农业病虫害新型防治技术概述

王 欣曹 真

（1北京中农富通园艺有限公司 北京 100191；2北京中农富延园艺科技有限公司 北京 102101）

随着国内外有机农业的迅速发展，各种利用新型的、先进的科技进行病虫害防治的手段成为有机农业生产中的重要及关键控制点。近年来，有机农业得到了广泛的研究和发展，新型农业病虫害防治技术也在不断进步、不断适应生态农业的发展需求。目前，我国在植物病虫害防控方面形成了以化学农药为主，栽培措施调控，物理防治、生物防治为辅的防控体系。但长期的不合理使用导致病原菌对化学药剂产生了抗性[1]。新型病虫害防治手段的研究越来越受到人们的关注。

1 病虫害预测

有效的病虫害预测是提高作物植保综合防控水平的关键。病虫害的发生发展与温度、降雨、湿度、风和光照等局部气象条件直接相关。这些局地气象因子由于能够更容易地被准确观测而成为预测模型中的关键输入因子。气温、降水、湿度等参数常被用于作物病虫害预测模型的输入参数，而风、光照等因素在模型中体现得较少，后续有待加强这一方面的研究。

作物病虫害的发生除受到气候、气象因素的影响，还受到病虫原分布、寄主状况以及种植模式等因素的影响，是这些因素综合作用的结果。病虫原是病虫害发生的基础，普遍的病虫原寄生地除了田间植物残体，还有土壤、种子和其他繁殖体。因寄主或气候的影响，有些病虫害的病虫原只能来自异地。另外，在作物敏感期期间也是预测防护病虫害的重要时期[2]。

2 生物防治

2.1 天敌防治。天敌防治是环保且长效的防治措施。目前已发现很多植物病虫害的天敌，有些天敌已实现工厂化生产，经过合理应用，可达到极好的效果(见表1)。

2.2 生物农药。微生物农药、植物源农药及抗生素类农药等都是环境友好的生物农药。微生物源农药是指以对病、虫、草等有害生物有防治效果或对植物生长有调节作用的微生物活体及以其代谢产物作为活性成分而研发的农药制剂，其在生物农药中占有很大的比例，主要分为细菌类、真菌类和病毒类3大类微生物农药[3]。

2.2.1 微生物农药。蝗虫微孢子虫作为一种已经商品化的病原微生物，广泛应用于蝗虫灾害防治，且具有人畜无害、环境友好、成本低廉、防治时间持久等优越性，是一种十分重要的生物农药[3]。

2.2.2 植物源农药。植物源药剂丁子香芹酚和微生物源药剂寡雄腐霉菌均对葡萄灰霉病菌和离体果粒灰霉病菌具有较好的预防和治疗的作用，而且对有益生物、生态环境及果树的生长发育均无不良影响，其对果树生产是安全的，可在葡萄生产中推广使用[4]。研究发现，瑞香狼毒中的一些化合物可用于蚜虫、螨虫、菜青虫及其他害虫防治。瑞香狼毒所含有的香豆素类化合物可分为两部分开发：一部分作为杀虫剂开发，另一部分作为除草剂开发，为增强除草效果，可以添加一些能引起植物ROS累积的助剂[5]。采用二氧化碳超临界提取法提取狼毒大戟中的有效成分配制成药剂，高浓度药剂可迅速杀灭蛾蝶类害虫，低浓度药剂杀灭小型害虫的效果达到100%[6]。银杏外种皮与垂序商陆叶提取物均能对小菜蛾表现出良好灭杀活性[7]。12a-羟基鱼藤酮是一种从植物中提取的次生代谢产物，将其制备成生物农药，其杀虫机理是通过抑制害虫呼吸作用中的电子传递，来达到防治烟蚜的作用和效果[8]。利用靶标酶设计绿色环保农药已成为农药开发的重要领域，目前对杠柳新苷类杀虫活性化合物的研究表明，该化合物对V-ATP酶的活性具有显著抑制性[9]。

2.2.3 抗生素类农药。目前农业上应用的抗生素大多来自放线菌，这些抗生素通过干扰细胞内蛋白质合成来达到抑菌杀菌的效果[10]。但是农用抗生素滥用也会给人类健康带来风险。XQ生防菌制剂在大田期对于烟株的农艺性状没有明显的影响，施用XQ生防菌组的产量、均价、上等烟比例和产值都较农用链霉素要高。

2.3 基因防治。利用基因工程技术，为植物导入抗病虫害基因，提升植株自身的抗性，如导入Bt基因的转基因大豆植株提高了抗暗黑鳃金龟幼虫的能力[11]。转入CryIIem基因的大豆对鳞翅目类害虫具有显著的抗虫作用[12]。PnKTI基因编码的产物能通过抑制小菜蛾肠道内胰蛋白酶从而对小菜蛾表现出良好的抗性[13]。有研究表明，干扰小菜蛾的保幼激素受体(Met)，小菜蛾卵巢发育受到明显抑制，卵黄沉积减缓，成熟卵子数目减少，产卵量也随之降低[14]。但转基因作物带来的生态安全问题不容小觑，这其中就包括转基因作物对土壤生态系统带来的影响，主要表现为对土壤的养分、理化性质、酶活性、土壤中动植物及微生物的影响[15]。此外，还具有使用门槛过高、技术不成熟、病毒杀虫效率低、速率慢，易产生抗药性等一系列问题。

