我国茶树叶部主要真菌病害绿色防控现状与展望

赵永田, 马 悦, SHETH Sujitraj, 胡德禹, 陈 卓*

(1. 黔南民族师范学院生物科学与农学院，都匀 558000；2. 贵州大学绿色农药全国重点实验室，贵阳 550025；3. 贵州大学农学院，贵阳 550025)

茶树Camelliasinensis起源于我国,当前的栽培面积约330万hm2,是我国重要的经济作物[1]。茶叶在古“丝绸之路”到今“一带一路”的发展中都发挥着重要作用,已成为世界上最受欢迎的饮品之一,同时也是我国茶树主栽区的富民产业和乡村振兴支柱产业[2-4]。但随着茶树区域化集约种植,以及化学农药的长期使用,茶园生物多样性降低,病虫多发难防,且新发病虫增长明显[5-7]。尤其是真菌性病害,近30年新增病害病原达20余种[8]。

2015年,我国农业农村部出台了《到2020年农药使用量零增长行动方案》,表明化学农药的减施成为必然。次年,科学技术部发布了“茶园化肥农药减施增效技术集成研究与示范”国家重点研发计划项目,研究了茶树病虫害绿色防控技术,总结了化学农药减施增效的经验,实现了化学农药减量25%的目标。近年来,国内学者对茶饼病、茶炭疽病、茶轮斑病、茶白星病等重大真菌病害,开展了病害发生流行调查,绿色防控技术研究、集成与示范,取得了较好的效果。但随着国家对茶叶质量安全要求的提高、极端气候所致茶树灾害频发、茶园生物多样性丧失造成茶园自身控害能力下降等,我国茶树真菌病害的发生流行及绿色防控面临新的挑战。尤其在2022年,农业农村部发布了新一轮的《到2025年化学农药减量化行动方案》,明确要求化学农药的施用量在“果菜茶”等作物上再减少10%,且要求绿色防控技术在优势产区基本全覆盖。在此背景下,亟待总结近年来我国在茶树主要真菌病害绿色防控技术上的经验和成果,梳理存在的关键问题。因此,本文概述了我国茶树主要叶部真菌病害的发生流行、病害病原的鉴定和致病机制,系统梳理茶树的健康栽培、免疫诱抗、生物防治和化学防治技术,重点分析茶树真菌病害治理所面临的挑战,并结合国家在兴农战略、植保防控理念及茶产业健康发展等方面出台的政策和文件,展望我国茶树叶部真菌病害的绿色防控路径,以期为我国茶树叶部真菌病害的绿色防控和茶产业高质量发展提供参考。

1 我国茶树叶部主要真菌病害的发生流行

茶树因其特殊的生长环境,导致叶部病害的发生与环境的温湿度密切相关。相比根部、茎部病害,茶树叶部病害发生多且严重。叶部真菌病害主要分为低温高湿型、高温高湿型病害。

1.1 低温高湿型病害

茶饼病在我国首次报道时间为1956年,现已是我国四大茶区最常见的病害之一[9]。该病高发于嫩叶,发生流行规律受湿度的影响较为明显[10]。当湿度超过85%时,将迎来发病盛期,且孢子量与湿度呈正相关[11-12]。该病在2010年之后,流行期延长,高发期明显呈现两次,且第二次几乎无地域差异,常发生在9月-10月。

茶白星病一度被认为是生理性病害,直到1920年才发现其致病源于真菌[13]。该病害主要危害嫩叶、嫩芽等,是我国西南、江南茶区重点防控的病害,严重时导致减产达50%。当气温达到10℃,遇到连续3 d多雾阴雨天气,易导致大流行,且海拔与发病呈正相关。该病害在春秋季节各有一次发病高峰期,但不同茶区因海拔、阴雨天气等不同而有所差异[14]。

