減施化學(xué)農(nóng)藥防治植物病害措施的研究進(jìn)展

孫艷敏， 韓錦峰， 陳小麗， 郭 慧

(1.濮陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 河南 濮陽(yáng) 457000； 2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院， 河南 鄭州 450002)

引言

農(nóng)、林、果和菜等作物生產(chǎn)中為防治病害而長(zhǎng)期大量施用化學(xué)農(nóng)藥導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化、土壤污染退化、有益微生物被害、病菌產(chǎn)生抗藥性、藥劑防效不佳、農(nóng)產(chǎn)品受污染等，對(duì)人畜健康造成極大危害。2017年中央一號(hào)文件提出，推動(dòng)綠色生產(chǎn)方式和化學(xué)農(nóng)藥零增長(zhǎng)行動(dòng)。《國(guó)家農(nóng)藥管理?xiàng)l例》規(guī)定，劇毒、高毒化學(xué)農(nóng)藥不得用于花、菜、果、菌類(lèi)和中草藥生產(chǎn)中；要求縣政府組織實(shí)施化學(xué)農(nóng)藥減量計(jì)劃。怎樣才能做到既防治病害又能減施或不施化學(xué)農(nóng)藥，針對(duì)該問(wèn)題從農(nóng)業(yè)防治、植物源農(nóng)藥防治及微生物菌源農(nóng)藥防治等方面綜述非化學(xué)農(nóng)藥措施防治植物病害的研究進(jìn)展，提出加快中藥提取物防治等植物源農(nóng)藥防治創(chuàng)新研究，及篩選有價(jià)值的生防菌或植物內(nèi)生菌代謝物的微生物菌源農(nóng)藥進(jìn)行商品化生產(chǎn)、使用的發(fā)展前景展望，以期為進(jìn)一步推動(dòng)減施化學(xué)農(nóng)藥防治植物病害措施的實(shí)施提供參考。

1 農(nóng)業(yè)防治

1.1 選育和推廣應(yīng)用抗病品種

作物品種不同，抗病能力存在差異；同一品種在不同地區(qū)種植其抗病性也可能存在差異。范志業(yè)等[1]研究發(fā)現(xiàn)，玉米品種鄭單958在河南各地均表現(xiàn)最抗玉米莖基腐病，先玉335和鄭黃糯25在漯河均表現(xiàn)最抗該病，但在原陽(yáng)均只表現(xiàn)中抗。漯玉336、洛玉8號(hào)、漯單97-1和洛玉863在原陽(yáng)均表現(xiàn)中抗。劉炳良等[2]鑒定40個(gè)小麥品種對(duì)禾谷孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病(Heteroderaavenae)的抗性發(fā)現(xiàn)，僅華麥1號(hào)表現(xiàn)抗病。邢小萍等[3]測(cè)定41個(gè)小麥品種對(duì)燕麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)(Heteroderaavenae)和菲利普孢囊線(xiàn)蟲(chóng)(H.filipjevi)2種禾谷孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病的抗性發(fā)現(xiàn)，僅太空6號(hào)和中育4號(hào)的抗病性較好，其余品種均表現(xiàn)感病。澳大利亞等國(guó)家應(yīng)用抗病品種已能很大程度上控制小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病的發(fā)生和危害[4]?？共∑贩N的選育和推廣應(yīng)用可從根本上有效控制病害的發(fā)生，達(dá)到減施化學(xué)農(nóng)藥防治植物病害的目的。

1.2 秸稈還田

秸稈中的纖維素、木質(zhì)素和半纖維素等通過(guò)由性能優(yōu)良的細(xì)菌、真菌、放射菌、酵母菌和生物酶組成的腐熟劑分解釋放出其中的N、P、K、C、S等。水源充足時(shí)，稻田秸稈可直接還田，并向土壤中直接施用腐熟劑促進(jìn)分解轉(zhuǎn)化。在水源不足或旱地實(shí)施秸稈還田則建議采用秸稈堆腐還田，注意在秸稈堆腐時(shí)加入腐熟劑[5]。腐熟秸稈還田不僅可以提高土壤肥效，同時(shí)通過(guò)腐熟過(guò)程釋放的熱量也可有效消除秸稈堆料中的病原菌，從而降低土壤中的菌源。

