有机农业生产中微生物农药的应用与探讨_颜廷婷.pdf

标准实践 有机农业生产中微生物农药的应用与探讨 颜廷婷 索 琳 西北农林科技大学认证中心有限责任公司 摘 要 有机产品 GB T 19630 2019 附录A 2中允许使用的植物保护产品包含了微生物农药 然而标准中规定较 为笼统 在实际有机生产中 面对琳琅满目的微生物农药难以辨别和甄选 本文重点介绍了微生物农药概念 分类 常见 品种及应用现状 讨论了微生物农药应用于有机生产需要关注的点 以期更好更有效地开展有机农业生产和认证 关键词 有 机 农 业 微 生 物 农 药 微 生 物 活 体 农 用 抗 生 素 DOI编码 10 3969 j issn 1002 5944 2022 02 020 Research and Discussion of Microbial Pesticides in Organic Agriculture YAN Ting ting SUO Lin Northwest A F University Certi cation Center Co Ltd Abstract The permissible plant protection products described in GB T 19630 2019 appendix A 2 include a small part of microbial pesticides The standard description is so general that it is dif cult to distinguish and select available pesticides in practical organic production To make organic agriculture production and certi cation better and more ef cient this paper introduces the concepts classi cation common products and application status and discusses some concerns of microbial pesticides for practical application Keyword organic agriculture microbial pesticides living microbes agricultural antibiotic 1 引 言 近年来 全球有机农业得到了大力发展 有机 市场规模已达1000亿美元 有机农地面积超过7150 万公顷 2019年度 我国有机产品证书增长至21 746 张 有机生产企业达13 813家 有机作物生产面积为 232 8公顷 有机产品数量和基地面积不断增长 1 根据联合国食品法典委员会 Codex Alimentarius Commission CAC 和国际有机农业运动联合会 International Federation of Organic Agriculture Movements IFOAM 对有机农业定义 按照有机农 业生产标准 在生产中不采用基因工程获得的生物 及其产物 不使用任何化学合成的农药 化肥 生长 调节剂 饲料添加剂等物质 建立与恢复农业生态 系统的生物多样性和实现良性循环 促进农业的可 持续发展 2 有机生产中不允许使用化学合成的农 药 在我国有机生产者可使用标准附录列出的植保 产品物质和少数经过认证机构评估的产品 根据GB T 19630 2019 标准附录A 2 有机植物 生产中允许使用的植物保护产品包含了部分微生物 农药 大体上分为真菌及真菌制剂 细菌及细菌制 剂 病毒及病毒制剂等3大类 多作为杀虫剂 杀菌 剂和除草剂使用 3 然而标准中规定较为笼统 在生 产实际中 有机认证人员和生产者面对琳琅满目的 2022年第1期 下 总第599期 95 微生物农药 又该如何从众多产品中抽丝剥茧般辨 别出可用于有机生产的植保物质 为此 本文重点介 绍了微生物农药概念 分类 常见品种及应用 讨论 了微生物农药应用于有机农业中需要关注的内容 以期更好更有效开展有机产品认证和生产 1 微生物农药 1 1 微生物农药定义 微生物农药是指由微生物及其代谢产物加工 制成的具有农药活性或调节剂功能的物质 