1.2 高温高湿型病害

茶炭疽病是我国四大茶区高发病害,早在1959年就报道其发病率高达90%[15]。其主要危害成叶,高发期为6月-9月,个别茶区在11月-12月还出现一次高峰期。且低洼茶园较其他茶园的发病严重[16]。

茶轮斑病最早于1915年报道,随后在我国各茶区有发现[13]。该病害可危害嫩叶、成叶、老叶等,在丘陵和平地茶区发病较为严重。当温度超过25℃,湿度达85%以上时,易导致大流行[17]。

综合文献资料,普遍认为茶赤叶斑病属高温高湿型病害,但部分研究调查发现,在高温干旱月份,该病发生较为严重,甚至与降水量呈负相关[18-20]。该病暴发的具体原因是干旱引起茶树抗病性减弱,或低湿环境利于病原致病,还有待深入探究。

2 茶树叶部真菌病害的病原鉴定

2.1 茶饼病

长期以来,茶饼病的病原被认为是坏损外担菌Exobasidiumvexans,属于专性寄生菌。近年来的研究发现,该菌可在人工培养基上生长,并可通过单孢子法分离获得纯株[21-22]。但也有研究表明,在印度茶区茶饼病病叶中分离出22种拟盘多毛孢属Pestalotiopsis真菌、8种黑孢属Nigrospora真菌等42个菌株,并无坏损外担菌[23]。对广东茶饼病病叶开展主要致病菌分析,发现枝孢属Cladosporium是优势菌,链格孢属Alternaria丰度较高,同时采用孢子弹射法分离鉴定茶饼病病原为枝状枝孢菌Cladosporiumcladosporioides[24]。由此可见,茶饼病的病原菌体外培养较为困难,虽有部分文献报道可成功分离鉴定,但业界仍存在争议。该病是否由多种微生物协同致病,还有待深入研究。

2.2 茶白星病

茶白星病的病原首次由日本学者鉴定为茶叶叶点霉Phyllostictatheaefolia,后又分离出茶痂囊腔菌Elsinoeleucospila[13]。1980年,我国学者通过形态学鉴定茶白星病的病原为茶叶叶点霉P.theaefolia。随后,又有报道采用分子生物学技术鉴定其病原为茎点霉Phomasp.和茶痂囊腔菌E.leucospila[25-26]。虽然研究报道的茶白星病症状相似,但为何分离鉴定出3种不同种属的病原,一直没有合理的解释和定论。

2.3 茶炭疽病

关于茶炭疽病病原的研究,最有争议的是其病原炭疽菌属Colletotrichum的种类问题和致病力问题。我国学者陆续从炭疽病叶中分离出尖孢炭疽菌C.acutatum、博宁炭疽菌C.boninense、松针炭疽菌C.fioriniae、果生炭疽菌C.fructicola、胶孢炭疽菌C.gloeosporioides、喀斯特炭疽菌C.karstii、山茶炭疽菌C.camelliae、暹罗炭疽菌C.siamense、君子兰刺盘孢C.cliviae、异国刺盘孢C.alienum等10种已知种,及隐秘炭疽菌C.aenigma、内生炭疽菌C.endophyticum、平头刺盘孢C.truncatum等3个新记录种,及重庆炭疽菌C.chongqingense、河南炭疽菌C.henanense、江西炭疽菌C.jiangxiense、无锡炭疽菌C.wuxiense等4个新种,此外,还有1株不确定刺盘孢菌Colletotrichumsp.[27-32]。其中,山茶炭疽菌C.camelliae和果生炭疽菌C.fructicola为我国各茶区优势菌群,但不同菌株间的致病力不同,即使是同种菌群不同菌株的致病力也表现出差异[33]。尤其是部分不致病或疑似致病的菌株是否为病原,还有待商榷。此外,研究表明炭疽菌属Colletotrichum可同时引起茶炭疽病和茶云纹叶枯病,但两者田间发病症状表现各异,造成这种病症的具体原因尚不清楚[34]。

