第六章 藥用植物病蟲草害防治原理和方法
藥用植物病蟲草害防治按其作用原理和應用技術,可分成植物檢疫、農業防治、生物防治、物理機械防治和化學防治。與其他農作物相比,藥用植物病蟲草害及其防治工作相對薄弱,科技資料較少,積累不多,加強藥用植物病蟲草害防治研究對科學指導中藥材生產具有重要意義。
一、植物檢疫
病、蟲、雜草的傳播主要有自然傳播和人為傳播兩種途徑。植物檢疫就是依據國家法規,對調出和調入的植物及其產品等進行檢驗和處理,以防止危險性病、蟲、雜草人為傳播,是一種帶有強制性的防治措施。因此,植物檢疫是一種保護性、預防性措施。
(一)植物檢疫的分類
通俗地說,植物檢疫根據植物及其產品來源一般分為對外檢疫(國際檢疫)和對內檢疫(國內檢疫)兩種。
(1)對外檢疫 亦稱國際檢疫,是為了防止危險性病、蟲、雜草傳入國內或帶出國境,由國家在沿海港口、國際機場及國際間交通要道等處,設置植物檢疫或商品檢查站等機構,對出入口岸及過境的植物及其植物產品、運輸工具、包裝容器等進行檢疫和除害處理。
(2)對內檢疫 亦稱國內檢疫,是為了防止國內已有的危險性病、蟲、雜草在國內縣(市、區)之間由于交換、調運種子、苗木及其他農產品而傳播蔓延。目的是將其封鎖于一定范圍內,并加以徹底消滅。國內檢疫由各省(自治區,直轄市)的縣級植檢機構會同郵局、鐵路、公路、民航等有關部門,根據各地人民政府公布的對內檢疫對象名單和檢疫辦法進行。
(二)確定植物檢疫對象的原則
植物檢疫對象是根據每個國家或地區農林生產的實際需要和當地農作物病、蟲、草害發生的特點而制定的。不同國家或地區所規定的檢疫對象是不同的。確定植物檢疫對象的原則是:①在經濟上易造成嚴重損失而防治又是極為困難的危險性病、蟲和雜草;②容易通過人為傳播的危險性病、蟲及雜草;③國內或地區內尚未發生或僅局部發生的危險性病、蟲及雜草。
(三)植物檢疫的程序
實施植物檢疫必須按照法定程序辦理。各種類別的植物檢疫,都遵循下列基本程序。
(1)報檢 調運可能含有植物檢疫對象的材料時,調入單位事先征得當地檢驗檢疫機構的同意,并向調出單位提出檢疫要求,向當地檢驗檢疫機構申請檢疫。國外調運可能含有檢疫對象的材料時,由調運單位或個人向當地省級檢驗檢疫機構申報,獲得批準后,再按照規定手續辦理調運。物品抵達口岸時,由引入單位或個人向入境口岸檢驗檢疫機構申請檢疫。
(2)查驗 有關植物檢驗檢疫機構根據報驗的受檢材料,抽樣檢疫。除產地植物檢疫采用田間調查外,其余各項植物的檢疫通常采用現場查驗,根據需要檢疫抽樣后采用顯微鏡下檢疫、保濕萌芽檢疫、分離培養檢疫等各種檢疫方法進行室內檢疫。
(3)處理 在檢疫過程中,發現有檢疫性的有害生物,分別不同情況給予限制其使用時間、地點和用途,熏蒸消毒、機械汰除和隔離試種、退回或銷毀等不同的檢疫處理。
(4)簽證 從無檢疫性有害生物發生地區調運種子和苗木等繁殖材料,經核實后簽發檢疫證書。從檢疫性有害生物零星發生區調運種子和苗木等繁殖材料,憑產地檢疫合格證簽發檢疫證書。發現檢疫性有害生物但經除害處理后合格的,簽發檢疫證書。
調運植物的檢疫證書由當地植保植檢站或其授權機構簽發。口岸植物檢疫由口岸植物檢驗檢疫機關根據檢疫結果簽發“檢疫放行通知單”或“檢疫處理通知單”。
我國早在1982年就頒布實施了《中華人民共和國植物檢疫條例》,并于1992年進行了修改補充;1991年10月頒布實施了《中華人民共和國進出境動植物檢疫法》,為發揮植物檢疫在保護農林業生產中的作用奠定了法律基礎。根據農發[1995]10號文所公布的全國植物檢疫對象和應施檢疫的植物產品名單,中藥材被明確列入應施檢的植物產品名單,因此在引種、種苗調運過程中,應進行必要的檢查。對危險性病蟲害的種苗,嚴禁輸出或調入,同時采取有效措施消滅或封鎖在本地區內,防止擴大蔓延。
二、農業防治
農業防治是根據農田環境、植物與有害生物之間的相互關系,利用一系列栽培管理技術,有目的地改變某些因子,有利于作物的生長發育,而不利于有害生物,從而達到控制有害生物的發生和為害,保護農業生產的目的。農業防治是有害生物綜合治理的基礎措施。其優點是:無需為防治有害生物而增加額外成本;無殺傷自然天敵、造成有害生物產生抗藥性及污染環境等不良副作用;可隨作物生產的不斷進行而經常保持對有害生物的抑制,其效果是累積的;一般具有預防作用。但其缺點是:有些防治措施與豐產要求有矛盾,或與耕作制度有矛盾;一些農業防治法所采用的具體措施地域性、季節性比較強,限制了其大面積推廣;同時,農業防治措施的防蟲效果表現緩慢或不十分明顯,特別是在病蟲害大發生時往往不易及時解決問題。
