4.7 生態農田病害管理

　　在自然農田生態系統環境中，各物種種群之間的相互作用關系使農田生態系統維持在一個相對穩定的動態平衡狀態。一個健康、穩定的生態系統中沒有任何一個物種種群能夠徹底將另一個物種種群殺滅。農田土壤中本身就存在不計其數的微生物，這些微生物有的對農作物是有害的，有的則對農作物是有益的。土壤中所有微生物之間的相互作用、微生物與植物之間的相互作用及各種環境因子的影響，使各種有益微生物和有害微生物的數量都維持在一個相對穩定的動態平衡狀態。然而，人類將劇毒的殺菌劑和除草劑、有害的激素和地膜等大量加入農田生態系統中，使這些原本不屬于農田環境的物質改變了一些環境因子，同時也對所有生物具有毒害作用，打破了一個原本健康、平衡的農田生態系統。

　　農藥的使用影響了土壤微生物物種多樣性，其影響常常表現為直接的或間接的、抑制的或促進的、暫時的或持久的等多種類型。農藥污染可使一些微生物個體數量減少，種群密度減少，但也可使一些微生物加速自身的生活史進程，導致個體數量增加和種群密度上升。在群落組成上敏感種被耐藥種代替，在多樣性指數上，生態系統中敏感種消失，物種數量下降，嚴重時導致物種滅跡，物種多樣性下降，使微生物群落結構發生定向演替，相應的土壤生態系統也會發生定向改變，導致原生態系統結構發生改變（胡曉和張敏，2008）。一些殺菌劑可直接殺滅微生物，劇烈地改變微生物在土壤中的生態平衡，對生態系統的穩定和自然界元素的循環造成不利影響（游紅濤，2009）。

　　因此，病害發生的本質就是人為造成生態系統失衡的結果。當對抗不能解決矛盾時，也許“和平談判”是解決矛盾最好的或唯一的途徑。所以，人類應當歸還所有生物一個健康、平衡的生態系統，讓所有物種都能夠以小數量的種群繁衍下去。病害防治應該是對有害微生物種群數量的控制，而不是將病害徹底全部消滅，況且它們是殺不完的。所以，病害防治應當是將有害微生物的種群數量控制在傷害閾值（作物經濟損失可以接受的值）以下，使有害微生物的種群數量對作物造成的經濟損失在人類可以接受的范圍內，以達到病害的防治目的。

　　4.7.1 生態農田病害的種類

　　植物病害主要是由真菌、細菌、病毒引起的真菌性病害、細菌性病害和病毒性病害這三大類。在植物病害中，由真菌侵染引起的病害種類最多，占病害種類的80%～90%，其次是由細菌病原引起的病害，病毒引起的病害最少（孫曉飛，2018）。真菌性病害的類型比較多，引起的病害癥狀也千變萬化。常見的有霜霉病、白粉病、黑粉病、葉斑病、銹病、枯萎病、腐爛病等。但是，凡是屬于真菌病害的，無論發生在什么部位，癥狀表現如何，在潮濕的條件下都有菌絲和孢子產生，在病斑處生有各種顏色的霉層或小黑點。這是判斷真菌性病害的主要依據。

　　細菌性病害的發病癥狀主要表現為腐爛和萎蔫等，都是由細菌侵染破壞薄細胞和細胞壁組織所導致的后果。細菌性病害的病斑處沒有菌絲和孢子產生，病斑表面也沒有霉狀物。細菌性病害為害的主要癥狀是被為害處一般有菌膿溢出，菌斑表面光滑（張靜輝，2011）。這是判斷細菌性病害的主要依據。病毒性病害在多數情況下以系統侵染的方式侵害植株，病毒侵染植株后，一般不會立刻表現出癥狀并殺死植株，主要是影響植物的生長發育進程，引起植株顏色和形態的改變，產生矮化、叢枝、畸形、皺縮等特殊癥狀（張靜輝，2011）。

