大豆病蟲害生物防治劑的篩選與作用效果評估方法

大豆作為重要的油料及蛋白質(zhì)來源，其生產(chǎn)受到多種病蟲害的威脅，包括大豆紫斑病、大豆夜蛾和多種病毒性疾病等。傳統(tǒng)的化學(xué)防治方法常帶來環(huán)境污染和食品安全問題，因此，開發(fā)安全有效的生物防治劑成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。本文旨在篩選出針對大豆主要病蟲害的生物防治劑，并對其效果進(jìn)行評估。本研究不僅為大豆病蟲害的生物防治提供了有效候選制劑，也為可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐貢獻(xiàn)了科學(xué)依據(jù)。

近年來，由于化學(xué)農(nóng)藥引發(fā)的環(huán)境和食品安全問題日益凸顯，生物防治劑的研究與應(yīng)用受到了廣泛關(guān)注。大豆作為重要的經(jīng)濟(jì)作物，其生產(chǎn)過程中所面臨的病蟲害威脅對產(chǎn)量和品質(zhì)造成了巨大影響。本研究聚焦于大豆的主要病蟲害，進(jìn)行了生物防治劑的篩選及其效果評估工作，發(fā)現(xiàn)有效的生物防治劑能夠減少大豆病蟲害的發(fā)生率，并在一定程度上提升大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。本研究為大豆病蟲害的生物防控提供了科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的綠色發(fā)展。

一、大豆病蟲害概述

1、大豆主要病害

大豆在生長周期內(nèi)易受到多種病原菌的侵害，導(dǎo)致產(chǎn)量和品質(zhì)嚴(yán)重下降。

①大豆銹病由一種名為銹菌的病原體引起，主要影響葉片，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)又燎o稈和豆莢。感染初期，葉片上會出現(xiàn)黃色小斑點(diǎn)，這些斑點(diǎn)隨后會變成褐色并隆起形成孢子堆。隨著孢子的大量產(chǎn)生，患部的葉片會枯黃脫落，這不僅影響了光合作用，還降低了大豆的產(chǎn)量。

②大豆斑枯病主要由殼二孢屬真菌引起，這種病害通常從下部葉片開始顯現(xiàn)癥狀，然后逐漸向上蔓延。受害葉片最初出現(xiàn)褐色小點(diǎn)，隨后這些小點(diǎn)會擴(kuò)大成不規(guī)則的大斑。在潮濕的環(huán)境下，病斑的背面會產(chǎn)生黑色霉層。

③大豆根腐病是一種由多種土傳病原菌，如鐮刀菌、立枯絲核菌等引起的復(fù)合病害。這種病害主要侵襲根部，導(dǎo)致根系腐爛，從而削弱了植株的吸水和吸肥能力。在嚴(yán)重的情況下，這會導(dǎo)致植株萎蔫甚至死亡。

2、大豆主要蟲害

蟲害包括食葉性、吸汁性、蛀果性和土壤害蟲等，它們不僅直接損傷植株，還可傳播病原體，引發(fā)更為復(fù)雜的病害問題。

①大豆蚜蟲是最為常見的害蟲之一，聚集在嫩葉、嫩莖和豆莢上，通過吸取植物汁液為生。受害植物會出現(xiàn)生長遲緩、葉片卷曲發(fā)黃的癥狀，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐芍仓晁劳觥?/p>

②豆莢螟專門針對發(fā)育中的豆莢進(jìn)行侵害，它們的幼蟲鉆入豆莢內(nèi)部取食正在發(fā)育的豆粒，直接影響大豆的產(chǎn)量和品質(zhì)。由于其隱蔽的生活習(xí)性，豆莢螟很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并控制。

③葉螨類害蟲，盡管個(gè)體微小，卻以龐大的數(shù)量對大豆造成威脅，通常在葉背產(chǎn)卵并快速繁殖，大量消耗葉片組織，導(dǎo)致葉片出現(xiàn)失綠斑點(diǎn)，甚至大面積枯黃脫落。

④地老虎作為土壤害蟲，在其幼蟲階段對大豆幼苗造成損害，在夜間或低光照條件下活躍，將豆苗近地面處的莖部環(huán)狀剝皮，影響植株的水分和養(yǎng)分輸送，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致植株死亡。