1.合理輪作和間作
如果一種藥用植物在同一塊地上連作,不但消耗地力,影響藥用植物的生長發育,同時使病蟲在土壤中積累。在藥用植物栽培制度中,進行合理的輪作和間作,無論對防治病蟲害和充分利用土壤肥力都是十分重要的。特別是對那些病蟲在土中寄居或休眠的藥用植物來說,實行輪作就更為重要。例如,土傳病害種類多且受害嚴重的人參、西洋參絕對不宜連作,否則病害嚴重,造成大量死亡或全田毀滅。
輪作期限長短一般根據病原物在土壤中存活的期限而定,目的是使那些病原物由于輪作而在土中無適合的食料而逐漸饑餓死亡或大大降低繁殖數量。例如,白術根腐病Fusarium oxysporium Schl.和地黃枯萎病Fusarium sp.輪作期限為3~5年。此外,合理選擇輪作物也至關重要。一般同科屬植物或同為某些嚴重病蟲寄主的植物不宜選為輪作物,否則不僅不易起到輪作防治病蟲害的目的,反而會起相反作用。枸杞、顛茄、泡囊草等都受枸杞負泥蟲的嚴重為害;地黃和大豆同為大豆胞囊線蟲的寄主;玄參、附子、白術等同為白絹病等根腐病的寄主,它們彼此都不宜選為輪作物。
從病蟲防治角度,對輪作物的選擇原則同樣適合于間作物的選擇。但間作物同時栽種在一塊地里,相互之間的影響更大,必須從病蟲害防治和植物的生長發育多方面綜合考慮。
有些植物的植株和根系分泌物或氣味可以對某些鄰作物病蟲害有抑制或驅避作用。某些作物因根系的作用,改善了土壤的物理性狀而造成對某些鄰作物根病的不利條件,從而抑制了這些病害的發生;還可能由于高矮作物搭配,對某些鄰作物害蟲活動產生機械的阻礙作用。科學地運用這些生物之間的微妙關系,就可能選擇較理想的間作物組合,達到防治病蟲害的目的。實踐表明,根腐病較嚴重的藥用植物和有氣生根的玉米間作,可改善土壤通氣狀況,則根腐病減輕,如附子和玉米間作,附子根腐病則減輕;地黃和高稈作物玉米間作,使地黃蛺蝶為害顯著減輕,這可能是由于成蟲飛翔產卵活動受到機械阻礙作用的緣故。國外文獻報道,和萬壽菊間作的植物可抑制植物寄生線蟲。
2.耕作
深耕細作是重要的栽培措施,除能促進植株根系發育,增強吸收水肥能力使植物生長健壯、增強抗病能力外,還能破壞蟄伏在土內休眠的害蟲巢穴和病菌越冬的場所。直接消滅病原物和害蟲,減少翌年病蟲基數。例如,大黃擬守瓜Gellerucida sp.、山茱萸尺蠖Boarmia eosoria Leech、黃梔子大透翅天蛾Cephonodes hylas L.、枸杞負泥蟲、栝樓透翅蛾Melittia bombyliformis Cramer等以各自特定蟲態在寄主根際土內越冬,因此在冬季或早春耕翻土地或在根際墾覆,破壞害蟲越冬場所或改變棲息環境,直接消滅部分害蟲,減少越冬蟲源,以抑制翌年蟲害發生數量,達到防治目的。對土傳病害嚴重的藥用植物人參、西洋參等,播種前對土地耕作要求很嚴格,播前除必須休閑養地外,還要耕翻曬土數遍,以改善土壤物理性狀,減少土中致病菌數量,這已成為既定的重要防病措施。
3.除草、修剪及清潔田園
田間雜草及中草藥收獲后病蟲殘株和掉落在田間的枯枝落葉,往往是病蟲隱蔽及越冬場所和翌年的病蟲來源。因此,除草及藥用植物收獲后清潔田園,結合修剪將病蟲殘株和枯枝落葉燒毀或深埋處理,可以大大壓低病蟲越冬基數和翌年病蟲為害程度。例如,枸杞黑果病病原菌Glomerella cingulate (Stonem) Spanld et Von Schrenk是在病株枯枝葉和罹病的僵果上越冬,做好冬季清園工作是主要防病措施。在秋季收果后,徹底摘除樹上的黑果和剪除病枝,并將地面枯枝落葉和黑果全部清除燒毀或深埋。翌年7月中旬調查發病率結果表明,清園好的地塊發病率為2.1%,清園不好的為22.4%,未清園的為50.8%,清園收到了良好的防病效果。
4.調節播種期
某些病蟲害常和中草藥某個生長發育階段有關,如使這一階段錯過病蟲大量侵染為害的危險期,可避開病蟲為害,達到防治目的。例如,紅花實蠅在紅花現蕾期為大量產卵為害盛期,如實行冬播或春季早播(3月上中旬)可使苗早苗壯,提前現蕾,錯過實蠅產卵盛期,從而減輕其為害。又如,荊芥莖枯病Fusarium spp.在浙江蕭山6月上旬為發病盛期,如實行適時早播(4月初前播種),到6月上旬時,苗高在25cm以上,具有一定抗病力,可減輕莖枯病。
5.合理施肥
