第六章 药用植物病虫草害防治原理和方法
药用植物病虫草害防治按其作用原理和应用技术,可分成植物检疫、农业防治、生物防治、物理机械防治和化学防治。与其他农作物相比,药用植物病虫草害及其防治工作相对薄弱,科技资料较少,积累不多,加强药用植物病虫草害防治研究对科学指导中药材生产具有重要意义。
一、植物检疫
病、虫、杂草的传播主要有自然传播和人为传播两种途径。植物检疫就是依据国家法规,对调出和调入的植物及其产品等进行检验和处理,以防止危险性病、虫、杂草人为传播,是一种带有强制性的防治措施。因此,植物检疫是一种保护性、预防性措施。
(一)植物检疫的分类
通俗地说,植物检疫根据植物及其产品来源一般分为对外检疫(国际检疫)和对内检疫(国内检疫)两种。
(1)对外检疫 亦称国际检疫,是为了防止危险性病、虫、杂草传入国内或带出国境,由国家在沿海港口、国际机场及国际间交通要道等处,设置植物检疫或商品检查站等机构,对出入口岸及过境的植物及其植物产品、运输工具、包装容器等进行检疫和除害处理。
(2)对内检疫 亦称国内检疫,是为了防止国内已有的危险性病、虫、杂草在国内县(市、区)之间由于交换、调运种子、苗木及其他农产品而传播蔓延。目的是将其封锁于一定范围内,并加以彻底消灭。国内检疫由各省(自治区,直辖市)的县级植检机构会同邮局、铁路、公路、民航等有关部门,根据各地人民政府公布的对内检疫对象名单和检疫办法进行。
(二)确定植物检疫对象的原则
植物检疫对象是根据每个国家或地区农林生产的实际需要和当地农作物病、虫、草害发生的特点而制定的。不同国家或地区所规定的检疫对象是不同的。确定植物检疫对象的原则是:①在经济上易造成严重损失而防治又是极为困难的危险性病、虫和杂草;②容易通过人为传播的危险性病、虫及杂草;③国内或地区内尚未发生或仅局部发生的危险性病、虫及杂草。
(三)植物检疫的程序
实施植物检疫必须按照法定程序办理。各种类别的植物检疫,都遵循下列基本程序。
(1)报检 调运可能含有植物检疫对象的材料时,调入单位事先征得当地检验检疫机构的同意,并向调出单位提出检疫要求,向当地检验检疫机构申请检疫。国外调运可能含有检疫对象的材料时,由调运单位或个人向当地省级检验检疫机构申报,获得批准后,再按照规定手续办理调运。物品抵达口岸时,由引入单位或个人向入境口岸检验检疫机构申请检疫。
(2)查验 有关植物检验检疫机构根据报验的受检材料,抽样检疫。除产地植物检疫采用田间调查外,其余各项植物的检疫通常采用现场查验,根据需要检疫抽样后采用显微镜下检疫、保湿萌芽检疫、分离培养检疫等各种检疫方法进行室内检疫。
(3)处理 在检疫过程中,发现有检疫性的有害生物,分别不同情况给予限制其使用时间、地点和用途,熏蒸消毒、机械汰除和隔离试种、退回或销毁等不同的检疫处理。
(4)签证 从无检疫性有害生物发生地区调运种子和苗木等繁殖材料,经核实后签发检疫证书。从检疫性有害生物零星发生区调运种子和苗木等繁殖材料,凭产地检疫合格证签发检疫证书。发现检疫性有害生物但经除害处理后合格的,签发检疫证书。
调运植物的检疫证书由当地植保植检站或其授权机构签发。口岸植物检疫由口岸植物检验检疫机关根据检疫结果签发“检疫放行通知单”或“检疫处理通知单”。
我国早在1982年就颁布实施了《中华人民共和国植物检疫条例》,并于1992年进行了修改补充;1991年10月颁布实施了《中华人民共和国进出境动植物检疫法》,为发挥植物检疫在保护农林业生产中的作用奠定了法律基础。根据农发[1995]10号文所公布的全国植物检疫对象和应施检疫的植物产品名单,中药材被明确列入应施检的植物产品名单,因此在引种、种苗调运过程中,应进行必要的检查。对危险性病虫害的种苗,严禁输出或调入,同时采取有效措施消灭或封锁在本地区内,防止扩大蔓延。
二、农业防治
农业防治是根据农田环境、植物与有害生物之间的相互关系,利用一系列栽培管理技术,有目的地改变某些因子,有利于作物的生长发育,而不利于有害生物,从而达到控制有害生物的发生和为害,保护农业生产的目的。农业防治是有害生物综合治理的基础措施。其优点是:无需为防治有害生物而增加额外成本;无杀伤自然天敌、造成有害生物产生抗药性及污染环境等不良副作用;可随作物生产的不断进行而经常保持对有害生物的抑制,其效果是累积的;一般具有预防作用。但其缺点是:有些防治措施与丰产要求有矛盾,或与耕作制度有矛盾;一些农业防治法所采用的具体措施地域性、季节性比较强,限制了其大面积推广;同时,农业防治措施的防虫效果表现缓慢或不十分明显,特别是在病虫害大发生时往往不易及时解决问题。