2.4 茶轮斑病

1973年,日本学者首次鉴定茶轮斑病的病原为长毛多毛孢Pestalotiopsislongiseta,随后各国学者相继分离鉴定出近40种病原。其中,我国发现近30种,主要为拟盘多毛孢属Pestalotiopsissp.、假拟盘多毛孢属Pseudopestalotiopsissp.和新拟盘多毛孢属Neopestalotiopsissp.[35]。本团队从贵州惠水县、开阳县茶园中分离到2株不同的茶轮斑病病原,为茶假拟盘多毛孢P.camelliae-sinensis和茶拟盘多毛孢P.theae[36-37]。茶轮斑病的病原较多,是否和茶树品种、地域、茶园生态环境等因素有关,还有待进一步研究。

3 茶树叶部主要真菌病害的致病机制

3.1 茶饼病

茶饼病菌入侵茶树后的致病因子,以及转录调控过程、信号识别等报道较少,还无法从分子层面解析其致病机制。目前主要是从茶饼病菌对茶树叶片组织结构的影响方面解析其致病机制。本团队研究表明,茶饼病菌孢子萌发后形成芽管,随后尖端膨大形成附着胞并分泌黏液附着在茶树叶片表面,逐渐在组织表面形成穿孔,并侵入角质层,随后在海绵组织处大量增殖和扩散。此过程中大量消耗了组织的营养,破坏细胞的结构,导致细胞逐渐坏死[38]。

3.2 茶炭疽病

茶炭疽病菌的致病机制研究较多,既有病原侵染组织的致病表现,也有病原致病的分子机制证据。关于病原侵染组织的机制,一般认为炭疽病是由炭疽菌半营养感染策略入侵和定殖茶树所导致。在这一策略下,炭疽菌分生孢子吸附在茶树叶片表面,在植物信号的刺激下形成芽管,进而分化为附着胞,在叶片损伤部位或气孔处侵入角质层,随后进入细胞内部,产生初级菌丝和可继续侵染的囊泡。在此阶段,大量吸收寄主半生物营养,但宿主尚不表现症状,宿主细胞依然具有活力。随后初生菌丝产生次生菌丝和继续扩大侵染范围并定殖,次生菌丝分泌酶穿透细胞膜导致细胞死亡[39]。

在炭疽菌侵染寄主的过程中,已发现部分致病因子(表1)。其中,分生孢子的萌发是侵染的首要条件,且已有研究表明,新型致病基因 (novel pathogenic gene,Npg1)、甾醇 3-β-葡萄糖基转移酶 (sterol 3-beta-glucosyltransferase, Chip6)、 Rac 家族小 GTP 酶 (Rac family small GTPase, Rac1)、寡肽转运蛋白 (oligopeptide transporter, Opt1)、细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂1A (cyclin-dependent kinase inhibitor 1A, Cap20)、丝裂原活化蛋白激酶 (mitogen-activated protein kinase, Mk1)、热激转录因子(heat shock transcription factor, Hsf1)、肌动交联丝束蛋白同源物(an actin cross-linking protein fimbrin homologue, Fim1)等调控分生孢子的萌发和附着胞的形成[40-48]。WD-40重复蛋白(WD 40-repeat protein, Cmr1)、聚酮合成酶(polyketide synthase, Pks1)、小柱孢酮脱水酶 (scytalone dehydratase, Scd1)、 C2H2锌指蛋白转录因子(C2H2 zinc-finger protein transcription factor, Azf1)等可激活附着胞黑色素的生物合成[47,49-51],bZIP转录因子(a bZIP transcription factor, Ap1)、钙调磷酸酶反应转录因子(calcineurin-responsive transcription factor, CrzA)等参与调控炭疽菌细胞壁的完整性和致病力,促进附着胞的黑化和定殖[52-53]。活体营养相关分泌蛋白(biotrophy-associated secreted protein, Bas2)、 SNF1相关蛋白激酶(sucrose nonfermenting (SNF1)-related protein kinase, Snf1)、内吞相关蛋白(endocytosis-related protein, End3)、角质酶(cutinase, Lcut1)、果胶酶合成相关基因(pectin lyase gene,Pnl-1、pectate lyase gene,Pel-B、pectic lyase gene,Pel1)等调控细胞壁的降解、穿透和感染宿主组织[54-61]。此外,丝氨酸/苏氨酸激酶(serine/threonine kinase, Sat4)、谷氨酸脱氢酶(glutamate dehydrogenase, Gdh2)、谷氨酰胺合成酶(glutamine synthase, Gs1)、谷氨酸转运体(glutamate transporter, Glt)、氨渗透酶(ammonia permease, Mep)等参与激活氮代谢以实现氨积累,调节内环境的pH以实现宿主细胞壁降解、穿透以及成功定殖[62-63]。

