什么是药用植物病虫害防治?
一、药用植物病虫害防治研究与实践的意义
药用植物的病虫害种类繁多,其中一般作物上常见的病虫害有玉米螟、棉铃虫、桃蚜、白术白绢病、玄参和附子、猝倒病等。还有药用植物特有的病虫害,如红橘、肉桂、枸杞、栝楼、黄斑枯病、白术铁叶病、人参锈腐病、延胡索霜霉病等。药用植物病虫害普遍存在,有些病虫害非常严重,降低了产量和质量,降低了药材的商品规格,造成了严重的经济损失。比如人参、西洋参,病虫害严重,很多病害危害特别大,以至于老参地无法再利用,产量损失相当严重,比一般农作物造成的损失高几十倍甚至上百倍。再比如槟榔,目前基本都是进口的,国产槟榔质量也不错,但是被红脉穗螟破坏,直接损失20-30%。损失率20%的话,每亩年产值可损失500-1000元。至于病虫害造成的社会效益损失,更是无法估量。
药用植物病虫害及其防治是近20年发展起来的植物保护科学领域的一个年轻分支。药用植物是中药宝库的重要组成部分,栽培历史悠久。因此,与其他国家相比,中国在病虫害方面做了更多的研究。然而,它仍然是一门新兴的分支学科。与其他作物相比,它干的活不多,科学数据少,缺乏生产实践经验。因此,今后加强药用植物病虫害防治的研究,积极指导生产实践,显得更加重要和紧迫。
二、药用植物病虫害防治的基本原理和理论基础。
(1)综合防治
早在五六十年代,中国的植物保护工作就贯彻了“预防为主,综合防治”的方针。当时对综合防治的认识比较肤浅,只是基于病虫害生物学和简单的辩证法,在单一作物上采用各种方法防治病虫害。20世纪70年代,我国吸收了60年代国际上提出的害虫综合治理(IPM)的先进理念,确立了我国综合防治的科学理念。在1986第二次全国综合防治工作座谈会上,综合防治被上升到系统治理的层面。因此,综合治理(或称综合治理)的含义是指不仅保护对象、治理对象、治理目的、治理方法都要综合考虑,而且理论基础和方法论要提高到生态学、经济学、社会学的系统概念。总的来说,综合防治就是从生物和环境的整体角度,本着预防为主的指导思想和安全、有效、经济、简便的原则,因地制宜,合理运用农业、化学、生物、物理等方法和其他有效的生态手段,将有害生物的危害控制在经济阈值以下,达到提高经济、生态和社会效益的目的。
综合防治虽有关联,但并不相同。综合防治是综合防治的更高层次发展。
(二)总体思路和系统概念
自然界是由各种生物和非生物组成的。生态系统是指一定区域内有生命的生物群体与无生命环境之间的能量转换和物质循环系统。自然生态系统由四大要素构成:(1)无机环境,包括空气、水、土壤。(2)绿色植物。它通过光合作用将太阳辐射能转化为化学能,并吸收养分制造有机物,因此是生态系统的生产者。(3)动物。它以植物或其他生物为食,获取能量和营养,是生态系统的消费者。(4)微生物。它以动植物的排泄物或残渣为食,将复杂的有机物分解成简单的无机物,回归环境;同时,一些微生物作为动植物病原体直接寄生于动植物体内,以动植物为食源,影响其生长、发育或死亡。植物是生态系统的主要组成部分。它们利用非生物因子通过光合作用制造营养,形成自己的器官。病原体和害虫等有害生物以植物为食;天敌以这些害虫为食。这种环环相扣的食物关系就是所谓的“食物链索”,是生态系统的基本结构。
“预防为主,综合治理”是指从植物与害虫、害虫与天敌、三者与耕作管理系统和生态环境相互依存、相互依赖的整体观点出发,通过各种技术措施,正确而有力地干预系统的发展,造成病虫害生存环境的变化,创造有利于寄主植物和天敌、不利于病虫害的条件,控制病虫害的发生,实现“保效益、除害虫”,保证农业增产。
