水稻病蟲害生物防治技術(shù)集成應(yīng)用及效果與經(jīng)濟(jì)性探討

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.28.027

水稻作為我國重要的糧食作物，其病蟲害防治直接關(guān)系到糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。傳統(tǒng)的化學(xué)防治方式雖然取得了一定成效，但也帶來了環(huán)境污染、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等問題。生物防治技術(shù)以其安全、高效、環(huán)境友好等特點(diǎn)，在水稻病蟲害防控中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本文將重點(diǎn)介紹水稻病蟲害生物防治的關(guān)鍵技術(shù)，包括天敵昆蟲繁育與應(yīng)用、微生物農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用、植物源農(nóng)藥開發(fā)與應(yīng)用等，并探討不同技術(shù)的集成應(yīng)用模式，為推動水稻病蟲害綠色防控提供參考。

一、水稻病蟲害生物防治的關(guān)鍵技術(shù)

1、天敵昆蟲繁育與應(yīng)用技術(shù)

（1）天敵昆蟲種類篩選與鑒定技術(shù)

天敵昆蟲種類篩選與鑒定是生物防治的基礎(chǔ)性工作。研究采用形態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)等技術(shù)手段，對不同生態(tài)區(qū)水稻田天敵昆蟲資源進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查與采集，構(gòu)建天敵昆蟲種質(zhì)資源庫。在此基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗生態(tài)學(xué)方法，研究天敵昆蟲對水稻主要害蟲的捕食能力、寄生能力、搜索行為等功能性狀，構(gòu)建天敵－害蟲互作網(wǎng)絡(luò)，明確其在自然生態(tài)系統(tǒng)中的種間關(guān)系。同時，采用DNA條形碼、線粒體基因組測序等分子生物學(xué)技術(shù)，結(jié)合形態(tài)學(xué)特征對天敵昆蟲進(jìn)行快速、準(zhǔn)確鑒定，篩選出對水稻主要害蟲具有較強(qiáng)控制潛力的優(yōu)勢天敵種類，為后續(xù)天敵昆蟲的繁育與應(yīng)用提供重要的基礎(chǔ)資源。

（2）天敵昆蟲人工飼料配制與繁育技術(shù)

天敵昆蟲人工飼料配制與繁育是實(shí)現(xiàn)天敵昆蟲規(guī)?；瘧?yīng)用的前提條件。根據(jù)天敵昆蟲營養(yǎng)需求特點(diǎn)，采用響應(yīng)面分析、正交試驗等實(shí)驗設(shè)計方法，優(yōu)選混合飼料的原料組成與配比，研制出營養(yǎng)均衡、利于繁殖的人工飼料配方。在此基礎(chǔ)上，探索建立天敵昆蟲室內(nèi)人工繁育關(guān)鍵技術(shù)，包括環(huán)境因子調(diào)控、自動化養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計、繁育過程質(zhì)量控制等，建立標(biāo)準(zhǔn)化繁育操作規(guī)程。同時，開展天敵昆蟲室內(nèi)繁育過程中重要生物學(xué)特性的研究，如產(chǎn)卵量、孵化率、發(fā)育歷期等，揭示其種群增長規(guī)律，優(yōu)化繁育條件，提升天敵昆蟲的繁殖效率與質(zhì)量，為天敵昆蟲的大規(guī)模生產(chǎn)與應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

（3）天敵昆蟲田間釋放技術(shù)與環(huán)境適應(yīng)性評價

天敵昆蟲田間釋放與環(huán)境適應(yīng)性評價是天敵昆蟲應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。研究采用田間試驗方法，探索天敵昆蟲的最佳釋放時機(jī)、釋放方式與釋放量，構(gòu)建基于害蟲發(fā)生動態(tài)的天敵昆蟲精準(zhǔn)釋放模型。同時，研究不同生態(tài)區(qū)天敵昆蟲釋放后的田間生態(tài)位動態(tài)變化，采用標(biāo)記重捕、種群統(tǒng)計等方法，分析天敵昆蟲的擴(kuò)散能力、建庫能力、持續(xù)控害能力等，評估其環(huán)境適應(yīng)性，篩選出適宜當(dāng)?shù)剞r(nóng)田生態(tài)環(huán)境的優(yōu)勢天敵種類。此外，開展天敵昆蟲與化學(xué)農(nóng)藥、其他生物防治措施的相容性研究，構(gòu)建生物防治、化學(xué)防治與農(nóng)業(yè)防治措施協(xié)同增效的綜合管理模式，優(yōu)化天敵昆蟲在水稻病蟲害綜合治理體系中的應(yīng)用模式，提高生物防治效果。