1.合理轮作和间作
如果一种药用植物在同一块地上连作,不但消耗地力,影响药用植物的生长发育,同时使病虫在土壤中积累。在药用植物栽培制度中,进行合理的轮作和间作,无论对防治病虫害和充分利用土壤肥力都是十分重要的。特别是对那些病虫在土中寄居或休眠的药用植物来说,实行轮作就更为重要。例如,土传病害种类多且受害严重的人参、西洋参绝对不宜连作,否则病害严重,造成大量死亡或全田毁灭。
轮作期限长短一般根据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轮作而在土中无适合的食料而逐渐饥饿死亡或大大降低繁殖数量。例如,白术根腐病Fusarium oxysporium Schl.和地黄枯萎病Fusarium sp.轮作期限为3~5年。此外,合理选择轮作物也至关重要。一般同科属植物或同为某些严重病虫寄主的植物不宜选为轮作物,否则不仅不易起到轮作防治病虫害的目的,反而会起相反作用。枸杞、颠茄、泡囊草等都受枸杞负泥虫的严重为害;地黄和大豆同为大豆胞囊线虫的寄主;玄参、附子、白术等同为白绢病等根腐病的寄主,它们彼此都不宜选为轮作物。
从病虫防治角度,对轮作物的选择原则同样适合于间作物的选择。但间作物同时栽种在一块地里,相互之间的影响更大,必须从病虫害防治和植物的生长发育多方面综合考虑。
有些植物的植株和根系分泌物或气味可以对某些邻作物病虫害有抑制或驱避作用。某些作物因根系的作用,改善了土壤的物理性状而造成对某些邻作物根病的不利条件,从而抑制了这些病害的发生;还可能由于高矮作物搭配,对某些邻作物害虫活动产生机械的阻碍作用。科学地运用这些生物之间的微妙关系,就可能选择较理想的间作物组合,达到防治病虫害的目的。实践表明,根腐病较严重的药用植物和有气生根的玉米间作,可改善土壤通气状况,则根腐病减轻,如附子和玉米间作,附子根腐病则减轻;地黄和高秆作物玉米间作,使地黄蛱蝶为害显著减轻,这可能是由于成虫飞翔产卵活动受到机械阻碍作用的缘故。国外文献报道,和万寿菊间作的植物可抑制植物寄生线虫。
2.耕作
深耕细作是重要的栽培措施,除能促进植株根系发育,增强吸收水肥能力使植物生长健壮、增强抗病能力外,还能破坏蛰伏在土内休眠的害虫巢穴和病菌越冬的场所。直接消灭病原物和害虫,减少翌年病虫基数。例如,大黄拟守瓜Gellerucida sp.、山茱萸尺蠖Boarmia eosoria Leech、黄栀子大透翅天蛾Cephonodes hylas L.、枸杞负泥虫、栝楼透翅蛾Melittia bombyliformis Cramer等以各自特定虫态在寄主根际土内越冬,因此在冬季或早春耕翻土地或在根际垦覆,破坏害虫越冬场所或改变栖息环境,直接消灭部分害虫,减少越冬虫源,以抑制翌年虫害发生数量,达到防治目的。对土传病害严重的药用植物人参、西洋参等,播种前对土地耕作要求很严格,播前除必须休闲养地外,还要耕翻晒土数遍,以改善土壤物理性状,减少土中致病菌数量,这已成为既定的重要防病措施。
3.除草、修剪及清洁田园
田间杂草及中草药收获后病虫残株和掉落在田间的枯枝落叶,往往是病虫隐蔽及越冬场所和翌年的病虫来源。因此,除草及药用植物收获后清洁田园,结合修剪将病虫残株和枯枝落叶烧毁或深埋处理,可以大大压低病虫越冬基数和翌年病虫为害程度。例如,枸杞黑果病病原菌Glomerella cingulate (Stonem) Spanld et Von Schrenk是在病株枯枝叶和罹病的僵果上越冬,做好冬季清园工作是主要防病措施。在秋季收果后,彻底摘除树上的黑果和剪除病枝,并将地面枯枝落叶和黑果全部清除烧毁或深埋。翌年7月中旬调查发病率结果表明,清园好的地块发病率为2.1%,清园不好的为22.4%,未清园的为50.8%,清园收到了良好的防病效果。
4.调节播种期
某些病虫害常和中草药某个生长发育阶段有关,如使这一阶段错过病虫大量侵染为害的危险期,可避开病虫为害,达到防治目的。例如,红花实蝇在红花现蕾期为大量产卵为害盛期,如实行冬播或春季早播(3月上中旬)可使苗早苗壮,提前现蕾,错过实蝇产卵盛期,从而减轻其为害。又如,荆芥茎枯病Fusarium spp.在浙江萧山6月上旬为发病盛期,如实行适时早播(4月初前播种),到6月上旬时,苗高在25cm以上,具有一定抗病力,可减轻茎枯病。
5.合理施肥