表1 炭疽菌致病因子及功能Table 1 Pathogenic factors of Colletotrichum gloeosporioides and their functions

3.3 其他病害

茶白星病菌和茶轮斑病菌具体的致病机制还未见有报道,还需要开展深入的研究,以揭示其致病过程,为绿色防控提供理论依据。

总之,除炭疽病外,其余茶树叶部真菌病害的致病机制还不清楚,尤其在分子层面的调控机制研究较少。

4 主要的绿色防控技术措施

4.1 茶树健康栽培

4.1.1抗病品种

选育抗病品种是实施绿色防控的首要措施,是最经济有效的手段。据统计,我国已有超过128个茶树品种获得登记,为抗病品种筛选提供了丰富的资源库[64]。虽然目前对重大病害几乎无免疫品种,但已筛选到多个高抗品种(表2)。其中针对茶饼病和茶炭疽病的高抗品种报道较多,而茶轮斑病和茶白星病的高抗品种相对较少,但茶轮斑病和茶白星病均可危害嫩叶,对茶叶品质影响较大,需进一步加强抗病品种的选育。虽然已经开展了大量抗病品种的筛选工作,但抗病品种资源有限,缺乏大面积推广应用的主导品种。

表2 茶树抗真菌病害部分品种Table 2 Some varieties of tea plant resistant to fungal diseases

4.1.2茶园间作控害模式

合理的间作,不仅可高效利用土地生产力,同时可减少病虫害的发生,达到提质增效的目的。已有研究表明,茶园间作花椒Zanthoxylumbungeanum、大豆Glycinemax等,可有效减少茶饼病的发生[73]。茶园间作大豆、玉米Zeamays可有效降低炭疽病的发病率[74]。但茶园间作厚朴Houpoeaofficinalis,茶饼病和炭疽病的发病率均升高[74]。因此,在茶园间作其他植物,需从茶园生态系统构成、茶树病虫害发生流行、茶叶产量和品质等角度进行多年多点的试验和评价。本团队经多年的田间实践,发现在贵州高海拔的幼龄茶园中间作三叶草Trifoliumrepens,除具有控草功能外,还可提高土壤肥力,增加茶园物种丰富度,改善茶园生态环境,从而有效降低茶树病害的发生(图1)。

图1 贵州省幼龄茶园间作三叶草的生态茶园创建模式Fig.1 Ecological tea garden establishment model of intercropping clover in young tea gardens in Guizhou province

4.1.3茶树合理“采修”控害模式

本团队提出“合理采摘、控病增效”技术,创建了时空场景下,以“控病增效”为导向的芽叶协同采摘技术,改善了茶园通风和透光,增强了树体树势,压低了病原基数,改变了病原菌的寄生部位,减少了病原菌的侵染部位,减轻了病害的发生和危害。实践证明,采用在春茶后重修剪1次、夏茶及秋冬茶轻修剪1～3次,可避开茶炭疽病、茶白星病等病害的发病盛期,减少病害的发生程度。