（4）天敵昆蟲繁育與應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)與優(yōu)化方向

天敵昆蟲繁育與應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

①基于分子生物學(xué)、基因組學(xué)等技術(shù)的天敵昆蟲精準(zhǔn)鑒定與篩選；

②基于天敵昆蟲營養(yǎng)生理特性的高效人工飼料配方優(yōu)化；

③基于自動化控制、智能化管理的工廠化繁育技術(shù)創(chuàng)新；

④基于天敵－害蟲互作機(jī)制的田間釋放模型與施用技術(shù)優(yōu)化；

⑤基于多學(xué)科交叉融合的天敵昆蟲與其他防治措施的協(xié)同增效模式構(gòu)建。

未來，還需在天敵昆蟲復(fù)合應(yīng)用、天敵產(chǎn)品劑型、天敵功能基因挖掘等方面加強(qiáng)創(chuàng)新，提高天敵昆蟲的防治效率與應(yīng)用便捷性，促進(jìn)生物防治技術(shù)的規(guī)模化推廣應(yīng)用。

2、微生物農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)

（1）微生物農(nóng)藥菌株篩選與鑒定技術(shù)

微生物農(nóng)藥菌株篩選與鑒定是微生物農(nóng)藥研發(fā)的基礎(chǔ)。研究采用現(xiàn)代生物技術(shù)方法，從自然界分離篩選對植物病原菌具有較強(qiáng)拮抗作用、對害蟲具有殺蟲活性或誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性的微生物菌株。通過形態(tài)學(xué)、生理生化特性、rDNA-ITS 序列等多項分類技術(shù)對菌株進(jìn)行鑒定，結(jié)合毒力測定、作用機(jī)理等研究，優(yōu)選對水稻主要病蟲害防治效果最佳的微生物。此外，采用基因工程、誘變選育等技術(shù)，對優(yōu)良菌株進(jìn)行改良，提高其防治效果與環(huán)境適應(yīng)性，為新型微生物農(nóng)藥創(chuàng)制奠定基礎(chǔ)。

（2）微生物農(nóng)藥發(fā)酵工藝優(yōu)化與產(chǎn)品制備技術(shù)

微生物農(nóng)藥發(fā)酵工藝優(yōu)化與產(chǎn)品制備是實(shí)現(xiàn)微生物農(nóng)藥規(guī)?；a(chǎn)與應(yīng)用的關(guān)鍵。研究采用響應(yīng)面法、正交試驗等優(yōu)化發(fā)酵培養(yǎng)基配方，控制發(fā)酵罐溫度、pH值、溶氧等工藝參數(shù)，并借助代謝工程、合成生物學(xué)等技術(shù)對菌株進(jìn)行定向改造，提高微生物農(nóng)藥活性成分的產(chǎn)量與穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上，開展微生物農(nóng)藥最佳提取純化工藝研究，優(yōu)化提取溶劑、樹脂、膜分離等分離純化參數(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)化制備工藝。研究微生物農(nóng)藥制劑加工及其質(zhì)量控制技術(shù)，開發(fā)液體菌劑、固體菌劑、微膠囊等多種類型產(chǎn)品，提高微生物農(nóng)藥的貯存穩(wěn)定性與使用便捷性。

（3）微生物農(nóng)藥劑型研制與田間施用技術(shù)

微生物農(nóng)藥劑型研制與田間施用技術(shù)是提高防治效率、擴(kuò)大應(yīng)用范圍的關(guān)鍵。研究借鑒現(xiàn)代制劑技術(shù)，開發(fā)粉劑、懸浮劑、水分散粒劑等多種微生物農(nóng)藥新型劑型，提高產(chǎn)品貯存期與施用均勻度。研究添加助劑、載體材料等，提高微生物農(nóng)藥的抗紫外線能力、增強(qiáng)雨水沖刷抗性，延長其在植株表面的留存時間。針對不同劑型特點(diǎn)，開展系統(tǒng)田間藥效試驗，優(yōu)化制定微生物農(nóng)藥施用時期、施用量及施用方法，建立標(biāo)準(zhǔn)化施用體系。此外，還需加強(qiáng)微生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥、其他生物防治措施配合應(yīng)用研究，發(fā)揮協(xié)同增效作用，提高水稻病蟲害的整體防控效果。

