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蔬菜绿色防控技术研究现状及展望

时间:2015-11-23 来源:未知 作者:学术堂 本文字数:5699字
标题

  绿色防控是指利用对环境友好、生态和谐及有利食品安全等措施来防控农作物病虫害的一种可持续的病虫害治理方法,是保障当前国内外普遍关心的粮食安全和环境安全的重要保障措施之一。绿色防控既是农业可持续发展与农产品安全生产的保障,又符合保护生物多样性、保护生态安全的需求。在绿色防控中最常见的就是生物农药。特别是进入21世纪以来,随着全球对环境保护和农产品安全的日益关注,该学科在国际上又赢得了新的关注与新的发展机遇,在植物保护学学科中的地位与作用也愈加突显,具有广阔的发展前景。

  1 我国蔬菜绿色防控的具体形式

  1.1 生物农药的应用

  生物农药是指“利用生物活体或其代谢产物对害虫、病菌、杂草、线虫、鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂,或者是通过生物或仿生技术合成具有农药功能作用的生物制品”.我国的生物农药产品类型有:(1)微生物农药类:

  包括细菌类农药:Bt杀虫剂、芽孢杆菌类杀菌剂等;真菌类农药:白僵菌、木霉菌等;病毒类杀虫剂:斜纹夜蛾核多角体病毒、棉铃虫核多角体病毒等;(2)农用抗生素类:包括井冈霉素、浏阳霉素、多抗霉素、阿维菌素等;(3)植物源农药类:包括鱼藤酮、皂素烟碱、印楝素等;(4)植物生长调节剂类:包括5406细胞分裂素、赤霉素、脱落酸等;(5)植物免疫激活剂类:包括免疫激活蛋白、氨基寡糖素等。

  1.1.1 微生物农药

  应用最广泛的是苏云金杆菌(Bt,Bacillusthuringiensis),已发现140多种晶体毒素,全球每年市场销售48亿美元Bt产品。我国是Bt、阿维菌素、井冈霉素的生产与应用及出口大国,Bt年产值约3.5亿元,年出口1.5亿元左右,阿维菌素年产值15亿元,年出口约7亿元。木霉菌等真菌生物农药发酵产生抗逆性孢子工艺也取得了突破。

  1.1.2 植物源农药

  植物是生物活性化合物的天然宝库,其产生的次生代谢产物超过40万种,其中大多数化学物质如萜烯类、生物碱、类黄酮、甾体、酚类、独特的氨基酸和多糖等均具有杀虫和抗菌活性。主要植物源农药有蛇床子素、苦参碱和印楝素等。

  1.1.3 病毒类杀虫剂

  病毒类杀虫剂主要用来防治鳞翅目、双翅目、膜翅目和鞘翅目害虫。目前已知至少有20余类的昆虫病毒,但研究历史最长、防治应用最广的是杆状病毒科的核型多角体病毒(NPV)、颗粒体病毒(GV)和呼肠孤病毒科的质型多角体病毒(CPV)。昆虫病毒作为杀虫剂,具有以下特性:(1)专一性:只感染宿主昆虫;(2)流行性:可在害虫种群中流行传播;(3)持续性:

  病毒在自然界中长期流行传播,控制害虫种群数量,NPV在土壤内可保持活性达5年之久;(4)安全性:不污染环境、天敌和哺乳动物(人);(5)局限性:与化学农药比有潜伏期,适用于稳定的农林生态系统中。

  1.2 昆虫天敌的应用

  常用天敌包括:赤眼蜂、捕食螨、豌豆潜蝇姬小蜂、烟蚜茧蜂、少脉蚜茧蜂、稻螟赤眼蜂、蠋蝽、大眼长蝽、烟盲蝽、龟纹瓢虫、异色瓢虫、七星瓢虫、多异瓢虫、大草蛉、丽草蛉、中华通草蛉、智利小植绥螨等。目前天敌昆虫的扩繁技术相当成熟,已经筛选了10余种天敌昆虫的人工饲养方法,涵盖瓢虫、草蛉、蠋蝽等类群,成本是国际通用成本的1/5,突破了大规模扩繁的技术瓶颈。我国害虫天敌的生产与利用技术处于国际领先水平,赤眼蜂的人工繁殖与应用全球面积最大,年繁蜂量100亿头左右,应用133万hm2以上。