4.1.4茶园平衡施肥控害提质模式

茶树虽对氮肥需求量大,但偏施氮肥会使茶叶更加柔嫩,加重叶部病害的发生,而增施钾肥、沼液肥等可提高对茶饼病、茶炭疽病等的抗病能力,降低发病率。本团队发现幼龄茶园间作三叶草,不但可以增加土壤氮肥,还可以分解土壤中不易溶解的磷和钾,提高肥料的转化利用,从而增强树势。

4.2 茶树免疫诱抗

通过施用外源免疫诱抗物质来提高植物寄主的抗病性和抗逆性已成为一种新型的绿色防控技术。虽然这种方式不直接杀死病原菌,但它通过激活植物体内防御系统和代谢调控系统产生防御反应,不仅可抑制病菌的侵染,还可改善植物的抗逆性,增产增效。十余年来,本团队建立以氨基寡糖素免疫诱抗产品为核心的茶树病害防控应用和推广技术体系,针对茶饼病、茶白星病、茶轮斑病、茶圆赤星病,集成创新了“强树体、切途径、压菌源”等的防治关键技术,病害总体防效达50.0%～80.2%。氨基寡糖素除了本身具有诱导抗病效果外,和部分生物药剂混配也有较好的协同作用,尤其和多抗霉素的协同效果最为突出,在多地茶园茶饼病、茶叶斑病上具有较好的防效[75]。作用机制的研究表明,氨基寡糖素可通过一种磷酸化蛋白级联反应,诱导寄主过氧化氢酶的表达,实现免疫调控作用。但氨基寡糖素和部分化学杀菌剂的复配或混用,协同控害效果尚不理想[76]。壳寡糖、水杨酸、茉莉酸、苯并噻二唑、氯化钙等也可诱导茶树对茶饼病的抗性[76-78]。24-表油菜素内酯、多效唑、矮壮素则可诱导茶树提高对炭疽病的抗性[16,79]。因此,基于免疫诱抗的原理进行茶树叶部病害的控制,从理论机制到产品开发、田间应用,还有很多工作值得深入研究。

4.3 生物防治

生物防治具有对环境友好、安全性高、防治有效期长等优点,特别适合作为茶叶病害的治理手段。目前已筛选到酸疮痂链霉菌Streptomycesacidiscabies、枯草芽胞杆菌Bacillussubtilis等对茶饼病具有较好的拮抗作用[80]。藤黄生孢链霉菌S.luteosporeus、解淀粉芽胞杆菌B.amyloliquefaciens、类棘孢木霉Trichodermaasperelloides、棘孢木霉T.asperellum等对茶炭疽菌具有较明显的拮抗作用[81-84]。解淀粉芽胞杆菌B.amyloliquefaciens、埃里希青霉Penicilliumehrlichii、枯草芽胞杆菌、短密木霉T.brevicompactum、贝莱斯芽胞杆菌B.velezensis对茶轮斑病的抑制效果较好[85-86]。微生物次生代谢产物中以多抗霉素、武夷菌素对茶饼病的效果最佳[87]。多抗霉素、申嗪霉素、嘧啶核苷类抗菌素单用或与赤·吲乙·芸苔混用对茶白星病的防效突出[88-89]。诺沃霉素A、宁南霉素、春雷霉素、武夷菌素、中生菌素和四霉素的复配等对茶轮斑病表现出较好的抑菌效果[90-94]。在植物源的活性物质中,香芹酚、补骨脂种子提取物、柠檬醛、松针制剂、蛇床子素等对茶饼病具有较好的防效[95-96]。大黄素甲醚、香菇多糖、百里香酚、愈创木酚等对茶炭疽病表现优异[97]。百里香酚、氧苦内酯等对茶轮斑病具有较好的抑制活性[98]。而茶白星病在生物防治方面的研究较少,尤其是对生防菌和植物天然产物的筛选和活性评价方法,还需要加强。本团队针对茶树叶部新发病害病原茶拟盘多毛孢菌P.camelliae-sinensis、Didymellasegeticola等,筛选出具有较好防效的生物农药品种,如申嗪霉素、中生菌素等,为茶树病害的生物防治提供了技术贮备[25,91,99-102]。

