土传性病害的防治策略

摘要:土传性病害是一类重要的植物病害,通常侵染植物根部,引起植物根部乃至全株的病害,造成重大的经济损失,严重阻碍了农业的可持续性发展｡在对植物土传性病害发生规律调查研究的基础上,对其综合防治技术进行了综述与讨论｡

关键词:土传性病害;可持续性发展;综合防治

Strategy for Integrated Control of Soil-borne Diseases

Abstract: Soil-borne diseases usually infect the roots and induce diseases of the roots and even the whole plant. These diseases often cause significant economic losses and severely hamper the sustainable development of agriculture. The integrated control strategy was discussed based on the investigation on the occurrence pattern of the soil-borne diseases.

Key words: soil-borne disease; sustainable development; integrated control

土传性病害是以土壤为媒介进行传播的植物病害,其种类很多,如目前发生最普遍的早疫病､晚疫病､细菌性病害､病毒性病害､苗期的猝倒病､立枯病､叶斑病､炭疽病､白粉病､灰霉病等｡引起土传性病害的土传病原物种类有真菌､细菌､线虫､病毒等[1],防治非常困难,化学防治和抗病育种目前只对少数土传病害有效,对大多数土传病害防效甚微｡目前土传病害的综合防治已成为整个植物病害生物防治的重点｡

近年来随着农业产业结构的深度调整,加上耕作制度､气候条件､作物品种等的变化以及人为不合理或过分干预等影响,我国土传性病害的发生频率和危害程度不断上升,导致防治难度增加,一些病害已呈持续暴发突发之势,导致损失惨重,重者田块绝收,成为阻碍农业生产发展的突出问题[2]｡据联合国粮农组织(AFO)估计,谷物生产因病害损失10%,棉花生产因病害损失12%,全世界因有害生物所造成的经济损失高达1 200亿美元,相当于中国农业总产值的1/2强,美国的1/3强,日本的2倍,英国的4倍多[3]｡有的地方对于病害的新变化未能及时采取有效的防治策略和技术,仅靠化学防治手段,引发了一些负面结果,如致使病害出现抗药性､生态环境遭到污染等,导致病害的危害程度持续加重[4]｡而一旦病害发生,仅靠某一种防治方法难以起到关键作用,因此需要进行综合治理,即根据有害生物与环境之间的相互关系,充分发挥自然控制因素的作用,因地制宜地协调应用必要的措施,将有害生物控制在经济损害水平以下,如采用有害生物的天敌､遗传抗性和栽培管理等方法[5]｡

1土传性病害的综合防治方法

防治植物病害按照其作用原理,通常分为回避(Avoidance)､杜绝(Exclusion)､铲除(Eradication)､保护(Protection)､抵抗(Resistance)和治疗(Therapy)等途径｡每种防治途径又开发出许多防治方法和防治技术,分属于植物检疫､农业防治､抗病品种､生物防治､物理防治和化学防治等不同领域[6]｡

1.1植物检疫

通过法规形式来控制有害病原生物的传播蔓延,如在调运种子､苗木､接穗､果品及其包装材料时,严格检查其中的危险性病虫种类,以防止这些病虫通过不同媒介传播到新区[7]｡在植物检疫处理中采用的技术手段有熏蒸､药剂喷洒､辐射､冷处理､热处理､暴晒､水浸､剥皮､解板､微波等多种[8]｡

1.2化学防治

利用化学药剂等化学手段来防治植物病害｡随着科学技术的发展,化学农药的生产和使用技术已经取得长足的进步,正朝着低用量､低毒性､高效率的方向发展,再加上化学农药本身高效､快速､容易使用等特点,化学农药的地位在很长一段时间内不可能被完全取代[9]｡

1.3生物防治

通过有益生物防治植物病害,主要利用有益微生物对病原物的各种不利作用来减少病原物的数量和削弱其致病性[10]｡方法包括拮抗微生物的选择和利用､重复寄生菌､植物诱导抗病性､交叉保护作用和生物技术等,而在生物防治措施中农用抗生素的选用也是相当重要的｡