　　4.7.2 農田病害傳統化學防治方法的利弊

　　第二次世界大戰后采用的化學農藥給人類帶來了大量的益處。但是，隨著時間的推移，化學農藥的大量使用給環境、動物、植物、微生物及人類帶來的問題也逐漸顯現，化學農藥的危害問題變得日益嚴峻。因此，人們開始重新審視化學農藥，逐漸認識到化學農藥的危害。

　　化學農藥的優點主要有：①價格便宜。化學農藥的成本主要來源于其研發成本，因為化學農藥的研發需要大量的人力和科技資源的長期投入。但是，化學農藥一旦研發成功，其商品藥依靠工業化的流水線生產，可以實現短期內的大批量生產，同時合成化學農藥的原材料同樣是有機合成品。因此，化學農藥實現大批量生產時，其商品藥的成本就很低，商品藥的售賣單價自然不高。②使用劑量小。化學農藥由于其高毒性和特殊的作用機理，使用微量的藥劑就能殺死病菌。③有效性和速效性。化學農藥具有極高的毒性，當其與病菌接觸時能快速地殺死病菌，能在極短時間內有效地控制病菌。④廣譜毒性。有的化學農藥具有多種作用機理，對不同的病菌也具有不同的作用機理。因此，有的化學農藥能夠同時殺死多種病菌。⑤人工投入少。化學農藥具有毒性強、見效快、使用劑量小等特點，并且施藥簡單，所以人工投入較少（蘇琴，2011）。

　　化學農藥在使用過程中逐漸突顯出很多不利之處。長期使用化學農藥會造成土壤農藥殘留，農藥殘留會對植物產生藥害作用，殺害土壤中的有益微生物，引起環境污染，導致病原物產生抗藥性，引起動物和人類急性中毒，對動物和人類產生嚴重的致畸、致癌、致突變危害。雖然化學農藥施用簡單，節省人力和物力，在短期內能夠控制作物病害，但是從長遠角度看，化學農藥對農作物并不都是有利而無害的，化學農藥的使用逐漸地使農民變得懶惰，這在一定程度上促使農民大量使用化學農藥，農田生態系統在這樣的背景下越來越惡劣，田間作物的病害發生越演越烈，甚至各種新病害層出不窮。

　　例如，在山東農村，發現花生瘋長爛秧病（花生僅生秧苗不坐果、花生爛秧）和“胖蒜”（一層層長皮而不結蒜瓣）現象，農民對此不解，從植物生理生態學的知識來判斷，這是由植物生長環境改變造成的。花生白絹病、“胖蒜”，以及蔬菜大棚的蔬菜病，歸根結底都是人為制造的植物病害。花生白絹病暴發時表現為花生根部發病，產生許多白菌絲，已近成熟的莢果腐爛。一些農藥商趁機銷售農藥，告訴農民需要噴灑一種治霉菌的農藥。山東省平邑縣蔣家莊村的農民按照農藥商提供的信息購買農藥，采取了灌根的辦法，但使用農藥后一點效果也沒有，花生秧照樣死去。通過調查發現所有生病的花生都采用同樣的生產模式，即將花生種植在地膜下，在地膜里澆灌農藥，一次性使用了化肥，噴灑了除草劑。保溫、保濕、除草等多種措施帶來的是花生秧苗的迅速生長，為了防止徒長，再往秧苗上噴灑矮壯素。覆蓋農膜在剛播種花生后的干旱時期能夠保溫保濕，然而進入高溫的雨季后，上述優點變成明顯的缺陷。在農膜下，土壤吸收的熱量無法釋放，水分運動受阻，再加上早期施加的農藥和化肥脅迫，花生遭遇了一種高溫、高濕、微毒的典型生理逆境。在這樣的環境下，真菌得以滋生，導致植物生病。這是一種典型的“懶人農業”，該模式實施了 30 多年，一直被農民歡迎，花生產量一開始也較傳統農業的產量高，但隨著時間的延長，這種模式的弊端開始顯現出來，如今出現了嚴重的瘋長爛秧和花生白絹病，導致花生大減產。

