蔬菜绿色防控技术研究现状及展望

时间：2015-12-21 00:06:21 所属分类：植物保护 浏览量:

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

　　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。

　　2.3.2 作物免疫和生长发育调控技术与产品研发

　　作物免疫诱导和激发子研究是近年绿色生态农药研究中新的增长点。除了各种类型的蛋白激发子不断被发现外，激发子作用的分子靶标、分子机制研究亦不断深入，并主要集中在激发子受体、诱导免疫反应的信号通路上，有关技术的突破将促进植物免疫诱抗剂的快速发展。这方面的工作重点是挖掘作物的新型免疫效应子，研发功能性糖类、酶类、蛋白质类、作物内生真菌类等作物免疫诱抗剂和新型高效、安全的作物生长发育调控产品，研究适合不同产区的不同作物生长发育调控技术。

　　2.3.3 天敌防控技术及产品研发

　　挖掘和筛选新型天敌资源，研究载体植物系统等天敌田间繁育和复壮提效新技术，研发赤眼蜂、蚜茧蜂、瓢虫、草蛉、捕食螨、昆虫病原线虫等高效、大规模生产新工艺及设备，研究化学、物理防治对天敌产品田间应用效果的影响因素，制定天敌防控技术规程。

　　2.3.4 生物源活性成分及产品研发

　　开展新型动物源（昆虫信息素、几丁质合成抑制剂、保幼激素类似物和蜕皮激素类）、植物源（植物性引诱剂、驱避剂、拒食剂、生长抑制剂等）和微生物源等活性成分的发掘及功能评价，建立生物源代谢产物指纹辨识图谱库，优化生物源代谢产物类农药高效生产工艺，研发生物源活性成分新剂型及田间应用新技术。

　　2.3.5 物理防控技术与产品研发

　　研究天敌、环境友好型新光源（LED）、新能源（太阳能）等智能化光波诱杀产品及应用技术，研发新型着色粘板、着色粘膜、着色薄膜等诱杀产品及应用技术，研究不同颜色或光质混合诱杀新产品和技术，研发易降解、天敌友好型防虫网、阻隔地膜以及果实套袋等的新材质及应用技术，优化和完善空间电场防病促生技术、臭氧防治技术、低温等离子技术等新型物理防治技术。

　　2.3.6 化学农药协同增效和智能控释技术及产品研发

　　研究有害生物抗药性发展规律，筛选多作用位点、一喷多防的药剂增效组合及应用技术，研发适用于不同靶标作物的增效功能助剂及应用技术和农药纳米递释技术及产品，研究水基化等环保型对靶精准智能释放新剂和新制剂的田间使用对靶沉积新技术，制定产品标准与技术规程。

　　2.3.7 昆虫信息素和昆虫性诱剂与产品研发

　　昆虫信息素和昆虫性诱剂近年来获得了巨大的发展，新技术与新产品不断涌现，已经系列化和技术实用化，在生产实践中获得了广泛的应用与发展。

　　昆虫信息素一般指由昆虫的特定腺体分泌的一类微量的挥发性化学物质，这些挥发性物质被释放到体外，影响同种其他个体，使其产生一定的行为反应或生理效应。包括：性信息素（SP）、聚集信息素（AGP）、告警信息素（AP）、示踪信息素（TP）、产卵信息素（LEP）等。可以对某一种昆虫行为进行调控的微量化学信息物质，都可以称为该昆虫的信息素，可以由非同种昆虫分泌、寄主及非寄主植物分泌、甚至化学合成的化合物，包括：利己素（Allomone）、利它素（Cairomone）和协同素（Synomone）等。目前，全世界已经鉴定合成的昆虫信息素及其类似物达2 000多种，已商品化的有500多种。可以预见，昆虫信息素的未来发展方向是多学科跨界，结合昆虫行为学、分子生物学、化学、生态学、材料学等相关学科，进一步促进昆虫信息素的鉴定、合成及广泛应用。

　　3 绿色防控的发展趋势与前景分析

　　3.1 国际大公司积极参与全球生物农药市场竞争

　　先正达、拜耳、巴斯夫等6家公司2010和2011年销售总额分别达326.5亿、367.21亿美元，占全球农药市场的80.22%和71.71%.在发展战略性新型产业中，全球农药行业的大公司积极组织收购、并购新兴战略性团队、技术与产品，具有前景的战略性新型技术与产品正在这些大公司孵化、培养和壮大。美国生物农药行业协会执行会长Bill Stoneman先生认为，全球农化巨头积极争相收购或并购生物科技公司，将进一步促进新型生物农药创制和生物农药市场的推广应用，推动生物农药行业的集中健康可持续发展。

