李 慧,叶子雨,吴 迪,史晓利
(1.中国农药工业协会,北京 100125;2.北京市植物保护站,北京 100120; 3.扬州市江都区农业技术综合服务中心,江苏扬州 225200)
线虫是地球上数量最丰富的多细胞动物,在地球上只要有水的地方就有线虫的存在。其中,植物寄生线虫占10%,通过寄生对植物生长造成危害,是导致农林业发生重大经济损失的重要因素之一[1]。在田间诊断中,土壤线虫病害很容易与元素缺乏症、根癌病、根肿病等发生混淆,导致误诊,或防治不及时。另外,线虫取食所造成的根系伤口,为青枯病、立枯病、根腐病、猝倒病、溃疡病等土传病害的发生提供了机会,造成复合侵染,防治难度进一步增加。
有报告显示,在世界范围内,线虫危害每年造成的经济损失高达1 570 亿美元,与昆虫危害相当,但是杀线虫剂和杀虫剂的市场相差非常大,杀线虫剂的市场份额仅为杀虫剂市场份额的1/10,还有巨大的空间。目前,国内杀线虫剂主流品种为噻唑膦、阿维菌素、氟吡菌酰胺、氟烯线砜、淡紫拟青霉、棉隆、威百亩等,其中噻唑膦、阿维菌素占据土壤线虫防治的半壁江山。
噻唑膦为有机磷类杀线虫剂,主要作用机制为抑制根结线虫乙酰胆碱酯酶的合成,具有内吸性,可用于防治各类根结线虫。1991 年噻唑膦由日本石原开发并生产以来,在欧洲、美国等多个国家和地区取得了登记。自2002 年进入中国后,噻唑膦凭借良好的效果和超高的性价比已经成为中国防治土壤线虫的重要产品,预计未来几年仍将是土壤线虫防治的主力品种。从中国农药信息网数据来看,截至2022 年1 月份,在国内登记噻唑膦原药的企业共有12 家,登记的制剂158 个,涉及剂型有乳油、水乳剂、微乳剂、颗粒剂、微囊悬浮剂、可溶液剂,复配对象以阿维菌素为主。
从产能情况来看,生产厂家主要分布在山东、天津、河南、河北,由于用传统生产工艺生产的噻唑膦奇臭,部分厂家因环保因素并不生产。因此,目前原药年总产能不超过1 000 t,河北三农农用化工有限公司产能最高,达到300 t/a。新增产能方面,预计未来几年随着河北圆融生物科技有限公司 1 000 t 噻唑膦原药、500 t 噻唑膦重要中间体投产,产能逐步释放以后,将助推线虫防治市场飞速发展。
噻唑膦与氨基寡糖素、海藻酸、氨基酸、腐殖酸等搭配使用,具有护根、促根、改良土壤作用,未来将成为行业发展的一个重要方向。郑获[2]等研究表明,噻唑膦与氨基寡糖素复配的杀线剂对柑橘线虫具有良好的防治效果,能有效抑制柑橘根际土壤中及根际上的线虫,防治效果达到80%以上,优于噻唑膦及氨基寡糖素单剂,对根系生长及树势恢复具有较好的效果。
阿维菌素为大环内酯类化合物,具有杀虫、杀螨、杀线虫活性,通过刺激昆虫释放γ-氨基丁酸,从而达到杀灭目的。阿维菌素主要通过触杀的方式,杀灭作物根际及土壤中的线虫。截至2022 年1 月,国内登记阿维菌素产品数量约1 900 个,有100 余个登记用于防治线虫,其中,阿维菌素与噻唑膦的复配,实现了优势互补,成为重要发展方向。
在阿维菌素众多产品中,需要重点关注的是阿维菌素B2。阿维菌素B2 包括B2a 和B2b 2 个主要组分,B2a/B2b 大于25,B2a 占有绝对多的含量,B2b 微量,B2 整体毒性中毒,毒性低于B1,毒性降低了,使用更加安全环保。2013 年7 月29 日B2组分被全国农药标准化技术委员会正式命名,中文通用名称为“阿维菌素B2”。
试验证明,B2 作为一种阿维菌素新产品,是一种优良的杀线剂,杀虫谱不同于B1,对根结线虫、根腐线虫、胞囊线虫、茎线虫和松材线虫等植物线虫活性很高,有着广阔的市场前景。
氟吡菌酰胺是由拜耳作物科学研发的一款具有全新作用机制的化合物,能够选择性地抑制线虫线粒体中的呼吸链的复合体Ⅱ,导致线虫细胞中能量很快耗尽。氟吡菌酰胺在土壤中表现出与其他品种不同的移动性,可以缓慢而均匀地分布在根际范围内,更加有效而长时间地保护根系免于线虫侵染。