1.3 耕作

不同耕作方式對(duì)土壤中病原物種群數(shù)量影響較大。FISHER等[6]研究表明，休耕1年土壤中小麥禾谷孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病的蟲(chóng)卵密度減少84%，2年減少95%。將小麥與非寄生植物合理輪作能顯著降低田間小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病的發(fā)生，輪作4年能有效抑制該病發(fā)生[7]。小麥與綠豆、胡蘿卜輪作3年或者油菜、棉花等輪作2年后，能大大減輕小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病的發(fā)生與危害[8]。播后鎮(zhèn)壓對(duì)小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病有一定的防治效果，與化學(xué)農(nóng)藥5%神農(nóng)丹顆粒拌種的效果相同[9]。田間除草，除去禾本科雜草，特別是野生燕麥，可最大程度減輕小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病[10]。適當(dāng)早播，密度適當(dāng)減小可減輕小麥紋枯病發(fā)生[11]。

1.4 施肥

施氮肥對(duì)小麥紋枯病發(fā)生有一定調(diào)節(jié)作用[12]；同等密度下，氮肥底︰追=5︰3時(shí)對(duì)小麥紋枯病防治效果最好，發(fā)病率和發(fā)病指數(shù)都低[13]。施用尿素和過(guò)磷酸鈣、有機(jī)肥能減輕小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病的發(fā)生，硫酸鉀施用過(guò)多時(shí)會(huì)加重該病的發(fā)生[14]。

施用菌肥類(lèi)和生物有機(jī)肥對(duì)許多作物病害都有較好的防治效果，生物菌肥能抑制土壤病原菌[15]。TRILLAS等[16]發(fā)現(xiàn)，木霉菌結(jié)合農(nóng)業(yè)廢物堆肥制成的生物有機(jī)肥能抑制立枯絲核菌侵染黃瓜幼苗。木霉菌和污泥(堆肥)結(jié)合制成的有機(jī)肥制劑能抑制番茄枯萎病[17]。LING等[18]用氨基酸肥料和腐熟的豬糞堆肥與多粘類(lèi)芽孢桿菌SQR21菌株制成的生物有機(jī)肥對(duì)枯萎病的田間防治效果達(dá)73%。ZHAO等[19]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥與拮抗細(xì)菌和真菌結(jié)合防治香瓜枯萎病，其防效達(dá)80%。常志州等[20]研究證明，有機(jī)肥配以拮抗微生物與直接使用拮抗菌相比，前期效果不如后者，但后期發(fā)病率明顯降低，同時(shí)使拮抗微生物在辣椒根際定殖數(shù)量提高14.3倍。丁傳雨等[21]將枯草芽孢桿菌菌株Ⅱ36和1-23分別與豬糞堆肥和氨基酸制成的有機(jī)肥混合，對(duì)茄子青枯病的防病率分別為96%和91%。將制備的生物有機(jī)肥作基肥施用可使煙草青枯病發(fā)病率降低50.65%，病情指標(biāo)降低71.09%[22]。韓錦峰等[23]用含有巨大芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和膠凍樣類(lèi)芽孢桿菌等的復(fù)合菌肥作追肥噴施煙草葉面，對(duì)赤星病的防效達(dá)75.18%，對(duì)青枯病的防效為54.03%，對(duì)氣候斑病的防效為79.63%，對(duì)TMV的防效為75.09%。周榮金等[24]研究證明，芽孢桿菌菌株Y11與假單孢桿菌菌株按2∶1混配對(duì)煙草灰霉病的防治效果達(dá)75.68%。

2 植物源農(nóng)藥防治

不少研究證明，許多植物的提取物能有效防治作物病害。蒼術(shù)和烏藥的甲醇提取液對(duì)辣椒炭疽病菌的抑菌活性均高于化學(xué)農(nóng)藥多菌靈[25]。從大蒜提取的大蒜素對(duì)番茄葉霉病的防治效果明顯高于化學(xué)農(nóng)藥多菌靈和甲基托布津，完全可以替代化學(xué)農(nóng)藥[26]；該提取物對(duì)黃瓜枯萎病[27]、黃瓜赤星病[28]、白菜黑斑病[29]、辣椒疫霉病[30]、番茄灰霉病[31]和番茄早疫病[32]等的病原菌都有明顯的抑制效果。莫小路等[33]研究發(fā)現(xiàn)，0.03%～0.27%的廣藿香精油對(duì)受試的13種植物病原真菌均能產(chǎn)生不同程度的抑制效果，當(dāng)其施用濃度為0.1%時(shí)對(duì)辣椒炭疽病和番茄早疫病菌、核盤(pán)菌的抑制率高達(dá)100%。朱水方等[34]研究發(fā)現(xiàn)，連翹、大黃和板蘭根等幾種中草藥提取物對(duì)黃瓜花葉病毒病具有比較穩(wěn)定的療效。在接種前72 h和接種后24 h分別噴施三者的抽提物，其療效均在90%以上。丁香提取物對(duì)芒果炭疽病的抑制率達(dá)77.64%[35]。