　　再來看“胖蒜”問題。最近幾年，春天收獲大蒜的季節，農民反映他們種的大蒜沒有“米”，即不結蒜瓣，從外觀上看大蒜個頭很大，其實是空的，當地農民管這種蒜叫“胖蒜”。在山東一帶大蒜個別主產區，“胖蒜”出現的概率達 1/3～1/2，嚴重的地段甚至全部都是。蒜農的地里出現“胖蒜”后無法收回種地成本（2 000元左右）。

　　“胖蒜”的出現說明我國耕地質量下降到非常嚴重的程度。連續40 年來，農民只施加化肥不施加有機肥，在種植大蒜以后將除草劑、劇毒農藥都施加在地里，并蒙上一層塑料膜。在這樣嚴酷的環境下，植物怎么能不生病呢？人類采取溫室技術反季節生產蔬菜，已經造成大部分作物尤其是蔬菜發生病害。溫室大棚病即由高溫高濕和靜風環境引起。從根本上講，反季節設施改變了蔬菜的生物學本性，也正因為如此，反季節蔬菜在豐富了人們日常生活的同時，也帶來了嚴重的環境污染和食品安全問題。反季節蔬菜要想成功，首先應改良蔬菜生長的微環境，常規做法是將塑料膜籠罩在耕地上。由塑料膜造成的陽光溫室在提高了環境溫度和濕度的同時，也打破了害蟲的休眠規律；由于溫室大棚內溫度、濕度較高，且常年不通風，病害滋生異常嚴重；相應地，土壤線蟲和有害微生物也因此活躍起來，造成大棚蔬菜特有的病蟲害。

　　溫室大棚內連續種植相同的蔬菜，其產量會明顯下降，這在園藝學上稱為“連作障礙”（吳玉娥 等，2013）。為減少損失，菜農常常借助大量化肥來彌補生長不足，且大多數農民相信“多施肥，多產出”，化肥添加量常常高達推薦量的 2～5倍。化肥的大量使用除造成食品安全隱患外，更嚴重的是造成土壤和地下水污染。這是因為塑料大棚內風吹不著，雨淋不到，化肥“沖不走、流不去、分解不掉”，迫使其垂直下滲，不可避免對地下水造成污染。常年使用大量化肥生產反季節蔬菜的華北某地，80 米以下地下水的硝酸鹽含量已超過美國標準的 10 倍。近年來，反季節蔬菜主產區農民癌癥發病率大幅度提高與化肥帶來的環境污染不無關系。

　　4.7.3 農田病害的生態防治方法

　　農田病害的生態防治是指人類停止所有有害于環境和生物的物質輸入生態系統中，使用對環境和生物友好的物質輸入生態系統，實行有利于維持生態系統動態平衡的管理措施，使農作物和有益微生物能夠良好生存和繁衍，使有害微生物在與有益微生物、植物、環境因子及人為適當的干擾因子的相互作用下以小數量的種群生存繁衍。

　　1．農業防治

　　傳統的農業防治措施包括選用抗病品種，調整播期，清除病殘體和雜草，合理施肥澆水，合理輪作、間作、混作等，這些措施長期以來被用于防治多種植物病害。作物抗病品種對某些特定的病害具有抗性，種植時選用具有抗病性的作物品種可以有效地降低一些病害的發生；調整播期，可使作物感病期和病害盛發期錯開，以此減少作物被病害侵染；及時清除病殘體和雜草，將作物病殘體進行集中堆肥發酵后再施入田間，既可以實現有機肥還田，又可以減少菌源；合理施肥澆水，可增強植物長勢，提高植物抗病性，使田間環境不利于病原菌的生長發育；合理輪作可減輕土傳病害，有些病害具有專寄生的特點，單一品種連作會使病害越來越多，而實行輪作可以使一些專寄生的病害因沒有寄主而減少，特別是上茬作物有較嚴重的病害發生時，輪作減少病害的作用更加明顯；間作及混作也能減少某些病害的發生，有些作物對某些病菌具有化感作用，間作及混作能通過植物的化感作用控制部分病害的發生。此外，改進耕作技術也能減少病害的發生。王立國等（2007）通過冬春曬垡、溝底施肥與澆水、溝底播種等耕作技術改變了棉花的生態環境條件，明顯降低了棉花枯萎病、黃萎病的發病率，降低幅度為37.10%～49.41%，使籽棉增產27.20%～34.38%。由此可見，農業措施得當，可以取得農藥不能達到的效果。

