減施化學農(nóng)藥防治植物病害措施的研究進展

孫艷敏， 韓錦峰， 陳小麗， 郭 慧

(1.濮陽市農(nóng)業(yè)科學院， 河南 濮陽 457000； 2.河南農(nóng)業(yè)大學 農(nóng)學院， 河南 鄭州 450002)

引言

農(nóng)、林、果和菜等作物生產(chǎn)中為防治病害而長期大量施用化學農(nóng)藥導致生態(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，對人畜健康造成極大危害。2017年中央一號文件提出，推動綠色生產(chǎn)方式和化學農(nóng)藥零增長行動。《國家農(nóng)藥管理條例》規(guī)定，劇毒、高毒化學農(nóng)藥不得用于花、菜、果、菌類和中草藥生產(chǎn)中；要求縣政府組織實施化學農(nóng)藥減量計劃。怎樣才能做到既防治病害又能減施或不施化學農(nóng)藥，針對該問題從農(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農(nóng)藥措施防治植物病害的研究進展，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)藥進行商品化生產(chǎn)、使用的發(fā)展前景展望，以期為進一步推動減施化學農(nóng)藥防治植物病害措施的實施提供參考。

1 農(nóng)業(yè)防治

1.1 選育和推廣應用抗病品種

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，但在原陽均只表現(xiàn)中抗。漯玉336、洛玉8號、漯單97-1和洛玉863在原陽均表現(xiàn)中抗。劉炳良等[2]鑒定40個小麥品種對禾谷孢囊線蟲病(Heteroderaavenae)的抗性發(fā)現(xiàn)，僅華麥1號表現(xiàn)抗病。邢小萍等[3]測定41個小麥品種對燕麥孢囊線蟲(Heteroderaavenae)和菲利普孢囊線蟲(H.filipjevi)2種禾谷孢囊線蟲病的抗性發(fā)現(xiàn)，僅太空6號和中育4號的抗病性較好，其余品種均表現(xiàn)感病。澳大利亞等國家應用抗病品種已能很大程度上控制小麥孢囊線蟲病的發(fā)生和危害[4]。抗病品種的選育和推廣應用可從根本上有效控制病害的發(fā)生，達到減施化學農(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由性能優(yōu)良的細菌、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，稻田秸稈可直接還田，并向土壤中直接施用腐熟劑促進分解轉(zhuǎn)化。在水源不足或旱地實施秸稈還田則建議采用秸稈堆腐還田，注意在秸稈堆腐時加入腐熟劑[5]。腐熟秸稈還田不僅可以提高土壤肥效，同時通過腐熟過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蟲病的蟲卵密度減少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蟲病的發(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蟲病的發(fā)生與危害[8]。播后鎮(zhèn)壓對小麥孢囊線蟲病有一定的防治效果，與化學農(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蟲病[10]。適當早播，密度適當減小可減輕小麥紋枯病發(fā)生[11]。

1.4 施肥

施氮肥對小麥紋枯病發(fā)生有一定調(diào)節(jié)作用[12]；同等密度下，氮肥底︰追=5︰3時對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]。施用尿素和過磷酸鈣、有機肥能減輕小麥孢囊線蟲病的發(fā)生，硫酸鉀施用過多時會加重該病的發(fā)生[14]。

施用菌肥類和生物有機肥對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)，木霉菌結合農(nóng)業(yè)廢物堆肥制成的生物有機肥能抑制立枯絲核菌侵染黃瓜幼苗。木霉菌和污泥(堆肥)結合制成的有機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芽孢桿菌SQR21菌株制成的生物有機肥對枯萎病的田間防治效果達73%。ZHAO等[19]發(fā)現(xiàn)，有機肥與拮抗細菌和真菌結合防治香瓜枯萎病，其防效達80%。常志州等[20]研究證明，有機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肥混合，對茄子青枯病的防病率分別為96%和91%。將制備的生物有機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芽孢桿菌等的復合菌肥作追肥噴施煙草葉面，對赤星病的防效達75.18%，對青枯病的防效為54.03%，對氣候斑病的防效為79.63%，對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混配對煙草灰霉病的防治效果達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。蒼術和烏藥的甲醇提取液對辣椒炭疽病菌的抑菌活性均高于化學農(nóng)藥多菌靈[25]。從大蒜提取的大蒜素對番茄葉霉病的防治效果明顯高于化學農(nóng)藥多菌靈和甲基托布津，完全可以替代化學農(nóng)藥[26]；該提取物對黃瓜枯萎病[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，當其施用濃度為0.1%時對辣椒炭疽病和番茄早疫病菌、核盤菌的抑制率高達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。丁香提取物對芒果炭疽病的抑制率達77.64%[35]。