路洪宝[3]等研究表明,南方根结线虫对氟吡菌酰胺的敏感性高于对阿维菌素;在田间,氟吡菌酰胺滴灌施用防治根结线虫的效果低于灌棵处理,但高于相同剂量下的冲施处理,与1.5 倍氟吡菌酰胺剂量冲施时防治效果相当。林雪[4]等研究表明,选取不同施用量的41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂防治秋茬黄瓜根结线虫病,与10%噻唑膦颗粒剂对比,均可以抑制土壤线虫的增加,通过对比防治效果和效益,推荐667 m2使用41.7%氟吡菌酰胺悬浮剂143 mL,可增加效益4 163 元。
氟烯线砜是由以色列马克西姆公司(现安道麦)于1993-1994 年研发的杂环氟代烯基砜类杀线虫剂。氟烯线砜为非熏蒸性杀线虫剂,低毒,具有触杀作用,抑制线虫获取脂质能量储备,阻断线虫获取能量通道,从而杀死线虫。
研究表明,氟烯线砜不同于氨基甲酸酯类、有机磷类、大环内酯类化合物,其杀线虫效果不可逆转,线虫在接触药液后48 h 内死亡。氟烯线砜对线虫的卵、幼虫、成虫3 种形态均有较好的杀灭效果。其作用于卵时,具有一定的杀卵作用,降低卵孵化率;作用于幼虫时,引起幼虫僵直和瘫痪,削弱口针推挤及取食活动,影响其代谢及脂肪积累。
淡紫拟青霉属于内寄生性真菌,是一些植物寄生线虫的重要天敌,能够寄生于卵,也能侵染幼虫和雌虫,可明显减轻多种作物根结线虫、胞囊线虫、茎线虫等植物线虫病的危害。
淡紫拟青霉是南方根结线虫与白色胞囊线虫卵的有效寄生菌,对南方根结线虫的卵寄生率高达60%~70%。淡紫拟青霉菌对根结线虫的抑制机制是淡紫拟青霉与线虫卵囊接触后,在黏性基质中,菌丝包围整个卵,菌丝末端变粗,由于外源性代谢物和真菌几丁质酶的作用使卵壳表层破裂,随后真菌侵入并取而代之。淡紫拟青霉也能分泌毒素对线虫起毒杀作用。
虽然淡紫拟青霉问世多年,但国内登记产品的数量仅有11 个,市场推广应用有限,根本原因是见效慢;微生物农药在不同地区、不同气候条件下环境适应性不同;储备、运输需要一定的条件。
棉隆是一种高效、低毒、无残留的广谱性土壤熏蒸消毒剂。施用于潮湿的土壤中时,棉隆在土壤中分解成有毒的异硫氰酸甲酯、甲醛和硫化氢等,迅速扩散至土壤颗粒间,有效地杀灭土壤中各种线虫、病原菌、地下害虫及萌发的杂草种子,从而达到清洁土壤的效果。
截止2022 年1 月,国内只有浙江大鹏药业股份有限公司、江苏省南通施壮化工有限公司、顺毅南通化工有限公司、广东广康生化科技股份有限公司4 家企业生产原药,登记制剂数量为5 个。由于土壤熏蒸处理技术要求高,故棉隆主要应用于大姜、三七等高附加值经济作物。
威百亩为具有熏蒸作用的二硫代氨基甲酸酯类杀线虫剂,其在土壤中降解成异硫氰酸甲酯,抑制生物细胞分裂和DNA、RNA 和蛋白质的合成以及造成生物呼吸受阻,能有效杀灭根结线虫、杂草等有害生物,从而使土壤得以净化。截止2022 年1 月,国内只有利民化学有限责任公司、浙江大鹏药业股份有限公司、辽宁省沈阳丰收农药有限公司、潍坊中农联合化工有限公司取得威百亩防治线虫的登记。威百亩应用成本低,对土传病害、杂草等具有广谱杀灭作用,因此,近年来销量逐年增加。
三氟咪啶酰胺是科迪华研发的吡啶并咪唑酰胺类(或磺酰胺类)非熏蒸性杀线虫剂,用于蔬菜、果树、马铃薯、番茄、葡萄、柑橘、葫芦、草坪、核果、烟草,以及大田作物等,能够有效防治烟草根结线虫、马铃薯茎线虫、大豆胞囊线虫、草莓滑刃线虫、松材线虫、粒线虫及短体(根腐)线虫等。
2019 年底,科迪华与中国植物病理学会植物病原线虫专业委员会签署合作协议,携手深化线虫防治的合作,这也预示着三氟咪啶酰胺在中国市场的上市进入倒计时。
三氟咪啶酰胺被IRAC归入N-UN (未知)作用模式(MoA)分类组,试验证明,三氟咪啶酰胺通过滴灌、苗床或土壤定向喷灌、微型喷灌/喷灌,以及种植前穴淋溶、沟施等各种灵活方法施用1 次之后,均可快速且不可逆转地降低靶标线虫运动性和感染性,使其在几天内死亡,并能提供持久防护,有效减少根系损伤,有望成为土壤综合治理的高效工具。
溴虫氟苯双酰胺属间苯甲酰胺基苯甲酰胺类杀虫剂,由日本三井农业化学公司和巴斯夫联合开发,是世界上第一个被全球植保协会旗下的杀虫剂抗性行动管理委员会归类为第30 组的杀虫剂。溴虫氟苯双酰胺主要用于防治绿叶蔬菜、多年生作物和谷物等的鳞翅目、鞘翅目、白蚁以及蚊蝇等害虫,另外也可用作种子处理剂,防治危害谷物的线虫。