(三)辩证唯物主义的认识论
“矛盾存在于一切事物的发展过程中”,对立统一的矛盾关系具有普遍性。我们必须运用辩证唯物主义认识论来认识病虫害的发生规律。
一株植物通常有许多种病虫害,但在一定条件下,只有少数几种病虫害具有经济重要性。是否采取防治措施取决于病虫害的数量和造成的危害程度。有些病虫害危害轻微,是因为作物本身具有一定的协调和补偿能力,往往不会对产量造成损失。所以,看到一点虫害,没必要采取防治措施。各种控制措施都有各自的优缺点和局限性。根据调查研究,了解一株植物全生育期病虫害的种类、主次、发生程度、相互关系以及病虫害与天敌的关系,制定病虫害综合防治的优化方案。同时,要密切注意病虫害之间由于自然和人为因素的影响而产生的诸多矛盾的相互转化,使我们在斗争中处于主动地位,从而采取防治结合的措施,取长补短,密切配合,把病虫害控制在不致危害的程度,即不让病虫害造成产量和品质的损失或低于经济阈值。
上述害虫防治的原理和理论基础是针对整个植保工作的,当然也适用于药用植物害虫防治的研究和实践。
三。药用植物病虫害的防治方法
药用植物病虫害的发生必须具备三个要素,即寄主植物、病原或害虫和适合病虫害发生的环境条件,三者缺一不可。所以防控途径也是从这三个方面考虑的。防治病虫害的一般方法有:(1)避病避虫;(2)消灭病虫源;(3)直接消灭病虫害;(4)保护寄主植物等。从这些预防方式出发,人们设计了各种预防方法。这些防治方法可以概括为农业防治、生物防治、物理机械防治、化学防治等。
(1)农业控制
农业防治是通过调整栽培技术来减少或控制病虫害的方法。农业防治几乎包括上述四种防治病虫害的方法,但大多数防治措施是预防性的。
作为栽培药用植物,应该有栽培技术措施。合理的栽培技术和措施是病虫害防治计划的重要组成部分。如果能正确应用病虫害防治原理,调整栽培技术和措施,就能起到很好的病虫害防治作用。农业防治措施一般不增加额外费用,安全有效,简单易行,容易被群众接受。
1.合理轮作和间作
如果在同一块土地上连续种植药用植物,不仅会消耗土壤肥力,还会影响药用植物的生长发育,同时会使土壤中的病虫害积累加剧。在药用植物栽培体系中,合理的轮作和间作对防治病虫害和充分利用土壤肥力非常重要。特别是对于病虫害生活或休眠在土壤中的药用植物,实行轮作更为重要。比如土传病害种类多、危害严重的人参、西洋参,一定不能连续种植,老参地也不能再种植人参,否则病害严重,造成大量死亡或整块田地被毁。根据日本的研究结果,人参和稻田轮作根腐病发病率降低,轮作周期越长,效果越明显。交替年浙贝母和水稻前期灰霉病发病率比非交替年低60-65%。大黄与川芎或黄芪轮换使用,可减轻大黄对大疣螈的伤害。
轮作的持续时间一般取决于病原菌在土壤中的存活期,以使那些病原菌因轮作而导致土壤中缺乏合适的食物而饿死或大大减少繁殖数量。例如白术和镰刀菌根腐病的轮伐期。就是3-5年。此外,合理选择轮作作物也很重要。一般不能选择与某些严重病虫害属于同一科、属或寄主的植物作为轮作作物,否则不仅达不到作物轮作防治病虫害的目的,反而会适得其反。如枸杞、颠茄、蜂房等。,被枸杞破坏严重;地黄和大豆都是大豆胞囊线虫的寄主;玄参、附子、白术是白叶枯病等根腐病的寄主,均不能作为轮作作物选择。