蒼術(shù)和烏藥的甲醇提取物對(duì)玉米大斑病菌、水稻胡麻葉斑病菌和甘藍(lán)黑斑病菌的抑菌活性均高于化學(xué)農(nóng)藥多菌靈[25]。野核桃莖、構(gòu)樹(shù)根、甘草和石榴皮等的提取物對(duì)禾谷鐮刀菌菌絲生長(zhǎng)的抑制率平均在80%以上[36]。王樹(shù)桐等[37]研究發(fā)現(xiàn)，甘草提取物對(duì)禾谷鐮刀菌的抑制率為86.99%，雞冠花提取物對(duì)立枯絲核菌的抑制率達(dá)100%。同一植物提取物對(duì)不同植物病原真菌的抑制作用差異很大，牽牛子提取物對(duì)禾谷鐮刀菌的抑制率為72.29%，而對(duì)立枯絲核菌的抑制作用只有34.31%。厚樸樹(shù)葉的粗提取物對(duì)立枯絲核菌等10種植物病原真菌均具有很強(qiáng)的抑菌活性，大田試驗(yàn)有較好的防治效果[38]。馬尾松提取物對(duì)小麥赤霉病菌有一定抑制作用[39]。馮俊濤等[40]已從多種植物中提取到對(duì)小麥赤霉病菌有較好抑制效果的植物源抑菌物質(zhì)。張新強(qiáng)等[41]研究發(fā)現(xiàn)，中草藥的生物堿類(lèi)、苷類(lèi)、揮發(fā)油類(lèi)、糖類(lèi)、黃酮類(lèi)和香豆素類(lèi)等6種提取物對(duì)煙草黑脛病的防治效果均優(yōu)于化學(xué)農(nóng)藥甲霜錳鋅，其中，5 mL/L生物堿類(lèi)和9 mL/L苷類(lèi)的抑制率大于50%，與對(duì)照藥劑無(wú)明顯差異；80 mL/L揮發(fā)油類(lèi)、80 mL/L糖類(lèi)、8 mL/L黃酮類(lèi)和12.5 mL/L香豆素類(lèi)的抑制率分別為70.39%、99.22%、86.64%和79.64%，均顯著高于對(duì)照。6種中草藥提取物對(duì)煙草黑脛病菌的有效抑制中濃度(EC50)依次為黃酮類(lèi)(2.65 mL/L)、生物堿類(lèi)(4.56 mL/L)、香豆素類(lèi)(4.76 mL/L)、苷類(lèi)(5.99 mL/L)、揮發(fā)油類(lèi)(16.55 mL/L)、糖類(lèi)(17.66 mL/L)。另有研究表明，心葉落葵[42]、三葉鬼針草[43]、連翹、大黃、板藍(lán)根等提取物對(duì)TMV的抑制效果均在90%以上；落葵、商陸和毛葉子花等10種植物提取物復(fù)合劑對(duì)TMV的抑制效果在80%以上[44]。

3 微生物菌源農(nóng)藥防治

植物病害的微生物防治是指利用有益微生物或微生物代謝產(chǎn)物等對(duì)植物病害進(jìn)行防治的措施。主要是通過(guò)微生物間的抗生、競(jìng)爭(zhēng)、重寄生、溶菌作用及微生物代謝產(chǎn)物誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性等途徑控制有害病原物。

