綜述：生物農(nóng)藥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

1、生物農(nóng)藥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用摘要： 綜述了我國生物農(nóng)藥研發(fā)概況，介紹了生物農(nóng)藥的概念，重點(diǎn)闡述了生物農(nóng)藥的分類及應(yīng)用，分析了生物農(nóng)藥的發(fā)展方向及其應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)我國生物農(nóng)藥的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞： 生物農(nóng)藥；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)；應(yīng)用；前景The application of Biological pesticides in modernagricultureAbstract ： The research and development of biological pesticides in China were reviewed. Concept and categories of biologic

2、al pesticides were introduced respectively and its development direction was analyzed. Analysis of the biological pesticide developing direction and application situation .Then the development prospects of Chinese biological pesticides was put forward.Key words: biological pesticides ； modern agricu

3、lture ； application ；prospects生物農(nóng)藥主要是指以植物、動(dòng)物、 微生物等產(chǎn)生的具有農(nóng)用生物活性的次生代謝產(chǎn)物開發(fā)的農(nóng)藥，是用來防治病、蟲、 草等有害生物的生物活體及其代謝產(chǎn)物和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物，并可以制成商品上市流通的生物源制劑，包括細(xì)菌、病毒、真菌、 線蟲、 植物生長調(diào)節(jié)劑和抗病蟲草害的轉(zhuǎn)基因植物等。生物農(nóng)藥具有選擇性強(qiáng)、 對(duì)人畜環(huán)境安全、原料來源廣泛且不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)【 1】 ， 已成為全球農(nóng)藥發(fā)展的新趨勢(shì)。特別是近代分子生物學(xué)技術(shù)、基因工程等逐步滲入到生物農(nóng)藥生產(chǎn)中之后，各國對(duì)生物農(nóng)藥的發(fā)展更加重視，在今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，生物農(nóng)藥將成為今后農(nóng)藥發(fā)展的一個(gè)重要方

4、向。1 生物農(nóng)藥與傳統(tǒng)農(nóng)藥1.1 傳統(tǒng)農(nóng)藥傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥一般毒性較高，活性較低，使用量較大，對(duì)環(huán)境影響較大；而且一般采用乳油、可濕性粉劑等傳統(tǒng)劑型，具有采用大量芳烴溶劑和粉塵大等不足， 對(duì)環(huán)境及施用人員影響大；傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥的大量使用引起的農(nóng)藥殘留問題還會(huì)造成其毒性在生態(tài)系統(tǒng)中的富集，不僅污染環(huán)境，還會(huì)對(duì)各級(jí)生物造成危害。長期以來，大量使用化學(xué)農(nóng)藥使生態(tài)平衡遭到嚴(yán)重破壞?；瘜W(xué)農(nóng)藥的大量使用除引起人畜的直接中毒死亡外，還由于它在土壤和作物上的殘留，對(duì)土壤、 地下水、河流、湖泊造成污染，尤其給后代的生存、健康帶來危險(xiǎn)。使用高效、廣譜的化學(xué)農(nóng)藥在殺死害蟲的同時(shí)，也消滅了大量有益天敵，使自然界的生態(tài)平衡受

5、到嚴(yán)重破壞，造成害蟲再生猖獗，使次要害蟲上升為主要害蟲。此外，化學(xué)合成劇毒農(nóng)藥在糧食、瓜果、 蔬菜及牧草表面的殘留量多、滯留時(shí)間長、不易分解，給人、畜、禽的健康也造成了嚴(yán)重的危害。1.2 生物農(nóng)藥的優(yōu)點(diǎn)與化學(xué)農(nóng)藥相比生物農(nóng)藥具有以下優(yōu)點(diǎn)：對(duì)人、畜安全、無毒、環(huán)境兼容性好、 不殺傷天敵昆蟲、選擇性強(qiáng)、對(duì)生態(tài)影響小、不易使害蟲產(chǎn)生抗藥性等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代社會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)藥的要求【 2】 。生物農(nóng)藥，包括微生物農(nóng)藥和植物源農(nóng)藥等，它們對(duì)茶葉和環(huán)境不會(huì)構(gòu)成污染，對(duì)人、畜的毒性也很低，不會(huì)構(gòu)成殘毒，因而是生產(chǎn)綠色食品和茶葉的適用農(nóng)藥。生物農(nóng)藥高效、低毒、低殘留，且用量相對(duì)較少，防治效果好，對(duì)人、畜及各種