截至目前,巴斯夫以溴虫氟苯双酰胺为核心成分的种子处理产品已经在美国获批,为谷物种植者提供新型种子处理技术以防控线虫。溴虫氟苯双酰胺与线虫的中枢神经系统结合,导致神经和肌肉活动亢进,最终彻底杀灭该害虫。
目前,溴虫氟苯双酰胺已经在中国获得登记,预计其种子处理产品在中国上市后,将逐步改变小麦、水稻、玉米等粮食作物线虫防控无药可用的局面。
三氟杀线酯是由山东中农联合生物科技股份有限公司创制的杀线虫活性成分,截至目前,三氟杀线酯已经获得中国、美国、欧盟和澳洲的专利授权,预计2022 年投放市场。
室内毒力测试结果表明,三氟杀线酯对南方根结线虫卵毒力平均值IC50为8.92 mg/L,对J2 毒力平均值LC50为16.91 mg/L,与噻唑膦相当;大田试验平均防效约为67%,优于阿维菌素和氟吡菌酰胺,与噻唑膦相当。
三氟杀线酯毒理学数据:无致突变作用;大鼠急性经口、经皮、吸入毒性都属于“低毒”;豚鼠急性皮肤、兔急性眼睛刺激强度为“无刺激性”;对皮肤变态反应试验分级为“弱致敏物”。
研究人员认为,与主流杀线虫剂相比,三氟杀线酯具有低毒、安全性高、持效期长且与噻唑膦无交互抗性的优点,有良好的应用开发前景。
线虫作为影响作物丰产丰收的隐形杀手,从发现到认知是一个漫长的过程。以水稻潜根线虫为例,发生率在95%以上,通过水旱轮作就可以解决问题。另外,由于作物线虫病往往与其他病害混合发生,导致诊断存在一定的困难;同时,线虫病害往往很容易与根瘤等发生混淆,导致误诊。所以线虫防治并不难,线虫防治知识的科普和推广显得尤为关键。
解决线虫的问题,仅靠药剂防治是不够的,应首先解决土壤健康问题,通过活性微生物菌剂的使用,改良土壤,恢复土壤中丰富的微生物种群,增强植株根系免疫力,再结合不同杀线剂产品的交替使用,使线虫的数量维持在一个较低的水平。因此施用功能微生物的土壤处理剂是解决土传性病害的主要发展方向。
在欧美等发达国家,土壤熏蒸是解决土壤问题的一种重要途径。而在中国,土壤熏蒸目前主要应用于生姜、三七、草莓、西洋参等高价值经济作物,成效十分显著。由于土壤熏蒸技术门槛高,需要建立专业化的技术服务团队,进行技术推广,向土壤修复领域延伸,已经成为一种趋势。
刘艳红[5]等研究表明,分别采用威百亩、阿维菌素和石灰氮3 种土壤消毒剂,均可显著抑制根结线虫的侵染,并且促进番茄生长,提高果实品质,增加产量,其中威百亩和阿维菌素的处理效果最好。
高温闷棚,就是利用阳光照射和生物菌进行棚内消毒,一般在6 至8 月中下旬进行。高温闷棚的好处在于:有利于杀灭病菌和虫源,提高有机肥肥效,分解农药残留。其中,高温闷棚又分为生物菌+太阳能闷棚和化学药剂闷棚,目前在山东寿光地区得到大面积应用推广,能够有效减少全年杀线虫剂的用药次数。
胡长效[6]等研究表明,氟吡菌酰胺、威百亩和异硫氰酸烯丙酯具有较高的室内毒力和优异的田间闷棚防效,建议推广应用。
在土壤环境中,线虫一直都存在。线虫之所以爆发成灾,除了与作物连年重茬种植有关,同时也与植物的健康状况息息相关。通过腐殖酸、海藻酸、氨基酸等生物刺激剂,或者有机肥、土壤调理剂等,与杀线虫剂搭配使用,在杀线防线的同时,提升植物本身的抵抗力,将成为未来一个重要的发展方向。
杨德荣[7]等研究表明,将传统有机肥、凹凸棒土、腐植酸以及复合生物刺激素有机融合,制得一种具有抑制线虫和土传病害作用的功能有机肥,与传统药剂协同,对烟草根黑腐病和根结线虫病的防效分别达82.4%和86.2%,对番茄根结线虫的防效达86.7%。
线虫防控是一场持久战,同时,线虫防治也绝不能依靠单兵作战,需要打造集植保、土壤改良、植物营养、田间管理等一体的综合防控解决方案。从短期来看,化学防治见效快、效果好,依然是最主要的线虫防控手段;从长远来看,生物防控将获得飞速发展。随着国家对农药减施增效和农业绿色发展的重视,加快杀线虫剂新农药品种研发,提升制剂加工水平,加大市场推广力度,做好增效助剂的开发与应用,将是破解部分杀线虫剂品种抗性问题的重点。