　　2．生物防治

　　1）細菌制劑防治

　　在各類防治植物病害的生物農藥中，細菌制劑是較多的一類，國內外已經有數十個相關產品登記，已開發成功的細菌生防制劑主要為芽孢桿菌、熒光假單胞桿菌和放射性土壤農桿菌（杜華 等，2004）。王春曉等（2016）通過對番茄葉面與根際的定殖試驗發現，地衣芽孢桿菌 NJWGYH 833051 可以通過競爭作用有效地對番茄早疫病菌、葉霉病菌、枯萎病菌和灰霉病菌進行防治，其中對番茄葉霉病菌的防治效果最好，防效達 87.15%，其抑菌效果可以和多菌靈藥劑相媲美。續彥龍（2015）從新鮮豬糞中篩選得到 5 株對小麥紋枯病菌有抑制效果的優勢細菌，經測序比對分析確定其中 X-4 為地衣芽孢桿菌。以這 5 株細菌為功能菌株制備小麥紋枯病拮抗菌劑，接種到完全腐熟的堆肥中，得到抗小麥紋枯病的生物有機肥。

　　在紋枯病防控試驗中，該生物有機肥對小麥紋枯病的防病率達到 77.1%，比對照有機肥高 42.3%。由此可見，利用地衣芽孢桿菌防控小麥紋枯病將成為小麥紋枯病綜合防治中的一個重要手段。

　　2）真菌制劑防治

　　國內外對真菌性殺菌劑的開發一直給予了很大關注，截至2004 年已有屬的真菌被用于植物病害的生防實踐，其中木霉菌是植物病害生防制劑中開發產品最多的（杜華 等，2004）。朱廷恒等（2004）從土壤中分離出拮抗木霉T97，研究發現木霉通過競爭作用和重寄生作用，抑制立枯絲核菌、番茄灰霉病菌和小麥全蝕病菌的生長。Su 等（2013）研究發現暗色有隔內生真菌稻鐮狀瓶霉可以成功在水稻根部定殖，并通過水楊酸（Salicylic acid，SA）介導的信號轉導通路誘導水稻產生抗病性，提高抗稻瘟病的能力。易曉華等（2007）從除蟲菊中分離到鐮孢屬內生真菌 Y2 菌株，其發酵液的10 倍稀釋液對玉米大斑菌等 6 種供試植物病原真菌菌絲生長的抑制率介于 80.41%～93.26%，5 倍稀釋液對番茄灰霉病菌和蘋果炭疽病菌孢子萌發的抑制率均大于 80%。截至2021 年 12月31 日，我國已登記微生物農藥共56 種，其中真菌15種（楊峻等，2022）。

　　3）真菌病毒制劑防治

　　真菌病毒是一類可以侵染絲狀真菌、酵母和卵菌，并能在其中復制的病毒，在真菌和卵菌的主要類群中廣泛存在。大部分真菌病毒侵染后并不會導致寄主出現明顯的外部癥狀，只有少部分真菌病毒能長時間侵染寄主，并對其造成影響（Buck，1986）。李濤等（2009）發現帶嗜殺病毒的啤酒酵母可以向體外釋放具有抗菌活性的毒素。這種毒素能使菌株本身產生免疫作用，而其他相同或相近的酵母菌對它敏感。這些毒素能夠降解酵母菌株的細胞膜，使攜帶嗜殺病毒的酵母菌與其他酵母菌在競爭有限的營養條件和有限的空間因素時處于有利地位，從而對寄主真菌的生存和繁殖起到保護的作用。華中農業大學姜道宏教授課題組從油菜菌核病的病原菌——核盤菌中發現了首例 DNA 病毒，并將其命名為 SsHADV-1（Yu et al.，2010）。該病毒能導致寄主的致病力衰退，并且可以進行體外傳染，其寄主真菌 DT-8 與其他正常核盤菌菌株接觸后可引起它們出現致病力衰退的現象。此外，該病毒還可以進行田間傳播，并且可以侵染到其他類型的病原真菌中，揭開了低毒真菌病毒生防應用的新局面（Yu et al.，2013）。

