植物病害防治中的生物防治技术研究

2023-02-04蔺忙碌

农业灾害研究 2023年10期

蔺忙碌

甘肃省小陇山林业保护中心李子林场，甘肃天水 741022

作为农业生产中的重要限制因素，植物病害给全球农业和食品安全造成了严重威胁。传统的化学防治方法虽然在一定程度上可以控制植物病害，但也带来了环境污染、生态破坏、食品残留等问题，引发了人们对可持续、环保的植物病害防治技术的关注。

作为一种利用生物体或其代谢产物控制植物病害的方法，生物防治技术具有环境友好、无毒副作用、可持续的特点，因而在植物病害防治领域得到了广泛应用和研究。随着生物技术和生态学的不断发展，生物防治技术也在不断予以创新和突破，涌现出了许多新的研究成果和应用案例。微生物防治、生物对抗、生物抗性诱导等生物防治技术在农田、果园、蔬菜园等不同作物种植中得到了广泛应用，并取得了显著的防治效果。同时，基因编辑技术、生态系统融合、精准防治技术等前沿领域也为生物防治技术研究提供了新的方向和可能性。

1 植物病害防治中的生物防治技术

1.1 生物防治技术在植物病害防治中的应用现状

第一，天敌昆虫在植物病害防治中的应用取得了显著的成果。一些对植物病原菌具有天敌作用的昆虫，如寄生性昆虫和捕食性昆虫，被广泛引入和应用于农田。这些天敌昆虫可以通过捕食、寄生、拮抗等方式，控制植物病原菌的生长和传播，从而降低植物病害的发生概率。

第二，有益微生物在植物病害防治中的应用也取得了良好的效果。例如，一些对植物病原菌具有拮抗作用的细菌、真菌和放线菌等，可以通过产生抗生物质、竞争养分、诱导植物抗性等方式，有效地抑制植物病原菌的生长与繁殖，从而达到防治植物病害的目的[1]。

1.2 生物防治技术的优点和限制

作为一种环保、可持续的植物病害防治方法，生物防治技术具有许多优点，同时存在一些限制。生物防治技术具有较好的环保性，不会产生或仅产生较少的污染物，对环境和生态系统的影响较小，有助于维护生态平衡和生物多样性。

此外，生物防治技术具有较好的可持续性，依赖于自然界中存在的生物资源，不会对资源造成过度利用和耗竭的风险，有助于长期维持植物病害防治效果。生物防治技术的残留和抗药性风险较低，不易导致病原菌产生抗药性，从而减少了风险[2]。

然而，生物防治技术存在一些限制。生物防治技术的效果可能会受到环境因素和生物因素的影响，如天气条件、天敌、有益微生物的适应性等，导致防治效果不稳定。

此外，生物防治技术通常需要较长的时间建立和维持防治效果，不能立即见效。生物防治技术在应用过程中需要掌握一定的技术和管理要点，操作较为复杂，对管理人员的业务水平要求较高[3]。生物防治技术在一些特定情况下可能会与其他防治方法相互制约或存在应用限制。例如：在一些严重病害流行地区或高密度种植区可能需要与化学防治方法结合使用。因此，尽管生物防治技术具有很多优点，但在实际应用中还需考虑其局限性。

2 生物防治技术在植物病害防治中的应用

2.1 天敌昆虫在植物病害防治中的应用

作为生物防治技术中的一种重要手段，天敌昆虫在植物病害防治中具有广泛的应用。天敌昆虫是一类以捕食其他昆虫、卵、幼虫、蛹或成虫为生的昆虫，如瓢虫、蜻蜓、蚂蚁等[4]。它们通过捕食害虫控制其数量，从而起到生物防治的作用。

天敌昆虫在植物病害防治中的应用具有多个优点。天敌昆虫作为一种生物防治手段，对环境和生态系统的影响较小。与化学防治方法相比，天敌昆虫不会产生或仅产生较少的污染物，对生态平衡和生物多样性的维护有积极作用。