3、病蟲害發(fā)生規(guī)律

在大豆的種植過程中，病蟲害的發(fā)生往往具有一定的規(guī)律性。這些規(guī)律與氣候條件、種植模式、土壤環(huán)境以及農(nóng)作物自身的抗病性等因素緊密相關(guān)。

①高溫多濕的環(huán)境有利于病原菌的生長和繁殖，尤其是在梅雨季節(jié)，空氣濕度大，溫度適宜，極易引發(fā)各類真菌性和細(xì)菌性病害的暴發(fā)。例如，大豆銹病和斑枯病在這樣的環(huán)境中傳播速度會加快，危害程度加重。

②連作或單一作物種植會導(dǎo)致特定病蟲害的累積和暴發(fā)。長期連作大豆的田塊常會發(fā)現(xiàn)土傳疾病，如根腐病逐漸加重，因?yàn)橄鄳?yīng)的病原菌在土壤中不斷累積。

③土壤的理化性質(zhì)、有機(jī)質(zhì)含量以及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)都可成為影響病蟲害發(fā)生的因素。例如，疏松透氣的土壤有利于根系健康生長，減少根腐病的發(fā)生，而偏酸或偏堿的土壤pH值則可加劇某些病原菌的侵害。

二、大豆病蟲害生物防治劑的類型

1、殺線蟲劑

在大豆種植中，線蟲是造成嚴(yán)重產(chǎn)量損失的病原體之一。例如，大豆根結(jié)線蟲能導(dǎo)致根系形成大量根結(jié)，影響植物的正常營養(yǎng)吸收和水分傳輸。殺線蟲劑主要通過寄生、毒素產(chǎn)生或競爭排斥等機(jī)制來抑制或殺死線蟲。市場上常見的殺線蟲劑包括枯草芽孢桿菌和綠僵菌?？莶菅挎邨U菌通過產(chǎn)生抗生物質(zhì)和競爭性占據(jù)生態(tài)位來抑制線蟲的生長;綠僵菌則是一種真菌，其孢子能在線蟲體內(nèi)萌發(fā)，消耗宿主營養(yǎng)并最終導(dǎo)致線蟲死亡。使用殺線蟲劑時(shí)，需要考慮適當(dāng)?shù)氖┯脮r(shí)機(jī)和劑量，以達(dá)到最佳的防治效果和避免對環(huán)境及非靶標(biāo)生物的影響。

2、植物源性生物農(nóng)藥

植物源性生物農(nóng)藥是從各種植物中提取的具有殺蟲或驅(qū)蟲特性的天然化合物。這類農(nóng)藥通常含有如揮發(fā)油、生物堿、配糖體等活性成分，這些成分能夠?qū)Χ喾N害蟲產(chǎn)生驅(qū)避、拒食或毒殺作用。在大豆作物保護(hù)中，植物源性生物農(nóng)藥以其環(huán)保、低毒性和殘留少的特點(diǎn)受到農(nóng)民的青睞。例如，辣椒素是從辣椒中提取的一種有效成分，可以作為天然的驅(qū)蟲劑使用，它通過干擾害蟲的嗅覺和味覺受體，降低害蟲的取食欲望，從而保護(hù)大豆免受損害。大蒜素對多種害蟲有明顯的驅(qū)避效果，還能促進(jìn)植物健康生長。使用植物源性生物農(nóng)藥時(shí)，應(yīng)根據(jù)靶標(biāo)害蟲選擇合適的產(chǎn)品，并嚴(yán)格按照推薦濃度進(jìn)行施用，以確保安全性和有效性。

3、微生物制劑

微生物制劑涉及使用活的微生物或其代謝產(chǎn)物來防治病蟲害，這些微生物可以是細(xì)菌、真菌或病毒。在大豆病害管理中，微生物制劑通過多種方式保護(hù)作物，如直接與病原體競爭營養(yǎng)、產(chǎn)生抗菌物質(zhì)或激發(fā)植物的系統(tǒng)抗病性。例如，酵母菌在預(yù)防大豆病害方面具有良好效果。酵母菌通過占領(lǐng)生態(tài)位和產(chǎn)生抗生素類物質(zhì)來抑制病原菌生長。