6、有益生物毒性小甚至無毒，同時(shí)在外界環(huán)境中易分解，不會(huì)造成對(duì)環(huán)境與蔬菜的污染。另外，生物農(nóng)藥在一定時(shí)間內(nèi)可在土壤、水域、動(dòng)植物體內(nèi)和大氣中降解，形成與環(huán)境相容的安全物質(zhì)，符合無公害蔬菜生產(chǎn)對(duì)農(nóng)藥的要求。2 生物農(nóng)藥簡介目前， 對(duì)生物農(nóng)藥的研究從用途方面可分為微生物源農(nóng)藥、植物源農(nóng)藥、動(dòng)物源農(nóng)藥和天敵昆蟲等【 3】 。2.1 微生物源農(nóng)藥微生物源農(nóng)藥是利用微生物或其代謝物作為防治農(nóng)業(yè)有害物質(zhì)的生物制劑。其中，蘇云金芽孢桿菌屬于芽桿菌類，是目前世界上用途最廣、開發(fā)時(shí)間最長、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最成功的生物殺蟲劑；昆蟲病源真菌屬于真菌類農(nóng)藥，對(duì)防治松毛蟲和水稻黑尾葉病有特效；根據(jù)真菌農(nóng)藥沙蠶素的化學(xué)結(jié)構(gòu)衍生

7、合成的殺蟲劑巴丹或殺暝丹等品種，已大量用于實(shí)際生產(chǎn)中。微生物源農(nóng)藥可分為微生物源殺蟲劑、微生物源殺菌劑和微生物源除草劑2.1.1 微生物源殺蟲劑微生物源殺蟲劑是目前應(yīng)用最多的生物農(nóng)藥，占整個(gè)生物防治劑的90%以上， 包括細(xì)菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、病毒殺蟲劑、微孢子殺蟲劑和線蟲殺蟲劑等。細(xì)菌殺蟲劑是利用對(duì)某些昆蟲有致病或致死作用的細(xì)菌及其所含有的活性成分制成，用于防治和殺死目標(biāo)害蟲的生物殺蟲制劑。真菌殺蟲劑【 4】 是一類寄生譜較廣的昆蟲病原真菌，是一種觸殺性微生物殺蟲劑。研究利用的主要種類有白僵菌【 5】 、綠僵菌、擬青霉、座殼胞菌和輪枝菌。病毒殺蟲劑主要是昆蟲病毒，特別是昆蟲桿狀病毒，具有殺蟲

8、率高、作用專一、不危害其它生物、害蟲抗性小的特點(diǎn)。微孢子殺蟲劑，蝗蟲微孢子蟲屬于原生動(dòng)物類生物殺蟲劑，主要成分為微孢子蟲， 為昆蟲的專性病原寄生物。蝗蟲微孢子蟲是在非洲飛蝗上分離得到并命名的， 其寄主范圍廣?？杉纳⒏腥净瓤?0 多種蝗蟲，是殺蝗蟲有效的生物農(nóng)藥。該孢子蟲被害蟲吞食后侵入害蟲內(nèi)部器官和組織，引起毒殺作用，屬于胃毒作用。劑型有麥麩毒餌、油劑等。線蟲殺蟲劑是利用線蟲的寄生作用，使其在目標(biāo)害蟲里內(nèi)釋放毒素，進(jìn)而殺死害蟲的一種微生物殺蟲劑。2.1.2 微生物源殺菌劑微生物源殺菌劑是一類控制植物病原菌的制劑，能抑制病原菌能量產(chǎn)生、干擾生物合成和破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，內(nèi)吸性強(qiáng)、毒性低兼有刺激植物生

9、長的作用。微生物源殺菌劑主要有農(nóng)用抗生素、細(xì)菌殺菌劑和真菌殺菌劑等類型。農(nóng)用抗生素是微生物發(fā)酵過程中產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物，在低濃度是可抑制或殺滅作物的病、蟲、草害及調(diào)節(jié)作物生長發(fā)育。細(xì)菌和真菌殺蟲劑則是利用對(duì)不同植物病原菌的特異性抑制或殺滅作用開發(fā)研制的殺蟲劑，其專一性更強(qiáng)，效果也更好。2.1.3 微生物源除草劑微生物源除草劑是從微生物中開發(fā)出的許多除草或活性物質(zhì)，主要有雜草菌素、細(xì)交鏈孢霉素和茴香素等。2.2 植物源農(nóng)藥植物源農(nóng)藥是指從植物體中提取，具有抗菌、抗病毒或殺蟲效果的成分，或從植物體中分離純化有農(nóng)藥活性的新物質(zhì)作為結(jié)構(gòu)模板，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的多級(jí)優(yōu)化，從而制造低毒、高效新農(nóng)藥。植物源農(nóng)藥是以