轮作作物的选择原则也适用于从病虫害防治角度选择间作作物。而间作作物同时种植在一块地里,相互影响较大,必须从病虫害防治和植物生长发育等方面综合考虑。
一些植物和根的分泌物或气味可以抑制或驱除一些邻近的作物疾病和害虫。一些作物由于根系的作用,改善了土壤的物理性质,对一些邻近作物的根部病害造成不利条件,从而抑制了这些病害的发生;也可能是由于作物的高矮结合,会机械地阻碍一些相邻作物的害虫活动,等等。如果我们科学地利用这些生物之间的微妙关系,就可能选择理想的间作作物组合,达到控制病虫害的目的。实践表明,根腐病严重的药用植物与气生根玉米间作,可以改善土壤通风,减轻根腐病,如乌头与玉米间作。地黄与高秆玉米间作显著降低了地黄蝴蝶的危害,这可能是由于成虫飞行和产卵的机械阻碍。国外文献报道,与万寿菊间作的植物能抑制植物寄生线虫。
培养
深耕是一项重要的栽培措施,不仅能促进植物根系发育,增强吸收水肥的能力,使植物健康生长,增强抗病能力,还能破坏土壤中休眠害虫的巢穴和细菌冬眠的地方。直接消灭病原体和害虫,减少次年的病虫害基数。例如,Gellerucida sp .大黄、黄粉虫、黄草蛉、马乐黄粉虫、蜂斗蜂以各自特有的虫态在寄主根际土壤中越冬。因此,在冬季或早春,在根际翻耕或开垦土地,破坏害虫的越冬场所或改变栖息地环境,直接消灭部分害虫,减少越冬虫源,从而抑制次年害虫的数量,达到控制的目的。对于土传病害严重的药用植物,如人参、西洋参等,播种前对土地栽培的要求非常严格。播种前,除了休耕和养地,还需要对土壤进行几次翻耕和晾晒,以改善土壤的物理性质,减少土壤中病原菌的数量,这已成为既定的重要防病措施。
3.除草、修剪和清理田地
田间杂草、病虫害残株和田间凋落物往往是病虫害的隐蔽和越冬场所,也是次年的病虫源。因此,在药用植物收获后,对园内进行除草和清扫,结合修剪焚烧或掩埋残留的植物和枯枝落叶,可以大大降低病虫害的越冬基数和次年病虫害的危害程度。如枸杞黑果病的病原菌(Glomerella cingulata(stonem)span LD et von Schrenk)在病株的枯枝、枯叶和病僵果上越冬,冬季打扫庭院是主要的防治措施。秋季果实采收后,彻底清除树上的黑果并剪去病枝,将地上的枯叶和黑果全部清除,焚烧或深埋。次年7月中旬发病率调查显示,好园样地发病率为2.1%,差园样地发病率为22.4%,未清园样地发病率为50.8%。对防病效果好的园地进行清理。
4.调整播种期
有些病虫害往往与中草药的某个生长发育阶段有关。如果错过了这个阶段大量病虫害的危险期,就可以避免病虫害的危害,达到防控的目的。比如,当红橘小实蝇的花蕾呈白色时,就是产卵为害的高峰期。如果冬季播种或春季早播(3月上半月)可使幼苗苗壮早、萌芽早,错过红橘小实蝇的产卵高峰期,从而减轻其危害。另一个例子是荆芥的爆发。六月初在浙江萧山达到顶峰。如果适时早播(4月上旬前播种),到6月上旬,苗高可达25cm以上,具有一定的抗病性,可缓解茎枯病。
5.合理施肥
合理施肥可以促进中草药的生长发育,增加其抗病虫能力和受病虫侵害后的恢复能力,或避开病虫期。比如白术,施足有机肥,适当增加磷钾肥,可以减少花叶病。同样,合理施肥是巴戟天提高产量、减少病害发生的有效措施。如施用有机肥和牛粪能促进根系发育,叶片颜色深绿,有利于土壤中微生物的活动,增加微生物的拮抗作用;施用钾肥明显促进了茎基部木栓层的形成,提高了抗茎基腐病的能力。相反,施肥不当会加重病虫害的发生,如巴戟天施用碳酸氢铵不当,会造成茎基表皮和根部灼伤,便于茎基腐菌侵入,加重病害的发生;元胡后期施氮肥会加重霜霉病和菌核病。如果使用粪肥或堆肥,粪肥中残留的细菌和地下害虫如蛴螬的卵不会被杀死,可能会加重地下害虫和某些疾病。如果使用高温堆肥或完全腐熟的肥料,就不会出现这种缺点。
