减施化学农药防治植物病害措施的研究进展

孙艳敏， 韩锦峰， 陈小丽， 郭 慧

(1.濮阳市农业科学院， 河南 濮阳 457000； 2.河南农业大学 农学院， 河南 郑州 450002)

引言

农、林、果和菜等作物生产中为防治病害而长期大量施用化学农药导致生态环境恶化、土壤污染退化、有益微生物被害、病菌产生抗药性、药剂防效不佳、农产品受污染等，对人畜健康造成极大危害。2017年中央一号文件提出，推动绿色生产方式和化学农药零增长行动。《国家农药管理条例》规定，剧毒、高毒化学农药不得用于花、菜、果、菌类和中草药生产中；要求县政府组织实施化学农药减量计划。怎样才能做到既防治病害又能减施或不施化学农药，针对该问题从农业防治、植物源农药防治及微生物菌源农药防治等方面综述非化学农药措施防治植物病害的研究进展，提出加快中药提取物防治等植物源农药防治创新研究，及筛选有价值的生防菌或植物内生菌代谢物的微生物菌源农药进行商品化生产、使用的发展前景展望，以期为进一步推动减施化学农药防治植物病害措施的实施提供参考。

1 农业防治

1.1 选育和推广应用抗病品种

作物品种不同，抗病能力存在差异；同一品种在不同地区种植其抗病性也可能存在差异。范志业等[1]研究发现，玉米品种郑单958在河南各地均表现最抗玉米茎基腐病，先玉335和郑黄糯25在漯河均表现最抗该病，但在原阳均只表现中抗。漯玉336、洛玉8号、漯单97-1和洛玉863在原阳均表现中抗。刘炳良等[2]鉴定40个小麦品种对禾谷孢囊线虫病(Heteroderaavenae)的抗性发现，仅华麦1号表现抗病。邢小萍等[3]测定41个小麦品种对燕麦孢囊线虫(Heteroderaavenae)和菲利普孢囊线虫(H.filipjevi)2种禾谷孢囊线虫病的抗性发现，仅太空6号和中育4号的抗病性较好，其余品种均表现感病。澳大利亚等国家应用抗病品种已能很大程度上控制小麦孢囊线虫病的发生和危害[4]。抗病品种的选育和推广应用可从根本上有效控制病害的发生，达到减施化学农药防治植物病害的目的。

1.2 秸秆还田

秸秆中的纤维素、木质素和半纤维素等通过由性能优良的细菌、真菌、放射菌、酵母菌和生物酶组成的腐熟剂分解释放出其中的N、P、K、C、S等。水源充足时，稻田秸秆可直接还田，并向土壤中直接施用腐熟剂促进分解转化。在水源不足或旱地实施秸秆还田则建议采用秸秆堆腐还田，注意在秸秆堆腐时加入腐熟剂[5]。腐熟秸秆还田不仅可以提高土壤肥效，同时通过腐熟过程释放的热量也可有效消除秸秆堆料中的病原菌，从而降低土壤中的菌源。

1.3 耕作

不同耕作方式对土壤中病原物种群数量影响较大。FISHER等[6]研究表明，休耕1年土壤中小麦禾谷孢囊线虫病的虫卵密度减少84%，2年减少95%。将小麦与非寄生植物合理轮作能显著降低田间小麦孢囊线虫病的发生，轮作4年能有效抑制该病发生[7]。小麦与绿豆、胡萝卜轮作3年或者油菜、棉花等轮作2年后，能大大减轻小麦孢囊线虫病的发生与危害[8]。播后镇压对小麦孢囊线虫病有一定的防治效果，与化学农药5%神农丹颗粒拌种的效果相同[9]。田间除草，除去禾本科杂草，特别是野生燕麦，可最大程度减轻小麦孢囊线虫病[10]。适当早播，密度适当减小可减轻小麦纹枯病发生[11]。

1.4 施肥

施氮肥对小麦纹枯病发生有一定调节作用[12]；同等密度下，氮肥底︰追=5︰3时对小麦纹枯病防治效果最好，发病率和发病指数都低[13]。施用尿素和过磷酸钙、有机肥能减轻小麦孢囊线虫病的发生，硫酸钾施用过多时会加重该病的发生[14]。

