，防治率達(dá)63.2%[25]。王孝等研究表明，印楝素、苦參堿、煙堿的不同混合制劑對防治枸杞病蟲害具有藥效持續(xù)時間長、低毒、無殘留等特點[26]；陳君等篩選出苦參堿、藜蘆堿、印楝素、魚藤酮、煙堿等植物源農(nóng)藥制劑，對枸杞蚜蟲、癭螨、甘草螢葉甲、胭脂蚧、玄參小地老虎等中藥材多發(fā)性蟲害，在田間具有較好的持效性[27]。

2.3 動物源農(nóng)藥

動物源農(nóng)藥主要用于害蟲的防治，包括昆蟲激素和昆蟲毒素等[28～29]。目前在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的昆蟲激素[30]，即內(nèi)激素與外激素（昆蟲信息素）。內(nèi)激素主要有腦激素、蛻皮激素和保幼激素3類，烯蟲酯等已商品化并應(yīng)用于害蟲的防治；外激素是昆蟲進(jìn)入繁殖期后由昆蟲體表分泌的一種性引誘劑，主要作用是吸引異性個體前來交尾，其具體應(yīng)用一是蟲情的監(jiān)測以及預(yù)測、預(yù)報，二是大量誘殺害蟲，三是干擾交配。我國在棉鈴蟲等害蟲的防治上已批量應(yīng)用昆蟲信息素[31]。昆蟲毒素是動物產(chǎn)生的對有害生物具有毒殺作用的活性物質(zhì)，研究多集中于蜘蛛毒素和黃蜂毒素，為人們開發(fā)新型殺蟲劑提供了新思路[32]，但動物源農(nóng)藥在中藥材生產(chǎn)上的應(yīng)用實例較少。

2.4 天敵

天敵昆蟲主要有瓢蟲、螳螂、草蛉、步行蟲、食蚜蠅、食蟲虻和各種寄生蜂、寄生蠅等，這些天敵對抑制中草藥植物害蟲起了不可忽視的作用。目前主要是保護(hù)益蟲，給它們提供良好生存環(huán)境，使其順利繁殖，從而達(dá)到控制蟲害的目的，而通過釋放天敵防治中藥材中害蟲的實例還比較少。程惠珍等進(jìn)行的管氏腫腿蜂對金銀花天牛、菊花天牛、玫瑰多帶天牛等的田間試驗表明，其寄生率達(dá)50%～70%[33]；石志剛等通過引進(jìn)、施放捕食螨和瓢蟲（龜紋瓢蟲）進(jìn)行了防治枸杞害蟲試驗，取得了一些參考數(shù)據(jù)，但還需做進(jìn)一步試驗[34]。陳君等研究了多異瓢蟲和南方小花蝽的人工繁殖和應(yīng)用技術(shù)，明確在枸杞蚜蟲發(fā)生初期釋放多異瓢蟲12 d后平均防效可達(dá)96.27%；確定了南方小花蝽成蟲對玄參蚜蟲無翅胎生若蚜的理論最大日捕食量在90頭以上，對葉螨的理論最大日捕食量在80頭以上[27]。

3 結(jié)束語

中藥材病蟲害防治是中藥材規(guī)范化生產(chǎn)的重點和難點。由于中藥材病蟲害種類多，發(fā)生特點各異，且病蟲害發(fā)生危害與天氣、氣候等環(huán)境因素和中藥材栽培制度密切相關(guān)，因此中藥材病蟲害的安全防控是一個長期而艱巨的工作。

21世紀(jì)是環(huán)保的世紀(jì)，以高效、低毒、低殘留及生物農(nóng)藥逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的低效、高毒農(nóng)藥是農(nóng)藥發(fā)展的必然趨勢。雖然生物農(nóng)藥在中藥材生產(chǎn)中應(yīng)用相對較少，且存在一些突出的問題和困難，如擊倒速度慢、有效期較短、相對殺蟲譜較窄、短期內(nèi)對害蟲種群控制力不強(qiáng)、不能迅速降低害蟲蟲口密度等，但生物農(nóng)藥在自然生態(tài)環(huán)境中廣泛存在，資源豐富，絕大多數(shù)無毒副作用，不破壞生態(tài)環(huán)境，殘留少，選擇性強(qiáng)，不殺傷害蟲天敵[8]。我國自建國初期從研究Bt殺蟲劑開始，已相繼開發(fā)出200多種具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物農(nóng)藥產(chǎn)品，部分產(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)通過合作等方式輸出到國際市場。其中一些產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)形成了一定規(guī)模，如Bt、井岡霉素、赤霉素、阿維菌素4個品種的年產(chǎn)值均超過1億元，我國成為井岡霉素、赤霉素、阿維菌素的最大生產(chǎn)國[35]。目前大約有200多家生物農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)，近幾年登記的生物農(nóng)藥活性成分品種約占我國農(nóng)藥總有效成分品種的15%，占注冊登記農(nóng)藥產(chǎn)品的8%；年產(chǎn)量12～13萬t制劑，約占農(nóng)藥總產(chǎn)量的12%；年產(chǎn)值約3億美元，占農(nóng)藥總產(chǎn)值的10%左右[36]。近年來，我國在生物農(nóng)藥菌種引進(jìn)、資源篩選評價、新產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)工藝改進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量檢測及工業(yè)化生產(chǎn)等方面都取得了一定的進(jìn)展，但從品種、劑型、質(zhì)量和數(shù)量上與發(fā)達(dá)國家相差甚遠(yuǎn)，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)外市場的需求。

生物農(nóng)藥對生態(tài)系統(tǒng)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展和人類社會的進(jìn)步都發(fā)揮著不可估量的作用，在推動傳統(tǒng)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)提升，帶動農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大，都具有一定的現(xiàn)實意義?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)日新月異的發(fā)展離不開生物農(nóng)藥，生物農(nóng)藥最終將會在科技發(fā)達(dá)的未來社會占據(jù)越來越重要的地位[7]，相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們文化素質(zhì)的不斷提高，綠色中藥材生產(chǎn)將會進(jìn)入一個嶄新的發(fā)展階段，而大力推廣使用生物農(nóng)藥對于促進(jìn)中藥現(xiàn)代化具有極其重要的現(xiàn)實意義。

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