4.4 化学防治

虽然健康栽培、生物防治等措施在茶树真菌病害治理中发挥了巨大的作用,但化学杀菌剂的主导地位依然不可忽视。例如,吡唑醚菌酯、苯醚甲环唑等杀菌剂对茶饼病、茶炭疽病、茶白星病等的田间防治效果相对稳定,且可兼治多种病害[76,103]。但我国在茶树上登记的杀菌剂品种较少,难以应对近年来茶树病害危害加剧、急需用药的现状。因此,亟待面向茶树重大病害加强绿色化学杀菌剂的创制,为茶树叶部病害的治理提供产品贮备。

为保障“贵州生态茶和干净茶”,本团队提出了“生态为根、农艺为本、生防为先”的茶树病虫害绿色防控策略,构建了基于作物健康导向的“全程免疫诱抗”生态调控技术体系,提出在病害初期合理采用“氨基寡糖素+申嗪霉素”药剂组合,及病害盛发期合理采用“嘧菌酯”等绿色农药的措施,激活寄主抗病活力,压低病原基数,减少病原传播几率,有效防控茶饼病、茶炭疽病、茶白星病等,连续多年检测农残率为0%,有效保障茶叶质量安全。

5 挑战与发展机遇

5.1 挑战

生态文明建设和绿色发展理念对当前我国农业发展提出了更高的要求。尤其在“双减”要求和食品安全备受关注、畅通国内国际双循环的压力下,茶产业的提质增效面临多重挑战。

5.1.1茶树叶部新发病害增多,发生流行规律不清,生物学特性研究不足

气候变化已成为当前茶园健康生长最为严峻的挑战,受低温胁迫、倒春寒气候、高海拔低温冷凉气候、高热高湿条件、高温干旱等极端气候条件及区域种植制度的影响,病害的发生与流行规律改变,新发病害频发。自2018年以来,本团队已从贵州茶园分离鉴定出7个新发病害的病原,分别为Didymellasegeticola、荸荠茎点霉D.bellidis、高粱附球菌Epicoccumsorghinum、黑附球菌E.nigrum、可可毛色二孢Lasiodiplodiatheobromae、长柄链格孢Alternarialongipes、E.mackenziei[104-111]。国内其他团队也报道了茶叶斑病的新病原层出镰刀菌Fusariumproliferatum、意大利果壳叶点霉Phyllostictacapitalensis、新月弯孢菌Curvularialunata、芦竹节菱孢Arthriniumarundinis、粉红黏帚霉Clonostachysrosea等[112-116]。这些新病原引起茶树叶部病害,造成茶叶质量下降,但其发生流行规律不清,影响了高效、精准的绿色防控方案的制订。茶炭疽病病原种类多,不同地域茶园的优势种群不同,致病性差异较大。同时,部分茶区炭疽病的发生流行变化较大,高峰期由过去1年1次发展演变为1年2次,加大了病害的治理难度。此外,茶饼病病原离体培养较难,难以开展生物学特性的研究,这也限制了病害的有效治理。本团队在贵州茶区的茶叶斑病上先后发现多个新病原。但上述病害的发生流行规律不明确,病原的致病机制不清晰。病原与寄主互作的研究模型、试验的方法手段还不健全和丰富。很多病原生物的致病机制和流行规律,还有待深入研究。