（4）微生物農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)與優(yōu)化方向

微生物農(nóng)藥研發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

①基于現(xiàn)代生物技術(shù)的微生物資源精準(zhǔn)篩選與鑒定；

②基于合成生物學(xué)、代謝工程的微生物菌株改良與定向育種；

③基于發(fā)酵工程的微生物農(nóng)藥規(guī)?；a(chǎn)工藝優(yōu)化；

④基于現(xiàn)代制劑技術(shù)的微生物農(nóng)藥新型劑型創(chuàng)制；

⑤基于多學(xué)科交叉的微生物農(nóng)藥與其他防治措施的集成應(yīng)用模式構(gòu)建。

未來，微生物農(nóng)藥研發(fā)還需加強(qiáng)對新型微生物資源的發(fā)掘，促進(jìn)菌株改良技術(shù)的創(chuàng)新，加強(qiáng)對微生物農(nóng)藥作用機(jī)理的深入解析，優(yōu)化提高微生物農(nóng)藥產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大微生物農(nóng)藥的應(yīng)用范圍，為水稻病蟲害綠色防控提供新的措施與技術(shù)支撐。

3、植物源農(nóng)藥開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)

（1）植物源農(nóng)藥活性成分提取與鑒定技術(shù)

植物源農(nóng)藥活性成分提取與鑒定是開發(fā)植物源農(nóng)藥的關(guān)鍵技術(shù)之一。研究采用現(xiàn)代分離分析技術(shù)，如超臨界流體萃取、高效液相色譜、液質(zhì)聯(lián)用等方法，系統(tǒng)分離提取植物體內(nèi)具有生物活性的次生代謝產(chǎn)物。采用核磁共振、質(zhì)譜等波譜技術(shù)對提取物進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定，解析其化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)特征。在此基礎(chǔ)上，通過生物活性測定，篩選鑒定對水稻病蟲害防治效果顯著的活性成分。利用結(jié)構(gòu)與活性的相關(guān)性分析，優(yōu)化先導(dǎo)化合物結(jié)構(gòu)，為新型植物源農(nóng)藥創(chuàng)制提供重要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。同時，采用基因工程技術(shù)，改良提高活性成分在植物體內(nèi)的含量，為規(guī)?；崛〉於ㄎ镔|(zhì)基礎(chǔ)。

（2）植物源農(nóng)藥制劑研制與加工工藝優(yōu)化

植物源農(nóng)藥制劑研制與加工工藝優(yōu)化是實(shí)現(xiàn)其規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵。研究圍繞植物源農(nóng)藥活性成分理化特性，開發(fā)以液體制劑、可濕性粉劑等為主的多元制劑產(chǎn)品，提高其穩(wěn)定性與均勻度。優(yōu)化制劑加工工藝，采用噴霧干燥、超臨界流體干燥等先進(jìn)干燥技術(shù)，最大限度保留植物源農(nóng)藥的生物活性。在制劑加工過程中，優(yōu)化添加高分子材料、表面活性劑等助劑，提高植物源農(nóng)藥的分散性、懸浮性、潤濕性等，改善其使用性能。同時，加強(qiáng)植物源農(nóng)藥制劑產(chǎn)品的質(zhì)量控制，建立覆蓋原料標(biāo)準(zhǔn)、工藝參數(shù)、產(chǎn)品檢驗等環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理體系，為植物源農(nóng)藥規(guī)?；a(chǎn)與推廣應(yīng)用提供有力保障。

（3）植物源農(nóng)藥田間施用技術(shù)與藥效評價

植物源農(nóng)藥田間施用技術(shù)與藥效評價是確保防治效果、指導(dǎo)合理使用的關(guān)鍵。研究采用田間小區(qū)試驗、大田示范等方法，系統(tǒng)評價植物源農(nóng)藥對水稻主要病蟲害的防治效果，優(yōu)化植物源農(nóng)藥的最佳施用濃度、施用時期、施用次數(shù)等。同時，開展植物源農(nóng)藥與其他防治措施配合應(yīng)用研究，探索協(xié)同增效模式，提高植物源農(nóng)藥的整體防控效果。針對植物源農(nóng)藥藥效波動、持效期短等問題，研究添加增效助劑、緩釋材料等，提高其在田間的穩(wěn)定性與持效性。此外，還需加強(qiáng)植物源農(nóng)藥對作物生長發(fā)育、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、土壤生態(tài)環(huán)境等的影響評價，完善植物源農(nóng)藥的安全使用準(zhǔn)則，確保其在推廣應(yīng)用中的安全性。