施用菌肥类和生物有机肥对许多作物病害都有较好的防治效果，生物菌肥能抑制土壤病原菌[15]。TRILLAS等[16]发现，木霉菌结合农业废物堆肥制成的生物有机肥能抑制立枯丝核菌侵染黄瓜幼苗。木霉菌和污泥(堆肥)结合制成的有机肥制剂能抑制番茄枯萎病[17]。LING等[18]用氨基酸肥料和腐熟的猪粪堆肥与多粘类芽孢杆菌SQR21菌株制成的生物有机肥对枯萎病的田间防治效果达73%。ZHAO等[19]发现，有机肥与拮抗细菌和真菌结合防治香瓜枯萎病，其防效达80%。常志州等[20]研究证明，有机肥配以拮抗微生物与直接使用拮抗菌相比，前期效果不如后者，但后期发病率明显降低，同时使拮抗微生物在辣椒根际定殖数量提高14.3倍。丁传雨等[21]将枯草芽孢杆菌菌株Ⅱ36和1-23分别与猪粪堆肥和氨基酸制成的有机肥混合，对茄子青枯病的防病率分别为96%和91%。将制备的生物有机肥作基肥施用可使烟草青枯病发病率降低50.65%，病情指标降低71.09%[22]。韩锦峰等[23]用含有巨大芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和胶冻样类芽孢杆菌等的复合菌肥作追肥喷施烟草叶面，对赤星病的防效达75.18%，对青枯病的防效为54.03%，对气候斑病的防效为79.63%，对TMV的防效为75.09%。周荣金等[24]研究证明，芽孢杆菌菌株Y11与假单孢杆菌菌株按2∶1混配对烟草灰霉病的防治效果达75.68%。

2 植物源农药防治

不少研究证明，许多植物的提取物能有效防治作物病害。苍术和乌药的甲醇提取液对辣椒炭疽病菌的抑菌活性均高于化学农药多菌灵[25]。从大蒜提取的大蒜素对番茄叶霉病的防治效果明显高于化学农药多菌灵和甲基托布津，完全可以替代化学农药[26]；该提取物对黄瓜枯萎病[27]、黄瓜赤星病[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]等的病原菌都有明显的抑制效果。莫小路等[33]研究发现，0.03%～0.27%的广藿香精油对受试的13种植物病原真菌均能产生不同程度的抑制效果，当其施用浓度为0.1%时对辣椒炭疽病和番茄早疫病菌、核盘菌的抑制率高达100%。朱水方等[34]研究发现，连翘、大黄和板兰根等几种中草药提取物对黄瓜花叶病毒病具有比较稳定的疗效。在接种前72 h和接种后24 h分别喷施三者的抽提物，其疗效均在90%以上。丁香提取物对芒果炭疽病的抑制率达77.64%[35]。

苍术和乌药的甲醇提取物对玉米大斑病菌、水稻胡麻叶斑病菌和甘蓝黑斑病菌的抑菌活性均高于化学农药多菌灵[25]。野核桃茎、构树根、甘草和石榴皮等的提取物对禾谷镰刀菌菌丝生长的抑制率平均在80%以上[36]。王树桐等[37]研究发现，甘草提取物对禾谷镰刀菌的抑制率为86.99%，鸡冠花提取物对立枯丝核菌的抑制率达100%。同一植物提取物对不同植物病原真菌的抑制作用差异很大，牵牛子提取物对禾谷镰刀菌的抑制率为72.29%，而对立枯丝核菌的抑制作用只有34.31%。厚朴树叶的粗提取物对立枯丝核菌等10种植物病原真菌均具有很强的抑菌活性，大田试验有较好的防治效果[38]。马尾松提取物对小麦赤霉病菌有一定抑制作用[39]。冯俊涛等[40]已从多种植物中提取到对小麦赤霉病菌有较好抑制效果的植物源抑菌物质。张新强等[41]研究发现，中草药的生物碱类、苷类、挥发油类、糖类、黄酮类和香豆素类等6种提取物对烟草黑胫病的防治效果均优于化学农药甲霜锰锌，其中，5 mL/L生物碱类和9 mL/L苷类的抑制率大于50%，与对照药剂无明显差异；80 mL/L挥发油类、80 mL/L糖类、8 mL/L黄酮类和12.5 mL/L香豆素类的抑制率分别为70.39%、99.22%、86.64%和79.64%，均显著高于对照。6种中草药提取物对烟草黑胫病菌的有效抑制中浓度(EC50)依次为黄酮类(2.65 mL/L)、生物碱类(4.56 mL/L)、香豆素类(4.76 mL/L)、苷类(5.99 mL/L)、挥发油类(16.55 mL/L)、糖类(17.66 mL/L)。另有研究表明，心叶落葵[42]、三叶鬼针草[43]、连翘、大黄、板蓝根等提取物对TMV的抑制效果均在90%以上；落葵、商陆和毛叶子花等10种植物提取物复合剂对TMV的抑制效果在80%以上[44]。