蒼術和烏藥的甲醇提取物對玉米大斑病菌、水稻胡麻葉斑病菌和甘藍黑斑病菌的抑菌活性均高于化學農(nóng)藥多菌靈[25]。野核桃莖、構樹根、甘草和石榴皮等的提取物對禾谷鐮刀菌菌絲生長的抑制率平均在80%以上[36]。王樹桐等[37]研究發(fā)現(xiàn)，甘草提取物對禾谷鐮刀菌的抑制率為86.99%，雞冠花提取物對立枯絲核菌的抑制率達100%。同一植物提取物對不同植物病原真菌的抑制作用差異很大，牽牛子提取物對禾谷鐮刀菌的抑制率為72.29%，而對立枯絲核菌的抑制作用只有34.31%。厚樸樹葉的粗提取物對立枯絲核菌等10種植物病原真菌均具有很強的抑菌活性，大田試驗有較好的防治效果[38]。馬尾松提取物對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)。張新強等[41]研究發(fā)現(xiàn)，中草藥的生物堿類、苷類、揮發(fā)油類、糖類、黃酮類和香豆素類等6種提取物對煙草黑脛病的防治效果均優(yōu)于化學農(nóng)藥甲霜錳鋅，其中，5 mL/L生物堿類和9 mL/L苷類的抑制率大于50%，與對照藥劑無明顯差異；80 mL/L揮發(fā)油類、80 mL/L糖類、8 mL/L黃酮類和12.5 mL/L香豆素類的抑制率分別為70.39%、99.22%、86.64%和79.64%，均顯著高于對照。6種中草藥提取物對煙草黑脛病菌的有效抑制中濃度(EC50)依次為黃酮類(2.65 mL/L)、生物堿類(4.56 mL/L)、香豆素類(4.76 mL/L)、苷類(5.99 mL/L)、揮發(fā)油類(16.55 mL/L)、糖類(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、板藍根等提取物對TMV的抑制效果均在90%以上；落葵、商陸和毛葉子花等10種植物提取物復合劑對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)物等對植物病害進行防治的措施。主要是通過微生物間的抗生、競爭、重寄生、溶菌作用及微生物代謝產(chǎn)物誘導植物產(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，在美國已作為商業(yè)化預備菌劑在田間進行藥效評估。DAL等[47]從小麥根際分離到1株哈茨木霉(Trichodermahazianum)，對禾谷鐮刀菌有較強抑制作用。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菌劑分別在美國和加拿大進行商業(yè)化生產(chǎn)，申請注冊登記。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的EC50分別為53.6 μg/mL、63.1 μg/mL、98.2 μg/mL和115.9 μg/mL，對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。繆麗等[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孢囊線蟲病(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)可使小麥孢囊線蟲的孢囊數(shù)量減少高達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)對小麥孢囊線蟲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 放線菌

放射菌產(chǎn)生的大多數(shù)次生代謝產(chǎn)物對多種植物寄生線蟲具有較強的拮抗作用[58]。環(huán)狀鏈霉菌(Streptomycesanulatus)對燕麥孢囊線蟲病和菲利普孢囊線蟲均有較好的防治效果[59]。分離自除蟲鏈菌(Streptomycesavermitilis)的阿維霉素能有效地防治線蟲病的發(fā)生，目前已投入大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)[60]。鏈霉菌菌株1706對小麥赤霉病菌的抑制率達5.58%[61]。放線菌防治小麥赤霉病的效果較芽孢桿菌好[62]。放線菌菌株DL26和菌株PJ2對小麥白粉病的防效分別達74.43%和70.01%[63]。

3.3 細菌

分離自小麥根內(nèi)的內(nèi)生細菌菌株Z8-25對小麥紋枯病的防效達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，對小麥全蝕病的防治效果分別達83.25%和80.37%，均高于化學農(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對小麥赤霉病防效達65.9%。藺國強等[67]從土壤中分離到1株解淀粉芽孢桿菌，對小麥赤霉病的防效達79%～88%。徐劍宏等[68]從土壤中分離到枯草芽孢桿菌菌株AF0907，對小麥赤霉病的防效為40.37%。楊潤亞等[69]從連翹葉中分離到內(nèi)生菌，對小麥赤霉病、棉花立枯病及蘋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，對黃瓜枯萎病的田間防效達84.9%，且能促進黃瓜增產(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%，并促進黃瓜增產(chǎn)20%。陸源多粘類芽孢桿菌(Paenibacilluspoiymyxa)對小麥赤霉病[73]和蕃茄青枯病[74]等多種植物病害均有一定的防治效果。由華東理工大學與上海澤元海洋生物技術有限公司聯(lián)合創(chuàng)制的多粘類芽孢桿菌可濕性粉劑(登記證號：Po20140273)，對蕃茄青枯病、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株海源多粘類芽孢桿菌(L1-9病株)，對黃瓜枯萎病、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蟲(H.avenae)，并且能阻止38%～56%的線蟲侵入小麥根部。GOKETE等[79]報導，枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)的發(fā)酵液對燕麥孢囊線蟲的二齡幼蟲具有強烈的抑制作用。BANSEL等[80]施用園褐固氮菌(Azotobacterchroococcum)使病田中燕麥孢囊線蟲的孢囊數(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蟲和菲利普孢囊線蟲減少40%以上。

4 展望

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中長期大量施用化學農(nóng)藥防治病蟲害所造成的危害越來越大，為此，國家提出推動綠色生產(chǎn)，亦即農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn)(2017年中央一號文件)。不少研究證明，除化學農(nóng)藥外，還有許多不產(chǎn)生污染和危害的措施對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，對病害的針對性強，高效，不僅不會污染環(huán)境，也不會造成病害的抗藥性和土壤生物系統(tǒng)破壞，還能提供促進作物生長的物質(zhì)，克服生產(chǎn)中存在的農(nóng)藥殘留和病菌抗藥性等問題，因此，用生物農(nóng)藥防治病害，替代化學農(nóng)藥防治病害完全可行，且是進行綠色生產(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，在國內(nèi)外也已有商業(yè)注冊和推廣應用，但數(shù)量少且未充分發(fā)揮其優(yōu)勢。因此，應加強創(chuàng)新研究和推廣工作。

第一，中醫(yī)是我國優(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，但防病機制研究不深，研制商品被推廣應用的較少。我國中醫(yī)藥源豐富，防治病害的效果好，應加快創(chuàng)新研究，使其在減施化學農(nóng)藥中充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

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，能對病菌本身發(fā)起攻擊，還能誘導植物產(chǎn)生系統(tǒng)抗體以抑制病害，所以具有重要的研究和開發(fā)價值。今后應盡快篩選有價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)藥一起替代化學藥劑防治，實現(xiàn)減施化學藥劑防治植物病害的目的。

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