合理施肥能促進中草藥生長發育,增加其抵抗力和被病蟲為害后的恢復能力或避開病蟲為害時期。例如,白術施足有機肥,適當增施磷鉀肥,可減輕花葉病。同樣,合理施肥對于巴戟天提高產量、減輕病害發生,是行之有效的措施。如施有機肥牛糞可促進根系發達、葉色濃綠,并有利于土壤中微生物的活動,增加微生物的拮抗作用;施鉀肥明顯促進莖基部木栓層形成,提高了抗莖基腐病的能力。相反,如施肥不當則會加重病蟲害的發生,如巴戟天施碳酸氫銨不當,會造成莖基部表皮和根部的灼傷,便于莖基腐病病菌侵入為害,加重該病的發生;元胡在后期施氮肥會使霜霉病和菌核病加重。使用未腐熟的廄肥或堆肥,則肥中的殘存病菌及地下害蟲蠐螬等蟲卵未被殺滅,就可能造成地下害蟲和某些病害加重,應用高溫堆肥或充分腐熟的肥料就不至于產生這一弊端。
6.選育和利用抗病、蟲品種
藥用植物的不同類型或品種之間往往對病蟲害抵抗能力有顯著差異。地黃農家品種金狀元對地黃斑枯病比較敏感,而小黑英則比較抗病;有刺型紅花比無刺型紅花能抗炭疽病和紅花實蠅;蒙黃芪農家品種大三黃和小三黃較能抗黃芪籽蜂;白術矮稈型抗術籽螟等。研究顯示,寧夏枸杞不同品種受癭螨為害后可溶性糖、總酚、類黃酮和POD含量變化明顯,對枸杞癭螨的抗性寧杞1號大于寧杞7號大于寧杞5號,有顯著性差異。農業上利用植物之間的化感作用培育抗雜草水稻新品種已獲成功。因此,如何利用這些抗病蟲特性,進一步選育出較理想的抗病蟲害的優質高產品種,是一項十分有意義的工作。特別是對那些病蟲嚴重且防治難度大的藥用植物,選育和利用抗病蟲草品種則是一項最為經濟有效的措施。目前,在藥用植物抗病蟲品種的選育和利用工作方面國內外都做得很少,隨著對遺傳學研究的深入和現代生物技術的發展,抗病、抗蟲品種的選育和利用將具有更廣闊的應用前景。
三、生物防治
生物防治就是用生物或生物代謝物及生物技術獲得的生物產物,如抗生素、生物農藥或天敵來治理有害生物。這些生物產物或天敵,一般對有害生物選擇性強、毒性大;而對高等動物毒性小,對環境污染少,一般不造成公害。如今人們對保護一個清潔的自然環境的迫切要求和對地下水質、食品安全性等的憂慮,更把生物防治技術的應用和研究推到了一個前所未有的重要地位,引起政府和社會各界的重視。中藥材病蟲害的生物防治是解決中藥免受農藥污染的有效途徑。但是,生物防治也有局限性,如殺蟲作用較緩慢,殺蟲范圍較窄,受氣候條件影響較大,一般不容易批量生產,貯存運輸也受限制。
(一)植物害蟲生物防治的途徑
1.保護利用自然天敵昆蟲和有益動物
在自然界中,各種害蟲的自然天敵昆蟲和捕食動物種類很多。天敵昆蟲可分為兩大類,即捕食性天敵昆蟲和寄生性天敵昆蟲。常見捕食性天敵昆蟲如蜻蜓、螳螂、獵蝽、刺蝽、花蝽、草蛉、瓢蟲、步行蟲、食蟲虻、食蚜蠅、胡蜂、泥蜂等;常見寄生性天敵昆蟲如寄生蜂類和寄生蠅類等;常見其他捕食動物如各種鳥類、蜘蛛及捕食螨類、青蛙、蟾蜍等。采取各種保護措施促進自然天敵種群的增長,以加大對農業害蟲的自然控制能力。選用對天敵殺傷力小的農藥防治害蟲。
2.人工繁殖與田間釋放天敵
當本地天敵的自然控制力量不足時,尤其是在害蟲發生前期,可在室內人工大量繁殖和田間釋放天敵,以控制害蟲的為害。目前國內外對繁殖、利用草蛉和瓢蟲方面的工作做得比較多。在美國等國家已有繁殖草蛉的工廠,大量繁殖草蛉出售,在生產上發揮了作用。目前在藥用植物上,繁殖和利用管氏腫腿蜂防治金銀花咖啡脊虎天牛、玫瑰多帶天牛等蛀干性害蟲取得成功。
3.昆蟲病原微生物的利用
引起昆蟲疾病的微生物有真菌、細菌、病毒、原生動物及線蟲等多種類群,許多已經在生產上廣泛應用。例如,蘇云金桿菌(Bt)、白僵菌、球形芽孢桿菌(Bs)、蝗蟲微孢子蟲等,應用固體或液體培養基發酵技術,通過工廠化大量生產粉劑、液劑、乳劑等劑型,像使用化學農藥一樣在田間使用,防治害蟲。科學家們又成功地將Bt毒素蛋白基因通過基因工程的方法轉入到植物中,培育成抗蟲品種。病毒類則用寄主害蟲活體接種后大量繁殖,再制成一定劑型在田間使用。昆蟲病原線蟲也能夠工廠化批量生產,并在桃小食心蟲、木蠹蛾等害蟲的防治中取得了很好的效果。
4.利用昆蟲激素防治害蟲
利用昆蟲激素防治害蟲是害蟲生物防治的一種新途徑。國內外對多種昆蟲激素進行了分離、結構測定及人工合成,并對一批重要農林害蟲進行了防治試驗,取得了不少成果。目前已開發出多種產品,并進入商業應用。昆蟲激素是昆蟲體內腺體分泌的物質,它可調節昆蟲生長變態、生殖、滯育、代謝等重要生理活動。其中研究和利用較多的主要是保幼激素和性外激素。性外激素又稱性信息素,人工合成的性外激素通常叫作性誘劑。利用性信息素誘捕法或迷向法防治害蟲,已成為害蟲綜合防治的重要方法之一。例如,我國應用性信息素防治梨小食心蟲已在華北果樹上應用成功。藥用植物中明確了(2S,8Z)-2-Butyroxy-8-heptadecene為菊花、青蒿等菊科藥用植物害蟲菊花癭蚊Rhopalomyia longicauda性信息素的主要成分,其對菊花癭蚊雄蟲具有強烈的觸角電位反應和田間引誘力。在河北安國祁白菊及山東濟寧嘉祥嘉菊田應用,初步結果顯示對菊癭蚊有很好的引誘作用和控制效果。金銀花尺蠖在應用性信息素防治研究上已獲得進展。此外,對保幼激素和蛻皮激素等研究表明,用過量的外源激素處理,可使害蟲產生畸形,使其不易正常發育而死亡。