3 微生物菌源农药防治

植物病害的微生物防治是指利用有益微生物或微生物代谢产物等对植物病害进行防治的措施。主要是通过微生物间的抗生、竞争、重寄生、溶菌作用及微生物代谢产物诱导植物产生抗病性等途径控制有害病原物。

3.1 真菌

SCHISLER等[45-46]研究表明，分离自小麦花粉的浅黄隐球酵母OH182单独施用或与其他生防因子混合使用均能显著降低赤霉病发生率，在美国已作为商业化预备菌剂在田间进行药效评估。DAL等[47]从小麦根际分离到1株哈茨木霉(Trichodermahazianum)，对禾谷镰刀菌有较强抑制作用。PALAZZINI等[48]研究发现，粉红粘帚霉菌菌株016和1457大田施用90 d后能减少73%的禾谷镰刀菌，180 d后检测不到镰刀菌。XUE等[49]研究表明，粉红粘帚霉菌ACM 941菌剂分别在美国和加拿大进行商业化生产，申请注册登记。赵荣艳等[50]从葱兰根际土壤中分离到1株嗜铁真菌(黑曲霉)，其对小麦根腐病菌和小麦赤霉病菌的抑制率均在56%以上。李金玲等[51]从冬青上茅根皮中分离出1株内生菌真菌，对小麦根腐病菌、小麦赤霉病菌、玉米大斑病菌和烟草赤星病菌菌丝生长的EC50分别为53.6 μg/mL、63.1 μg/mL、98.2 μg/mL和115.9 μg/mL，对小麦根腐病玉米大斑病菌和烟草赤星病菌孢子萌发抑制的EC50分别为94.8 μg/mL、139.0 μg/mL和146.6 μg/mL。缪丽等[52]从烟区土壤中分离出烟曲霉菌株3F03和浅黄新萨托菌(Neosartoryaaureola)菌株7F06，对烟草青枯病的EC50分别为102 μg/mL、67 μg/mL和361.96 μg/mL。KERRY等[53]研究发现，厚垣轮枝菌能使麦类孢囊线虫病(H.avenae) 侵染麦田中的孢囊数量减少40%以上。STEIN等[54]研究表明，镰刀菌(Pythiumsp)和轮枝菌(Verticilliumsp)可使小麦孢囊线虫的孢囊数量减少高达98%。KHAN等[55]研究发现，施用淡紫拟青霉和松环单顶孢霉(Monecrosporiumlysipagum)可使病田中孢囊数量减少65%。此外，层出镰刀菌(Fusuriumproliferutum)、毛壳菌(Chaetomiumsp) 、茄匐柄霉(Stemphyliumsolani)、球孢大殭菌(Beacueriabassinae)、草酸青霉(Penicilliumaxalicum)和茄科镰刀菌(Fusariumsolani)对小麦孢囊线虫病都有一定的防治效果，孢囊数量平均减少35%以上[56-57]。

3.2 放线菌

放射菌产生的大多数次生代谢产物对多种植物寄生线虫具有较强的拮抗作用[58]。环状链霉菌(Streptomycesanulatus)对燕麦孢囊线虫病和菲利普孢囊线虫均有较好的防治效果[59]。分离自除虫链菌(Streptomycesavermitilis)的阿维霉素能有效地防治线虫病的发生，目前已投入大规模商业生产[60]。链霉菌菌株1706对小麦赤霉病菌的抑制率达5.58%[61]。放线菌防治小麦赤霉病的效果较芽孢杆菌好[62]。放线菌菌株DL26和菌株PJ2对小麦白粉病的防效分别达74.43%和70.01%[63]。