合理施肥能促进中草药生长发育,增加其抵抗力和被病虫为害后的恢复能力或避开病虫为害时期。例如,白术施足有机肥,适当增施磷钾肥,可减轻花叶病。同样,合理施肥对于巴戟天提高产量、减轻病害发生,是行之有效的措施。如施有机肥牛粪可促进根系发达、叶色浓绿,并有利于土壤中微生物的活动,增加微生物的拮抗作用;施钾肥明显促进茎基部木栓层形成,提高了抗茎基腐病的能力。相反,如施肥不当则会加重病虫害的发生,如巴戟天施碳酸氢铵不当,会造成茎基部表皮和根部的灼伤,便于茎基腐病病菌侵入为害,加重该病的发生;元胡在后期施氮肥会使霜霉病和菌核病加重。使用未腐熟的厩肥或堆肥,则肥中的残存病菌及地下害虫蛴螬等虫卵未被杀灭,就可能造成地下害虫和某些病害加重,应用高温堆肥或充分腐熟的肥料就不至于产生这一弊端。
6.选育和利用抗病、虫品种
药用植物的不同类型或品种之间往往对病虫害抵抗能力有显著差异。地黄农家品种金状元对地黄斑枯病比较敏感,而小黑英则比较抗病;有刺型红花比无刺型红花能抗炭疽病和红花实蝇;蒙黄芪农家品种大三黄和小三黄较能抗黄芪籽蜂;白术矮秆型抗术籽螟等。研究显示,宁夏枸杞不同品种受瘿螨为害后可溶性糖、总酚、类黄酮和POD含量变化明显,对枸杞瘿螨的抗性宁杞1号大于宁杞7号大于宁杞5号,有显著性差异。农业上利用植物之间的化感作用培育抗杂草水稻新品种已获成功。因此,如何利用这些抗病虫特性,进一步选育出较理想的抗病虫害的优质高产品种,是一项十分有意义的工作。特别是对那些病虫严重且防治难度大的药用植物,选育和利用抗病虫草品种则是一项最为经济有效的措施。目前,在药用植物抗病虫品种的选育和利用工作方面国内外都做得很少,随着对遗传学研究的深入和现代生物技术的发展,抗病、抗虫品种的选育和利用将具有更广阔的应用前景。
三、生物防治
生物防治就是用生物或生物代谢物及生物技术获得的生物产物,如抗生素、生物农药或天敌来治理有害生物。这些生物产物或天敌,一般对有害生物选择性强、毒性大;而对高等动物毒性小,对环境污染少,一般不造成公害。如今人们对保护一个清洁的自然环境的迫切要求和对地下水质、食品安全性等的忧虑,更把生物防治技术的应用和研究推到了一个前所未有的重要地位,引起政府和社会各界的重视。中药材病虫害的生物防治是解决中药免受农药污染的有效途径。但是,生物防治也有局限性,如杀虫作用较缓慢,杀虫范围较窄,受气候条件影响较大,一般不容易批量生产,贮存运输也受限制。
(一)植物害虫生物防治的途径
1.保护利用自然天敌昆虫和有益动物
在自然界中,各种害虫的自然天敌昆虫和捕食动物种类很多。天敌昆虫可分为两大类,即捕食性天敌昆虫和寄生性天敌昆虫。常见捕食性天敌昆虫如蜻蜓、螳螂、猎蝽、刺蝽、花蝽、草蛉、瓢虫、步行虫、食虫虻、食蚜蝇、胡蜂、泥蜂等;常见寄生性天敌昆虫如寄生蜂类和寄生蝇类等;常见其他捕食动物如各种鸟类、蜘蛛及捕食螨类、青蛙、蟾蜍等。采取各种保护措施促进自然天敌种群的增长,以加大对农业害虫的自然控制能力。选用对天敌杀伤力小的农药防治害虫。
2.人工繁殖与田间释放天敌
当本地天敌的自然控制力量不足时,尤其是在害虫发生前期,可在室内人工大量繁殖和田间释放天敌,以控制害虫的为害。目前国内外对繁殖、利用草蛉和瓢虫方面的工作做得比较多。在美国等国家已有繁殖草蛉的工厂,大量繁殖草蛉出售,在生产上发挥了作用。目前在药用植物上,繁殖和利用管氏肿腿蜂防治金银花咖啡脊虎天牛、玫瑰多带天牛等蛀干性害虫取得成功。
3.昆虫病原微生物的利用
引起昆虫疾病的微生物有真菌、细菌、病毒、原生动物及线虫等多种类群,许多已经在生产上广泛应用。例如,苏云金杆菌(Bt)、白僵菌、球形芽孢杆菌(Bs)、蝗虫微孢子虫等,应用固体或液体培养基发酵技术,通过工厂化大量生产粉剂、液剂、乳剂等剂型,像使用化学农药一样在田间使用,防治害虫。科学家们又成功地将Bt毒素蛋白基因通过基因工程的方法转入到植物中,培育成抗虫品种。病毒类则用寄主害虫活体接种后大量繁殖,再制成一定剂型在田间使用。昆虫病原线虫也能够工厂化批量生产,并在桃小食心虫、木蠹蛾等害虫的防治中取得了很好的效果。
4.利用昆虫激素防治害虫
利用昆虫激素防治害虫是害虫生物防治的一种新途径。国内外对多种昆虫激素进行了分离、结构测定及人工合成,并对一批重要农林害虫进行了防治试验,取得了不少成果。目前已开发出多种产品,并进入商业应用。昆虫激素是昆虫体内腺体分泌的物质,它可调节昆虫生长变态、生殖、滞育、代谢等重要生理活动。其中研究和利用较多的主要是保幼激素和性外激素。性外激素又称性信息素,人工合成的性外激素通常叫作性诱剂。利用性信息素诱捕法或迷向法防治害虫,已成为害虫综合防治的重要方法之一。例如,我国应用性信息素防治梨小食心虫已在华北果树上应用成功。药用植物中明确了(2S,8Z)-2-Butyroxy-8-heptadecene为菊花、青蒿等菊科药用植物害虫菊花瘿蚊Rhopalomyia longicauda性信息素的主要成分,其对菊花瘿蚊雄虫具有强烈的触角电位反应和田间引诱力。在河北安国祁白菊及山东济宁嘉祥嘉菊田应用,初步结果显示对菊瘿蚊有很好的引诱作用和控制效果。金银花尺蠖在应用性信息素防治研究上已获得进展。此外,对保幼激素和蜕皮激素等研究表明,用过量的外源激素处理,可使害虫产生畸形,使其不易正常发育而死亡。