10、在自然環(huán)境中易降解、無公害的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為綠色生物農(nóng)藥首選之一，主要包括植物源殺蟲劑、植物源殺菌劑、植物源除草劑及植物光活化霉毒等。到目前， 自然界已發(fā)現(xiàn)的具有農(nóng)藥活性的植物源殺蟲劑有楊林股份生產(chǎn)的博落回殺蟲殺菌系列、除蟲菊素、煙堿和魚藤酮等。2.3 動(dòng)物源農(nóng)藥動(dòng)物源農(nóng)藥主要包括動(dòng)物毒素，如蜘蛛毒素、黃蜂毒素、沙蠶毒素等。目前，昆蟲病毒殺蟲劑在美國、英國、法國、俄羅斯、日本及印度等國已大量施用，國際上己有40 多種昆蟲病毒殺蟲劑注冊(cè)、生產(chǎn)和應(yīng)用。2.4 天敵昆蟲天敵昆蟲是一類寄生或捕食其它昆蟲的昆蟲它們長期在農(nóng)田、林區(qū)和牧場(chǎng)中控制著害蟲的發(fā)展和蔓延。利用天敵昆蟲防治害蟲是一項(xiàng)特殊的防治方法，可

11、以減少環(huán)境污染，維持生態(tài)平衡，我國天敵昆蟲的擴(kuò)繁與利用取得了顯著的成效，如從國外引進(jìn)的防治蘋果綿蚜蟲的日光蜂，防治吹綿蚧的澳洲瓢蟲、孟氏隱唇瓢蟲， 防治溫室白粉虱的麗蚜小蜂，防治李始葉螨的西方盲走螨，防治二斑葉螨的智利小植綏螨，防治松突圓蚧的花角蚜小蜂，防治天牛的管氏腫腿蜂和川硬皮腫腿蜂等。70 年代以來，我國已成功地人要大量飼養(yǎng)赤眼蜂、平腹小蜂、草蛉、七星瓢蟲、麗蚜小蜂、食蚜癭蚊、小花蝽、智利小植綏螨、西方盲走螨、側(cè)溝繭蜂等捕食或寄生性天敵昆蟲。也已有許多研究工作的基礎(chǔ)，但目前真正投入大規(guī)模生產(chǎn)的僅赤眼蜂、平腹小蜂。3 生物農(nóng)藥的作用機(jī)制及應(yīng)用3.1 作用機(jī)制微生物源殺菌劑是一類控制植物病原

12、菌的制劑, 能抑制病原菌能量產(chǎn)生、干擾生物合成和破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu), 內(nèi)吸性強(qiáng)、毒性低兼有刺激植物生長的作用。微生物源農(nóng)藥其作用機(jī)制是胃毒作用，昆蟲攝入病原細(xì)菌制劑后，通過腸細(xì)胞吸收進(jìn)入體腔和血液，使昆蟲因敗血癥導(dǎo)致全身中毒死亡【 6】 ， 如蘇云金芽孢桿菌、青蟲菌、殺螟桿菌、松毛蟲桿菌、7216桿菌、球形芽孢桿菌等。生物農(nóng)藥在除草和殺菌方面，多是以影響昆蟲或雜草的正常生理代謝而起到抑制或殺滅作用。植物疫苗(又稱植物激活蛋白)，其機(jī)理是通過與植物表面受體蛋白的互作，可誘導(dǎo)植物的信號(hào)傳導(dǎo)，引起植物體內(nèi)一系列代謝反應(yīng)，誘導(dǎo)和激活植物自身防衛(wèi)系統(tǒng)和生長系統(tǒng)，從而產(chǎn)生對(duì)病蟲害的抗性，促進(jìn)植物生長，提高作物產(chǎn)

13、量。例如黎蘆堿屬于生物堿類植物源農(nóng)藥，對(duì)昆蟲的作用方式多種多樣，如毒殺、忌避、 拒食、 麻醉和抑制生長發(fā)育等，對(duì)昆蟲的毒力最強(qiáng)，不宜在甘草田中使用。張治科等 【 7】 的研究結(jié)果表明，黎蘆堿雖對(duì)甘草螢葉甲及非靶標(biāo)害蟲小綠葉蟬起到很好的控制作用，但同時(shí)對(duì)天敵也有著很強(qiáng)的毒殺作用，降低了甘草田生態(tài)系昆蟲的多樣性。苦參堿是一種由多種藥用植物中提取出的雙稠哌啶類生物堿加工而成的植物源農(nóng)藥，該藥對(duì)甘草螢葉甲的防治效果很好，有很好的速效性和持效性，且對(duì)天敵安全，對(duì)生物多樣性的影響小。韓宏義等【 8】 研究表明，苦參堿防治有機(jī)草莓金龜子有良好的速效性和較長的持效性。微孢子蟲屬原生動(dòng)物，具有一條極絲和一團(tuán)孢子

