随着人们对绿色、健康农产品需求的持续增长,加快绿色植保防控技术在设施大棚蔬菜生产中的应用已成为行业可持续发展的重要方向。本文对生物防治、物理防治和综合防治等绿色植保技术的研究现状、应用效果进行了系统综述。通过对国内相关文献的梳理分析,结合田间试验数据,指出生物天敌防治、微生物制剂防治、热处理和辐射防治等绿色植保技术已初步形成一定的应用规模,在减少化学农药使用、保障农产品质量安全等方面发挥了重要作用。
设施蔬菜生产是我国农业现代化、集约化发展的重要方向。据官方统计数据显示,2021年我国设施蔬菜的总产量达到了18791万吨,占全国蔬菜总产量的38.6%。然而,由于设施大棚内环境相对封闭,温湿度较为适宜,导致病虫草害发生风险较高。据调查,我国设施蔬菜因病虫草害造成的减产损失达15%-30%。长期以来,化学农药是病虫草害防治的主要手段。我国设施蔬菜农药施用量是露地蔬菜的2-3倍,高毒、高残留农药使用比例较高,农药残留超标问题突出。为实现设施蔬菜生产与生态环境的协调统一,迫切需要大力推广应用绿色植保防控技术。
一、生物防治技术研究与应用现状
1、天敌生物防治
天敌生物防治是通过利用天敌生物与害虫之间的捕食、寄生等自然控制作用,来抑制害虫种群数量、减轻危害程度的一种生态防控技术。研究表明,每亩投放800头瓢虫科的异色瓢虫,可有效防治辣椒蚜虫,14天后防效可达85%以上。隐翅虫是蓟马的主要天敌昆虫,每亩投放500头隐翅虫,可使设施黄瓜蓟马虫口密度降低92.5%,防治效果显着。研究发现,蚜茧蜂、丽蚜小蜂等30多种天敌生物已实现规模化繁育,其制剂产品在大棚蔬菜生产中得到越来越广泛的应用。在极端天气等不利因素影响下,农业生产资料和人工价格不断攀升,而天敌生物防治可减少农药和劳动力投入,具有投入少、见效快等突出优势,深受广大农户欢迎。下一步,应进一步加大政策扶持和技术指导力度,完善天敌生物繁育基地布局,加快天敌产品质量标准与施用规程制定,强化新型职业农民等基层技术骨干的培训,推动天敌生物防治技术在更大范围内落地应用,为助力实现农业高质高效和生态循环发展贡献力量。
2、微生物防治
微生物防治是利用细菌、真菌等有益微生物抑制病原菌的一种生物防治技术。这些有益微生物通过竞争营养和空间、产生抗生物质、诱导植物产生抗性等多重机制来实现对病原微生物的防控。研究认为利用木霉菌剂对茄子枯萎病进行防治,发病率由对照的38.5%降至6.7%,防效达82.6%。采用枯草芽孢杆菌悬浮剂防治番茄灰霉病,对照发病指数为55.9,处理后可以降至17.2,防治效果显着。
近年来,微生物防治技术研究取得重要突破。科研人员从土壤和植物内部分离筛选出大量具有防病潜力的微生物菌株,通过基因测序和代谢组学分析,阐明了其防病机制,为新型微生物农药的开发奠定了基础。截至2021年底,我国已审定登记微生物农药1248个,基本能满足设施蔬菜病虫害防控需求。以我国设施蔬菜种植大县山东寿光为例,2021年全市设施蔬菜微生物防治面积已达37.4%,综合防治效果显着。研究发现,通过合理搭配不同类型的微生物制剂,如将解磷菌与木霉菌联合使用,不仅能提高防病效果,还可促进作物生长,实现防病促生双重效益。
随着微生物农药新产品、新技术的不断涌现,微生物防治在设施蔬菜绿色生产中的作用将进一步凸显。微生物农药具有高效、环保、无残留等显着优势,能有效解决化学农药带来的农产品安全隐患。下一步,应加大政策引导和财政扶持力度,通过产学研用协同创新,突破微生物活性成分发掘、工程菌种选育、产品生产工艺优化等瓶颈技术。同时,加强产品质量标准体系建设,建立完善的菌种资源库,规范菌种贮藏和生产管理流程,提高产品稳定性和应用效果。通过技术创新与标准化管理,推动更多优质高效的微生物防治产品走向市场,助力设施蔬菜产业提质增效、绿色发展。
二、物理防治技术研究与应用现状
1、热处理防治
热处理是一种利用热力杀灭或抑制病原菌和害虫的物理防治技术,具有操作简单、无化学残留等优点,在设施蔬菜生产中得到越来越多地应用。研究表明,采用50-60℃的热水浸泡处理黄瓜种子15-30分钟,可有效抑制枯萎病菌和炭疽病菌的活性,发芽后的幼苗生长健壮,病害发生率显着降低。此外,利用日光温室进行土壤热处理,通过棚内密闭、地表覆盖透明薄膜等措施,可使土壤温度升高到45-55℃,持续2-4周,不仅能够杀灭青枯病菌,还可对土传性病毒、线虫等多种土壤病原体也有很好的灭杀效果。经过土壤热处理后番茄青枯病发病率可由25.3%降至2.4%。土壤热处理技术操作简便,已在我国北方设施菜田推广应用,设施黄瓜青枯病防治采用该技术的比例已超过60%,为有效遏制土传病害、提高瓜果类蔬菜产量品质发挥了重要作用。