5.不育昆虫的利用
在一定范围的害虫流行区,连续大量地释放人工饲养、经辐射或化学物质处理、导致不育的害虫,使其与自然种群竞争、交配,经若干代后就能抑制自然种群的繁殖,甚至达到基本消灭的目的。美国使用此项技术于1955年完全控制东南亚螺旋椎蝇。我国也开展了这项研究,对大面积栽培的药用植物重要害虫做此试验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过有益微生物对病原物造成各种不利影响来实现的,其基本原理主要包括抗菌作用、竞争作用、重寄生作用和交叉保护作用等。
(1)抗菌作用(antibiosis) 指一种生物通过其代谢产物抑制或影响另一种生物的生长发育或生存的现象。这种代谢产物通常称为抗生素。抗菌作用在自然界普遍发生。真菌、细菌和放线菌等均可产生抗生素。例如,井冈霉素即是一种葡萄糖苷类抗生素;绿色木霉T.viride产生的抗生素对茄丝核菌R.solani等多种病原菌有抑制作用。
(2)竞争作用(competition) 指两个或两个以上的微生物之间争夺空间、营养、氧气和水分等的现象。其中,以空间竞争和营养竞争最重要。空间竞争是指有益微生物对植物表面空间,尤其是对病原物侵入植物的位点的争夺和占领,使病原物难以侵入。例如,枯草芽孢杆菌对大白菜软腐病菌Erwinia carotovora subsp. carotovora侵入位点的占领属于空间竞争。营养竞争指有益微生物与病原物对植物分泌物和植物残体等的争夺,使病原物因得不到足够的营养物质而丧失对植物侵染能力或不易存活。例如,草生欧文氏菌E.herbicola对梨火疫病菌E.amylovora的抑制作用主要是营养竞争。
(3)重寄生作用(hyperparasitism) 指植物病原物被其他微生物寄生的现象。这种寄生物称为重寄生物,有真菌、细菌、线虫和病毒等。被寄生的病原物可以是病原真菌、病原细菌和植物线虫等。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丝核菌等。
(4)交互保护作用(cross protection) 指植物在事先接种一种弱致病力的微生物后不感染或少感染强致病力病原物的现象。交叉保护可发生在同种真菌或细菌的不同菌株间或同种病毒的不同株系间,也可发生在不同种甚至不同类的病原物之间。例如,用番茄花叶病毒Tomato mosaicvirus的弱毒株系接种可防治番茄花叶病毒强毒株系的侵染。
(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细菌的芽管细胞或菌体细胞消解的现象,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动物、线虫和真菌捕食真菌的菌丝和孢子、细菌或线虫的现象。迄今为止,已在耕作土壤中发现了百余种捕食线虫的真菌,有些捕食性真菌已商品化生产,用于防治番茄根结线虫等。
(三)中药材病虫害生物防治研究概况
1.应用管氏肿腿蜂Scleroderma guani防治蛀茎性害虫
管氏肿腿蜂是某些甲虫,特别是天牛科昆虫的幼虫和蛹的外寄生昆虫。为了大量应用于蛀茎性害虫的防治,中国医学科学院药用植物研究所对其中间寄主及繁蜂技术、贮蜂及田间释放技术进行了系列研究。通过对防治金银花天牛、菊花天牛、玫瑰多带天牛等的试验,田间寄生率达50%~70%。这项成果还推广应用于园林行道树的蛀干害虫的防治,如1985年、1986年曾用于防治颐和园的古松柏的双条杉天牛等,且有明显的持续效应。
2.木霉菌的研究进展及在中药材病害防治上的应用