3.3 细菌

分离自小麦根内的内生细菌菌株Z8-25对小麦纹枯病的防效达81.82%[64]。彭玲等[65]从小麦根系分离出内生菌菌株WG-2和菌株Y106，对小麦全蚀病的防治效果分别达83.25%和80.37%，均高于化学农药三唑酮的防效(77.05%)。刘伟成等[66]从小麦植株中分离获得的芽孢杆菌菌株B08对小麦赤霉病防效达65.9%。藺国强等[67]从土壤中分离到1株解淀粉芽孢杆菌，对小麦赤霉病的防效达79%～88%。徐剑宏等[68]从土壤中分离到枯草芽孢杆菌菌株AF0907，对小麦赤霉病的防效为40.37%。杨润亚等[69]从连翘叶中分离到内生菌，对小麦赤霉病、棉花立枯病及苹果黑腐病均有很好的抑制活性。CHUNG等[70]研究发现，枯草芽孢杆菌ME488可有效抑制黄瓜枯萎病发生。李晶等[71]从黄瓜土壤中分离获得1株枯草芽孢杆菌，对黄瓜枯萎病的田间防效达84.9%，且能促进黄瓜增产12.57%。王灿华等[72]从土壤中分离获得假单孢菌菌株B18，可使黄瓜枯萎病的发病率降低70%～80%，并促进黄瓜增产20%。陆源多粘类芽孢杆菌(Paenibacilluspoiymyxa)对小麦赤霉病[73]和蕃茄青枯病[74]等多种植物病害均有一定的防治效果。由华东理工大学与上海泽元海洋生物技术有限公司联合创制的多粘类芽孢杆菌可湿性粉剂(登记证号：Po20140273)，对蕃茄青枯病、西瓜枯萎病、黄瓜角斑病和西瓜炭疽病均有明显的防治效果[75]。马桂珍等[76]研究表明，从海泥中分离到1株海源多粘类芽孢杆菌(L1-9病株)，对黄瓜枯萎病、大豆菌核病菌(Selerolinaselefrotinrum)、水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasaoni)和菠菜早疫病(Alternariasolani)均有良好的抑制效果[77]。DAVIES等[78]研究发现，巴氏杆菌(Pasteuria)可以寄生燕麦孢囊线虫(H.avenae)，并且能阻止38%～56%的线虫侵入小麦根部。GOKETE等[79]报导，枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)的发酵液对燕麦孢囊线虫的二龄幼虫具有强烈的抑制作用。BANSEL等[80]施用园褐固氮菌(Azotobacterchroococcum)使病田中燕麦孢囊线虫的孢囊数量减少48%。ZHANG等[81]用蜡质芽孢杆(Bacilluscerus)拌种，使田间的燕麦孢囊线虫和菲利普孢囊线虫减少40%以上。

4 展望

农业生产中长期大量施用化学农药防治病虫害所造成的危害越来越大，为此，国家提出推动绿色生产，亦即农业清洁生产(2017年中央一号文件)。不少研究证明，除化学农药外，还有许多不产生污染和危害的措施对防治作物病害也有效，其中农业措施是农业生产中最基本的防治措施，而最主要的还是包括以植物治病和以菌治病为核心内容的生物农药防治措施。由于生物农药资源丰富，对病害的针对性强，高效，不仅不会污染环境，也不会造成病害的抗药性和土壤生物系统破坏，还能提供促进作物生长的物质，克服生产中存在的农药残留和病菌抗药性等问题，因此，用生物农药防治病害，替代化学农药防治病害完全可行，且是进行绿色生产的一种有前途的首选措施。目前，由植物和有益微生物配制的生物农药虽然已有不少研究，在国内外也已有商业注册和推广应用，但数量少且未充分发挥其优势。因此，应加强创新研究和推广工作。

第一，中医是我国优秀的宝藏，借助于中医理论，用中药提取物防治作物病害的研究已较多，但防病机制研究不深，研制商品被推广应用的较少。我国中医药源丰富，防治病害的效果好，应加快创新研究，使其在减施化学农药中充分发挥其优势。

第二，各种有益微生物特别是植物内生菌是防治植物病害和土传病害的天然资源，能对病菌本身发起攻击，还能诱导植物产生系统抗体以抑制病害，所以具有重要的研究和开发价值。今后应尽快筛选有价值的生防菌或从植物内生菌的代谢产物中直接筛选杀菌剂并进行商品化生产，完善其施用方法用于生产，与植物源农药一起替代化学药剂防治，实现减施化学药剂防治植物病害的目的。

总之，未来的植物病害防治应在基本的农业措施基础上，大力推动中医药和微生物菌源制剂防病的应用，以减施或替代化学农药，减轻污染，保障农产品质量安全。