（4）植物源農(nóng)藥開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)與優(yōu)化方向

植物源農(nóng)藥開發(fā)與應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

①基于現(xiàn)代分離分析技術(shù)的植物源農(nóng)藥活性成分精準(zhǔn)提取與鑒定；

②基于計算機(jī)輔助藥物設(shè)計的活性成分先導(dǎo)化合物優(yōu)化；

③基于制劑學(xué)的植物源農(nóng)藥新型劑型創(chuàng)制；

④基于產(chǎn)品質(zhì)量控制的植物源農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝構(gòu)建；

⑤基于多學(xué)科交叉的植物源農(nóng)藥與其他防治措施的集成應(yīng)用模式建立。

未來，植物源農(nóng)藥研發(fā)還需拓展新的源生物資源，加強(qiáng)活性成分作用機(jī)制與構(gòu)效關(guān)系研究，開發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)的提取分離新技術(shù)，加快植物源農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時，加強(qiáng)植物源農(nóng)藥與其他防治措施的協(xié)同增效研究，優(yōu)化綜合防治技術(shù)體系，為實(shí)現(xiàn)水稻病蟲害持續(xù)、高效、綠色防控提供新的方案與技術(shù)支撐。

二、水稻病蟲害生物防治技術(shù)的集成應(yīng)用

1、不同生物防治技術(shù)的兼容性分析

生物防治技術(shù)的集成應(yīng)用需深入分析不同技術(shù)間的兼容性，確保各項措施協(xié)同發(fā)揮最佳防控作用。

（1）要考慮不同天敵、微生物等防治因子在生態(tài)位、作用機(jī)理等方面的差異，優(yōu)選互補(bǔ)性強(qiáng)、競爭性弱的生防材料進(jìn)行復(fù)配。

（2）生防因子與植物源農(nóng)藥等化學(xué)防控措施的兼容性也至關(guān)重要，應(yīng)篩選對天敵、有益微生物危害小的植保產(chǎn)品與生物防治技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合。

（3）在應(yīng)用策略上，要結(jié)合不同生防措施的最佳施用時期、施用方法，制定科學(xué)的輪替或交替使用方案，最大限度發(fā)揮各項技術(shù)的優(yōu)勢和協(xié)同作用，構(gòu)建兼容性良好、防控效果穩(wěn)定的生物防治體系。

2、生物防治技術(shù)與其他防治措施的協(xié)同作用

充分發(fā)揮生物防治與其他防治措施的協(xié)同增效作用，是構(gòu)建水稻病蟲害可持續(xù)防控體系的關(guān)鍵。

（1）生物防治措施可與抗性品種、農(nóng)業(yè)防治等策略有機(jī)結(jié)合，通過改善田間小環(huán)境，增強(qiáng)稻田生態(tài)系統(tǒng)的抗逆性和自我調(diào)節(jié)能力，從而提高病蟲害綜合防控效果。

（2）生物防治技術(shù)與化學(xué)農(nóng)藥的合理搭配應(yīng)用，可減少農(nóng)藥使用量和使用頻次，延緩害蟲抗藥性發(fā)展，提高化防效果的穩(wěn)定性和持續(xù)性。

（3）不同防治措施在應(yīng)用時相、空間布局、施用方式等方面的優(yōu)化組合，也能產(chǎn)生“1+1gt;2”的協(xié)同增效作用。

3、水稻病蟲害綜合防控模式的構(gòu)建

構(gòu)建適應(yīng)不同生態(tài)區(qū)、不同種植模式的水稻病蟲害綜合防控模式：

（1）要以當(dāng)?shù)貎?yōu)勢病蟲害為突破口，針對其發(fā)生規(guī)律、危害特點(diǎn)，因地制宜篩選和組裝生物防治、理化誘控、農(nóng)業(yè)防治、科學(xué)用藥等多元化綠色防控技術(shù)，并開展關(guān)鍵技術(shù)集成與優(yōu)化。

（2）綜合防控模式的構(gòu)建需秉承“預(yù)防為主、綜合治理”的植保方針，強(qiáng)化病蟲害監(jiān)測預(yù)警與非化學(xué)防治措施，嚴(yán)格落實(shí)農(nóng)藥減量使用要求，實(shí)現(xiàn)源頭控制、過程控制、末端控制的全程綠色防控。