5.不育昆蟲的利用
在一定范圍的害蟲流行區,連續大量地釋放人工飼養、經輻射或化學物質處理、導致不育的害蟲,使其與自然種群競爭、交配,經若干代后就能抑制自然種群的繁殖,甚至達到基本消滅的目的。美國使用此項技術于1955年完全控制東南亞螺旋椎蠅。我國也開展了這項研究,對大面積栽培的藥用植物重要害蟲做此試驗研究也是完全有可能的。
(二)植物病害生物防治原理
植物病害的生物防治主要是通過有益微生物對病原物造成各種不利影響來實現的,其基本原理主要包括抗菌作用、競爭作用、重寄生作用和交叉保護作用等。
(1)抗菌作用(antibiosis) 指一種生物通過其代謝產物抑制或影響另一種生物的生長發育或生存的現象。這種代謝產物通常稱為抗生素。抗菌作用在自然界普遍發生。真菌、細菌和放線菌等均可產生抗生素。例如,井岡霉素即是一種葡萄糖苷類抗生素;綠色木霉T.viride產生的抗生素對茄絲核菌R.solani等多種病原菌有抑制作用。
(2)競爭作用(competition) 指兩個或兩個以上的微生物之間爭奪空間、營養、氧氣和水分等的現象。其中,以空間競爭和營養競爭最重要。空間競爭是指有益微生物對植物表面空間,尤其是對病原物侵入植物的位點的爭奪和占領,使病原物難以侵入。例如,枯草芽孢桿菌對大白菜軟腐病菌Erwinia carotovora subsp. carotovora侵入位點的占領屬于空間競爭。營養競爭指有益微生物與病原物對植物分泌物和植物殘體等的爭奪,使病原物因得不到足夠的營養物質而喪失對植物侵染能力或不易存活。例如,草生歐文氏菌E.herbicola對梨火疫病菌E.amylovora的抑制作用主要是營養競爭。
(3)重寄生作用(hyperparasitism) 指植物病原物被其他微生物寄生的現象。這種寄生物稱為重寄生物,有真菌、細菌、線蟲和病毒等。被寄生的病原物可以是病原真菌、病原細菌和植物線蟲等。目前,生物防治中利用最多的是重寄生真菌,如哈茨木霉寄生立枯絲核菌等。
(4)交互保護作用(cross protection) 指植物在事先接種一種弱致病力的微生物后不感染或少感染強致病力病原物的現象。交叉保護可發生在同種真菌或細菌的不同菌株間或同種病毒的不同株系間,也可發生在不同種甚至不同類的病原物之間。例如,用番茄花葉病毒Tomato mosaicvirus的弱毒株系接種可防治番茄花葉病毒強毒株系的侵染。
(5)此外,溶菌作用(lysis)和捕食作用(predation)等也可用于生物防治。溶菌作用指植物病原真菌和細菌的芽管細胞或菌體細胞消解的現象,有自溶性溶菌和非自溶性溶菌之分。捕食作用是指土壤中的一些原生動物、線蟲和真菌捕食真菌的菌絲和孢子、細菌或線蟲的現象。迄今為止,已在耕作土壤中發現了百余種捕食線蟲的真菌,有些捕食性真菌已商品化生產,用于防治番茄根結線蟲等。
(三)中藥材病蟲害生物防治研究概況
1.應用管氏腫腿蜂Scleroderma guani防治蛀莖性害蟲
管氏腫腿蜂是某些甲蟲,特別是天牛科昆蟲的幼蟲和蛹的外寄生昆蟲。為了大量應用于蛀莖性害蟲的防治,中國醫學科學院藥用植物研究所對其中間寄主及繁蜂技術、貯蜂及田間釋放技術進行了系列研究。通過對防治金銀花天牛、菊花天牛、玫瑰多帶天牛等的試驗,田間寄生率達50%~70%。這項成果還推廣應用于園林行道樹的蛀干害蟲的防治,如1985年、1986年曾用于防治頤和園的古松柏的雙條杉天牛等,且有明顯的持續效應。
2.木霉菌的研究進展及在中藥材病害防治上的應用