木霉(Trichoderma sp.)对多种植物病原真菌表现出强拮抗作用,受到世界上许多国家的重视。目前木霉属中应用较多的是哈茨木霉T.harzianum并已走向商品化。美国用哈茨木霉麸皮制剂,在大田条件下施用可降低由立枯丝核菌Rhizoctonia solani引起的棉立枯病(60%),并提高出苗率。据报道哈茨木霉至少对18属29种病原真菌有拮抗作用。在我国1983年首次分离培养得到哈茨木霉,用于防治白术、菊花的白绢病Sclerotium rolfii及人参、西洋参的立枯病Rhizoctonia solani获得成功。应用木霉对中药材土传病害进行生物防治有着广阔的前景。据初步分析,由白绢病菌引起的中药材病害有白术白绢病、菊花白绢病、佩兰白绢病、玄参白绢病等;由立枯病菌引起的中药材病害有西洋参立枯病;由猝倒病菌Pythium sp.引起的病害有人参、儿茶、荆芥猝倒病等。上述药材病害可用哈茨木霉制剂进行防治。作为普遍存在并具有丰富资源的拮抗微生物,木霉在植物病害,尤其是土传病害的生物防治有重要的应用价值。
3.应用农抗120防治人参疫病的研究
农抗120是中国农业科学院生物防治研究所研制的一种新型农用抗菌素,是刺孢吸水链霉菌北京变种Streptomyces hygrospinosus var.beijingensis的代谢产物。它对人参疫病菌Phytophthora catorum具有很强的抑制作用,在PDA培养基上,100ppm的浓度下,对疫病菌的抑制率为100%,田间试验结果显示在人参、西洋参发病初期,应用2%农抗120水剂稀释100倍灌根或喷施,每隔7~10天施1次,连续使用2次,可减少烂根,提高存苗率。
4.昆虫病原线虫的应用研究
此类线虫消化道内携带共生菌,线虫进入昆虫血腔后,共生菌从线虫体内释放出来,在昆虫血液内增殖,致使昆虫患败血症迅速死亡。自1985年我国与澳大利亚双方签署利用昆虫病原线虫防治害虫的项目开展以来,先进技术的引进,使我国在昆虫病原线虫的研究与应用有了很大进步。中药材中根类药约占70%,地下害虫危害严重,由于土壤吸附作用,往往需要大剂量向土中灌、洒农药才能奏效。为解决此问题,1987年从中国农业科学院生物防治研究所引进昆虫病原线虫,1991年又从危害天麻的蛴螬中分离到一种昆虫病原线虫。经试验Steinernema spp.的几个品系对枸杞负泥虫、射干钻心虫、细胸金针虫等室内感染率均达90%以上,田间防治效果60%左右。昆虫病原线虫不耐高温,37℃以上就死亡,对人畜无害,不污染环境,分布广,是值得利用的生防资源。
5.植物源农药的研究
(1)植物源农药在生物防治中的地位和作用。生物农药分为直接利用生物和利用源于生物的生理活性物质两大类,植物源农药是生物农药的重要组成部分。植物受害不完全是被动的,主要靠其千变万化的代谢类型和反应,产生自然抵御性,表现为杀死、忌避、拒食或抑制害虫正常生长发育。种类繁多的植物次生代谢产物,是潜在的化学因素,构成了各具特色的化学生态,而正是这些次级代谢产物抵御了绝大多数害虫的侵扰。据不完全统计,目前已发现的对昆虫生长有抑制、干扰作用的植物次生物质有1100余种,这些物质均不同程度对昆虫表现出拒食、驱避、抑制生长发育及直接毒杀作用。富含这些高生理活性次生物质的植物均有可能被直接加工成农药制剂。害虫及病原微生物对这类生物农药一般难以对其产生抗药性,这类农药也极易和其他生物措施相协调,有利于综合治理的实施。总之,植物源农药是非常庞大的生物农药类群,是目前国内外人们极为重视的第三代农药的源泉,其类型之多、性质之特殊,足以应付各类有害生物。因此,植物源农药将在生物防治中扮演重要的角色。
(2)植物源农药研究进展。用植物源物质防治植物病虫害已经有二百多年的历史,但真正有目的、科学地进行开发利用则是近一二十年的事。这些年的研究进展主要表现为以下几个方面:①从使用的角度看,和20世纪50年代的“土农药”有着显著区别,目前只能在取得科学的数据、完整的技术资料、严格的审批、登记后,才能由工厂定点生产和使用。②现在生产上应用的主要有烟碱制剂、鱼藤制剂、苦参碱制剂、茴蒿素制剂、川楝素制剂等。③当前最为重视的是楝科植物,其杀虫活性成分为四环三萜类物质,华南农业大学研究发现其活性成分可直接破坏昆虫表皮结构,引起昆虫外表皮局部消融,破坏真皮细胞的产生。④雷公藤、苦皮藤、除虫菊、黄杜鹃、了哥王等植物中也分离出杀虫效果优异的新化合物。⑤重点关注那些作用较为缓和、机理特殊、对害虫种群控制可产生深远影响的植物性物质。如昆虫行为干扰性物质,各种功能不同的信息素类物质,昆虫不育性物质等。⑥有些植物性油类,如苦楝油、山苍子油、香茅油、肉桂油等防治病虫害有较好效果,对天敌安全,有实际应用价值。
四、物理防治
根据病虫草害的生物学特性和发生规律,利用声、光、电、热、机械等物理因子对有害生物的生长、发育、繁殖等进行干扰,达到防治病虫草为害的目的方法,称为物理防治法。
1.汰除法