生物防治与其他防治方法相比,具有许多独特优点,如相容性和可持续性｡其相容性不仅表现在能与多种其他防治措施并用,更为重要的是能与环境高度相容,这种相容性直接促进其可持续性,因为在植物生态系统中不论是有害生物还是有益生物都可在一定程度上长期共存,而对资源的利用实际上是一种再生性和可循环性利用,这一措施对保护生态环境具有积极的作用｡因此,加上化学防治的负面影响和人们对无公害食品的需求,近年来生物防治越来越引起社会的关注[2]｡生物农药可分为植物源农药､微生物源农药和动物源农药等[11]｡

1.3.1植物源活性成分在植物土传性病害防治中的应用研究

目前在很多植物中发现杀菌､抑菌和抗病毒的活性成分,结合现代植物有效活性成分提取技术,开发出以植物为原料的生物农药,具有效果好､不易引起抗药性､对人畜安全､不污染环境等优点[12]｡植物源的杀菌活性成分有萜类､挥发油､生物碱类及其他抗菌活性物质等;植物源农药抗病毒活性成分有牛心朴子草中的安托芬生物碱､马齿苋提取物等[13,14]｡

1)利用天然植物成分防治植物真菌性病害｡蒋继志等[15]研究了大蒜等10余种植物组织的挥发性成分和水溶性浸出液对立枯丝核菌､茄腐镰刀霉､细交链孢霉的影响,结果表明,大蒜鳞茎的挥发性成分对3种真菌菌丝生长及孢子萌发均具有明显的抑制作用,抑菌率分别为57.6%､67.2%和55.8%｡阎福永等[16]用苦参､烟碱､苦楝等经酸提或醇提后,与乳化剂､助剂､渗透剂､松节油､抗氧剂混合加热搅拌制成药剂,具有抑菌､杀菌和杀虫的功效,经试用,效果显著｡

2)利用天然植物成分防治植物病原线虫｡由于在土壤中施用某些植物体或其提取液,可以降低寄生线虫的虫口密度,许多人已应用植物和杂草的提取液在防治植物线虫方面做了大量的工作｡中国古代有记载的用于防治蠕虫､昆虫､螨类的中草药至少有500多种,把这些有记载的中草药转而用于防治植物寄生线虫,成功率大大增加｡如郑良等[17]从这500多种中草药中选取58种对爪哇根结线虫(Meloidogyne javanica)和伤残短体线虫(Pratylenchus vulnus)进行试验,发现大蒜､穿心莲､苦楝皮､常春藤､百部等22种中草药能在24 h内杀死爪哇根结线虫,大部分供试中药对两种线虫都有不同程度的麻醉作用,且与时间关系极为密切,时间越长,麻醉作用越弱,相反由之转化的致死作用则明显增强｡

1.3.2生防菌在植物土传性病害防治中的应用研究

1)芽孢杆菌(Bacillus)｡目前国内外应用芽孢杆菌防治植物病害非常广泛,如马铃薯疮痂病､番茄青枯病､小麦赤霉病及其他一些土传性和地上部病害,防治这类病害的生防菌是营腐生生活的G+细菌,可以内生芽孢,抗逆能力强,繁殖速度快,营养要求简单,易定殖在植物表面[18]｡用于生防芽孢杆菌的种类有苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)､枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)､多粘芽孢杆菌(Bacillus polymyxa)､解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)､蜡状芽孢杆菌(Bacillus cereus)､地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)､巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)和短小芽孢杆菌(Bacillus pumilis)等[19]｡利用枯草芽孢杆菌防治由水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)､腐霉菌(Pythiwn spp.)､镰刀菌(Fusarium spp.)引起的病害,取得了较好的效果[20]｡童蕴慧[21]分离的多粘类芽孢杆菌W3菌株,对灰霉病菌有较强的拮抗活性和定殖能力,而且它能诱导番茄植株对灰霉病产生系统抗性,最大诱抗效果可达64.5%｡