木霉(Trichoderma sp.)對多種植物病原真菌表現出強拮抗作用,受到世界上許多國家的重視。目前木霉屬中應用較多的是哈茨木霉T.harzianum并已走向商品化。美國用哈茨木霉麩皮制劑,在大田條件下施用可降低由立枯絲核菌Rhizoctonia solani引起的棉立枯病(60%),并提高出苗率。據報道哈茨木霉至少對18屬29種病原真菌有拮抗作用。在我國1983年首次分離培養得到哈茨木霉,用于防治白術、菊花的白絹病Sclerotium rolfii及人參、西洋參的立枯病Rhizoctonia solani獲得成功。應用木霉對中藥材土傳病害進行生物防治有著廣闊的前景。據初步分析,由白絹病菌引起的中藥材病害有白術白絹病、菊花白絹病、佩蘭白絹病、玄參白絹病等;由立枯病菌引起的中藥材病害有西洋參立枯病;由猝倒病菌Pythium sp.引起的病害有人參、兒茶、荊芥猝倒病等。上述藥材病害可用哈茨木霉制劑進行防治。作為普遍存在并具有豐富資源的拮抗微生物,木霉在植物病害,尤其是土傳病害的生物防治有重要的應用價值。
3.應用農抗120防治人參疫病的研究
農抗120是中國農業科學院生物防治研究所研制的一種新型農用抗菌素,是刺孢吸水鏈霉菌北京變種Streptomyces hygrospinosus var.beijingensis的代謝產物。它對人參疫病菌Phytophthora catorum具有很強的抑制作用,在PDA培養基上,100ppm的濃度下,對疫病菌的抑制率為100%,田間試驗結果顯示在人參、西洋參發病初期,應用2%農抗120水劑稀釋100倍灌根或噴施,每隔7~10天施1次,連續使用2次,可減少爛根,提高存苗率。
4.昆蟲病原線蟲的應用研究
此類線蟲消化道內攜帶共生菌,線蟲進入昆蟲血腔后,共生菌從線蟲體內釋放出來,在昆蟲血液內增殖,致使昆蟲患敗血癥迅速死亡。自1985年我國與澳大利亞雙方簽署利用昆蟲病原線蟲防治害蟲的項目開展以來,先進技術的引進,使我國在昆蟲病原線蟲的研究與應用有了很大進步。中藥材中根類藥約占70%,地下害蟲危害嚴重,由于土壤吸附作用,往往需要大劑量向土中灌、灑農藥才能奏效。為解決此問題,1987年從中國農業科學院生物防治研究所引進昆蟲病原線蟲,1991年又從危害天麻的蠐螬中分離到一種昆蟲病原線蟲。經試驗Steinernema spp.的幾個品系對枸杞負泥蟲、射干鉆心蟲、細胸金針蟲等室內感染率均達90%以上,田間防治效果60%左右。昆蟲病原線蟲不耐高溫,37℃以上就死亡,對人畜無害,不污染環境,分布廣,是值得利用的生防資源。
5.植物源農藥的研究
(1)植物源農藥在生物防治中的地位和作用。生物農藥分為直接利用生物和利用源于生物的生理活性物質兩大類,植物源農藥是生物農藥的重要組成部分。植物受害不完全是被動的,主要靠其千變萬化的代謝類型和反應,產生自然抵御性,表現為殺死、忌避、拒食或抑制害蟲正常生長發育。種類繁多的植物次生代謝產物,是潛在的化學因素,構成了各具特色的化學生態,而正是這些次級代謝產物抵御了絕大多數害蟲的侵擾。據不完全統計,目前已發現的對昆蟲生長有抑制、干擾作用的植物次生物質有1100余種,這些物質均不同程度對昆蟲表現出拒食、驅避、抑制生長發育及直接毒殺作用。富含這些高生理活性次生物質的植物均有可能被直接加工成農藥制劑。害蟲及病原微生物對這類生物農藥一般難以對其產生抗藥性,這類農藥也極易和其他生物措施相協調,有利于綜合治理的實施。總之,植物源農藥是非常龐大的生物農藥類群,是目前國內外人們極為重視的第三代農藥的源泉,其類型之多、性質之特殊,足以應付各類有害生物。因此,植物源農藥將在生物防治中扮演重要的角色。
(2)植物源農藥研究進展。用植物源物質防治植物病蟲害已經有二百多年的歷史,但真正有目的、科學地進行開發利用則是近一二十年的事。這些年的研究進展主要表現為以下幾個方面:①從使用的角度看,和20世紀50年代的“土農藥”有著顯著區別,目前只能在取得科學的數據、完整的技術資料、嚴格的審批、登記后,才能由工廠定點生產和使用。②現在生產上應用的主要有煙堿制劑、魚藤制劑、苦參堿制劑、茴蒿素制劑、川楝素制劑等。③當前最為重視的是楝科植物,其殺蟲活性成分為四環三萜類物質,華南農業大學研究發現其活性成分可直接破壞昆蟲表皮結構,引起昆蟲外表皮局部消融,破壞真皮細胞的產生。④雷公藤、苦皮藤、除蟲菊、黃杜鵑、了哥王等植物中也分離出殺蟲效果優異的新化合物。⑤重點關注那些作用較為緩和、機理特殊、對害蟲種群控制可產生深遠影響的植物性物質。如昆蟲行為干擾性物質,各種功能不同的信息素類物質,昆蟲不育性物質等。⑥有些植物性油類,如苦楝油、山蒼子油、香茅油、肉桂油等防治病蟲害有較好效果,對天敵安全,有實際應用價值。
四、物理防治
根據病蟲草害的生物學特性和發生規律,利用聲、光、電、熱、機械等物理因子對有害生物的生長、發育、繁殖等進行干擾,達到防治病蟲草為害的目的方法,稱為物理防治法。
1.汰除法