3.1 真菌

SCHISLER等[45-46]研究表明，分離自小麥花粉的淺黃隱球酵母OH182單獨(dú)施用或與其他生防因子混合使用均能顯著降低赤霉病發(fā)生率，在美國(guó)已作為商業(yè)化預(yù)備菌劑在田間進(jìn)行藥效評(píng)估。DAL等[47]從小麥根際分離到1株哈茨木霉(Trichodermahazianum)，對(duì)禾谷鐮刀菌有較強(qiáng)抑制作用。PALAZZINI等[48]研究發(fā)現(xiàn)，粉紅粘帚霉菌菌株016和1457大田施用90 d后能減少73%的禾谷鐮刀菌，180 d后檢測(cè)不到鐮刀菌。XUE等[49]研究表明，粉紅粘帚霉菌ACM 941菌劑分別在美國(guó)和加拿大進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，申請(qǐng)注冊(cè)登記。趙榮艷等[50]從蔥蘭根際土壤中分離到1株嗜鐵真菌(黑曲霉)，其對(duì)小麥根腐病菌和小麥赤霉病菌的抑制率均在56%以上。李金玲等[51]從冬青上茅根皮中分離出1株內(nèi)生菌真菌，對(duì)小麥根腐病菌、小麥赤霉病菌、玉米大斑病菌和煙草赤星病菌菌絲生長(zhǎng)的EC50分別為53.6 μg/mL、63.1 μg/mL、98.2 μg/mL和115.9 μg/mL，對(duì)小麥根腐病玉米大斑病菌和煙草赤星病菌孢子萌發(fā)抑制的EC50分別為94.8 μg/mL、139.0 μg/mL和146.6 μg/mL?？婝惖萚52]從煙區(qū)土壤中分離出煙曲霉菌株3F03和淺黃新薩托菌(Neosartoryaaureola)菌株7F06，對(duì)煙草青枯病的EC50分別為102 μg/mL、67 μg/mL和361.96 μg/mL。KERRY等[53]研究發(fā)現(xiàn)，厚垣輪枝菌能使麥類(lèi)孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病(H.avenae) 侵染麥田中的孢囊數(shù)量減少40%以上。STEIN等[54]研究表明，鐮刀菌(Pythiumsp)和輪枝菌(Verticilliumsp)可使小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)的孢囊數(shù)量減少高達(dá)98%。KHAN等[55]研究發(fā)現(xiàn)，施用淡紫擬青霉和松環(huán)單頂孢霉(Monecrosporiumlysipagum)可使病田中孢囊數(shù)量減少65%。此外，層出鐮刀菌(Fusuriumproliferutum)、毛殼菌(Chaetomiumsp) 、茄匐柄霉(Stemphyliumsolani)、球孢大殭菌(Beacueriabassinae)、草酸青霉(Penicilliumaxalicum)和茄科鐮刀菌(Fusariumsolani)對(duì)小麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病都有一定的防治效果，孢囊數(shù)量平均減少35%以上[56-57]。

3.2 放線(xiàn)菌

放射菌產(chǎn)生的大多數(shù)次生代謝產(chǎn)物對(duì)多種植物寄生線(xiàn)蟲(chóng)具有較強(qiáng)的拮抗作用[58]。環(huán)狀鏈霉菌(Streptomycesanulatus)對(duì)燕麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)病和菲利普孢囊線(xiàn)蟲(chóng)均有較好的防治效果[59]。分離自除蟲(chóng)鏈菌(Streptomycesavermitilis)的阿維霉素能有效地防治線(xiàn)蟲(chóng)病的發(fā)生，目前已投入大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)[60]。鏈霉菌菌株1706對(duì)小麥赤霉病菌的抑制率達(dá)5.58%[61]。放線(xiàn)菌防治小麥赤霉病的效果較芽孢桿菌好[62]。放線(xiàn)菌菌株DL26和菌株P(guān)J2對(duì)小麥白粉病的防效分別達(dá)74.43%和70.01%[63]。

3.3 細(xì)菌

分離自小麥根內(nèi)的內(nèi)生細(xì)菌菌株Z8-25對(duì)小麥紋枯病的防效達(dá)81.82%[64]。彭玲等[65]從小麥根系分離出內(nèi)生菌菌株WG-2和菌株Y106，對(duì)小麥全蝕病的防治效果分別達(dá)83.25%和80.37%，均高于化學(xué)農(nóng)藥三唑酮的防效(77.05%)。劉偉成等[66]從小麥植株中分離獲得的芽孢桿菌菌株B08對(duì)小麥赤霉病防效達(dá)65.9%。藺國(guó)強(qiáng)等[67]從土壤中分離到1株解淀粉芽孢桿菌，對(duì)小麥赤霉病的防效達(dá)79%～88%。徐劍宏等[68]從土壤中分離到枯草芽孢桿菌菌株AF0907，對(duì)小麥赤霉病的防效為40.37%。楊潤(rùn)亞等[69]從連翹葉中分離到內(nèi)生菌，對(duì)小麥赤霉病、棉花立枯病及蘋(píng)果黑腐病均有很好的抑制活性。CHUNG等[70]研究發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌ME488可有效抑制黃瓜枯萎病發(fā)生。李晶等[71]從黃瓜土壤中分離獲得1株枯草芽孢桿菌，對(duì)黃瓜枯萎病的田間防效達(dá)84.9%，且能促進(jìn)黃瓜增產(chǎn)12.57%。王燦華等[72]從土壤中分離獲得假單孢菌菌株B18，可使黃瓜枯萎病的發(fā)病率降低70%～80%，并促進(jìn)黃瓜增產(chǎn)20%。陸源多粘類(lèi)芽孢桿菌(Paenibacilluspoiymyxa)對(duì)小麥赤霉病[73]和蕃茄青枯病[74]等多種植物病害均有一定的防治效果。由華東理工大學(xué)與上海澤元海洋生物技術(shù)有限公司聯(lián)合創(chuàng)制的多粘類(lèi)芽孢桿菌可濕性粉劑(登記證號(hào)：Po20140273)，對(duì)蕃茄青枯病、西瓜枯萎病、黃瓜角斑病和西瓜炭疽病均有明顯的防治效果[75]。馬桂珍等[76]研究表明，從海泥中分離到1株海源多粘類(lèi)芽孢桿菌(L1-9病株)，對(duì)黃瓜枯萎病、大豆菌核病菌(Selerolinaselefrotinrum)、水稻紋枯病菌(Rhizoctoniasaoni)和菠菜早疫病(Alternariasolani)均有良好的抑制效果[77]。DAVIES等[78]研究發(fā)現(xiàn)，巴氏桿菌(Pasteuria)可以寄生燕麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)(H.avenae)，并且能阻止38%～56%的線(xiàn)蟲(chóng)侵入小麥根部。GOKETE等[79]報(bào)導(dǎo)，枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)的發(fā)酵液對(duì)燕麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)的二齡幼蟲(chóng)具有強(qiáng)烈的抑制作用。BANSEL等[80]施用園褐固氮菌(Azotobacterchroococcum)使病田中燕麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)的孢囊數(shù)量減少48%。ZHANG等[81]用蠟質(zhì)芽孢桿(Bacilluscerus)拌種，使田間的燕麥孢囊線(xiàn)蟲(chóng)和菲利普孢囊線(xiàn)蟲(chóng)減少40%以上。