（3）加強(qiáng)不同生態(tài)區(qū)、種植模式間的比較試驗與示范推廣，提煉和完善適應(yīng)性強(qiáng)、防效穩(wěn)定、增產(chǎn)增收明顯的病蟲害綜合防控技術(shù)模式，為生物防治在水稻病蟲害防控中的規(guī)?；瘧?yīng)用提供支撐。

三、生物防治技術(shù)的應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)性分析

1、天敵昆蟲應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)性分析

天敵昆蟲應(yīng)用效果的評估需要綜合考慮其在田間的防治效果、增產(chǎn)增收效果以及成本效益。田間測定方法包括對比試驗、大田調(diào)查等，通過測定害蟲種群數(shù)量變化、作物受害程度等指標(biāo)來評估防治效果。增產(chǎn)增收效果則通過測產(chǎn)、測收，并結(jié)合市場價格進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。成本效益分析要全面統(tǒng)計天敵昆蟲的繁育、釋放、管理等各環(huán)節(jié)成本，并與防治效果、增產(chǎn)增收效果進(jìn)行比較，綜合評估其經(jīng)濟(jì)性。天敵昆蟲應(yīng)用要因地制宜，選擇合適的天敵種類，優(yōu)化繁育和釋放技術(shù)，提高防治效果，降低成本，最大限度發(fā)揮其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會效益。

2、微生物農(nóng)藥應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)性分析

微生物農(nóng)藥作為一種環(huán)境友好型防控手段，其應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)性評估至關(guān)重要。田間測定微生物農(nóng)藥防治效果的方法包括對比試驗、病害調(diào)查等，通過觀察病原菌密度變化、病害發(fā)生程度等指標(biāo)來評估防效。增產(chǎn)增收效果評估需測定處理區(qū)和對照區(qū)的產(chǎn)量、品質(zhì)，并進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品價值核算。經(jīng)濟(jì)性分析則要考慮微生物農(nóng)藥的研發(fā)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施用等成本，結(jié)合防效、增產(chǎn)增收等經(jīng)濟(jì)收益進(jìn)行綜合評估。微生物農(nóng)藥的應(yīng)用需因病制宜，優(yōu)化施用工藝，提高田間防效，延長保護(hù)期。同時，加強(qiáng)質(zhì)量控制，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品性價比，推動微生物防控技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用。

3、植物源農(nóng)藥應(yīng)用效果與經(jīng)濟(jì)性分析

植物源農(nóng)藥憑借其來源廣泛、對非靶標(biāo)生物安全等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。其應(yīng)用效果評估主要通過田間試驗，測定靶標(biāo)害蟲種群消長動態(tài)、作物受害狀況等，并以常規(guī)農(nóng)藥為對照，綜合判斷防治效果。增產(chǎn)增收效果則需測產(chǎn)測收，并結(jié)合產(chǎn)品價格進(jìn)行效益核算。經(jīng)濟(jì)性分析要綜合統(tǒng)計植物源農(nóng)藥原料采集、提取、加工等成本，評估防治凈收益。植物源農(nóng)藥的開發(fā)應(yīng)用需加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，明確有效成分及作用機(jī)理，優(yōu)化提取工藝，開發(fā)新型制劑；建立規(guī)范的質(zhì)量控制與殘留檢測體系，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性與安全性；優(yōu)化施藥技術(shù)，提高防治效果，延長藥效持續(xù)期，降低施藥成本，最終實(shí)現(xiàn)植物源農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

總言之，生物防治技術(shù)在水稻病蟲害防控中展現(xiàn)出巨大潛力。通過天敵昆蟲、微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥等關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新與集成應(yīng)用，構(gòu)建了綠色可持續(xù)的病蟲害防控體系。這不僅提高了防治效果，也降低了環(huán)境負(fù)荷。然而，生物防治技術(shù)的大規(guī)模推廣仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如技術(shù)體系不完善、應(yīng)用成本較高等。未來需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，深化對生物防治機(jī)理的認(rèn)識；優(yōu)化技術(shù)集成，提高防控效率；完善產(chǎn)業(yè)鏈，降低應(yīng)用成本。同時，加強(qiáng)政策引導(dǎo)和農(nóng)戶培訓(xùn)，促進(jìn)生物防治技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用。相信在產(chǎn)學(xué)研各方共同努力下，生物防治技術(shù)將為保障糧食安全、推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

（作者單位：457500河南省范縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局）