汰除法是根據病、健種子在重量和形態上的差異,利用篩選、風選、水選等物理方法清除混雜于種子中的病原物、感染病蟲的種子和雜草種子的方法。根據比重的不同,可采用風選、水選、鹽水選、泥水選等方法。根據粒徑的不同,可采用不同孔徑的篩子進行篩分等。汰除法能有效去除油菜菌核病菌的菌核和大豆菟絲子的種子等,還能同時清除種子中的大量秕粒,有利于防病增產。
2.熱處理法
熱處理法是利用寄主和病蟲草在溫度耐受性和時空分布上的差異來殺滅病蟲草的方法,具有見效快、無污染的特點。利用寄主和病原物耐熱能力上的差異,采用一定溫度處理植物材料,可以達到鈍化或殺死病原物,或防止病原物侵入的目的,如采用開水浸燙豌豆或蠶豆種25~30s,然后在冷水中浸數分鐘,可殺死里面的豌豆象或蠶豆象而不影響種子發芽;采用溫湯浸種可以殺滅薏苡黑粉病、地黃胞囊線蟲病等。播種或移栽前采用高溫蒸汽或者微波處理土壤,可以有效殺滅土壤中的線蟲和雜草種子;雜草出苗期采用火焰噴射處理,可有效殺滅地面剛出土的雜草等。在北方嚴寒季節,將藥材以薄層攤晾于露天,在0℃~15℃以下,經12h后,害蟲均可凍死。如果庫房通風設備良好,在冬季亦可擇干燥天氣,將庫房所有門窗打開,使空氣對流,也能達到冷凍殺蟲的目的。
北方冬季寒冷季節全面打開休閑的大棚,可有效殺滅躲藏其中越冬的害蟲,有利于降低來年春季蟲口基數。
3.誘集滅蟲法
利用害蟲對特定光譜及引誘物質等的趨避性來防治害蟲的方法。如利用一些夜蛾、螟蛾、金龜甲等成蟲的趨光性,在成蟲發生期進行LED燈、頻振燈、黑光燈等誘殺,可顯著降低田間落卵量;利用蚜蟲等對銀色的負趨性,在田間鋪設銀灰色塑料薄膜帶可以驅避有翅蚜降落;利用蚜蟲、白粉虱、黃曲跳甲等對黃色的趨性,田間設置黃皿或黃板可進行測報和防治;利用一些害蟲的趨化性、對棲息地和越冬場所的特殊要求及對植物產卵、取食等趨性而進行誘殺,常用半萎蔫的楊樹枝葉誘集棉鈴蟲成蟲;在誘蛾器皿內置糖、醋、酒液,或加以適量的殺蟲劑以誘殺多種夜蛾科成蟲;性誘劑誘殺害蟲雄成蟲;用馬糞誘集螻蛄;用谷草把誘集黏蟲產卵;樹干綁草把誘集一些林果害蟲越冬等,都是誘集和殺滅害蟲行之有效的方法。
4.阻隔分離
根據害蟲生活習性,人為設置物理屏障,阻止害蟲為害或擴散蔓延的方法。如在果實外套袋可防止食心蟲產卵為害;對于具有上下樹習性的害蟲,在樹干涂膠環可有效阻止害蟲通過爬行方式傳播擴散;對于具有在樹干基部產卵嗜好性的害蟲如蛀干害蟲,在產卵場所涂刷涂白劑等,可阻止害蟲產卵為害;對于生活史分別具有在地下和地上活動階段的害蟲,通過在地面覆蓋防草布等,阻止害蟲出入土壤,阻斷害蟲生活史,從而防治害蟲。對于收獲后的藥材,入庫前放入塑料袋等,可以阻止害蟲進入產卵,也能起到有效防治效果。采用防蟲網進行隔離種植,阻止害蟲進入種植區,對某些害蟲也有良好預防效果。
5.電擊法殺蟲
根據田間微小型害蟲具有彈跳和躲避習性的特點,驚擾害蟲使其跳起并采用電蚊拍進行擊殺,可有效降低田間害蟲的數量,快速有效,尤其適合保護地栽培和低矮中藥材使用。
五、化學防治
化學防治是利用化學藥劑控制植物病蟲害發生發展的方法。所使用的化學藥劑稱為農藥(pesticide)。化學防治具有快速、高效和經濟效益高等優點,但使用不當會殺傷有益生物,同時導致有害生物產生抗藥性,造成環境污染,引起人畜中毒。因此,應用化學防治的同時,應考慮最大限度地降低對環境的不良影響。化學農藥的范圍很廣,根據作用對象可分為殺蟲劑、殺鼠劑、殺線蟲劑、殺菌劑、除草劑及植物生長調節劑等。在殺蟲劑中有專門用于殺螨的一類化學藥劑特稱殺螨劑。在所有的化學農藥中,以殺蟲劑的種類最多,用量最大。化學防治法是防治病蟲害最常用的方法,它在病蟲害的綜合防治中占有相當重要的位置。
(一)藥用植物病蟲害化學防治的原理及作用方式
1.植物病害化學防治的原理
植物病害化學防治的基本原理有保護作用、治療作用和免疫作用。
(1)保護作用 在病原物侵染植物前,使用藥劑殺死病原物或阻止其侵入,使植物免受侵染。化學保護一般有兩條途徑:一是對接種體來源施藥,消滅或減少侵染源;二是對植物或農產品施藥,保護植物不受侵染。
(2)治療作用 在病原物已經侵染植物后,對植株施藥,藥劑通過改變寄主的代謝及其對病原物的反應,或鈍化病原物產生的毒素,影響病原物的致病過程,直接殺菌或抑菌,從而減輕發病,使寄主恢復健康。化學治療分為三種:①局部治療:將藥劑施用于植物發病部位,以鏟除病菌、減輕病害。例如,冬季刮除蘋果樹干上的腐爛病疤后,涂抹殺菌劑治療。②表面治療:用藥劑處理植物表面,以殺死在表面生長的病原物。例如,用硫磺粉對植株表面的白粉病病斑噴施,直接殺死表生的菌絲和孢子。③內部治療或內吸治療:藥劑通過滲透進入植物體內并傳導到遠離施藥點的部位,抑制寄主組織內部的病原物。