2)假单胞杆菌(Pseudomonas spp.)｡目前应用的主要种类有荧光假单胞杆菌(Pseudomonas fluorescens)､洋葱假单胞杆菌(Pseudomonas cepacia)和恶臭假单胞菌(Pseudomonas putide)等[22]｡何礼远[23]用荧光假单胞杆菌JF1菌株对花生种子浸泡接种,菌液对土壤中青枯菌的侵染具有明显的保护能力｡楼兵干等[24]发现铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)CR56处理种子时,能有效防治由腐霉(Pythium spp.)和茄丝核菌(Rhizoctonia solania)引起的黄瓜和番茄的苗期猝倒病｡

3)放射性土壤农杆菌(Agrobactrium radiobacter)｡放射性土壤农杆菌K84菌株防治由根癌土壤杆菌引起的果树冠瘿病效果很好,并在许多国家推广[25]｡后又发现它对桃､苦扁桃根肿病也有很好的防治效果,因其施于核果类果树或花卉根围土壤内,阻碍癌肿病原的蛋白质及细胞壁的合成,因而可预防根癌肿病｡

4)拮抗细菌产生的主要拮抗物质｡拮抗细菌产生的抗菌物质主要有2类:一是小分子的抗生素;二是大分子的拮抗蛋白或细胞壁降解酶类｡芽孢杆菌的抗生素由核糖体和非核糖体合成,非核糖体合成的抗生素包括脂肽抗生素(Lipopeptin)､多肽抗生素和次生代谢产生的抗菌活性物质,如伊枯草菌素(IturinA､C)､杆菌霉素(Bacillomycin L､D､F)和抗霉枯草菌素(Mycosubtilin)等[26]｡核糖体合成的拮抗蛋白主要包括细菌素､细胞壁降解酶(如几丁质酶和葡聚糖酶)以及一些未鉴定的拮抗蛋白,如枯草菌素(Subtilin)､细菌素(Subtilosin)及巨杆菌素(Megacins)等[27]｡生物表面活性剂(Biosurfactant)是最近发现的一类具有生防作用的拮抗物质｡荧光假单胞杆菌的某些菌株产生的生物表面活性剂,降低了病原菌孢子的表面张力,在细胞膜内外膨压的作用下,使孢子细胞破裂而死亡[28]｡壳寡糖作为一种环境友好､具有良好生物相容性的生物农药,已经成功地应用于农业植物病害方面的防治当中并且产生了较大的经济效益及社会效益｡壳聚糖可诱导植物的抗病性,可用作新型的植物病害抑制剂,减少病原菌特别是致病真菌对植物的为害｡如番茄苗用壳聚糖溶液浸根或喷雾或在生长基质中加入壳聚糖可诱导番茄对根腐病的抗病性;用0.4%的壳聚糖溶液直接喷洒到烟草上,10 d内即可减少烟草斑纹病毒的传染;喷洒0.1%的壳聚糖还可阻止豆科植物病原真菌的繁殖;利用壳聚糖溶液还可有效地阻止为害水果的黑斑病菌的生长[29]｡

1.3.3生物技术在植物土传性病害防治中的应用研究

1)抗病遗传工程植物｡通过激活植物的抗病机制､导入植物防御反应相关基因､导入降解或抑制病原菌致病因子的基因､替换植物细胞中对毒素敏感的酶､导入抗菌蛋白的编码基因､利用人工编制的细胞死亡等手段创造新的抗病遗传工程植物｡李志新等[30]以抗菌肽B基因新构建成pCBI载体,用基因枪法将其导入水稻,获得了一些转基因水稻对水稻白叶枯病和细条病的抗性｡

2)植物人工免疫｡用自然界存在的或人工诱发的一些同种或相近种的致病性较弱的病毒株系或真菌､细菌病原物菌株接种于寄主植物以降低或抵御一些致病性较强的病原物对植物的为害｡如中国科学院微生物研究所将CMV和TMV的外壳蛋白基因揉合在一起,导入烟草中得到对CMV和TMV具有抗性的转基因烟草[31]｡