此外，天敌昆虫具有较好的可持续性，能够通过繁殖自行增加数量，不会对资源造成过度利用和耗竭的风险，有助于长期维持植物病害防治效果。

天敌昆虫在植物病害防治中的应用还能够降低残留和抗药性风险。天敌昆虫通常不会导致残留物，也不易导致病原菌产生抗药性，从而减少对人体健康的威胁和环境风险[5]。

然而，天敌昆虫在植物病害防治中也存在一些限制。天敌昆虫的防治效果可能会受到环境因素和生物因素的影响，如天气条件、天敌的适应性等，导致防治效果不稳定。天敌昆虫的繁殖和扩散速度较慢，需要一定的时间维持防治效果。此外，天敌昆虫的应用需要掌握一定的技术和管理要点，对管理人员的要求较高。尽管存在一些限制，但天敌昆虫作为生物防治技术中的一种重要手段，具有较好的环保性、可持续性和抗药性风险较低的优点，在植物病害防治中有着广阔的应用前景。

2.2 有益微生物在植物病害防治中的应用

益生微生物作为一种生态友好的植物病害防治方法，在农业和园艺领域中得到了广泛应用。这些益生微生物包括细菌、真菌和其他微生物，对植物病原微生物产生拮抗作用，从而起到生物防治的效果。益生微生物在植物病害防治中的应用主要体现在以下几个方面。

第一，益生微生物能够通过竞争性排除作用抑制植物病原微生物的生长与繁殖。益生微生物能够占据植物根际或叶片表面的生态位，与病原微生物竞争营养和生存空间，从而抑制病原微生物的生长和传播。例如：一些具有拮抗作用的真菌可以通过产生抑制性物质，抑制植物病原真菌的生长，从而降低植物病害的发生概率。

第二，益生微生物可以通过诱导植物的抗病性增强植物的自身免疫能力。益生微生物可以通过激活植物的防御反应，诱导植物产生抗病性相关的物质，如抗菌物质、酶和抗氧化物质等，从而增强植物对病原微生物的抵抗能力。这种方式不仅可以减少对化学农药的依赖，还能够有效减少农药对环境和人体健康的潜在危害。

第三，益生微生物还可以促进植物的生长和发育，从而保证植物处于健康状况，降低植物受病害侵害的风险。例如：一些植物生长促进菌株可以通过固氮作用为植物提供额外的氮源，从而促进植物的生长发育，增强植物对病害的抵抗力。益生微生物在植物病害防治中具有广泛的应用前景，可以作为一种生态友好、可持续的替代性方法，为农业和园艺生产提供有效的病害防控措施。

2.3 植物抗病菌剂在植物病害防治中的应用

2.3.1 植物抗病菌剂的种类和特点植物抗病菌剂是一种应用于农业和园艺生产的生物防治方法。通过利用益生微生物对抗植物病原微生物保护植物健康。这些益生微生物包括细菌、真菌、放线菌等，具有不同的种类和特点。

首先，细菌类抗病菌剂是一类常见的植物抗病菌剂。如拟杆菌属(Bacteroides)和假单胞菌属(Pseudomonas)等细菌属中的一些菌株被广泛用于植物病害防治。这些细菌具有多种拮抗机制，包括产生抗生素、竞争性排除作用和诱导植物的抗病性等，能够有效抑制植物病原微生物的生长和传播。

其次，真菌类抗病菌剂也是一类常用的植物抗病菌剂。如三七青霉(Trichoderma)和黄单胞杆菌(Xanthomonas Campestris)等真菌属中的一些菌株被广泛用于植物病害防治。这些真菌具有对抗病原真菌的能力，包括侵染、溶解和竞争性排除等，从而有效降低植物病害的发生率。

最后，放线菌类抗病菌剂也在植物病害防治中得到应用。放线菌属(Actinomyces)中的一些菌株具有广谱的抗菌活性，能够产生多种抗生素和生物活性物质，对多种植物病原微生物具有拮抗作用，从而降低植物病害的发生率。这些植物抗病菌剂具有许多特点：它们是生态友好的，对环境和人体健康无害，不会引起农药残留和污染；它们具有高效的生物防治效果，能够对多种植物病害微生物产生拮抗作用，从而减少植物病害的发生率。这些抗病菌剂具有广谱性，能够对抗多种植物病原微生物，具有较强的适应性和稳定性，可在不同环境条件下应用。同时，这些植物抗病菌剂还具有易于应用和安全性高的特点，可以作为生物防治策略的一部分，用于有机农业和环保农业，减少对化学农药的依赖，从而降低农业生产的环境风险。

2.3.2 植物抗病菌剂在植物病害防治中的作用和应用案例第一，植物抗病菌剂可以有效用于预防和控制植物病害。例如：一些拮抗细菌，如枯草芽孢杆菌、根瘤菌等可以通过竞争性排挤病原菌产生抗菌物质，降低病原菌的生长和侵染植物的能力，从而有效地控制植物病害的发生。此外，一些真菌如拟青霉、绿僵菌等也可以通过侵染病原菌释放毒素，从而有效控制植物病害。