5.1.2农药登记品种少,剂型单一,缺乏精准用药技术

茶树上登记的杀菌剂有效成分少,剂型少,防治病害的应用技术研究不深入。例如,我国仅登记了防治茶饼病和茶炭疽病的农药,而茶轮斑病、茶白星病等叶部真菌病害均无登记品种。登记用于茶饼病防治的杀菌剂只有3种,分别为枯草芽孢杆菌、多抗霉素和补骨脂种子提取物,且枯草芽孢杆菌为2023年6月新获得农药登记许可的防治茶饼病的杀菌剂。其中,田间应用最广的是多抗霉素,但在不同地域的茶园,其防效波动较大,防效在48%～98%,可能与茶树品种、病原生物学特性、茶园生态环境等因素有关[9]。登记用于茶炭疽病的杀菌剂有贝莱斯芽孢杆菌 CGMCC No.14384、几丁聚糖、氢氧化铜、代森锌、吡唑醚菌酯、啶氧菌酯、百菌清、苯醚甲环唑。虽然针对炭疽病的化学杀菌剂种类较茶饼病多,但在田间施用最频繁的仍然是吡唑醚菌酯和苯醚甲环唑。同时用于炭疽病防治的生物农药产品缺乏,活性评价工作仍处于实验室阶段,产品的田间应用技术和防效还需要深入研究。尽管免疫激活剂在茶树病害防治中得到较为广泛的应用,但其在茶树上的作用靶标和调控机制的研究还不透彻。

当前,我国在茶树上登记的农药品种剂型单一,以传统的可湿性粉剂等剂型为主。然而,茶树叶片的界面特性影响了农药在茶叶界面上的润湿、铺展、弹跳、传输等行为[117]。研究表明,茶树叶片的界面特性与茶树品种、叶片叶龄、施肥措施、田间管护、季节变化等相关[118]。当前,仍然缺乏基于茶树叶片界面特性的数据,特别是病害发生后的界面特性数据,还需要开展农药在茶树上的精准用药技术的相关研究,提高防治效果,减少农药在环境中的损失。

近几年,茶叶质量安全稳步提升,农药残留抽检合格率超过98%,但农药残留超标及有害重金属超标等情况还时有发生。同时,2019年,欧盟列出了457种农药在茶叶中最大农残限量范围,这也提高了我国对出口茶叶的要求。为保障我国茶叶质量安全,我国也将茶叶中的农药残留限量增加至65项。然而,我国田间用于茶树病害防治的药剂,水溶性较高,易导致其在茶水中浸出,带来农药摄入的风险。

5.1.3绿色防控技术的组织实施和经营服务模式面临多种问题

尽管茶树病害绿色防控技术的研发和推广应用取得令人可喜的成绩,提出了绿色防控的新理念,研发了一批绿色防控的新产品、新设备,创新了绿色防控新技术,形成了以作物健康为导向的生态茶园防控技术体系。但生物防治与化学防治的协同、健康栽培措施与防控措施的协同、全年期或全生育期茶叶采摘和田间病虫防治的协同、小农户自有茶园的管理与茶叶企业或专业合作社专属茶园管理的协同等,还需要进一步深化研究。此外,受制于资金投入、经营规模、技术要求、劳动力等因素,还需要加大绿色防控示范区的建设力度,提高绿色防控的覆盖率,需要加强统防统治与联防联控的融合发展,需要进一步培育植物保护经营服务组织,探索社会化服务模式。

5.2 机遇与展望

虽然茶树病害绿色防控面临严峻挑战,但在党的十九大报告上提出了生态文明建设和绿色发展理念,尤其是7部委在2019年发布了《国家质量兴农战略规划(2018-2022年)》方案,提出要实施绿色防控取代化学防控行动。2020年国务院颁布了《农作物病虫害防治条例》,将绿色防控作为必须坚持的原则,并将此措施提高到行政法规层面。2021年农业农村部出台了《关于加快发展农业社会化服务的指导意见》,支持社会化服务组织的业务经营范围从粮油作物向果菜茶等拓展。同年,农业农村部等3部委发布了《关于促进茶产业健康发展的指导意见》,支持社会化服务组织开展统防统治融合绿色防控服务模式,减少化学农药的用量。以及中国茶叶流通协会发布了《中国茶产业十四五发展规划建议(2021-2025)》,强调运用信息技术打造茶产业智慧种植平台等。以上文件的出台为茶树病害绿色防控的发展指明了方向,提供了新的发展机遇。

