物理植保技術(shù)及發(fā)展趨勢

中國在物理植保技術(shù)發(fā)展的十幾年中，已在病蟲害防治的細(xì)節(jié)方面積累了許多有效的技術(shù)手段，特別是結(jié)合環(huán)境控制技術(shù)已能在設(shè)施作物生產(chǎn)中替代90%的殺真菌劑、70%的殺蟲劑甚或完全替代[1-5]。隨著減施農(nóng)藥的社會呼聲的日益高漲，物理植保技術(shù)隨即成為植保補(bǔ)位的重要措施，深度替代農(nóng)藥完成作物生長期的物理植保設(shè)施已經(jīng)有了很多成功的實(shí)踐，一些品種的植物生產(chǎn)設(shè)施的配置標(biāo)準(zhǔn)化工作逐漸豐滿，韭菜、生菜、藥用植物、煙草都有了物理植保技術(shù)方式，無農(nóng)藥生產(chǎn)方式日臻成熟[6]。植物真菌性與細(xì)菌性病害、蟲害、病毒病、草害都有了明確處理方式和技術(shù)攻關(guān)方向。熱害冷災(zāi)的預(yù)防技術(shù)也朝著更加有效節(jié)能、節(jié)資的方向發(fā)展。

土壤病蟲害的防治

土壤病蟲害涉及土壤連作障礙、作物抗病性、環(huán)境因素等多個方面，物理防治程序復(fù)雜，到目前為止，還沒有一種方法可以通防成功的案例。然而，建立分而治之和尋找綜合防治的新方法是物理防治土壤病蟲害最明晰的科研開發(fā)戰(zhàn)略，其實(shí)踐所獲頗豐。譬如，過去實(shí)踐的電消毒電滅蟲一體化技術(shù)因其耗電量巨大以及使用介導(dǎo)顆粒而不能普及應(yīng)用，致其僅限于電絕緣的槽式栽培基質(zhì)的處理，現(xiàn)將殺蟲與消毒功能分開而出現(xiàn)的土壤電滅蟲機(jī)在根結(jié)線蟲、韭蛆治理方面獲得突破。師從于自然界的山火和燒荒肥地原理展開的火燒液灌溉土壤修復(fù)方式打開了防治土壤病蟲害的物理門，而原料僅僅是植物源農(nóng)業(yè)廢棄物和火，其生態(tài)和經(jīng)濟(jì)價值滿足循環(huán)經(jīng)濟(jì)、青山綠水的可持續(xù)發(fā)展要求。

土壤電滅蟲技術(shù)

土壤滅蟲最可靠的辦法是“在苗在秧”期的處理，收獲后的土壤處理效果差強(qiáng)人意。在秧狀態(tài)的土壤滅蟲技術(shù)主要集中在電滅蟲方面，如土壤瞬間放電滅蟲技術(shù)、連續(xù)電脈沖土壤處理技術(shù)等。土壤瞬間放電滅蟲技術(shù)已開始實(shí)際應(yīng)用，實(shí)際上是電容貯放電原理用在土壤害蟲防治方面的新發(fā)現(xiàn)。在土壤含水率達(dá)到飽和狀態(tài)下，高電壓大容量的電容器通過插入土壤中兩極放電，其瞬間電流極大，土壤溶液產(chǎn)生電液爆效應(yīng)，電極間昆蟲會被強(qiáng)大的放電電流消滅或致殘。從操作安全的角度出發(fā)，這種設(shè)備的放電能量不得過高，通常為500～8000 J，如一次瞬間放電達(dá)到10 kJ，溫室及其周邊建筑結(jié)構(gòu)會受到損毀或干擾地震預(yù)測。小型機(jī)3DT-8型土壤電滅蟲機(jī)瞬間放電的能量約為500 J，500 mm的極間距足以滅殺其間的根結(jié)線蟲，300 mm的極間距內(nèi)則可消滅大部分韭蛆，其處理效率能夠達(dá)到220 m2/h，而對于蠐螬、螻蛄則無致殘作用，其原因在于放電功率和安全操作的制約。處理韭蛆現(xiàn)場見圖1。

對于韭蛆的處理，除了土壤電滅蟲處理法以外，另一做法就是中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)造的薄膜覆蓋高溫法，土壤溫度達(dá)到45℃并持續(xù)一段時間就可將韭蛆殺死，且殺滅率極高。

土壤病害的處理技術(shù)

