在农业生产的漫长历史中,病虫害一直是困扰农民和科学家的难题。从古老的物理防治、化学防治,到如今蓬勃兴起的生物防治,人们一直在不懈探索着防治病虫害的方法,而微生物农药正在成为生物防治领域一颗璀璨的明星,它以独特的作用方式、生态环保的特性和广阔的应用前景,逐渐成为现代农业可持续发展的重要支撑。
什么是微生物农药?它有着怎样的奥秘?
微生物农药,简单来说是借助微生物或其代谢产物,向危害农作物的病、虫、草、鼠害发起“攻击”,同时还能助力作物茁壮成长的一类农药。它与传统化学农药的“作战方式”截然不同,这里的“士兵”可以是活的微生物,像细菌、真菌、病毒等,它们或寄生或竞争或释放毒素,巧妙地抑制或消灭那些捣蛋的病虫害,守护着农业生态系统的和谐稳定。
微生物农药的阵营里有哪些尖兵?
按所含微生物种类和自身用途的不同,微生物农药可划分为微生物杀虫剂(细菌类杀虫剂、真菌类杀虫剂、病毒类杀虫剂)、微生物杀菌剂(如枯草芽孢杆菌)、微生物除草剂、杀鼠剂、农用抗生素等等。我们不妨请出几位微生物杀虫剂战线上的明星战士,来一睹微生物农药制敌杀敌的风采。
真菌杀虫剂:白僵菌和绿僵菌的“隐形攻击”
白僵菌和绿僵菌,这两种真菌如隐匿于暗处的刺客,它们的孢子就是微小的“暗器”,悄然潜伏在环境之中。一旦害虫与之接触,在适宜的温湿度下,孢子即刻萌发生长,菌丝如柔韧的丝线,迅速突破害虫的体壁防线,在害虫体内蔓延,一边汲取害虫体内的养分,一边释放致命的毒素扰乱害虫的生理机能,使害虫逐渐僵化。这种独特的攻击方式,使得它们对那些善于隐藏的害虫也能展开致命打击。
毛毛虫吃卷心菜
(图片来源:veer图库)
细菌杀虫剂:苏云金芽孢杆菌(Bt)的“精准袭击”
苏云金芽孢杆菌(Bt),堪称细菌界的传奇。在其芽孢形成之际,会编织出一种独特的伴孢晶体蛋白。当害虫啃食含有Bt的植物时,这个蛋白在害虫肠道的碱性环境中会被瞬间激活,随后如拥有精准导航的飞箭,迅速锁定肠道上皮细胞表面的特异性受体,继而深深插入细胞膜,开辟出无数微小的孔道。这一过程打破了害虫体内的平衡链条,使其肠道陷入麻痹,进食机能戛然而止,最终导致害虫的溃败。
病毒杀虫剂:核型多角体病毒(NPV)和颗粒体病毒(GV)的“毁灭诅咒”
核型多角体病毒(NPV)和颗粒体病毒(GV),是专门针对鳞翅目害虫的“毁灭使者”。当害虫误食含有这些病毒的植物时,就如被施加了无法挣脱的“毁灭诅咒”。病毒在害虫体内汹涌复制,肆意瓦解害虫的细胞与组织,受感染的害虫逐渐行动迟缓,食欲全无,最终死亡。死亡后的害虫尸体,犹如一座“病毒宝库”,破裂后释放出的病毒继续寻找新的目标,形成了持续的传播链条。
与传统农药相比,微生物农药有什么显著优点?
首先,微生物农药对环境非常友好。化学农药在土壤和水体中会留下长久“伤痕”,但微生物农药完成使命后便会迅速分解,“不带走一片云彩。”以苏云金芽孢杆菌为例,在完成杀虫使命后,芽孢和晶体蛋白即融入自然的循环中,悄无声息地分解了,不会对土壤的结构和微生物群落造成丝毫破坏。对于那些非靶标生物如鸟类、鱼类、有益昆虫等,它们也不会伤及“无辜”。
其次,与化学农药单一的作用方式形成鲜明对比,微生物农药在对抗害虫抗药性问题上有着复杂而精妙的作用机制,始终能够保持稳定而高效的防治效果,成为应对害虫抗药性难题的有力武器。
正因为微生物农药的作用靶点精准地锁定在害虫特有的生理结构和代谢途径上,而害虫与人类和哺乳动物的生理系统有着天壤之别。对于人类和哺乳动物而言,它们就像面临一道坚固的隐形护盾。因此,在正常使用的情况下,人们无需担忧安全问题。
事实上,微生物农药正是利用自然界中的生物多样性,以一种生态友好的方式守护农业生产。
实验样品
(图片来源:甘肃省科学院)
微生物农药从哪里来,又去向何处?
科研人员像“寻宝猎人”,在自然界中苦心寻觅具有潜力的微生物菌种,找到后运用先进技术对菌种进行驯化改良,使其在抗逆性、对病原的致病性等方面更胜一筹。在发酵环节,精准调控温度、pH值等条件,为微生物的生长繁殖创造绝佳环境。最后通过巧妙的配方设计与剂型选择,将其制成粉剂、水剂等多样形式,以满足不同场景需求。
微生物农药的应用范围十分广泛,在广袤的农田里,无论是粮食作物小麦、水稻,还是经济作物棉花、花生,亦或是蔬菜、果树、茶树等,都有它的用武之地。在林业保护、园艺花卉行业和城市绿化领域,它都是有力的好帮手。
当然,微生物农药也并非十全十美,其药效易受环境因素制约,温度、湿度、光照不适时,防治效果会大打折扣,例如高温可能使微生物活性降低。相比化学农药,微生物农药往往需数天甚至更久才能明显见效,难以应对突发性病虫害。
随着基因工程等现代生物技术的深入应用,微生物农药有望获得更强大的性能和更出色的环境适应性,为实现农业与生态的和谐共生、保障粮食安全发挥更加关键的作用。