　　2 0 0 0 年生物农药占全球农药市场份额的0.2%,2009年增长到3.7%.2010年全球生物农药的产值超过20亿美元，市场占有率达到4%.据Markets&Markets发布的《2012-2017全球生物农药市场趋势与预测》报告显示，2011年全球生物农药市场价值达13亿美元，在2017年有望达到32亿美元，2012-2017年期间将以15.8%的复合年增长率增长。美国联邦环保署（EPA）新批准的生物农药数量远远超过常规农药；欧洲则是增长最快的市场，保持着15%的高增长率；据专家预测，2015年全球生物农药的市值有望达到28亿美元。国际上已有27个国家将46种微生物列为微生物杀菌剂的有效成分，其中真菌类25种、细菌类21种。

　　3.2 中国大陆地区生物农药的发展现状

　　目前中国大陆已经掌握了多种生物农药的关键技术与产品研制方法，在研发水平上与世界水平相当，人造赤眼蜂技术、虫生真菌的工业化生产技术和应用技术、捕食螨商品化、植物线虫的生防制剂等某些领域处于国际领先。大陆现有260多家生物农药生产企业，约占全国农药生产企业的10%,生物农药制剂年产量近13万t,年产值约30亿元人民币，均占农药总产量和总产值的9%左右。

　　生物农药产品剂型从不稳定向稳定发展，由单一向多样化发展，由短效向缓释高效性发展。随着植物免疫理论的快速发展，有关植物抗病免疫诱抗剂近年来取得了引人瞩目发展，随着生物农药及健康植物保护相关研究的开展，绿色植保已经成为国家发展的重要需求。

　　根据国家统计局统计，2012年11月份，全国农药行业完成工业总产值231.0亿元，同比增长27.5%;完成现价销售产值222.9亿元，同比增长26.9%;其中生物源农药工业总产值和销售产值涨幅均超过40%.目前大量研究及应用的微生物杀虫剂主要有真菌类、病毒类和细菌类。已有井冈霉素、苏云金杆菌、赤霉素、阿维菌素、春雷霉素、白僵菌、绿僵菌等多个生物农药产品获得广泛应用。木霉菌生物农药用于防治蔬菜根腐病、枯萎病等土传病害也显示出很好的应用前景；植物源农药和植物生长调节剂类农药（细胞分裂素、赤霉素、脱落酸等）在农业生产上也获得了广泛应用；昆虫病毒制剂也获得了长足的进步；公主岭霉素、浏阳霉素、中生霉素、多抗霉素、农抗120、武夷菌素等农用抗生素已成功应用于防治果蔬作物枯萎病和炭疽病等病害。

　　3.3 中国大陆地区生物农药的发展趋势

　　通过10~20年的发展，形成动植物健康绿色治理创新技术体系，解决目前生产过程中过量投入化学农药，造成农产品农药残留超标等质量安全和环境破坏等难题，促进农药产业结构调整。

　　建立和凝聚一支自主创新能力强、有国际竞争力的动植物健康绿色治理研发队伍。我国生物农药的发展历程基本与国际生物农药发展同轨。发酵技术、植物免疫激活剂等的研发已处于世界前沿。

　　4 蔬菜绿色防控的发展措施

　　4.1 建立优惠激励机制，培育绿色农药战略新兴产业

　　继续加大对绿色农药的基础研究、成果转化和产业培育等各个重要环节的经费投入力度，增强原创药物研发。启动企业创新工程，以让企业成为未来科技创新的主体为长远目标，以政府和企业投入相结合的方式，加大对企业科技创新工程的投入力度，不断增强企业的科技创新能力和水平，引导绿色农药企业从以营销为主导的竞争模式转变为以质量为主导的竞争模式。对同质化严重的企业，通过淘汰、兼并、重组等措施，逐步培育龙头企业和企业联盟。

　　在政府投入为主的基础上，应不断探索新的模式，通过减免税收等优惠政策，积极促进产、学、研相结合，发挥社会资源尤其是企业的资金优势，引导、吸引、鼓励企业资金向绿色农药产业领域的投入，逐步摆脱企业通过直接购买科研院所现有成果的单一合作方式，引导、鼓励企业与科研院所共同参与高新技术的源头创新。

　　4.2 建立产-学-研结合的产业联盟体系

　　针对生物农药研发与生产存在脱节现象和中小企业技术创新能力不强的现状，提倡和注重开展有实力的研究单位与龙头生产企业间产学研优势单位的联合，并加大对产业联合的资助力度。

　　整合科研资源，针对生物农药产品开发应用中欠缺的问题，集中优势力量，强化产品开发中核心共性技术的研究，以研究单位的技术实力弥补生产企业的欠缺，让生物农药产业联盟真正引领本行业的发展，共同纠正生物农药研发中的发展不平衡，促进生物农药产业的可持续快速发展。

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