土壤病害的物理治理并不能通過播種或移栽前的處理解決，火焰、高溫水雖可殺滅很多害蟲和病菌，但其殘留病菌會在作物生長期如處理前一樣泛濫成災(zāi)。

土壤電消毒技術(shù)曾在作物生長期進(jìn)行了包括枯萎病、立枯病在內(nèi)的防治試驗(yàn)，防治效果顯著，也不對作物生長造成可視的阻礙，但因有效處理需要2.5 mA/cm2以上的電流密度，農(nóng)村用電設(shè)施沒有足夠容量的線路承載大電流而推廣受阻，大連農(nóng)機(jī)推廣站土壤連作障礙電處理團(tuán)隊(duì)也嘗試建立獨(dú)立的車載發(fā)電機(jī)供電的電消毒服務(wù)隊(duì)，但因多種原因而無進(jìn)展。

最新進(jìn)展是從森林大火滅蟲滅菌的自然法則而發(fā)展起來的“火燒液”灌溉土壤滅菌法，地面覆蓋植物的燃燒不僅僅是溫度殺蟲殺菌，更重要的是燃燒濕潤植物產(chǎn)生的“類焦油”物質(zhì)浸潤土壤滅菌甚或殺蟲的自然秘密?！盎馃骸笨赏ㄟ^農(nóng)業(yè)廢棄物燃燒制肥機(jī)外加指定的農(nóng)業(yè)廢棄物通過燃燒獲取，“火燒液”的殺菌殺蟲以及消解土壤毒素的能力受農(nóng)業(yè)廢棄物的種類影響巨大。從目前的試驗(yàn)和實(shí)踐效果來看，這無疑是一場土壤處理技術(shù)的革命[6-7]。火燒液及其制造設(shè)備見圖2、圖3。

地上部分病蟲害的防治

作物地上部分的病蟲害包括真菌性、細(xì)菌性病害、病毒病以及爬蟲類蟲害、飛翔類蟲害幾大部分。因應(yīng)綠色植保要求，物理防治技術(shù)歷經(jīng)幾十年的發(fā)展已經(jīng)能夠完成設(shè)施內(nèi)的植物地上部分的保護(hù)任務(wù)，其技術(shù)內(nèi)容豐富，而且升級和新創(chuàng)都很迅速。

真菌性病害

地上部分的真菌病害是植物病害中數(shù)量最大的一類，約占病害總數(shù)的70%～80%。真菌病害通過氣流、雨水、蟲媒等傳播，真菌孢子萌發(fā)直接侵入寄主表皮細(xì)胞，或通過氣孔等自然孔口及傷口侵入植物。設(shè)施農(nóng)業(yè)的真菌性病害的物理防治除了防雨膜遮蓋雨水濺落傳播渠道和防蟲網(wǎng)隔離蟲媒傳播渠道以外，通風(fēng)、光照、空間電場、溫濕度控制都能用于這類病害的控制。

通風(fēng)最大的問題是溫度的擾動，特別是寒冷季節(jié)的通風(fēng)往往無法實(shí)現(xiàn)，因而通風(fēng)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的防病措施不可靠。

光照可以提高作物的抗病力，另一方面很多種類的真菌會在陽光照射下失去活力，問題是使用光照防病的重要指向是光照強(qiáng)度，只有光照強(qiáng)度達(dá)到12000 lx以上且照射時間每日超過12 h才可獲得好的預(yù)防效果。高壓鈉燈、小功率浴霸燈泡在深冬陰霾天氣里對灰霉病、疫霉菌病等真菌性病害都有好的防治效果。LED植物燈與高壓鈉燈相比，防病效果遠(yuǎn)不如后者，但高壓鈉燈補(bǔ)光防病的推廣難題是電耗太大，經(jīng)濟(jì)上不劃算，僅能在特殊經(jīng)濟(jì)價值的植物上使用。

溫濕度自動控制技術(shù)也是解決設(shè)施農(nóng)業(yè)植物病害的重要措施，但在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中建造完好的溫濕度自動控制設(shè)施寥寥無幾，不過從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，這類溫濕度自動控制的植物生產(chǎn)設(shè)施會成為建設(shè)主流，食品安全注定會成為農(nóng)業(yè)發(fā)展的終極目標(biāo)。