3)遗传工程微生物的利用｡利用分子生物学及分子遗传学的手段对某种微生物进行遗传改造或引入外来的具有防病､杀虫等作用的基因(如外源激素､酶､毒素);或切除原有的､具有不良作用的部分基因;或插入一段DNA以改变原来基因的调控与表达,从而促使微生物生防作用的加强或防治范围的扩大,为高效微生物农药的研制开辟新的途径[26]｡张新建等[32]将几丁质酶编码基因整合到菌株B1301染色体上,创造的重组生防菌B13011和B13012在盆栽条件下对小麦全蚀病､小麦纹枯病､棉花立枯病和棉花枯萎病4种真菌病害的防效比受体菌B1301明显增强｡生防菌的遗传学研究已相当广泛和深入,但也存在一些不足｡例如,重组微生物可能会发生基因任意扩散,因此,需进一步完善对基因工程微生物安全性的评价和完善基因环境释放的监测方法｡

1.4农业防治

又称为栽培防治,主要通过采用农田常规作业管理的基本措施来防除病害,有目的地创造不利于病原物生长而有利于植物体生长发育的环境条件,调控病原物的数量和增强植物的抗病力,是最基本的病害防治方法｡主要有无病繁殖材料的选用､合理修剪､合理肥水管理､清洁田园､调整耕作制度､拔除中心病株､适期采收和合理贮藏及其他农业措施[2]｡

1.5抗病品种

选育和利用抗病品种是防治植物病害最经济､最有效的途径,对许多难以应用农业措施和农药防治的病害,抗病品种几乎成了惟一可行的防治途径[10]｡据王述彬[33]报道,抗芜菁花叶病毒兼抗其他一些病毒的大白菜品种现已成为我国白菜生产上的主栽品种,累计推广面积达300万hm2,番茄､辣椒､黄瓜､甘蓝等新抗病品种也在全国得到大面积推广｡相反一些植物病害因无理想的抗病品种,直接导致病害暴发流行,损失惨重｡抗病品种可通过传统杂交､田间株选､基因工程等技术得到,可与常规育种互相结合进行｡

1.6物理防治

采用物理方法或应用各种物理因子来防治病害,主要利用热力处理､设施保护､诱杀和驱避昆虫介体､臭氧防治､高温消毒和闷棚､人工捉虫､辐射､声控､气调､微波､阻隔以及外科手术等方法来防治病害[34]｡

2植物土传性病害防治中存在的主要问题

2.1化学防治问题突出

不合理使用化学农药､滥施化学农药引起有害生物抗药性､有害生物再猖撅和农药残留等问题的出现,导致生态环境的不断污染和恶化､农田生态系统平衡被破坏､农产品质量下降､药害严重以及病虫害的抗药性增强[35]｡

2.2重治轻防

对病害发生和流行规律一知半解,见病就治,重治轻防,在防治上缺少预见性,往往等病害发生甚至流行后再开始盲目用药,忽视了“防”的作用,未能充分考虑预防性因素,即创造不利于病原物而有利于植物和有益生物生长的环境[2]｡

2.3植物病害持续加重

随着农业种植结构的调整,生物群落组成及其多样性遭到削弱,生态系统的稳定性和平衡性不断下降,有益生物未能得到很好的利用,植物病害陷入愈治愈重､愈治愈多的困境[36]｡

2.4防治基础薄弱

包括基础理论和应用研究薄弱､基础设施落后､经费投入不足､植病防治人才匮乏,农民素质偏低､体制不清晰与法制建设滞后等问题[37,38]｡

3展望

针对目前土传性病害防治中存在的问题,展开更有效的综合防治方法的研究,尤其是生物防治产品的开发与利用,是防治植物土传性病害的关键｡生防菌从实验室走向田间应用是一个复杂的过程｡首先是菌剂的研制,可以将它制成不同的剂型,以延长菌剂的储藏期;其次是生防菌生态学的研究,要运用分子生物学技术和先进的分析测试手段,检测生防菌产生的拮抗物质防治病害发生发展的相互作用;第三,避免植物病原菌对生防菌的拮抗物质产生抗性,可通过采用混合菌株研制生防菌剂｡

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