其具有 杀 虫 杀菌 除 草 杀鼠 或 调 节 植 物 生长 等 作用 具 有 环 境 友 好 无 化 学 残 留 专 一 性 强 对 非 靶 标 生 物 安 全 不 易 产 生 抗 药 性 可 持 续 控 制 等 优 点 因 其 符 合有机农业发展理念 在有机生产病虫草害防治方 面发挥越来越重要作用 4 1 2 微生物农药分类 根据来源 微生物农药可分为微生物活体和微 生物代谢物 农用抗生素 两大类 按照功能用途 分为微生物杀虫剂 微生物杀菌剂 微生物除草剂 和植物生长调节剂四大类 1 3 国内微生物农药登记情况 截至目前 登记的微生物农药有效成分55个 产 品 3 8 2 9 个 其 中 杀 虫 剂 最 多 其 次 杀 菌 剂 分 别 占 比78 38 和14 31 如图1所示 登记微生物农药作用对象也很广 可用来防虫 杀菌 杀 螨 杀 线 虫等 绝 大 多 数 为 农 用 抗 生 素 登 记 产品共计3271个 占比89 8 微生物活体按照登记产 品数量依次为细菌 真菌 病毒 本文汇总了微生物 农药登记类别 作用对象和数量 如表1所示 表1 微生物农药登记情况汇总表 微生物农药类别 来源 作用对象 登记数量 农用抗生素 微生物代谢物 杀虫 2572 微生物代谢物 杀菌 430 微生物代谢物 杀螨 232 微生物代谢物 杀线虫 37 微生物活体 细菌 杀虫 346 细菌 杀菌 124 细菌 杀线虫 4 病毒 杀虫 60 真菌 杀虫 37 真菌 杀菌 19 真菌 杀线虫 9 2 微生物活体 2 1 概述 根据GB T 19630 2019 标准附录A 2 允许使 用的微生物农药主要为微生物活体 农用抗生素并 不在其中 附录A 2中允许使用微生物活体按照来 源可分为真菌类 细菌类和病毒类 按照功能分为 杀虫剂 杀菌剂 除草剂等 国内常见剂型多为颗粒 剂 微粒剂 微囊粒剂 可分散油悬浮剂 可湿性粉 剂 水分散粒剂 悬浮剂等 常见单位描述如下 亿 活孢子 克 活芽孢 克 亿孢子 克 亿芽孢 克 亿孢 子 毫 升 亿 活 芽 孢 毫 升 亿 C F U 克 亿 P I B 克 亿 PIB 毫升 IU 毫克 ITU 毫克等 2 2 真菌 真菌及真菌制剂有杀虫剂 真菌杀菌剂 真菌除草剂 真菌杀线虫剂等 国内登记有效成分9 个 产 品 共 计 6 5 个 2 2 1 真菌杀虫剂 真 菌 杀 虫 剂 是 一 类 寄 生 虫 普 广 环 境 友 好 不 易产生抗药性的昆虫病原真菌 其作用机理概述 真菌杀虫剂侵染害虫 体表附着后穿透害虫体壁进 图1 微生物源农药产品比例图 颜廷婷 索琳 有机农业生产中微生物农药的应用与探讨 2022年第1期 下 总第599期 96 入虫体内定植繁育 消耗虫体营养成分使代谢失调 或在虫体内产生毒素杀死害虫 国内外主要研究种 类包括白僵菌 绿僵菌 拟青霉 座壳孢菌和轮枝 菌等 4 国内登记注册球孢白僵菌产品24个 金龟子 绿僵菌产品13个 淡紫拟青霉产品3个 白僵菌为真菌杀虫剂的典型代表 研究和应用 最多 可以寄生 700 多种害虫及 13 种螨类 广泛用 于防治玉米螟 松毛虫 食心虫 甲虫 叶婵 蛾类 等 绿僵菌也可应用到多种作物上 对蚜虫 螟虫 蓟 马 金 龟 子 等 具 有 很 好 的 防 治 效 果 国 内 无 轮 枝 菌登记产品 常见的蜡蚧轮枝菌产品多来自荷兰 英 美等国家 对温室的蓟马 蚧虫 蚜虫 粉虱等 多种害虫有较好的防效 2 2 2 真菌杀菌剂 常用来防治病害真菌有木霉 盾壳霉 尖孢镰 刀菌等 4 目 前 开 发 产 品 最 多 应 用 最 广 并 在 国 内 注册的是木霉菌 产品有17个 在全球范围内 木霉 占真菌制剂60 以上 共有250多个商品化产品 均 为杀菌剂 木霉对多种作物病原真菌都有防治效果 互作 拮抗机制有竞争作用 重寄生作用 抗生作用 诱导 植 物 抗 性 作 用 在 木 霉 制 剂 中 最 常见 的 为 哈 茨 木 霉 绿色木霉和长枝木霉等 在我国木霉制剂也有 很多登记为土壤改良剂或微生物菌肥 用于土壤处 理 防 治 土 传 病 害 和 促 进 植 物 生 长 2 2 3 真菌除草剂 真菌除草剂通过利用寄主范围较为专一的植 物真菌病原微生物 使目标杂草种群控制在危害阈 值以下 有开发潜力的种类主要集中在9个属 丝孢 纲和腔孢纲这2类真菌中高达17 菌种具有良好的 开发潜力 4 