6 .抗病、抗虫品种的选育和利用
不同类型或品种的药用植物对病虫害的抗性往往存在显著差异。比如地黄的农家品种金状元,对黄斑枯病更敏感,小黑英抗病能力更强。带刺的红花比无刺的红花更能抵抗炭疽病和桔小实蝇。蒙古黄芪的农家品种大三黄和小三黄对黄芪种蜂的抗性较强。白术矮抗种子虫等。因此,利用这些抗病抗虫特性,进一步培育出更多优质高产的理想品种,对我们来说是一项非常有意义的工作。特别是对于那些病虫害严重、防治困难的药用植物,培育和利用抗病抗虫品种是最经济有效的措施。目前,国内外在药用植物的抗病性、昆虫品种的选育和利用方面的工作做得很少,是今后应加强的薄弱环节。
新品种选育和利用的具体方法和内容,请参阅本书第八章。
(2)生物防治
生物防治的意义和发展
过去我们对生物防治含义的理解是,利用某些有益生物(天敌)或其产物来消灭或抑制病虫害的方法称为生物防治。然而,随着现代生物技术和相关边缘科学的发展,生物防治的含义也有所发展。如不育昆虫在害虫防治中的利用,昆虫性信息素等激素的应用,类似免疫功能在疾病防治中的应用,即交叉保护的应用,都属于生物防治的范畴。
2.生物防治方法及其应用
病虫害的生物防治方法主要包括以下几个方面。
(1)以虫治虫
(1)利用捕食性昆虫控制害虫自然界中有很多种捕食性昆虫(食肉昆虫)。捕食性昆虫的主要种类有螳螂、蚜狮(草蛉幼虫)、步行虫、食肉瓢虫、食虫蝽(如蝽)、食蚜蝇等。这些昆虫生活在一些害虫群里,以捕食害虫为生,对抑制害虫种群有重要作用。大量繁殖和释放这些益虫对控制害虫或注意益虫的保护和利用是非常重要的。目前,国内外在草蛉和瓢虫的繁殖和利用方面做了大量的工作。在一些国家,如美国,已经有了饲养草蛉的工厂,大量饲养和出售草蛉,在生产中发挥了作用。国内也取得了进展。移植瓢虫控制棉蚜的工作取得了显著的成效。
(2)利用寄生昆虫控制害虫。有些昆虫在某个昆虫阶段寄生在其他昆虫的体内,它们从宿主体内摄取物质生存繁殖以获取营养。这些昆虫被称为虫生昆虫。如蝶蛹金小蜂、短爪金龙、泽兰。寄生于黄凤蝶和马兜铃凤蝶蛹的赤眼蜂。,寄生在木通赤眼蜂的卵上。黄檗蛹寄生蜂。寄生菜青虫。寄生金银花等。还有一些昆虫寄生在其他昆虫的外部,通过口器或吸管状的通道吸收寄主体内的物质供自己营养。这些昆虫是昆虫的体外寄生虫。如寄生在瑞香星天牛和咖啡星天牛上的肿腿蜂、寄生在半翅目地黄上的绒茧蜂等。为了繁殖和利用这些寄生益虫,首先要在研究其生物学特性的基础上,找到合适的中间宿主。其次,人工繁殖中间宿主,繁殖这些寄生性昆虫,并释放到田间,控制害虫的种群密度。目前,在药用植物中,通过饲养和利用肿腿蜂防治日本星天牛已取得成功。
(2)利用微生物控制昆虫
用微生物控制昆虫包括使用细菌、真菌、病毒和其他昆虫病原体来控制害虫。
(1)细菌和致虫细菌多属于苏云金芽孢杆菌,如国内常用的Bt乳剂和青霉6号。这些细菌能产生伴孢晶体,昆虫以其为食后会发生败血症。病虫主要症状为食欲不振、禁食、腹泻、呕吐等,1-3天后死亡。昆虫常呈褐色或黑色,有时体表有黑斑,虫体柔软腐臭。苏云金芽孢杆菌对鳞翅目害虫具有广谱杀虫活性。实验表明,对马兜铃凤蝶、棕背凤蝶、吴茱萸凤蝶等有明显的防治效果。