表1 不同种类害虫与对应天敌

3 物理防治

物理防治除了利用糖醋诱杀、黄光板和杀虫灯诱杀等三诱技术，物理植保液(PPP液)作为新型物理植保防治技术，是一种采用强烈液中放电形成的无任何重金属、无任何农药成分、无磷的半有机半无机的能使细胞膜解构的张力碎片化液体，无色无味。其灭虫原理是瞬间解构昆虫口器的呼吸孔道黏膜，致其细胞内水分瞬间极速蒸发而致害虫死亡，灭虫效率极高，几乎是瞬间完成灭虫过程。此外，PPP液对环境友好、无污染、无农药成分、不留残余，纯物理变化快速杀菌，可以代替植物源农药大面积示范防治温室有机草莓有害生物瓜蚜[16]。3S(GPS，GIS，RS)技术作为一种综合性技术手段，在农业病虫害防治中的应用取得了较好的发展。通过3S信息技术对基地杀虫灯点位布置进行优化，可以确保在基地范围内全覆盖的同时，减少杀虫灯的使用量，节省了开支[17]。

4 纳米技术防治

纳米技术在农药和高抗性肥料的制作、纳米转基因以及病原体检测方面均有应用。用臭氧微纳米气泡处理植物幼苗，可杀灭幼苗植株携带的赤星病菌分生孢子，预防病害发生[18]。此外，纳米材料因尺寸小而容易被植物吸收，并通过食物链富集和传递，能透过人体解剖学屏障，对植物、微生物、土壤生物有直接或间接的毒性，进而影响农业生态系统，也可能影响纳米材料的环境行为和药效，因此可能具有潜在的安全性问题，但目前对纳米材料应用于农业病虫害防治的安全性研究较少，尚不确定具体的危险性[19]。

5 化学防治

目前，传统的药剂拌种、药剂灌根、植株喷雾、种子包衣等常用病虫害化学防治技术因其见效快、效率高，仍然是病虫害防治的主要手段，利用静电喷雾技术和利用臭氧水进行病虫害防治的研究也在快速发展。

5.1 静电喷雾是利用静电高压使农药雾滴带电，并在喷头和目标间形成静电场，静电效应使雾滴吸附于植株隐蔽部位，从而提高雾滴吸附效果，增加雾滴在植株叶片正背面的沉积率，具有雾化均匀、飘失减少、粘附牢固、提高农药使用效果、减轻环境污染等优点[20～21]。随着无人机植保作业技术的不断发展，无人机植保技术与静电喷雾技术相结合的新型植保作业模式也引起国内学者的重视[22]。植保无人机静电喷雾技术作业效率高、人力需求小、药液用量少等优势，是未来农业植保作业的重要发展方向，但无人机静电喷雾技术尚不成熟，有些技术问题还需进一步改善。

5.2 臭氧是一种具有强氧化性、清洁环保的广谱型杀菌剂，臭氧溶解在水中形成的臭氧水具有更强的杀菌消毒和降解农药残留的作用，臭氧水常温下易被还原为氧气，不会对环境造成二次污染，人们把臭氧称为“理想的绿色强氧化药剂”。郭正红[23]研究表明，4～6 mg/L臭氧水可明显抑制真菌的生长；臭氧水可以预防青菜虫害的发生，减少虫害造成的啃食，且不会影响蔬菜的生长。臭氧水不会改变微生物群落结构，对组成土壤微生物中重要的微生物群落无伤害。韩双[24]等研究发现，臭氧功能水通过控制霜霉病从而实现增产。张耀良[25]等试验表明，在火龙果生产上喷施臭氧水，对蚜虫、介壳虫、菜青虫、溃疡病和炭疽病发生的抑制效果优于化学防治。

6 有害生物综合治理(IPM)

IPM的历史可以追溯到19世纪后期，当时认为生态科学是植物保护的基础。自从化学农药问世以来，这段历史被认为是戏剧性和有争议的。化学农药的确对病虫害的防治起到了非常重要的作用，但长期不合理使用导致的3R(Resistance，Residue，resurgence)效应日益突出，对食品和生态安全构成了严重威胁，病虫害的发生和流行有增无减，植保投入不断增加，IPM越来越受到人们的关注[26]。随着IPM的发展，其在不同国家呈现出多种应用途径，并超出了昆虫学的范围，IPM的应用也越来越广泛。已有研究表明，在肯尼亚采用IPM策略对以木瓜和柑橘为目标的果蝇产生了积极而显著的交叉商品溢出效应，这表明IPM在肯尼亚和撒哈拉以南非洲其他水果产区的投资范围很广。采用IPM策略控制芒果果蝇的同时，对柑橘和木瓜的毛利率也产生了显著的正向影响。因此，致力于向种植芒果、柑橘和木瓜等多种作物的农民传播果蝇IPM技术，将产生更大的积极经济影响[27]。有研究表明，与低多样性IPM体系相比，尽管在高多样性IPM体系中，早期害虫使玉米减产10%，但两种体系的最终总产量是相等的，说明高多样性IPM体系具备与低多样性IPM系统抗衡的能力，先发制人的害虫管理并不是提高玉米产量的必要条件[28]。

从生态学角度对病虫害进行综合治理，目前研究人员已开展了大量工作，包括天敌的保护、农业产业结构调整、植被恢复、水位调控、合理放牧、物种多样性保护、资源的合理开发与利用等方面，并取得了一定的成果。在理论上初步明确了影响作物病虫害发生的机理，探讨了各种新技术在病虫害防治方面的应用探索，呈现了多领域多学科交叉的创新性，通过宏观调控，充分发挥生态学控制技术，从而避免暴发灾害。但在研究过程中所发现的问题也越来越多。不同领域的技术手段各有利弊，在农业生产中应该结合实际，综合评估，以实现经济效益和生态效益的最大化。