至 今 国 内 尚 无 真 菌 除 草 剂 登 记 注 册 全 球 范 围 内有20多个产品登记 Devine 是1981在美国登记的 第一个微生物除草剂 其是一种棕榈疫霉制剂 可 用于防除柑桔园内的莫伦藤 1963年 我国最早将 炭疽病菌 鲁保一号 用来防治大豆菟丝子 曾推 广到全国 具有 80 以上的防除效果 但最终因成 本太高 产品制剂单一 应用技术不完善等诸多因 素 该 制 剂 未 能 商 品 化 生 产 2 2 4 真菌杀线虫剂 植物寄生线虫对作物生产影响较大 不仅可以 引起植物病害 而且还能传播真菌 细菌 病毒等 利用线虫天敌微生物进行防治是较为安全和有效 的措施 国内外登记真菌杀线剂共有14款产品 国 内登记有2个 分别为厚孢轮枝菌和淡紫拟青霉 主 要用来防治根结线虫和孢囊线虫 2 3 细菌 细 菌 繁 殖 速 度 快 营 养 简 单 适 应 性 强 作 用 机制复杂 是动植物病虫害防治的重要生防因子 在国内注册有效成分24个 产品474个 防治病虫害 多样 可用于多种作物上 2 3 1 细菌杀虫剂 细 菌 杀 虫 剂 是 应 用 最 早 的 微 生 物 农 药 之一 研 究比较广泛是芽孢杆菌类 4 国 内 注 册 细 菌 杀 虫 剂 短稳杆菌产品2个 苏云金杆菌产品340个 球形芽 孢杆菌产品4个 细 菌 杀 虫 剂 主 要 作 用 于 咀 嚼 式 口 器 害 虫 其 中 研究最多 应用最广 产品最多 销量最大的是苏云 金杆菌 可防治600多种害虫 应用于常见100多种 作物和果树上 其作用机制是产生致病物质 使昆 虫 肠 道 等 器 官 发 生 病 变 从 而 使 昆 虫 死 亡 4 短 稳 杆菌是我国自主研发的细菌杀虫剂 对鳞翅目害虫 有很好防治效果 球形芽孢杆菌能产生具有特异性 毒杀作用的毒素 多用于蚊虫的生物控制 尤其对 库蚊 伊蚊等防控效果明显 2 3 2 细菌杀菌剂 截至目前 用于植物病害防治的细菌主要有芽 孢杆菌属 假单胞菌属 土壤杆菌属 沙雷氏菌属 巴氏杆菌属等 其中芽孢杆菌属和假单胞菌研究最 多 国内注册相关产品也是最多 芽孢杆菌类制剂品种多 国内登记有效成分11 个 产品114个 具体如图2所示 芽孢杆菌可以产生 颜廷婷 索琳 有机农业生产中微生物农药的应用与探讨 2022年第1期 下 总第599期 97 多种抑菌物质 通过空间位点和营养竞争达到防治 病原体目的 同时也可诱导植物自身提高抗性潜能 许多假单胞菌也能产生抗菌物质 其中以荧光假单 胞 菌 最 为 常 见 除 此 之 外 登 记 注 册 还 有 沼 泽 红 假 单胞菌 土壤杆菌主要用于防治根癌病 国内无产 品登记 在国外已经实现商品化 线虫天敌细菌巴 氏杆菌也被陆续发现具有生防潜力 未来极有可能 被开发成商品制剂 2 3 3 细菌除草剂 一般作物根部都存在根际有害细菌和根际促 生菌 其中具有除草活性并可开发成细菌除草剂的 是 根 际 有 害 细 菌 主 要 集 中 在 8 个 属 其 中 黄 单 胞 菌 是研究最多 有望进一步开发成商品化制剂 但细 菌自身活性不稳定 制剂开发难 易受环境影响 至 今仍无商品化除草剂 2 3 4 细菌杀线虫剂 全球登记微生物杀线虫剂多为真菌类产品 少 数细菌类制剂被登记 如伯克霍尔德菌 巴斯德杆 菌 苏云金杆菌 嗜硫小红卵菌等 多用在茄果蔬菜 上 尤其用来防治黄瓜和番茄上的根结线虫 2 4 病毒 昆虫病毒可直接进入害虫胃肠道与中肠细胞结 合进行复制 使虫体染病死亡 常用于农林害虫防 治 据统计 昆虫病毒对1100多种昆虫有致病力 有 杀虫活性病毒高达1600多种 多归属于杆状病毒的 核型多角体病毒 颗粒体病毒及质型多角体病毒 5 在国外有20多种被商品化 国内有12种被登记 且 均登记为杀虫剂 3 农用抗生素 农用抗生素是指微生物生命活动过程中产生 的化合物 对植物自身 生长调节 病原菌 害虫 病毒 螨类 线虫 有害植物 杂草 等其他生物 能 在很低浓度下显示特异性药理作用的有机物 统称 为农用抗生素 简称农抗 农用抗生素属于生物 农药 亦称作微生物化学农药 无论细菌 真菌 放 线菌都能产生农用抗生素 但主要是由放线菌产生 的 约占2 3 以上 6 农 用 抗 生 素 应 用 非 常 广 泛 按 照 其 防 治 对 象 可 分为细菌病害 真菌病害 病毒病 杀虫杀螨 除草 和植物生长调节剂6大类 作用机理也是多种多样 