②真菌性昆虫的病原真菌主要有白僵菌、绿僵菌、野油菜黄单胞菌、木耳、虫生真菌等。目前,球孢白僵菌已在我国大面积成功用于防治玉米螟等农作物害虫。真菌孢子在一定的空气温度和湿度下萌发,通过皮肤、口腔、气孔等侵入昆虫体内。病虫表现为行动迟缓、食欲不振、精神萎靡、肤色暗沉,部分虫体有褐色斑点或斑点,并吐黄水。由于真菌在蠕虫体内繁殖形成草酸钙晶体,蠕虫最终僵硬死亡,表面覆盖着菌丝或孢子。致病昆虫病程长,约3-15天死亡。据文献记载,球孢白僵菌的寄生范围包括鳞翅目、膜翅目、螨类等200多种害虫,其中玉米螟、苹果蠹蛾、大豆蛾、松毛虫等20多种害虫已应用于生产。至于药用植物,有关于寄生在肉桂上的Nomurrraea rileyi (Farlow) Samson、Pyrausta parasitica Hü bler、Melcleptria scutosa Schiffer müller、球孢白僵菌的报道。
③病毒昆虫的致病病毒包括核型多角体病毒和质型多角体病毒。受感染的昆虫表现出易怒和食欲不振;侧面肿胀,容易破皮并流出乳白色或其他颜色的脓液。病程一般较长,发病一周左右就会死亡。昆虫尸体经常倒挂在树枝顶端。寄生昆虫具有很强的病毒专化性,一般一种病毒只能寄生一种昆虫。
(3)不育昆虫的利用
在一定范围的害虫流行区,不断释放大量经辐射或化学物质处理的人工饲养昆虫,使其与自然种群竞争和交配。经过几代之后,自然种群的繁殖就可以被抑制,甚至可以达到基本消灭的目的。比如美国在1955年就用这种技术彻底根除了东南亚的旋毛虫。从那时起,全世界已经研究了100种农业和家畜的害虫,并成功地研究了30多种害虫。我国也开展了这项研究,完全可以对大面积栽培的药用植物的重要害虫进行这种尝试。
(4)昆虫激素的利用
昆虫激素,或称激素,是昆虫体内腺体分泌的物质,能调节昆虫生长变态、生殖、滞育、代谢等重要生理活动。近十年来,国内外对性信息素(又称性信息素)的研究很多。利用性信息素诱捕或定向控制害虫已成为害虫综合防治的重要方法之一。例如,信息素在中国防治梨小食心虫的应用已成功应用于中国北方的果树。药用植物中应用信息素的控制研究取得了进展。此外,对保幼激素和蜕皮激素的研究表明,过量的外源激素处理可使害虫畸形,但不能正常发育而死亡。这些激素有望在未来成为新的杀虫剂或生长调节剂。
(5)拮抗作用和交叉保护在疾病控制中的应用。
一种生物的生存和发展制约着另一种生物的生存和发展,这就是所谓的拮抗作用。拮抗微生物产生的代谢产物称为抗生素。用抗生素或抗菌素防治病虫害取得显著成绩的。我国已研制成功的抗生素如庆丰福、链霉素、井冈霉素、内治疗药物“5406”和哈茨木霉等,在疾病的防治中发挥了重要作用。
在利用药用植物中的抗菌细菌或抗生素防治疾病方面也取得了一些成果。如5406菌肥能有效抑制荆芥茎枯病,哈茨木霉防治甜叶菊枯萎病取得了较好的效果。
先用非病原微生物或不相容的病原小种接种植物,往往会导致这些植物对后来接种的相容病原无侵染性,即类似的诱导抗性,称为交叉保护。利用这一现象控制植物病害已有许多成功的案例。近年来,国内已有研究在番茄苗期接种N4弱毒株,对强毒株侵染有很好的保护作用,也有刺激和控制植物生长的作用。因此取得了明显的防病增产效果,并在生产中得到应用。在药用植物中,交叉保护防治枸杞黑果病已初见成效。
(3)物理预防和控制
物理防治包括利用温度、光、电磁波、超声波、核辐射等物理方法防治病虫害。温度和光线被广泛使用。