4 展望

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期大量施用化學(xué)農(nóng)藥防治病蟲(chóng)害所造成的危害越來(lái)越大，為此，國(guó)家提出推動(dòng)綠色生產(chǎn)，亦即農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)(2017年中央一號(hào)文件)。不少研究證明，除化學(xué)農(nóng)藥外，還有許多不產(chǎn)生污染和危害的措施對(duì)防治作物病害也有效，其中農(nóng)業(yè)措施是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本的防治措施，而最主要的還是包括以植物治病和以菌治病為核心內(nèi)容的生物農(nóng)藥防治措施。由于生物農(nóng)藥資源豐富，對(duì)病害的針對(duì)性強(qiáng)，高效，不僅不會(huì)污染環(huán)境，也不會(huì)造成病害的抗藥性和土壤生物系統(tǒng)破壞，還能提供促進(jìn)作物生長(zhǎng)的物質(zhì)，克服生產(chǎn)中存在的農(nóng)藥殘留和病菌抗藥性等問(wèn)題，因此，用生物農(nóng)藥防治病害，替代化學(xué)農(nóng)藥防治病害完全可行，且是進(jìn)行綠色生產(chǎn)的一種有前途的首選措施。目前，由植物和有益微生物配制的生物農(nóng)藥雖然已有不少研究，在國(guó)內(nèi)外也已有商業(yè)注冊(cè)和推廣應(yīng)用，但數(shù)量少且未充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。因此，應(yīng)加強(qiáng)創(chuàng)新研究和推廣工作。

第一，中醫(yī)是我國(guó)優(yōu)秀的寶藏，借助于中醫(yī)理論，用中藥提取物防治作物病害的研究已較多，但防病機(jī)制研究不深，研制商品被推廣應(yīng)用的較少。我國(guó)中醫(yī)藥源豐富，防治病害的效果好，應(yīng)加快創(chuàng)新研究，使其在減施化學(xué)農(nóng)藥中充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

第二，各種有益微生物特別是植物內(nèi)生菌是防治植物病害和土傳病害的天然資源，能對(duì)病菌本身發(fā)起攻擊，還能誘導(dǎo)植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗體以抑制病害，所以具有重要的研究和開(kāi)發(fā)價(jià)值。今后應(yīng)盡快篩選有價(jià)值的生防菌或從植物內(nèi)生菌的代謝產(chǎn)物中直接篩選殺菌劑并進(jìn)行商品化生產(chǎn)，完善其施用方法用于生產(chǎn)，與植物源農(nóng)藥一起替代化學(xué)藥劑防治，實(shí)現(xiàn)減施化學(xué)藥劑防治植物病害的目的。

總之，未來(lái)的植物病害防治應(yīng)在基本的農(nóng)業(yè)措施基礎(chǔ)上，大力推動(dòng)中醫(yī)藥和微生物菌源制劑防病的應(yīng)用，以減施或替代化學(xué)農(nóng)藥，減輕污染，保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。