热处理防治技术因其操作简单、成本低廉、无化学残留等优点,在设施蔬菜生产中得到越来越广泛地应用与推广。除了采用热水浸种处理和日光温室土壤热处理外,科研人员还探索出了多种行之有效的热处理防治方式。例如,对于反季节茄果类蔬菜育苗,可采用蒸汽处理基质的方法,通过高温蒸汽使育苗基质温度升至70-100℃,并保持1-3小时,可彻底杀灭枯萎病菌、根结线虫等多种土传病虫害,处理后秧苗生长健壮,定植成活率高。再如,对于黄瓜、甜瓜等瓜类蔬菜,常采用地膜覆盖联合热水灌根的方式防治枯萎病,即在定植时将嫁接苗根部浸入50-60℃热水中2-5分钟,同时在植株根部覆盖黑色地膜吸收热量,使土壤温度升高并维持一定时间,可有效抑制枯萎病菌的侵染,提高植株成活率。此外,在番茄、辣椒等茄果类蔬菜大棚常年连作导致重茬障碍发生的区域,可采用太阳能集热系统对土壤进行原位灭菌处理。该系统通过集热管将太阳能转化为热能并传导至土壤,使土层温度上升到50-55℃,并持续2-4周,可有效抑制土传青枯病、黄萎病等多种病害的发生,减少化学农药施用量30%以上,实现土壤健康修复与高产增效的双赢。可见,热处理防治技术具有广阔的应用前景,是推进设施蔬菜绿色生产不可或缺的重要技术手段。
2、电磁辐射防治
电磁辐射是一种利用特定波长的电磁波,对作物体表或土壤中的病原菌、害虫等进行杀灭或抑制的物理防治技术。紫外线-C(UV-C)是一种波长在200-280nm之间的短波紫外线,具有较强的杀菌能力。采用UV-C对番茄灰霉病菌进行辐照处理,在辐照剂量为120μW·s/cm2时,对孢子的杀灭率可达99.9%,辐照处理对成熟番茄果实品质无明显影响。γ射线是一种穿透力极强的电磁波,可用于果蔬采后杀虫处理。研究表明,γ射线能够有效破坏害虫的DNA结构,抑制其生长发育,且对果蔬的营养成分影响较小。2021年,我国已建成投运农产品辐照中心122个,电子加速器装置总功率达到15000kW,电磁辐射杀虫技术已成为设施内虫害、贮运期病虫害防治的重要补充手段。以草莓为例,采用0.4kGy剂量的γ射线辐照处理后,果实贮藏期间腐烂率明显下降,货架期延长7-10天,商品果率提高5%-8%。此外,研究发现,适量的电磁辐射还可以诱导植物产生抗病性,增强其自身免疫力。例如,在黄瓜幼苗期进行低剂量UV-B辐照处理,可显着提高植株对白粉病的抗性,减少病害发生率20%-30%。
电磁辐射防治技术因具有穿透力强、无化学残留等特点,发展前景广阔。但在实际应用中,应严格控制辐照剂量和处理时间,建立完善的质量控制体系,避免对农产品品质造成损害。同时,需要加强对辐照设备操作人员的培训,确保安全规范使用。
三、综合防治模式研究与应用现状
综合防治是将多种防控措施有机整合,形成优势互补、协同增效的系统化防控模式,是实现设施蔬菜病虫草害绿色可持续防控的必由之路。研究表明,在番茄连作栽培中,采取嫁接抗病砧木、太阳能热处理育苗基质、定期释放天敌昆虫、配合使用生物农药等多项绿色防控措施,可有效遏制土传病害、蓟马、潜叶蝇等的危害,与常规防治相比,化学农药使用量可减少52.6%,番茄商品果率提高12.4%,实现了环境、经济、社会效益的多赢。又如,在黄瓜与甜椒茬口轮作体系中,选用根结线虫抗性砧木嫁接,采用全膜双垄沟播技术,配合性诱剂引诱黄瓜瓜蚜,再对性诱板上的害虫集中喷杀,构建了“减施增效、一体推进”的综合防控新模式,每亩可减少8.7kg化学农药用量,节本增效2350元。近年来,在国家政策与地方财政的大力支持下,各地因地制宜开展了形式多样的绿色防控集成示范,截至目前,全国已建立设施蔬菜绿色防控示范区320余个、集成示范面积达35万亩,在减施增效、提质增收等方面取得了显着成效,积累了一批可复制、可推广的实用技术模式,为在更大范围内推进设施蔬菜绿色植保防控技术的规模化应用指明了方向。下一步,要在总结现有示范经验的基础上,加大试验示范力度,建立健全绿色防控技术标准规程和配套政策,加快构建“区域示范、农户承接、企业带动、政府引导”的新型农业技术推广运行机制,促进先进适用技术在千家万户落地生根,不断开创设施蔬菜绿色发展新局面。