汰除法是根据病、健种子在重量和形态上的差异,利用筛选、风选、水选等物理方法清除混杂于种子中的病原物、感染病虫的种子和杂草种子的方法。根据比重的不同,可采用风选、水选、盐水选、泥水选等方法。根据粒径的不同,可采用不同孔径的筛子进行筛分等。汰除法能有效去除油菜菌核病菌的菌核和大豆菟丝子的种子等,还能同时清除种子中的大量秕粒,有利于防病增产。
2.热处理法
热处理法是利用寄主和病虫草在温度耐受性和时空分布上的差异来杀灭病虫草的方法,具有见效快、无污染的特点。利用寄主和病原物耐热能力上的差异,采用一定温度处理植物材料,可以达到钝化或杀死病原物,或防止病原物侵入的目的,如采用开水浸烫豌豆或蚕豆种25~30s,然后在冷水中浸数分钟,可杀死里面的豌豆象或蚕豆象而不影响种子发芽;采用温汤浸种可以杀灭薏苡黑粉病、地黄胞囊线虫病等。播种或移栽前采用高温蒸汽或者微波处理土壤,可以有效杀灭土壤中的线虫和杂草种子;杂草出苗期采用火焰喷射处理,可有效杀灭地面刚出土的杂草等。在北方严寒季节,将药材以薄层摊晾于露天,在0℃~15℃以下,经12h后,害虫均可冻死。如果库房通风设备良好,在冬季亦可择干燥天气,将库房所有门窗打开,使空气对流,也能达到冷冻杀虫的目的。
北方冬季寒冷季节全面打开休闲的大棚,可有效杀灭躲藏其中越冬的害虫,有利于降低来年春季虫口基数。
3.诱集灭虫法
利用害虫对特定光谱及引诱物质等的趋避性来防治害虫的方法。如利用一些夜蛾、螟蛾、金龟甲等成虫的趋光性,在成虫发生期进行LED灯、频振灯、黑光灯等诱杀,可显著降低田间落卵量;利用蚜虫等对银色的负趋性,在田间铺设银灰色塑料薄膜带可以驱避有翅蚜降落;利用蚜虫、白粉虱、黄曲跳甲等对黄色的趋性,田间设置黄皿或黄板可进行测报和防治;利用一些害虫的趋化性、对栖息地和越冬场所的特殊要求及对植物产卵、取食等趋性而进行诱杀,常用半萎蔫的杨树枝叶诱集棉铃虫成虫;在诱蛾器皿内置糖、醋、酒液,或加以适量的杀虫剂以诱杀多种夜蛾科成虫;性诱剂诱杀害虫雄成虫;用马粪诱集蝼蛄;用谷草把诱集黏虫产卵;树干绑草把诱集一些林果害虫越冬等,都是诱集和杀灭害虫行之有效的方法。
4.阻隔分离
根据害虫生活习性,人为设置物理屏障,阻止害虫为害或扩散蔓延的方法。如在果实外套袋可防止食心虫产卵为害;对于具有上下树习性的害虫,在树干涂胶环可有效阻止害虫通过爬行方式传播扩散;对于具有在树干基部产卵嗜好性的害虫如蛀干害虫,在产卵场所涂刷涂白剂等,可阻止害虫产卵为害;对于生活史分别具有在地下和地上活动阶段的害虫,通过在地面覆盖防草布等,阻止害虫出入土壤,阻断害虫生活史,从而防治害虫。对于收获后的药材,入库前放入塑料袋等,可以阻止害虫进入产卵,也能起到有效防治效果。采用防虫网进行隔离种植,阻止害虫进入种植区,对某些害虫也有良好预防效果。
5.电击法杀虫
根据田间微小型害虫具有弹跳和躲避习性的特点,惊扰害虫使其跳起并采用电蚊拍进行击杀,可有效降低田间害虫的数量,快速有效,尤其适合保护地栽培和低矮中药材使用。
五、化学防治
化学防治是利用化学药剂控制植物病虫害发生发展的方法。所使用的化学药剂称为农药(pesticide)。化学防治具有快速、高效和经济效益高等优点,但使用不当会杀伤有益生物,同时导致有害生物产生抗药性,造成环境污染,引起人畜中毒。因此,应用化学防治的同时,应考虑最大限度地降低对环境的不良影响。化学农药的范围很广,根据作用对象可分为杀虫剂、杀鼠剂、杀线虫剂、杀菌剂、除草剂及植物生长调节剂等。在杀虫剂中有专门用于杀螨的一类化学药剂特称杀螨剂。在所有的化学农药中,以杀虫剂的种类最多,用量最大。化学防治法是防治病虫害最常用的方法,它在病虫害的综合防治中占有相当重要的位置。
(一)药用植物病虫害化学防治的原理及作用方式
1.植物病害化学防治的原理
植物病害化学防治的基本原理有保护作用、治疗作用和免疫作用。
(1)保护作用 在病原物侵染植物前,使用药剂杀死病原物或阻止其侵入,使植物免受侵染。化学保护一般有两条途径:一是对接种体来源施药,消灭或减少侵染源;二是对植物或农产品施药,保护植物不受侵染。
(2)治疗作用 在病原物已经侵染植物后,对植株施药,药剂通过改变寄主的代谢及其对病原物的反应,或钝化病原物产生的毒素,影响病原物的致病过程,直接杀菌或抑菌,从而减轻发病,使寄主恢复健康。化学治疗分为三种:①局部治疗:将药剂施用于植物发病部位,以铲除病菌、减轻病害。例如,冬季刮除苹果树干上的腐烂病疤后,涂抹杀菌剂治疗。②表面治疗:用药剂处理植物表面,以杀死在表面生长的病原物。例如,用硫磺粉对植株表面的白粉病病斑喷施,直接杀死表生的菌丝和孢子。③内部治疗或内吸治疗:药剂通过渗透进入植物体内并传导到远离施药点的部位,抑制寄主组织内部的病原物。