一些疾病的病原体附着在种子和繁殖材料的表面或潜伏在种子中。这些植物在播种前,往往会用温汤浸泡种子来杀灭病菌,如薏苡黑粉病、地黄孢囊线虫病,即分别用温汤浸泡种子和播种,以杀灭病菌和线虫。使用这种方法,一定要注意选择合适的温度范围和处理时间,既达到防病的目的又不影响种子和繁殖材料的活力。因此,这种方法必须经过测试才能采用。
许多昆虫都有趋光性,尤其倾向于短波长光源。因此,生产中常用光波较短的黑光诱捕害虫,也常用普通白炽灯或白炽灯与黑光灯的双光源诱捕害虫,都取得了不同程度的效果。在浙江,用黑光灯诱捕危害贝母的金龟子;山东省灯诱北沙参和夜蛾科昆虫可吸引大量成虫。另外,不同的颜色是不同光波反射的结果,所以昆虫对颜色的趋性也是光波趋向某一波长的反映。利用蚜虫趋向黄色的特性,用黄色的板子引诱蚜虫。相反,蚜虫对银灰色有负向倾向,即有翅蚜虫迁徙,看到地面银灰色,不会落在地面的植物上造成危害。因此,在田间放置银灰色的薄膜可以避开蚜虫,达到一定的防虫效果。
近年来,利用核辐射技术防治害虫的研究取得了很大进展。主要包括(1)辐射不育控制害虫。(2)辐射诱变控制害虫。用诱变剂照射害虫,使其发生变异,然后将这种突变体培育成一个品系,大量人工饲养后放归野外,使其与野生昆虫交配,其后代会因为不适应环境条件或性别比例过高而死亡,如明显偏向雄性,这样种群数量就会一代一代减少,直至被淘汰。(3)辐射直接杀虫技术。用延迟或致死剂量照射害虫以直接杀死害虫。可以尝试用这种方法来控制药材仓库中的害虫。
(4)化学控制
化学防治是使用化学农药控制病虫害的一种方法。
化学防治在病虫害防治中发挥了重要作用,至今仍是防治病虫害的重要手段,其他防治方法无法完全替代。
化学防治的主要优点是使用方便,见效快,防治效果好。但由于近年来农药的大量使用,大量农药被投放到环境中,农药的不合理使用和滥用造成了环境污染、农药残留和害虫抗药性问题,逐渐引起人们的重视。
根据害虫防治的原理和理论基础,化学防治必须满足综合防治的要求。也就是说,我们应该用生态学的观点来指挥化学防治。这是几十年前根据农田生态系统平衡理论提出的。
从生态学的角度,必须考虑以下几点:一是必须要求使用最低有效浓度的化学农药,在最合适的时间使用,减少农药投入环境的量。降低污染和成本,同时防止或减缓病虫害抗药性的产生。要求从生态学角度考虑农药的使用,考虑对主次病害的综合防治效果。药用植物上经常有许多种病虫害。但往往只有少数具有经济重要性的物种才是主要靶标,其他次要的病虫害在一定时期或一定条件下可能上升为主要靶标,所以防治时要考虑对主次靶标的综合影响。例如,黄芪的空中害虫有近30种,但主要目标是种蜂、大葱和蚜虫。还有一定数量的其他害虫,如蝽类、螟虫等,对黄芪造成一定的损失。因此,在选择农药种类和防治时间时,要综合考虑防治效果。其次要考虑对病虫害天敌和传粉者的综合影响。害虫种群与天敌和一些传粉者共存于某一寄主药用植物上。综合防治要求减少害虫种群,增加益虫种群。大部分化学农药有利有弊,使得害虫再次发生或者更加猖獗。因此,应合理选择农药的种类、施药时间、施药方法和浓度,以提高杀虫效果,尽可能保护天敌和传粉昆虫。第三,要考虑病虫害的杀灭效果和作物增产的效果。如果化学防治病虫害有效而不增产,就会引起药害,影响其生长发育,降低其产量。这种控制方法在生产中没有意义,也行不通。第四,要考虑病虫害的防治效果和对人、畜、作物的安全程度。