第二，植物抗病菌剂还可以通过促进植物生长和增强植物免疫力预防和控制植物病害。例如：一些植物生长促进菌，如根际固氮菌、解磷菌等可以与植物根系共生，提供养分，促进植物生长，增强植物的免疫力，从而降低病害的发生。此外，一些植物抗病菌剂还可以通过诱导植物产生一系列防御反应，如产生抗氧化物、激活防御基因等，从而增强植物的免疫力，提高植物对病害的抵抗性。

当下，植物抗病菌剂已经在农田、果园、蔬菜大棚等农业生产系统中得到广泛应用。例如：拮抗细菌和真菌类植物抗病菌剂已经成功应用于控制多种农田作物的病害，如水稻纹枯病、番茄早疫病、马铃薯晚疫病等。植物生长促进菌也被广泛应用于蔬菜大棚、果园等地，通过加快作物生长速度、增强免疫力，降低病害的发生概率。值得注意的是，植物抗病菌剂的应用需要根据具体情况和病害类型进行合理选择和使用。不同的植物抗病菌剂对不同的病害具有不同的防治效果，因此，需要根据具体的病害类型、病害严重程度、环境条件、农作物品种等因素予以综合考虑。

3 生物防治技术在植物病害防治中的优化与改进

3.1 生物防治技术与化学防治技术的综合应用

第一，综合防控效果更好。生物防治技术可以通过拮抗病原菌、诱导植物抗性、调节植物生长等多种方式控制病害。而化学植物病害防治技术则可以迅速杀灭病原菌，对急性病害效果显著。通过综合应用两者，可以在不同阶段、不同病害类型和不同病害发生条件下，充分发挥它们的优势，增强防控效果。

第二，减少农药使用量。生物防治技术通常使用微生物和天然植物抗性诱导剂等生物源性产品，对环境和人类健康的影响较小。综合应用生物防治技术可以减少对化学合成农药的依赖，从而减少农药使用量，降低农药残留和环境污染的风险。

第三，增强防治效果的持久性。生物防治技术通常具有较好的环境适应性和生物安全性，可以在生态系统形成一种持久的病害防控机制。而化学植物病害防治技术的作用通常较为短暂，需要频繁使用以维持效果。综合应用生物防治技术可以增强防治持久性，减轻频繁施药对环境的影响。

3.2 生物防治技术的基因改良与遗传资源利用

第一，基因改良是一种通过修改生物体的基因组获得特定性状的技术。在生物防治技术中，基因改良可以用于生物防治剂的研发与应用。例如：通过基因改良，科学家可以将具有杀虫、抗病或抗草性状的基因导入植物或微生物，从而使其具有对害虫、病害或杂草的抵抗能力。这种方式可以减少对化学农药的依赖，降低环境污染风险，同时减轻农民的经济负担。

第二，遗传资源利用是指利用自然界中丰富的生物遗传资源研发和应用生物防治技术。生物遗传资源包括各种植物、昆虫、微生物等，它们拥有丰富的遗传多样性，包含许多有用的基因。通过对遗传资源的深入研究和利用，科学家可以发现新的生物防治剂，或从中提取有用的基因用于基因改良。例如：从天然界筛选出具有杀虫或抗病性状的微生物，并通过基因工程手段将其基因导入植物，从而提高植物的抗虫抗病能力。

3.3 生物防治技术在温室和设施农业中的应用

第一，温室和设施农业中的生物防治技术可以有效地控制病虫害。由于温室和设施农业中环境条件的封闭性和可控性较强，可以减少外部环境对作物的干扰，从而降低病虫害发生的可能性。生物防治技术包括利用天敌、寄生性昆虫、微生物等生物资源对抗病虫害，如引入捕食性昆虫或微生物控制温室中的害虫种群。这种方式不仅可以减少对化学农药的使用，避免化学残留和抗药性的产生，还有助于保护生态环境、维护生态平衡。

第二，生物防治技术在温室和设施农业中的应用有助于提高作物的质量。由于温室和设施农业中对环境和生产过程的严格管理，可以更好地控制作物的生长环境，减少病害的传播和扩散。生物防治技术的应用可以减少对化学农药的依赖，减少化学残留物对作物的污染，从而生产出更加安全、无公害的农产品，满足消费者对食品安全和质量的要求。