(3)免疫作用 使用药剂后,可诱导寄主植物细胞内原有的抗性基因的表达,产生对病原物的高水平抗性。
2.植物化学杀虫剂的作用方式
(1)胃毒剂 昆虫把药剂吞食后而引起中毒的药剂。药剂被昆虫蚕食到达中肠后,被中肠细胞所吸收,然后通过肠壁进入血腔,并通过血液流动迅速传至全身,引起中毒。
(2)触杀剂 药剂不需昆虫吞食,只要接触虫体就可致昆虫中毒。药剂可以从昆虫的表皮、气孔或附肢等部位进入虫体内。
(3)熏蒸剂 药剂以气体形式通过昆虫的呼吸系统进入虫体内,发挥致毒作用。
(4)内吸剂 药剂施用到植物体上后,先被植物体吸收,然后传导至植物体的各部,害虫吸食植物的汁液后即可中毒。
(5)拒食剂 可影响害虫的味觉器官,使其厌食或宁可饿死而不取食,最后昆虫因饥饿、失水而逐渐死亡,或因摄取不够营养而不易正常发育的药剂。
(6)驱避剂 施用于被保护对象表面后,依靠其物理、化学作用(如颜色、气味等)使害虫不愿接近或发生转移、潜逃现象,从而达到保护寄主植物目的的药剂。
(7)引诱剂 使用后依靠其物理、化学作用(如光、颜色、气味、微波信号等)可将害虫诱聚而利于消灭的药剂。
(8)不育剂 使用后使害虫丧失繁殖能力的药剂,但害虫还能与田间正常的个体进行交配,交配后的正常个体也不易繁殖,经过连续多次防治,使害虫的种群密度逐渐降低。
(9)生长发育调节剂 能控制和调节害虫生长发育的一类杀虫剂,如保幼激素类似物和蜕皮激素类似物等。
有些无机杀虫剂和植物源杀虫剂只有触杀作用,如石硫合剂和除虫菊。而有机合成杀虫剂常具有两三种杀虫作用,如敌敌畏除有强烈的熏蒸作用外,还具有较强的触杀作用和胃毒作用。
(二)农药的毒性及农药的残留毒性
1.农药毒性的表示方法和分级。
杀虫剂的毒性是指对人畜等高等动物的毒害作用。毒性大小常以大白鼠口服急性致死中量LD50表示,单位为mg(药剂)/kg(体重)。杀虫剂的口服LD50值越小,毒性越大;LD50值越大,则越安全。根据LD50值的大小,可将杀虫剂分成以下几类。
(l)特毒杀虫剂 又称极毒杀虫剂,大白鼠口服急性LD50值小于或等于l mg/kg。
(2)高毒杀虫剂 大白鼠口服急性LD50值为l~50 mg/kg。
(3)中等毒性杀虫剂 大白鼠口服急性LD50值为50~500 mg/kg。
(4)低毒杀虫剂 大白鼠口服急性LD50值为500~5000 mg/kg。
(5)微毒杀虫剂 大白鼠口服急性LD50值为5000~10000 mg/kg。
(6)实际无毒杀虫剂 大白鼠口服急性LD50值大于10000 mg/kg。
2.农药的残留毒性
化学农药使用后,在环境中受阳光、土壤微生物、植物体内酶系等的分解作用及在水中的水解作用,农药逐渐水解而消失毒性。没有分解的农药或者产生有毒的代谢物残留在作物上或环境中,污染食品及生活环境,人畜长期少量吸入并在体内积累,对人畜产生毒害作用,这就是人们关注的农药残留问题。
3.农药残留及安全间隔期
(1)农药允许残留量 农产品上常有一定数量的农药残留,但其残留量有多有少,如果这种残留量不超过某种程度,就不至于引起对人的毒害,这个标准叫作“农药允许残留量”或“农药残留限度”。
(2)农药的安全间隔期 根据农药在作物上的允许残留量,并结合其他条件,就可制定出某种农药在某种作物收获前最后一次使用的日期。在这个日期使用某种农药,在收获时,作物上的农药残留量不致超过规定的残留标准。这两者之间相隔的日期,称为安全间隔期。安全间隔期的长短,与药剂的种类、作物种类、地区条件、季节、施用次数、施药方法等因素有关。
六、农药在药用植物上的应用
(一)化学农药的合理使用
科学合理地使用农药就是在确保人畜和环境安全的前提下,以最少的农药用量取得最佳的防治效果,并可避免或延缓病原物及害虫抗药性的产生。
1.农药的科学使用
(1)对症下药 根据药剂的有效防治范围与作用机制及防治对象的种类及其发生规律和危害部位等,选用合适的药剂与剂型,选择适当的施药方法。药剂选用或其使用方法不当,不仅对病虫害没有防治作用,反而可能对植物造成药害。
(2)按需施药 根据药剂和病害种类、作物种类及其生育期、土壤条件和气候因素等,科学地确定用药量、施药时期、施药次数和多次施药间的间隔时间。不可随意增加用药量和用药次数。
(3)轮换用药 病原物及害虫对某种药剂产生抗药性后,往往对同一种类型的药剂也产生抗药性,这种现象称为交互抗性;但对不同类型的其他药剂反而更为敏感,这种现象称为负交互抗性。为避免产生抗药性,应注意不同类型药剂或有负交互抗性的药剂轮换使用,避免长期使用同一种或同一类型的药剂。