主要作用于病原菌细胞壁 菌体细胞膜 蛋白质合 成系统 能量代谢系统 抑制核酸合成 神经系统 呼吸代谢系统或通过提高植物的抗病力而达到防病 治病作用 国内登记农用抗生素成分有十多种 产品 图2 芽孢杆菌类产品登记情况 颜廷婷 索琳 有机农业生产中微生物农药的应用与探讨 2022年第1期 下 总第599期 98 达3200多个 本文总结归纳了主要农用抗生素种类 情况 如表2所示 农 用 抗 生 素 属 于 微 生 物 农 药 因 其 安 全 高 效 低毒 无残留等特点 常作为无公害和绿色产品的首 选安全农药使用 但至今未纳入有机生产允许使用 植 保 产 品 名 录 究 其 原 因 主 要 是 从 自 热 界 分 离 出 的 天 然 野 生 型 菌 株 抗 生 素 产 量 低 无 法 满 足 商 业 化 需 求 工业化高产菌株常采用化学或物理方式诱变选育 或利用基因工程育种 以上手段在有机生产上均是禁 止使用的 这些因素使农用抗生素被拒之门外 4 结 语 综 上 所 述 微 生 物 农 药 种 类 繁 多 功 能 作 用 多 样 可用于多种作物上 在有机生产实际中 我们要 从微生物农药概念 种类 市面上常见品种及应用上 着手 构建自身知识体系 提高甄别能力 为了让广 大有机认证工作者和有机生产者筛选出可用于有机 农业生产微生物植保产品 对此提以下几点建议 1 从概念上掌握 微生物代谢物即农用抗生 素属于有机生产禁用物质 微生物活体多可用于有 机生产 2 从 产 品 具 体 包 装 上 分 辨 微 生 物 活 体 多 具 有 独特单位描述 常见单位描述如上文所述 在实际生 产中可据此迅速做出判断 是否可为有机生产所用 3 对微生物活体植保产品 我们也要关注其 是否为转基因 主要适用对象和作物 尤其要关注 是否为混剂 是否含有禁用物质等 参考文献 1 2 3 4 5 6 WILLER H SCHLATTER B TR VN EK J et al The world of organic agriculture statistics and emerging trends 2020 M 21 edition Frick and Bonn Research Institute of Organic Agriculture FiBL and IFOAM Organics International 2020 1 333 颜廷婷 王瑛 索琳 等 有机农业转换期解析 J 中国标准化 2021 8 117 120 国家市场监管总局 中国国家标准化管理委员会 有机产品 生 产 加 工 标 识 和 管 理 体 系 要 求 GB T 19630 2019 S 北京 中国标准出版社 2019 刘顺字 曹永军 微生物源农药应用现状及发展前景 J 河南农 业科学 2015 44 5 22 25 赵德天 翟恩昱 赵啸宇 等 设施农业中微生物农药施用情况及 发展前景 J 生物资源 2019 41 3 195 203 任兴超 农用抗生素类型及在现代农业生产中的应用 J 安徽 农业科学 2014 42 17 5465 5466 作者简介 颜廷婷 通讯作者 硕士研究生 农业工程师 从事有机产品认证 索琳 硕士研究生 工程师 从事有机产品认证 责 任 编 辑 袁 文 静 表2 国内登记注册主要农用抗生素种类 编号 农药成分 产生菌 结构类型 作用对象 登记数量 1 阿维菌素 阿维链霉菌 大环内脂类 杀菌 杀 虫 杀 螨 杀 线 虫 2688 2 春雷霉素 春日链霉菌 氨基糖苷类 杀菌 96 3 多抗霉素 不吸水链霉菌杭州亚种 肽嘧啶核苷酸类 杀菌 81 4 井冈霉素 吸水链霉菌井冈变种 七碳氨基环醇类 杀菌 杀 虫 162 5 嘧啶核苷类抗菌素 刺孢吸水链霉菌北京变种 嘧啶核苷类 杀菌 17 6 宁南霉素 诺尔斯链霉菌西昌变种 胞嘧啶核苷肽类 杀菌 杀 病 毒 9 7 申嗪霉素 荧光假单胞菌株M18 吩嗪类 杀菌 4 8 四霉素 不吸水链霉菌梧州新亚种 大环内脂类 杀菌 9 9 中生菌素 淡紫灰链霉菌海南变种 糖 苷类 杀菌 23 10 多杀菌素 多刺甘蔗多孢菌 大环内脂类 杀虫 98 11 多杀霉素 多刺糖多孢菌 大环内脂类 杀虫 78 12 依维菌素 阿维链霉菌 大环内脂类 杀虫 6 颜廷婷 索琳 有机农业生产中微生物农药的应用与探讨 2022年第1期 下 总第599期 99