(3)免疫作用 使用藥劑后,可誘導寄主植物細胞內原有的抗性基因的表達,產生對病原物的高水平抗性。
2.植物化學殺蟲劑的作用方式
(1)胃毒劑 昆蟲把藥劑吞食后而引起中毒的藥劑。藥劑被昆蟲蠶食到達中腸后,被中腸細胞所吸收,然后通過腸壁進入血腔,并通過血液流動迅速傳至全身,引起中毒。
(2)觸殺劑 藥劑不需昆蟲吞食,只要接觸蟲體就可致昆蟲中毒。藥劑可以從昆蟲的表皮、氣孔或附肢等部位進入蟲體內。
(3)熏蒸劑 藥劑以氣體形式通過昆蟲的呼吸系統進入蟲體內,發揮致毒作用。
(4)內吸劑 藥劑施用到植物體上后,先被植物體吸收,然后傳導至植物體的各部,害蟲吸食植物的汁液后即可中毒。
(5)拒食劑 可影響害蟲的味覺器官,使其厭食或寧可餓死而不取食,最后昆蟲因饑餓、失水而逐漸死亡,或因攝取不夠營養而不易正常發育的藥劑。
(6)驅避劑 施用于被保護對象表面后,依靠其物理、化學作用(如顏色、氣味等)使害蟲不愿接近或發生轉移、潛逃現象,從而達到保護寄主植物目的的藥劑。
(7)引誘劑 使用后依靠其物理、化學作用(如光、顏色、氣味、微波信號等)可將害蟲誘聚而利于消滅的藥劑。
(8)不育劑 使用后使害蟲喪失繁殖能力的藥劑,但害蟲還能與田間正常的個體進行交配,交配后的正常個體也不易繁殖,經過連續多次防治,使害蟲的種群密度逐漸降低。
(9)生長發育調節劑 能控制和調節害蟲生長發育的一類殺蟲劑,如保幼激素類似物和蛻皮激素類似物等。
有些無機殺蟲劑和植物源殺蟲劑只有觸殺作用,如石硫合劑和除蟲菊。而有機合成殺蟲劑常具有兩三種殺蟲作用,如敵敵畏除有強烈的熏蒸作用外,還具有較強的觸殺作用和胃毒作用。
(二)農藥的毒性及農藥的殘留毒性
1.農藥毒性的表示方法和分級。
殺蟲劑的毒性是指對人畜等高等動物的毒害作用。毒性大小常以大白鼠口服急性致死中量LD50表示,單位為mg(藥劑)/kg(體重)。殺蟲劑的口服LD50值越小,毒性越大;LD50值越大,則越安全。根據LD50值的大小,可將殺蟲劑分成以下幾類。
(l)特毒殺蟲劑 又稱極毒殺蟲劑,大白鼠口服急性LD50值小于或等于l mg/kg。
(2)高毒殺蟲劑 大白鼠口服急性LD50值為l~50 mg/kg。
(3)中等毒性殺蟲劑 大白鼠口服急性LD50值為50~500 mg/kg。
(4)低毒殺蟲劑 大白鼠口服急性LD50值為500~5000 mg/kg。
(5)微毒殺蟲劑 大白鼠口服急性LD50值為5000~10000 mg/kg。
(6)實際無毒殺蟲劑 大白鼠口服急性LD50值大于10000 mg/kg。
2.農藥的殘留毒性
化學農藥使用后,在環境中受陽光、土壤微生物、植物體內酶系等的分解作用及在水中的水解作用,農藥逐漸水解而消失毒性。沒有分解的農藥或者產生有毒的代謝物殘留在作物上或環境中,污染食品及生活環境,人畜長期少量吸入并在體內積累,對人畜產生毒害作用,這就是人們關注的農藥殘留問題。
3.農藥殘留及安全間隔期
(1)農藥允許殘留量 農產品上常有一定數量的農藥殘留,但其殘留量有多有少,如果這種殘留量不超過某種程度,就不至于引起對人的毒害,這個標準叫作“農藥允許殘留量”或“農藥殘留限度”。
(2)農藥的安全間隔期 根據農藥在作物上的允許殘留量,并結合其他條件,就可制定出某種農藥在某種作物收獲前最后一次使用的日期。在這個日期使用某種農藥,在收獲時,作物上的農藥殘留量不致超過規定的殘留標準。這兩者之間相隔的日期,稱為安全間隔期。安全間隔期的長短,與藥劑的種類、作物種類、地區條件、季節、施用次數、施藥方法等因素有關。
六、農藥在藥用植物上的應用
(一)化學農藥的合理使用
科學合理地使用農藥就是在確保人畜和環境安全的前提下,以最少的農藥用量取得最佳的防治效果,并可避免或延緩病原物及害蟲抗藥性的產生。
1.農藥的科學使用
(1)對癥下藥 根據藥劑的有效防治范圍與作用機制及防治對象的種類及其發生規律和危害部位等,選用合適的藥劑與劑型,選擇適當的施藥方法。藥劑選用或其使用方法不當,不僅對病蟲害沒有防治作用,反而可能對植物造成藥害。
(2)按需施藥 根據藥劑和病害種類、作物種類及其生育期、土壤條件和氣候因素等,科學地確定用藥量、施藥時期、施藥次數和多次施藥間的間隔時間。不可隨意增加用藥量和用藥次數。
(3)輪換用藥 病原物及害蟲對某種藥劑產生抗藥性后,往往對同一種類型的藥劑也產生抗藥性,這種現象稱為交互抗性;但對不同類型的其他藥劑反而更為敏感,這種現象稱為負交互抗性。為避免產生抗藥性,應注意不同類型藥劑或有負交互抗性的藥劑輪換使用,避免長期使用同一種或同一類型的藥劑。