2.农药的合理混用
两种或两种以上的农药混合使用,可扩大防治对象谱,提高防效,降低劳动强度,增加经济效益。农药混用有现混现用和加工成混剂使用两种方式。目前,农药的复配混用发展较快,复配制剂品种很多。与开发新农药相比,复配产品具有投入少、周期短、见效快、延缓病原物抗药性产生等优点。但合理混用农药应遵循下列原则:
(1)混用的农药之间不起化学反应,遇酸、碱易分解失效的农药不宜与酸、碱混用。
(2)现混现用的农药混合后,其物理性状应保持不变,如不易产生分层和沉淀。
(3)农药混用后应不提高对人、畜、家禽和鱼类的毒性及对其他有益生物和天敌的危害。
(4)混用的农药应具有不同的作用方式、作用位点或靶标,以延缓病原物抗药性的产生。
(5)农药混用后应能明显增效或扩大杀菌谱。
(6)施用混剂后,农副产品中的残留量应低于单用的药剂。
(7)农药混用应能降低农药使用成本。
3.农药的安全使用
农药对人、畜都有不同程度的毒性。在接触农药过程中,农药可经口、鼻和皮肤进入人体,引起各种急性、慢性中毒。因此,施药人员要严格遵守安全使用农药的有关规定,穿戴必要的防护用具,如长袖衣裤、口罩或防毒面具,避免药剂与人体皮肤的直接接触;不在农药烟、雾中呼吸,防止吸入农药;施药时禁止进食、饮水或抽烟,施药后,应充分洗手,防止“药”从口入。妥善处理残留药液。不使用剧毒和高残留农药。严格执行农药允许残留标准和有关安全使用间隔期(允许的最后一次施药距作物收获期的间隔天数)的规定,防止农产品中残留农药对人、畜的危害。
(程惠珍 陈君)
(二)药用植物生产禁限用农药
目前我国药材生产中病虫害的防治主要依赖化学农药,按照《农药管理条例》(中华人民共和国国务院令第677号)第三十四条规定“农药使用者应当严格按照农药的标签标注的使用范围、使用方法和剂量、使用技术要求和注意事项使用农药,不得扩大使用范围、加大用药剂量或者改变使用方法。农药使用者不得使用禁用的农药。标签标注安全间隔期的农药,在农产品收获前应当按照安全间隔期的要求停止使用。剧毒、高毒农药不得用于防治卫生害虫,不得用于蔬菜、瓜果、茶叶、菌类、中草药的生产,不得用于水生植物的病虫害防治”。
1.国家明令禁止使用的农药
为确保农产品质量安全、人畜安全和环境安全,经国务院批准,农业部陆续公布了一批国家明令禁止使用或限制使用的农药(见表6-1)。
表6-1 国家已公告的禁止使用的农药名单
2.限制使用的农药
为了加强对限制使用农药的监督管理,保障农产品质量安全和人畜安全,保护农业生产和生态环境,根据《中华人民共和国食品安全法》和《农药管理条例》相关规定,农业部(第2567号公告)制定了《限制使用农药名录(2017版)》,自2017年10月1日起施行(见表6-2)。
表6-2 限制使用农药名录(2017版)
注:1-22实行定点经营
3.药用植物生产禁限用农药
目前我国还没有专对中药材生产农药使用相关法规或规定,中药材在农作物中归类于经济作物,与大宗粮食作物相比体量较小,农业部在农药的使用和管理公告中,将其与蔬菜、茶叶、果树视为同类(见表6-3)。
表6-3 国家公告禁止在中药材及其他作物上使用的农药名单
(三)药用植物农药登记
1.药用植物农药登记
农药登记是目前国际上通行的一项农药管理制度。大多数国家通过建立农药登记制度,全面科学评价农药的有效性和安全性,进而提高科学用药水平,有效防控农药风险。由于中药材种类多,种植面积相对小,农药市场效益低,农药生产企业缺乏登记动力,应加快推进农药生产企业的中药材农药登记工作。目前,已进行农药登记的药用植物有人参、三七、枸杞、杭白菊、元胡、白术、铁皮石斛等。截至2017年12月,登记的农药品种有代森锰锌、苯醚甲环唑、嘧菌酯、枯草芽胞杆菌、多抗霉素、赤霉酸等三十几种(见表6-4)。
表6-4 药用植物登记农药名单(截至2017年12月)
(续表)
2.药用植物生产临时用药备案
鉴于药用植物病虫草害种类多,登记农药数量少,农业部在《农药登记管理办法》第八章第四十六条规定“用于特色小宗作物的农药登记,实行群组化扩大使用范围登记管理,特色小宗作物的范围由农业部规定。尚无登记农药可用的特色小宗作物或者新的有害生物,省级农业部门可以根据当地实际情况,在确保风险可控的前提下,采取临时用药措施,并报农业部备案”。因此,在药用植物生产中如遇突发或新的有害生物,可采取临时用药措施并报农业部备案。
(陈君 乔海莉 徐荣)