14、原生質(zhì)。孢子被昆蟲吞食進(jìn)入腸道， 通過外翻極絲而引起感染?？汕秩纠ハx消化道和馬氏管，有的侵染脂肪組織、 血細(xì)胞或肌肉，或侵染生殖組織甚至全體組織，引起活力喪失、行為變化、交配減少和卵率降低。印楝素屬于萜烯類植物源農(nóng)藥，這類物質(zhì)有拒食、內(nèi)吸、麻醉、忌避、抑制生長發(fā)育、破壞害蟲信息傳遞和交配，兼有觸殺和胃毒作用【 9】 。阿維菌素【 10】 (abamectin)是土壤微生物(Streptomyces avermitilis)的發(fā)酵產(chǎn)物，屬大環(huán)內(nèi)酯類殺蟲抗生素，其作用機(jī)理是干擾昆蟲的r-氨基丁酸神經(jīng)傳導(dǎo)系統(tǒng)，對(duì)昆蟲具有觸殺和胃毒作用，并有微弱熏蒸作用。它在土壤和水中易降解、無殘留，對(duì)人畜和生態(tài)環(huán)境

15、有高度的安全性，對(duì)天敵安全，對(duì)大多數(shù)作物均無藥害。B.t.(Bacillus thuringiensis)【 11】，即蘇云金桿菌，是一種革蘭氏陽性土壤細(xì)菌，在芽孢形成期會(huì)產(chǎn)生對(duì)靶目標(biāo)昆蟲具有殺蟲活性的伴孢晶體，晶體對(duì)動(dòng)物和植物安全并可降解。3.2 應(yīng)用生物農(nóng)藥Lepimectin 【 12】 作為農(nóng)藥殺蟲劑，可以在甘藍(lán)、番茄、 柑橘、 草莓、葡萄等多種蔬菜和水果上安全使用，殺蟲譜也比較廣，對(duì)斜紋夜蛾、小菜蛾、棉鈴蟲和粉蚧類等大 多數(shù) 鱗翅 目 和同 翅 目害蟲都有很好 的驅(qū)殺效果。同時(shí)Lepimectin 具有殘留量低、半衰期短、降解快、毒性小和安全性高等特點(diǎn)。白僵菌菌株Bb06 【 13】

16、 對(duì)玉米螟幼蟲具有較強(qiáng)的致病性，可提高玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量。 利用白僵菌孢子感染玉米螟幼蟲，無論在室內(nèi)還是在田間均有一定時(shí)間的潛伏期，導(dǎo)致殺蟲速度較慢，但感病幼蟲的進(jìn)食量、排泄量及活動(dòng)量都明顯減少， 對(duì)作物的侵害明顯降低，這與其他感病昆蟲相似。被白僵菌侵染的幼蟲致死后的 13 d 均能長出白色菌絲，后布滿蟲體，直至產(chǎn)生白色孢子，在噴過菌的玉米田，第2 年仍有大量這種布滿白色孢子的僵蟲存在，因此通過人工連年釋放白僵菌孢子，可增加田間白僵菌存量，形成生物圈，提高了自然寄生率，促使流行病發(fā)生，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。日光蜂是蘋果綿蚜的主要天敵昆蟲。日光蜂的增加和擴(kuò)散能有效壓低綿蚜的蚜群

17、數(shù)量，在蘋果綿蚜發(fā)生初期人工釋放日光蜂可有效提高寄生效率【 14】 。在不施藥情況下，日光蜂可以有效控制蘋果綿蚜種群數(shù)量，并且效果明顯。日光蜂對(duì)蘋果綿蚜有一定的控制能力，可作為防治蘋果綿蚜的重要措施之一。在害蟲生物防治中，桿狀病毒幾丁質(zhì)酶基因ChiA【 15】 可直接作為殺蟲劑，或作為蘇云金桿菌和桿狀病毒等微生物殺蟲劑的增效劑使用，桿狀病毒ChiA 也可轉(zhuǎn)入植物，獲得具有持續(xù)殺蟲及抗病活性的轉(zhuǎn)基因植物；將桿狀病毒ChiA 的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)定位序列刪除、突變，或在病毒基因組中插入外源ChiA，重組病毒的殺蟲活性增強(qiáng)。通過基因工程手段，刪除病毒基因組ChiA 或 V Cath，可改善桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)對(duì)分泌