5.2.1培育植保新理念,指导绿色防控技术

绿色植保理念要求防控措施绿色,与环境和谐友好。采用抗病品种是最为经济有效的措施,可避免因施用化学农药所致的安全问题。但茶树品种繁育耗时长,工作量大。因此,基于免疫诱抗理念的茶树病害防控技术成为重要的措施。实践表明,通过施用氨基寡糖素等植物免疫诱抗剂,可激活寄主抗病基因,生成抗病物质,抵御病原侵染,减轻病害症状。当前,业界充分认识到茶园生态调控对害虫控制的效果,但生态系统对茶园微生态系统的影响,及对病害防治的效果,研究还不足。还需要深入研究不同生态区茶园的生态系统构建模式及其对茶园微生态及病害的影响。同时,因为作物在全生育期中的生长发育规律不同,对水肥的需求不同,其病虫害发生规律也有特殊性。因此,需基于作物特殊的生长发育周期,制订精准的防控技术措施。本团队提出了茶树全生育期协同控害增效技术体系,即基于全生育期生长特点,针对真菌病害的发生流行特征,从时空上合理采用多靶向协同的模式进行病害防治(图2)。

图2 基于全生育期理念防控茶树叶部真菌病害Fig.2 Prevention and control of fungal diseases on tea leaves based on the concept of whole growth period

5.2.2研发病害识别与预警的新技术,融入绿色防控技术体系

我国实行“预防为主,综合防治”的植保方针,因此,开展茶树病害的早期识别与预警工作是重中之重,更是判断病害发生趋势和制定防控技术方案的依据。依托传统专业技术人员的田间调查识别与预警已不符合新时期茶园建设与管理的需要。当前,智慧农业不断与茶园管理相融合,深度学习技术、深度监督哈希技术、深度哈希神经网络、遥感技术、AI技术、物联网技术等逐渐在茶树病害的识别、监测与预警等方面得到应用。相信随着技术的进步,未来会有更多的新技术应用于茶园病虫害防治与常规管理中。

5.2.3创制农药新产品,研发施药新器械,保障茶叶质量安全

针对茶树病害登记农药少等问题,急需基于茶饼病、茶叶斑病等重大病害,研究药物关键靶标,创建药物活性筛选平台,开展原创性绿色新农药的创制,以及研究茶叶界面特性,特别是病害发生后的界面特性及茶叶生理生化机制,创制适合茶树叶面界面结构特性的新剂型,特别是符合茶叶质量安全的环境友好的新制剂。基于茶树免疫调控的机制,针对病原真菌侵染、极端气候条件胁迫,开展免疫激活剂的创制和应用。目前,茶树抗病基因功能的研究主要停留在本氏烟Nicotianabenthamiana、拟南芥Arabidopsisthaliana等模式植物上,而在茶树上开展基因沉默技术、基因超表达技术等,还不完全成熟,存在一定的技术难点。当前,关于茶树根部至叶部微生物种群结构及变化规律及与病害间关系的研究尚不透彻,还需要深入研究茶树微生物种群变化规律,基于种群变化规律创制微生物菌剂、菌肥、土壤调理剂等;研究病原微生物与寄主间非编码RNA和编码RNA的跨种调控机理,并以此创制RNA农药产品。针对茶树冠层结构特点及病害发生规律,基于病害发生特征和茶树生长场景,研究药械影响药液传导的规律,研发适合药液的器械和元件,研究施药技术,提高农药的利用率。

5.2.4创新植保服务方式,推动绿色防控技术进步

绿色防控不是采取单项的技术,而是因地制宜地采用多种技术、产品进行集成创新。当前,专业化和社会化的植保服务组织能在人力、产品、装备、技术上进行高效组织,将专业化统防统治和联防联控进行融合发展,解决了小农户在组织化、规模化等方面的问题,节约人力成本,降低农残风险,实现茶产业的专业化、标准化生产,从而有效推动茶产业的高质量发展。