空間電場環(huán)境中微生物氣溶膠的凈化與鈍化、葉片表面保持干燥、光合作用強(qiáng)度的提高、根系活力的提高、強(qiáng)化的鈣離子的生理調(diào)節(jié)等可在植物生長的全生育期內(nèi)預(yù)防絕大多的氣傳病害的發(fā)生，且預(yù)防效果與單位平方米占用的電暈功率大小呈正相關(guān)。每667 m2溫室使用30 W和使用80 W的空間電場發(fā)生器，其防病效果差異很大?？臻g電場往往會造成設(shè)施內(nèi)空氣干燥、葉片干燥，對白粉病的預(yù)防效果偏差。因而，為了更好的預(yù)防植物病害，特別是白粉病，空間電場設(shè)備往往與煙氣電凈化CO2氣肥機(jī)聯(lián)合使用，即空間電場/CO2同補(bǔ)技術(shù)。用于預(yù)防白粉病的同補(bǔ)技術(shù)中的CO2特指煙氣CO2，植物燃燒產(chǎn)生的煙氣含有硫氧化物和其他生物活性物質(zhì)，在電暈作用下會既會形成硫磺熏蒸的效果又會產(chǎn)生更為有效的殺菌劑，這同使用“火燒液”防治白粉病的機(jī)制相似。

細(xì)菌病害

細(xì)菌性病害是由細(xì)菌病菌侵染所致的病害，如軟腐病、潰瘍病、青枯病等。侵害植物的細(xì)菌都是桿狀菌，大多數(shù)具有1根或數(shù)根鞭毛。凡有植物生長的地方都有細(xì)菌病害分布，但發(fā)生的種類依不同氣候帶或不同生態(tài)區(qū)而異，迄今有記載的細(xì)菌病害有500種以上。細(xì)菌病害可通過多種途徑傳播，可通氣孔、皮孔、水孔、傷口侵入，借流水、雨水、昆蟲等傳播，在病殘體、種子、土壤中過冬，在高溫、高濕條件下容易發(fā)病。寒冷季節(jié)的通風(fēng)往往造成溫差性的物理傷害，如傷葉、傷果等，土壤溫濕度控制不柔和也將導(dǎo)致大量根系的損傷，其后果是極易滋生細(xì)菌、真菌性病害，非擾動溫度的靜態(tài)控濕措施仍依賴于空間電場的建立，單位面積空間電場發(fā)生功率越大除濕越好，防病效果越好。

真菌、細(xì)菌病害聯(lián)控

寒冷天氣里，植物地上部分的病害物理防治手段主要依賴于棚室內(nèi)空氣理化指標(biāo)的靜態(tài)控制或者緩慢的內(nèi)外界的氣體交換（帶熱交換器的），空間電場的靜態(tài)凈化能力與“火燒液”的聯(lián)合使用是解決棚室植物病害的有效方式。另一種方法是空間電場與煙氣CO2的同補(bǔ)，煙氣凈化后的CO2中仍含有微量硫氧化物、硝酸性氣體和其他生物活性物質(zhì)，在直流電暈電場的作用下吸附于莖葉、土壤表面，消滅了真菌細(xì)菌并營養(yǎng)了植物。

最新進(jìn)展是空間電場與LED燈集成增產(chǎn)防病技術(shù)，雖然LED燈對預(yù)防陽光溫室植物病害的效果差強(qiáng)人意，但其與空間電場的結(jié)合卻能很好地提升真菌、細(xì)菌病害的預(yù)防能力，其應(yīng)用見圖4。物理植保技術(shù)與低毒低殘留化學(xué)農(nóng)藥的結(jié)合也在試驗(yàn)，是減施農(nóng)藥的一種新的途徑。

病毒病害

設(shè)施與大田作物、蔬果、觀賞植物及林木等均有病毒病，目前全世界報道病毒病有700種，中國報道100余種。病毒病主要引起植株變色、壞死、畸形等癥狀。通過介體或非介體傳播，介體傳病毒的昆蟲中以蚜蟲、葉蟬和飛虱、薊馬最重要。

病毒病的物理防治當(dāng)屬熱力鈍化法和紫外線掃描法。熱力鈍化法主要用于林果木，如用于柑橘黃龍病的防治的熱袋病毒鈍化殺蟲裝置，雖有45～55℃高溫悶棚但對西瓜、辣椒病毒病轉(zhuǎn)好沒有明顯作用[8]，蔬菜病毒病熱力控制的實(shí)際操作還未見成功案例的報道。紫外線掃描法也在試驗(yàn)，劑量的大小與植物損傷、病毒鈍化之間的關(guān)系均與植物品種有關(guān)，其量化工作量大，短時間內(nèi)難以進(jìn)入實(shí)用化[9-11]。