三、大豆病蟲害生物防治劑的篩選標(biāo)準(zhǔn)與方法

1、篩選標(biāo)準(zhǔn)

①安全性

安全性是篩選的首要標(biāo)準(zhǔn)。任何生物防治劑在被推廣應(yīng)用之前，必須確保其對人類健康和環(huán)境安全不構(gòu)成威脅，意味著防治劑應(yīng)當(dāng)無毒或低毒性，并且在使用后能夠在短時(shí)間內(nèi)自然降解，避免在土壤和水體中積累，引起長期污染。評估安全性時(shí)，需要考慮到防治劑對非靶標(biāo)生物的影響，包括益蟲、天敵昆蟲、土壤微生物以及動植物多樣性。通過毒理學(xué)測試和環(huán)境影響評估，確定防治劑的安全劑量和施用頻率，確保其在有效控制病蟲害的同時(shí)，最大限度地減少對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響。

②有效性

有效性是衡量生物防治劑是否能夠有效控制或顯著減少大豆病蟲害的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，防治劑必須具備良好的防治效果，能夠針對特定的病蟲害進(jìn)行控制。在評估有效性時(shí)，需要在實(shí)驗(yàn)室條件下和田間條件下進(jìn)行多輪測試，以確保防治劑在不同環(huán)境和氣候條件下都能展現(xiàn)出穩(wěn)定的防效。有效性的評估還包括對防治劑作用速度的考察，即它在施用后多快能開始控制病蟲害，以及其持續(xù)控制作用的時(shí)間長度。一種理想的生物防治劑應(yīng)當(dāng)具備快速響應(yīng)和長效控制的雙重特性。

③廣譜性

廣譜性是指生物防治劑能夠針對多種不同的病蟲害提供防控作用。由于大豆在生長周期內(nèi)可能遭受多種病蟲害的侵襲，因此具有廣譜性的生物防治劑更具優(yōu)勢，能夠一次性控制或減輕多種病蟲害問題，減少農(nóng)民的勞動強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)投入。在篩選廣譜性生物防治劑時(shí)，研究人員需要評估防治劑對不同種類病蟲害的抑制效果，包括真菌、細(xì)菌、病毒和昆蟲等，從而實(shí)現(xiàn)對病蟲害整個(gè)生命周期的控制。

2、篩選方法

①實(shí)驗(yàn)室篩選方法

實(shí)驗(yàn)室篩選方法是在受控條件下進(jìn)行的初步評估，旨在篩選出具有潛在防治效果的生物防治劑。這一過程通常包括幾個(gè)關(guān)鍵步驟：首先，研究人員需收集并隔離導(dǎo)致大豆病害的病原體或害蟲，確保有足夠且準(zhǔn)確的靶標(biāo)進(jìn)行篩選。隨后，在實(shí)驗(yàn)室條件下培養(yǎng)這些病原體或害蟲，模擬其自然生長環(huán)境，為測試防治劑的效果創(chuàng)造條件。接著，準(zhǔn)備多種候選的生物防治劑，并對它們進(jìn)行初步的毒性和活性測試，涉及將防治劑應(yīng)用于病原體或害蟲，并觀察其對生長、繁殖和致病能力的影響。在此階段，評估防治劑對病原體或害蟲的致死濃度和有效濃度，以確定其潛在的應(yīng)用劑量。關(guān)注防治劑的作用機(jī)制，比如是否通過產(chǎn)生抗生物質(zhì)、競爭營養(yǎng)、誘導(dǎo)植物抗性或直接寄生來控制病蟲害。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)室篩選過程中，應(yīng)做好數(shù)據(jù)的記錄和分析，記錄所有實(shí)驗(yàn)條件、觀察結(jié)果和數(shù)據(jù)分析，以便在后續(xù)的田間測試中進(jìn)行對比和驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)室篩選的結(jié)果有助于縮小候選生物防治劑的范圍，為田間篩選奠定基礎(chǔ)。