  1.3 昆虫性诱剂的应用

  昆虫性诱剂主要是利用昆虫成虫性成熟时释放性信息素引诱异性成虫的原理,人工合成昆虫性信息素化合物,通过干扰雌雄交配,减少受精卵数量,达到控制靶标害虫的目的。据统计,应用性诱剂防治农业害虫,其平均防治效果为50%~80%,每个生长季可减少化学农药使用2~3次,减少农药使用量30%以上,每667 m2成本比化学防治区节省30元以上。性诱剂对抗药性很强的斜纹夜蛾、小菜蛾、烟青虫等害虫有化学农药无法比拟的优势。

  2 蔬菜绿色防控技术的研究现状

  2.1 蔬菜生物防治技术集成模式

  主要模式有:杀虫灯(性诱剂)+色板模式、杀虫灯(性诱剂)+生物农药模式、防虫网+色板+生物农药模式、性诱剂+生物农药+天敌模式。

  2.2 化学肥料和农药减施增效综合技术研发

  通过化学肥料和农药高效利用机理与限量标准、肥料农药技术创新与装备研发、化肥农药减施技术集成与示范应用研究,构建化肥农药减施与高效利用的理论、方法和技术体系。到2020年,氮肥利用率由33%提高到43%,磷肥利用率由24%提高到34%,化肥氮磷减施20%,化学农药利用率由35%提高到45%,化学农药减施30%,农作物增产3%,实现提质、节本、增效。

  2.3 新型农药及化学农药替代技术研发

  以蔬菜主要有害生物为对象,研发RNA干扰调控技术与产品、作物免疫诱导与化学调控技术与产品、生物活体防控技术与产品、生物代谢产物防控技术与产品、物理防控技术与产品、化学农药智能控释技术及产品、农药协同增效技术与产品,为化学农药减施和蔬菜安全生产提供产品与技术支撑。

  2.3.1 干扰防控技术与产品研发

  研究病虫生长发育和侵染危害关键基因的功能,高通量筛选适用于RNA干扰(RNAi)的控害关键基因,研究多基因聚合载体技术,研发防控病虫RNAi产品规模化生产工艺及应用技术。RNAi精准控害技术已被广泛用于研究生物基因功能、控制动物疾病和植物病毒、病虫的危害。

  最近几年基于RNAi的抗病虫策略发展迅速,这种策略(RNAi作用机制)是通过在植物中表达病虫基因的双链RNA,诱导产生小分子干扰RNA,干扰或沉默病虫害关键基因,从而抑制病虫的生长、发育以及致病性,实现作物对病虫害的抗性;也可以体外合成和喷洒病虫基因小分子RNA,干扰或沉默病虫关键基因,达到控制病虫危害的目的。如上所述,利用RNAi技术控制植物病虫危害具有靶标多和高度特异性的优点,在植物病毒和病虫害防治中显示出了广阔的应用前景。随着各种大规模病虫基因组测序的完成,这些基础信息为RNAi技术在植物病虫害防控上提供了技术基础,可以将病虫害基因导入植物体内,获得抗病虫的转基因植物或者在体外合成和喷洒病虫基因小分子RNA,干扰或沉默关键基因;利用聚合载体,容易实现多个病虫害的聚合防控。但由于病虫自身具有较强的系统恢复和自愈能力,使得活体RNAi技术遇到了一定的挑战,保证靶基因的高效、特异性沉默成为RNAi技术应用的核心问题。

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