病毒病的防治重在防?？刂蒲料x、葉蟬和飛虱、薊馬等傳播介體是預(yù)防病毒病發(fā)生的有效途徑，任何誘殺、捕殺、“物理性質(zhì)”的藥殺傳播介體都可被用于預(yù)防病毒病的體系內(nèi)。詳細(xì)介紹見本文地上蟲害物理防治小節(jié)。

蟲害

害蟲包括爬行和飛行害蟲，其行為有喜好聚集的和特立獨(dú)行的，對它們的物理防治多種多樣，但有效的方法必須是集成的，任何一項(xiàng)單獨(dú)的技術(shù)都無法完成蟲害的預(yù)防任務(wù)。集成的物理防治蟲害技術(shù)包括固定式的防蟲網(wǎng)、色引黏蟲板、色光雙誘滅蟲燈、移動式色光誘殺裝置以及動態(tài)式的物理植保液等。

固定式物理植保設(shè)施中防蟲網(wǎng)是最基本也是必須的物理植保設(shè)施，在實(shí)際應(yīng)用中能夠減施殺蟲劑60%以上。固定式色引黏蟲板或介電吸蟲板（管）、色光雙誘滅蟲燈只有在防蟲網(wǎng)完好的基礎(chǔ)上才能“較”有效地控制蟲口數(shù)，否則會成為蟲災(zāi)制造者。固定式誘殺害蟲設(shè)施的最大缺陷就是靜靜地守株待兔，這必然導(dǎo)致誘殺蟲體數(shù)量有限，雖在設(shè)施內(nèi)設(shè)置了很多，但植保效果差強(qiáng)人意。

移動式物理植保裝置包括色引誘殺移動裝置，如桁架移動式色引電滅蟲裝置，每天可以按照設(shè)定程序自動刮撥植物激起白粉虱、薊馬、有翅蚜蟲聚集性飛入電擊架中自取滅亡。也有一種色誘負(fù)壓吸蟲機(jī)可以通過人工操作鋪集害蟲，見圖5。

對于聚集性害蟲，如蚜蟲、紅蜘蛛、白粉虱、蚧殼蟲、薊馬等的物理防治還有一種稱之為物理植保液的水劑，其殺滅以上害蟲速度快且無任何危害物殘留，它是利用具有生物活性的納米級駐極體解構(gòu)昆蟲組織胞膜致其快速脫水而亡的機(jī)理殺蟲的，是微觀物理植保技術(shù)代表產(chǎn)品，具有完全替代農(nóng)藥殺蟲的潛力。對它的應(yīng)用研究正在展開，商品化手續(xù)正在辦理。一些農(nóng)藥企業(yè)也將其作為助劑混配到主藥中增加其殺蟲效果，如吡蟲啉、阿維菌素、虱螨脲與物理植保粉的混配等。

蛞蝓、蝸牛、跳甲幼蟲是一類喜歡潮濕的地面爬行類害蟲，這一類害蟲對電流非常敏感，大的脈沖電流會一擊而垮。地表大功率短脈沖是解決這類害蟲的有效方法，相關(guān)設(shè)備的農(nóng)用化正在進(jìn)行。

草害的防治

雜草的物理處理技術(shù)沿著收獲后、植物生長中兩個方向發(fā)展。收獲后的雜草處理主要是草籽的熱處理和凍融，如火焰土壤處理機(jī)。植物生長中的處理主要為電除草，它是依據(jù)電流從葉至根的熱效應(yīng)，處理時將一電極觸碰雜草枝葉，另一電極插入土壤即可滅掉雜草。電除草優(yōu)勢是除草徹底，很少有殘根復(fù)發(fā)，但農(nóng)作物枝葉，特別是幼苗觸碰電極，則會損傷甚至被電死。通常電損傷的多汁植株在與土壤接觸的地方容易感染病害而生長不良，而樹木等少汁液、莖稈纖維化程度高的植物對電擊有著較強(qiáng)的抵抗力。其技術(shù)裝備的研發(fā)品種包括自帶發(fā)電機(jī)的行走式高頻除草機(jī)、手持式電除草器。

設(shè)施覆蓋、圍護(hù)材料的附著藻類的清洗也屬于物理植保的范疇。塑料膜、陽光板、玻璃、防蟲網(wǎng)上的藻類無害環(huán)境與材料的清洗有了除藻納米材料，試用的效果理想，對解決藻類污染遮陽問題無異于給了定心丸。