　　4）植物源殺菌劑防治

　　植物是生物活性化合物的天然寶庫，其中的大多數化學物質如萜烯類、生物堿、類黃酮、甾體、酚類、獨特的氨基酸和多糖等均具有抗菌活性（杜華 等，2004）。甘肅三川藥業有限公司研制生產出一種以天然植物為原料的無公害農藥 2.5%生物堿拌種劑，含有黃酮、糖苷、毒蛋白等多種生物堿。田間試驗結果表明，該拌種劑對瓜類蔓枯病菌、腐皮鐮刀菌等 99 種病菌孢子的抑制率達 89.8%～100%（杜華等，2004）。孫海峰等（2005）以龍膽斑枯病菌為供試菌種，對 9 種中藥乙醇提取物進行抗龍膽斑枯菌活性試驗，結果發現 9 種中藥乙醇提取物均有抑菌作用，其中蛇床子、川楝子、知母 14 天最低抑菌質量濃度小于 0.1 克/毫升，具有較強的抗龍膽斑枯病菌作用。

　　5）弱毒株系應用

　　利用弱毒株系對植物進行交叉保護，在番木瓜、番茄、柑橘等的病毒性病害研究中得到較好的應用（劉亞苓 等，2019）。譚東（2018）利用人工定點突變番木瓜畸形花葉病毒，得到具有交叉保護作用的弱毒株系，防控番木瓜畸形花葉病毒表現出較好的交叉保護效果。王玉（2018）研究表明，預先接種番木瓜環斑病毒 W 株系弱毒株系的西葫蘆，其病情指數明顯低于未接種弱毒株系的植株。周彥（2007）通過試驗得到的 7 個柑橘衰退病毒弱毒菌株對柑橘植株均具有一定的保護作用，對柑橘衰退病毒具有較好的抑制作用。

　　6）生物肥料防治

　　生物肥料是根據“以菌治菌，以肥抗病”的生防原理研制出來的具備肥、藥多效的微生物肥料。生物肥料具有營養齊全、菌肥合一、改良土壤、修復土壤微生態環境、增產、抗病等優點，是無公害農業生產的好幫手。許多生物肥料已經走向市場和應用到生產上，并取得良好效果。近年報道較多的有和陽生物有機復混肥、“百花山”生物多抗菌肥、聯抗生物菌肥和保得微生物土壤接種劑等（葉云峰 等，2009）。

　　7）微生態制劑應用

　　1990 年，全國微生態學學術研討會正式提出“微生態制劑”一詞，并定義為“根據微生態學原理而制成的含有大量有益菌的活菌制劑，有的還含有它的代謝產物或添加有益菌的生長促進因子，具有維持宿主微生態平衡、調整其微生態失調和提高它們健康水平的功能”（周德慶和郭杰炎，1990）。微生態制劑具有防病、增產和改善作物品質的特點。楊合法等（2006）研究表明，在棉花播種前使用復合微生態制劑（VT 菌）浸種可以有效防止苗期病害的發生，促進棉苗生長，增強棉苗抗逆性；用一定濃度的 VT 菌浸種，結合在棉花黃萎病發病高峰前期噴施或灌根處理，可防止棉花黃萎病的發生，提高棉花產量，可比對照增產 16.8%。此外，報道較多的微生態制劑還有 SC27 微生物土壤增肥劑，對瓠瓜、絲瓜（俞丹宏和柴偉國，2003）和巨峰葡萄（俞丹宏 等，2003）具有促進生長、增產和改善品質的作用，從而達到保健防病效果。

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