四、存在问题与对策建议
1、提升生物防治技术的应用效果
近年来,设施蔬菜种植面积不断扩大,生物防治技术在绿色植保中发挥着越来越重要的作用。其效果的稳定性和应用范围的拓展是当前亟须解决的难题。大量设施蔬菜种植户在实践中遇到的困难,反映出技术支持的迫切需求。要解决这些问题,关键在于加强基础研究和应用创新。在天敌昆虫和微生物制剂方面,应加强筛选与改良工作,重点关注其环境适应性和防控效果。例如,可以通过定向选育和基因编辑技术,培育出适应不同温湿度条件的天敌昆虫品系,提高其在设施环境中的存活率和繁殖能力。对于微生物制剂,可以探索新型菌株的分离与鉴定,或者通过发酵工艺优化,提高有效成分的含量和稳定性。在生物防治的生产工艺方面,需要进行系统性的优化,以提高产品质量的稳定性。这包括改进培养基配方、优化发酵参数、创新干燥技术等。例如,可以开发智能化的发酵设备,实现对温度、pH值、溶氧量等关键参数的精准控制,确保每批次产品的质量一致性。同时,应探索新型制剂技术,如微胶囊化、缓释制剂等,以提高生物防治在田间环境中的持效性。深入研究不同生物防治方法之间的相互作用机制,是开发高效复合型生物防治产品的关键。通过系统的相容性试验和协同效应研究,可以筛选出具有增效作用的生物防治方法组合。例如,某些真菌内生菌与昆虫病原线虫的联合应用,可能会产生显着的协同防控效果。此外,还可以探索生物防治方法与植物生长促进菌的复合应用,既可达到控制病虫害,又可促进作物生长,实现一举两得。
2、加强物理防控技术的研发与集成
在物理防控技术的研发与集成方面,我国绿色植保产业仍存在不少短板,亟需加大力度进行技术创新和整合。深入研究热处理、光控、声控等物理防控技术的作用机理是基础工作,通过这些研究可以更好地优化处理参数,提高防控效果。以热处理技术为例,开发智能化设备可以实现对不同作物、不同生长阶段的精准调控,大幅提升防控效果。同时,物理防控技术与其他防控措施的协同应用也值得深入探索,如将热处理与生物拮抗菌结合使用,可能会产生意想不到的协同效应。开发集成多种物理防控手段的智能化设备,则有望实现防控效果质的飞跃。在新型物理防控技术的开发方面,纳米材料和等离子体技术等前沿科技的应用,可能会为病虫害防控和种子处理带来革命性的突破。此外,建立完善的物理防控技术效果评价体系也是不可或缺的环节,它为技术优化和推广应用提供了科学依据。通过这些多方位的技术创新,我们有望大幅提升物理防控技术的实用性和有效性,为设施蔬菜绿色植保提供更多样化、更高效的技术选择。
3、突破绿色植保关键核心技术
绿色植保防控技术是一项复杂的系统工程,涉及生物学、化学、物理学、信息科学等多个学科领域,需要持续的技术创新和突破。目前,生物源农药创制、病原菌快速诊断、天敌昆虫规模化繁育等一批关键核心技术还有待进一步突破,这些技术瓶颈在一定程度上制约了绿色植保产业的快速发展。在生物源农药创制方面,深入开展植物源、微生物源等活性物质的筛选和评价工作至关重要。这不仅需要大量的实验室研究,还需要田间试验的反复验证,以开发出真正高效、低毒、低残留的新型生物农药。病原菌快速诊断技术的突破则有赖于分子生物学等前沿科技的应用。实时荧光定量PCR、基因芯片等技术的深入研究和优化,有望实现对病原菌的精准鉴定和早期预警,为及时有效的防控措施提供重要依据。在天敌昆虫繁育方面,攻克工厂化规模化繁育的技术难题是提高天敌昆虫质量和生产效率的关键。这需要在饲养条件、饲料配方、繁育工艺等多个方面进行创新。此外,加强绿色植保技术的集成创新也不容忽视。探索生物农药与天敌昆虫的协同增效机制,开发新型复合防控技术,都有可能带来防控效果质的提升。通过这些持续的技术创新和突破,我们有望不断提升绿色植保的科技水平,为设施蔬菜的绿色高质高效生产奠定更加坚实的技术基础。
总而言之,随着绿色发展理念深入人心,绿色植保防控技术作为设施蔬菜生产的重要发展方向已成为行业共识。通过政策、市场、科技等多方协同发力,强化技术集成与模式创新,必将推动设施蔬菜绿色高质高效发展,为保障国家食物安全、改善人民生活品质做出重要贡献。
(作者单位:121000辽宁省锦州市农业农村综合服务中心(锦州市植物保护中心))