防治病蟲害的綜合設(shè)施

帶電栽培植物技術(shù)就是通過電隔離裝置將帶靜電的植物與大地隔離開的一種能夠自動防病、能夠?qū)崿F(xiàn)快速生長、使用植物源“三態(tài)”肥（草木灰、煙氣液體肥、煙氣CO2）的物理植保與物理增產(chǎn)的集成技術(shù)。該技術(shù)依據(jù)帶電植物的電離空氣防病、靜電斥力驅(qū)蟲來防病防蟲。實(shí)際測試效果：包括白粉病在內(nèi)的植物病害均能獲得滿意的預(yù)防效果；偶爾感染（斷電農(nóng)事活動期間）的蚜蟲、紅蜘蛛可通過物理植保液滅殺；基質(zhì)感染蟲害可使用電滅蟲器徹底清除；病蟲害防治全程物理方式，可滿足替代農(nóng)藥完成植保任務(wù)的要求[5]，見圖6。

物理植保技術(shù)的未來預(yù)測

設(shè)施園藝的物理植保技術(shù)集成模式的建立與發(fā)展，擬在解決封閉環(huán)境植物全生育期病蟲害無農(nóng)藥化的植保問題。因集成的分項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)施的物理植保體系建設(shè)已經(jīng)由簡單的網(wǎng)隔離、傳統(tǒng)的環(huán)境控制方案轉(zhuǎn)向大幅替代甚至完全替代風(fēng)險農(nóng)藥的植保方式轉(zhuǎn)化，從土壤病到地上部分的病蟲害都相應(yīng)的有了專項(xiàng)技術(shù)措施，如土壤病蟲害的多種物理處理技術(shù)，無土栽培營養(yǎng)液孑孓的電滅殺器等，過去難治的白粉病也有了多項(xiàng)物理防治技術(shù)措施，不用農(nóng)藥的韭菜生產(chǎn)方式已經(jīng)投入運(yùn)營，替代農(nóng)藥已不再成為設(shè)施農(nóng)業(yè)的難題。

土壤物理或物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)、病毒病物理防治技術(shù)也在多方面取得了進(jìn)展，特別是土壤問題的綜合處理方式尤引人注目，“火燒液”的澆灌處理或許成為解決連作障礙問題的一個關(guān)鍵點(diǎn)，對其成分和滅菌消毒殺蟲的因子研究將形成一門新的學(xué)科。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳飛飛，張翔，周為華，等.漂浮育苗病蟲害物理防治集成技術(shù)及應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程，2014，1（1）：114-116.

[2] 粱正航，張翔，陳曦，等.空間電場在烤煙漂浮育苗設(shè)施中的防病效果[J].農(nóng)業(yè)工程，2015，9（5）：115-118.

[3] 易中經(jīng)，周為華，劉濱疆.溫室電除霧防病促生機(jī)除霧降濕的試驗(yàn)研究[J].農(nóng)業(yè)工程，2015，11（6）：37-39.

[4] 隋俊杰，粱正航，周為華，等.靜電滅蟲燈誘蟲技術(shù)在漂浮育苗中的研究[J].農(nóng)業(yè)工程，2015，9（5）：127-129.

[5] 陳飛飛，周政雄，周為華，等.烤煙帶電育苗病蟲害與生長調(diào)查[J].農(nóng)業(yè)工程，2016，6（1）：88-91.

[6] 周為華，易中經(jīng)，劉濱疆.漂浮育苗病蟲害物理防治技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2016：7.

[7] 韓彥林.核桃病蟲害綜合防治方法[J].河北果樹，2014（5）：36-38.

[8] 劉艷，許建民，王永平，等.可控溫度與時間的植物病毒熱鈍化系統(tǒng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（1）：376-380.

[9] GREENBERG B M，GABA V，CANAANI O， et al. Separate photosensitizers mediate degradation of the 32-kDa Photosystem II reaction center protein in the visible and Uv spectral regions[J].proceedings of the National Academy of sciences，USA，1989（86）：6617-6620.

[10] 譚榮榮，王友平，毛迎新，等.理化因子對茶尺蠖核型多角體病毒活性的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，57（12）：2030-2032.

[11] 張群.紫外線輻照對3種海洋微藻蛋白質(zhì)含量的效應(yīng)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（20）：9350-9351.

作者簡介：劉濱疆（1962-），遼寧大連人，研究員級高級工程師，研究方向：生物物理與物理植保技術(shù)。

[引用信息]劉濱疆.物理植保技術(shù)及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（31）：24-28.