2.農藥的合理混用
兩種或兩種以上的農藥混合使用,可擴大防治對象譜,提高防效,降低勞動強度,增加經濟效益。農藥混用有現混現用和加工成混劑使用兩種方式。目前,農藥的復配混用發展較快,復配制劑品種很多。與開發新農藥相比,復配產品具有投入少、周期短、見效快、延緩病原物抗藥性產生等優點。但合理混用農藥應遵循下列原則:
(1)混用的農藥之間不起化學反應,遇酸、堿易分解失效的農藥不宜與酸、堿混用。
(2)現混現用的農藥混合后,其物理性狀應保持不變,如不易產生分層和沉淀。
(3)農藥混用后應不提高對人、畜、家禽和魚類的毒性及對其他有益生物和天敵的危害。
(4)混用的農藥應具有不同的作用方式、作用位點或靶標,以延緩病原物抗藥性的產生。
(5)農藥混用后應能明顯增效或擴大殺菌譜。
(6)施用混劑后,農副產品中的殘留量應低于單用的藥劑。
(7)農藥混用應能降低農藥使用成本。
3.農藥的安全使用
農藥對人、畜都有不同程度的毒性。在接觸農藥過程中,農藥可經口、鼻和皮膚進入人體,引起各種急性、慢性中毒。因此,施藥人員要嚴格遵守安全使用農藥的有關規定,穿戴必要的防護用具,如長袖衣褲、口罩或防毒面具,避免藥劑與人體皮膚的直接接觸;不在農藥煙、霧中呼吸,防止吸入農藥;施藥時禁止進食、飲水或抽煙,施藥后,應充分洗手,防止“藥”從口入。妥善處理殘留藥液。不使用劇毒和高殘留農藥。嚴格執行農藥允許殘留標準和有關安全使用間隔期(允許的最后一次施藥距作物收獲期的間隔天數)的規定,防止農產品中殘留農藥對人、畜的危害。
(程惠珍 陳君)
(二)藥用植物生產禁限用農藥
目前我國藥材生產中病蟲害的防治主要依賴化學農藥,按照《農藥管理條例》(中華人民共和國國務院令第677號)第三十四條規定“農藥使用者應當嚴格按照農藥的標簽標注的使用范圍、使用方法和劑量、使用技術要求和注意事項使用農藥,不得擴大使用范圍、加大用藥劑量或者改變使用方法。農藥使用者不得使用禁用的農藥。標簽標注安全間隔期的農藥,在農產品收獲前應當按照安全間隔期的要求停止使用。劇毒、高毒農藥不得用于防治衛生害蟲,不得用于蔬菜、瓜果、茶葉、菌類、中草藥的生產,不得用于水生植物的病蟲害防治”。
1.國家明令禁止使用的農藥
為確保農產品質量安全、人畜安全和環境安全,經國務院批準,農業部陸續公布了一批國家明令禁止使用或限制使用的農藥(見表6-1)。
表6-1 國家已公告的禁止使用的農藥名單

2.限制使用的農藥
為了加強對限制使用農藥的監督管理,保障農產品質量安全和人畜安全,保護農業生產和生態環境,根據《中華人民共和國食品安全法》和《農藥管理條例》相關規定,農業部(第2567號公告)制定了《限制使用農藥名錄(2017版)》,自2017年10月1日起施行(見表6-2)。
表6-2 限制使用農藥名錄(2017版)

注:1-22實行定點經營
3.藥用植物生產禁限用農藥
目前我國還沒有專對中藥材生產農藥使用相關法規或規定,中藥材在農作物中歸類于經濟作物,與大宗糧食作物相比體量較小,農業部在農藥的使用和管理公告中,將其與蔬菜、茶葉、果樹視為同類(見表6-3)。
表6-3 國家公告禁止在中藥材及其他作物上使用的農藥名單

(三)藥用植物農藥登記
1.藥用植物農藥登記
農藥登記是目前國際上通行的一項農藥管理制度。大多數國家通過建立農藥登記制度,全面科學評價農藥的有效性和安全性,進而提高科學用藥水平,有效防控農藥風險。由于中藥材種類多,種植面積相對小,農藥市場效益低,農藥生產企業缺乏登記動力,應加快推進農藥生產企業的中藥材農藥登記工作。目前,已進行農藥登記的藥用植物有人參、三七、枸杞、杭白菊、元胡、白術、鐵皮石斛等。截至2017年12月,登記的農藥品種有代森錳鋅、苯醚甲環唑、嘧菌酯、枯草芽胞桿菌、多抗霉素、赤霉酸等三十幾種(見表6-4)。
表6-4 藥用植物登記農藥名單(截至2017年12月)

(續表)

2.藥用植物生產臨時用藥備案
鑒于藥用植物病蟲草害種類多,登記農藥數量少,農業部在《農藥登記管理辦法》第八章第四十六條規定“用于特色小宗作物的農藥登記,實行群組化擴大使用范圍登記管理,特色小宗作物的范圍由農業部規定。尚無登記農藥可用的特色小宗作物或者新的有害生物,省級農業部門可以根據當地實際情況,在確保風險可控的前提下,采取臨時用藥措施,并報農業部備案”。因此,在藥用植物生產中如遇突發或新的有害生物,可采取臨時用藥措施并報農業部備案。
(陳君 喬海莉 徐榮)