②田間篩選方法

田間篩選方法是基于實(shí)驗(yàn)室篩選結(jié)果的進(jìn)一步驗(yàn)證，其目的是評估生物防治劑在現(xiàn)實(shí)農(nóng)業(yè)環(huán)境中的實(shí)際效果和可行性。田間篩選通?？紤]多個(gè)因素，包括不同地理位置、氣候條件、土壤類型以及作物生長階段等，以確定防治劑在各種環(huán)境下的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。實(shí)施田間篩選前，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，包括選擇合適的試驗(yàn)地點(diǎn)、設(shè)置合適的處理和對照、確定施用劑量和頻率等。試驗(yàn)通常采用隨機(jī)化完成區(qū)組設(shè)計(jì)，以減少環(huán)境變異對試驗(yàn)結(jié)果的影響。在田間篩選過程中，定期監(jiān)測和記錄病蟲害的發(fā)生情況，不僅包括靶標(biāo)病蟲害的發(fā)展程度，還包括作物的生長狀況和產(chǎn)量數(shù)據(jù)。同時(shí)，也需要密切關(guān)注防治劑對非靶標(biāo)生物的影響，以及出現(xiàn)的環(huán)境污染問題。通過對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評價(jià)防治劑的防效和經(jīng)濟(jì)效益。

四、大豆病蟲害生物防治劑效果評估方法

1、視覺評估法

視覺評估法是一種直接且常用的方法，通過觀察和記錄處理區(qū)域與對照區(qū)域之間的差異，可以快速初步判斷防治劑的有效性。評估過程開始于對大豆植株的健康狀況進(jìn)行系統(tǒng)性觀察，注意檢查葉片、莖干、根部以及生長點(diǎn)等部位。評估指標(biāo)包括病害嚴(yán)重度、蟲害數(shù)量、受損程度和生長狀況等。在視覺評估中，研究人員或農(nóng)民可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的評分系統(tǒng)來定量病害或蟲害的嚴(yán)重性。例如，可以采用1-5的病害等級，其中1代表無病害，5代表最嚴(yán)重的病害程度。同樣，對于蟲害，可以記錄每株植物上的害蟲數(shù)量或受害葉片的比例。為了確保數(shù)據(jù)的客觀性和準(zhǔn)確性，視覺評估應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)的人員進(jìn)行，并定期進(jìn)行多次評估以跟蹤病蟲害的發(fā)展情況?？紤]到環(huán)境因素對評估結(jié)果的影響，應(yīng)在不同時(shí)間、不同環(huán)境條件下重復(fù)評估，以獲取更具代表性和可靠性的數(shù)據(jù)。視覺評估法的優(yōu)點(diǎn)在于操作簡單、成本低廉且快速，適合在資源有限的情況下進(jìn)行。然而，這種方法的缺點(diǎn)是受主觀因素影響較大，結(jié)果可能因評估人員的不同而有所差異。因此，視覺評估法通常需要與其他評估方法結(jié)合使用，以獲得更全面準(zhǔn)確的效果評價(jià)。

2、生物學(xué)測定法

生物學(xué)測定法是一種更為精確的效果評估方法，它涉及在控制條件下對防治劑的生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行定量分析。這種方法通常需要在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，通過對病原體或害蟲生存和繁殖能力的直接測量，來評估防治劑的效能。對于病原菌而言，生物學(xué)測定包括測定防治劑對菌絲生長的抑制作用，或是對孢子萌發(fā)的抑制效果，可以通過在含有不同濃度防治劑的培養(yǎng)基上接種病原菌，并測量其生長速率來完成。對于害蟲，則可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)暴露于防治劑后，統(tǒng)計(jì)其存活率、繁殖能力、生長發(fā)育指標(biāo)或行為變化。生物學(xué)測定法還可以延伸至評估防治劑對大豆植株誘導(dǎo)抗病性或益蟲效果的能力。例如，可以通過植物組織學(xué)觀察、酶活性測定或防御基因表達(dá)分析，來評估防治劑處理后植物體內(nèi)發(fā)生的生理變化。為保證生物學(xué)測定法的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)驗(yàn)條件需一致，同時(shí)需要進(jìn)行多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)以排除偶然誤差。數(shù)據(jù)分析時(shí)，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法來確定防治劑的效果是否具有顯著性差異。該方法操作較為復(fù)雜且耗時(shí)較長，但仍是不可或缺的重要手段。