18、蛋白和膜結(jié)合蛋白的表達(dá)。桿狀病毒幾丁質(zhì)酶適應(yīng)鱗翅目幼蟲中腸的堿性環(huán)境，同時(shí)具有幾丁質(zhì)內(nèi)切酶和外切酶活性，轉(zhuǎn)基因植物同時(shí)具備抗蟲和抗真菌特性，因此在害蟲生物防治中有著很大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景。田本志等 【 16】 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，2%苦參堿水劑是一種用于防治十字花科蔬菜（白菜）害蟲菜青蟲的良好藥劑。該藥劑具有殺蟲效果好，不傷害天敵，不污染環(huán)境，對(duì)白菜生長安全，且持效期較長。4 生物農(nóng)藥的制備發(fā)酵產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物一直是而且將繼續(xù)是開發(fā)新的生物農(nóng)藥或合成農(nóng)藥的新化學(xué)結(jié)構(gòu)骨架的最好來源之一【 17】 。例如， 蘇云金芽孢桿菌的發(fā)酵方式主要有液態(tài)發(fā)酵和固態(tài)發(fā)酵兩種方式【 18】 ，液態(tài)發(fā)酵是目前

19、蘇云金芽孢桿菌殺蟲劑大規(guī)模生產(chǎn)中的主要發(fā)酵方式，技術(shù)和設(shè)備研究都比較成熟，但液態(tài)發(fā)酵存在培養(yǎng)基成本較高、發(fā)酵液后處理工序復(fù)雜和效率低等問題，使得產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高，不利于其推廣。而固態(tài)發(fā)酵方式作為生產(chǎn)生物農(nóng)藥的一種新方式，在生產(chǎn)中有以下優(yōu)點(diǎn)：培養(yǎng)基含水量少，廢水、廢渣少；對(duì)環(huán)境污染小，易處理；能源消耗低，功能設(shè)備簡單；投資成本低；產(chǎn)物濃度高， 后處理簡單等，并且隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和設(shè)備在固態(tài)發(fā)酵中的應(yīng)用，其優(yōu)勢(shì)將更顯突出。通過高效微生物菌株的發(fā)酵產(chǎn)生具有生物活性的代謝產(chǎn)物，并將其用于病蟲草害的控制是目前創(chuàng)制生物農(nóng)藥【 19】 的重要途徑，包括目前正在使用的殺菌劑井岡霉素和多氧霉素、殺蟲劑阿

20、維菌素和多殺菌素等。一直以來，微生物菌株的采集和篩選主要來自于土壤、空氣和不同的水源中【 20】 。隨著分子生物學(xué)、遺傳學(xué)以及細(xì)胞生物學(xué)等技術(shù)的發(fā)展，通過篩選新的菌株，利用相適應(yīng)的發(fā)酵方式來生產(chǎn)所需要的生物農(nóng)藥類型，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中將得到更廣闊的應(yīng)用。5 前景由于生物農(nóng)藥具有的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步都發(fā)揮了不可估量的作用，而且，隨著人們對(duì)安全、綠色食品的持續(xù)不斷的關(guān)注，生物農(nóng)藥將會(huì)有更大的用途，與此同時(shí)，新型生物農(nóng)藥的研究成果會(huì)推動(dòng)傳統(tǒng)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)提升，帶動(dòng)農(nóng)業(yè)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大【 21】，獲得巨大的規(guī)模效益。拓寬主要發(fā)酵產(chǎn)物的殺蟲譜很有發(fā)展前途。通過新的計(jì)算機(jī)模擬

21、,在未來將會(huì)開發(fā)出具有不同活性譜的安全和更好的發(fā)酵產(chǎn)品。利用生物及其代謝產(chǎn)物，開發(fā)新型農(nóng)藥已表現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力，必將具有更廣闊的發(fā)展空間。參考文獻(xiàn)：【 1】 李銳， 李生才 .生物農(nóng)藥及發(fā)展對(duì)策J.山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008， 36（ 7） ： 74-76.【 2】 林燕， 庾莉萍.發(fā)展生物農(nóng)藥任重道遠(yuǎn)J.精細(xì)化工原料及中間體，2009（ 11） ：13-17.【 3】崔金香.生物農(nóng)藥的發(fā)展概況J.化工科技市場(chǎng)，2010， 33（ 2） ： 10-13.【 4】 余露 .什么是真菌殺蟲劑J.農(nóng)藥市場(chǎng)信息，2009， 1： 45.【 5】 李世廣，花日茂，林華鋒，等.四種生物農(nóng)藥及其與二種化學(xué)農(nóng)藥混

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