3、生態(tài)評價(jià)法

生態(tài)評價(jià)法關(guān)注其對生態(tài)系統(tǒng)的長期影響，這種評估方法重視防治劑對非靶標(biāo)生物的影響、生物多樣性的保護(hù)以及對土壤和水質(zhì)的潛在影響。生態(tài)評價(jià)的目標(biāo)是確保生物防治劑能夠在不破壞生態(tài)平衡的前提下，有效控制病蟲害。實(shí)施生態(tài)評價(jià)時(shí)，在施用防治劑的田間選擇代表性樣本區(qū)域，并設(shè)置對照區(qū)。通過定期監(jiān)測這些區(qū)域的生物多樣性，包括益蟲、寄生性天敵、土壤微生物和動植物種群，來評估防治劑對生態(tài)系統(tǒng)的影響。例如，可以通過采集土壤樣本分析土壤微生物組成和活性的變化，或使用誘捕器監(jiān)測益蟲和天敵昆蟲的種群動態(tài)。同時(shí)，生態(tài)評價(jià)還需考察防治劑對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響，如土壤肥力、水體營養(yǎng)鹽循環(huán)和作物授粉等生態(tài)過程，這要求評估團(tuán)隊(duì)具備跨學(xué)科知識，能夠綜合考量生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的數(shù)據(jù)。生態(tài)評價(jià)通常需要連續(xù)跟蹤多個(gè)生長季，甚至更長時(shí)間。由于不同地區(qū)具有不同的生態(tài)環(huán)境，還需要考慮地理差異，需要在不同生態(tài)系統(tǒng)中重復(fù)評估。然而，由于涉及因素眾多且評估周期長，生態(tài)評價(jià)的實(shí)施相對復(fù)雜且成本較高，需要政府、科研機(jī)構(gòu)和農(nóng)業(yè)企業(yè)等多方面的合作與支持。

4、經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益分析側(cè)重于計(jì)算防治劑應(yīng)用后的經(jīng)濟(jì)收益和成本投入，這種分析不僅包括直接成本，如防治劑購買、施用成本，還包括間接成本，如作物產(chǎn)量損失和品質(zhì)下降的風(fēng)險(xiǎn)成本。進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析時(shí)，首先需要量化防治劑應(yīng)用后大豆產(chǎn)量的變化，包括增產(chǎn)效果和品質(zhì)改善，通過田間試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，比較處理區(qū)和未處理區(qū)的產(chǎn)量差異，并結(jié)合市場價(jià)格計(jì)算出經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，需要記錄所有與生物防治劑相關(guān)的直接支出，如購買成本、人工費(fèi)用和施用設(shè)備折舊等。除了直接經(jīng)濟(jì)因素外，還要考慮防治劑對環(huán)境長期影響所帶來的潛在經(jīng)濟(jì)成本，如因環(huán)境污染造成的生態(tài)服務(wù)價(jià)值下降。此外，農(nóng)民的接受度、政策支持和市場需求等社會經(jīng)濟(jì)因素也會對防治劑的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。經(jīng)濟(jì)效益分析通過對比不同防治措施的成本效益，為農(nóng)民提供了選擇最經(jīng)濟(jì)、最有效的生物防治劑的依據(jù)。通過這種方法，可以促進(jìn)更為經(jīng)濟(jì)可行的農(nóng)業(yè)實(shí)踐，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的整體盈利能力和可持續(xù)性。

總言之，通過系統(tǒng)的篩選與效果評估，生物防治劑展現(xiàn)出在大豆病蟲害管理中的巨大潛力。這項(xiàng)工作不僅有助于減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，還為保護(hù)生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了實(shí)踐路徑。然而，要實(shí)現(xiàn)生物防治劑的廣泛應(yīng)用，還需要解決諸如規(guī)?；a(chǎn)、長期效果驗(yàn)證、政策支持和農(nóng)民教育等多方面的挑戰(zhàn)。未來研究應(yīng)聚焦于生物防治劑作用機(jī)制的深入解析，以及通過技術(shù)創(chuàng)新降低生產(chǎn)成本，提高其在大豆病蟲害管理中的競爭力。

（作者單位：112200遼寧省西豐縣農(nóng)業(yè)綜合行政執(zhí)法隊(duì)）