根据昆虫病毒的结构、形态、寄生部位等特征,大致可把病毒分为核型多角体病毒、质型多角体病毒、颗粒体病毒及无包涵体病毒几类。目前防治农林害虫应用价值较大的是前两类。
核型多角体病毒能感染鳞翅目、膜翅目、双翅目及脉翅目害虫近200种,主要有黏虫、棉铃虫、黄地老虎、斜纹夜蛾、菜白蝶、桑毛虫、松黄叶蜂等等;质型多角体病毒主要感染鳞翅目幼虫,其次是双翅目鞘翅目、脉翅目和膜翅目的幼虫近80种。
农业上利用病毒防治害虫的成功实例很多。我国曾用棉铃虫病毒杀虫剂对危害30多种农作物的棉铃虫进行防治,并与10余种化学农药进行比较。结果病毒杀虫剂防治田的棉铃虫,平均虫口密度下降78%~86%,防治效果达73%以上,与常用化学农药的防治效果相当。国外利用核型多角体病毒制剂防治棉花、蔬菜等作物上的夜蛾类幼虫、叶蜂幼虫,均取得了良好效果。
用其他生物治虫
昆虫病原线虫作为生物防治制剂,近来倍受重视。昆虫病原线虫具有作为理想的生物防治因子的大多数特性。它毒力强、杀伤迅速、寄主广、主动寻找寄主、追杀隐蔽性害虫、易于人工大量繁殖,有一套基本成功的贮存与运输方法,可与大部分农药混用,安全可靠。
目前,研究和应用最广的病原线虫是斯氏线虫和异小杆线虫属的线虫。它们与共生菌联系具有较高毒力。
印度科学家研究出一种生物防治蝗虫和蚱蜢的方法,他们利用一种病原体——蝗虫微粒子虫控制害虫,为世界蝗害防治开辟了新途径。
日本、前苏联和英国的科学家们发现蜘蛛织网捕食有害昆虫的奥秘:蜘蛛一旦触及捕猎对象,即分泌出毒液。这种毒液通过致钝昆虫神经与肌肉之间进行联系的化学物质,阻止昆虫将神经脉冲传递到肌肉,最终使其“束手就擒”而毙命。同时,蜘蛛毒液仅对昆虫表现活性。
另外,荷兰的一位科学家发现蚂蜂捕猎蜜蜂等昆虫时以毒液麻痹对方的作用方式与蜘蛛相类似。猎物挣扎得越凶猛,蚂蜂分泌的毒液越多。因此无论是蜘蛛还是蚂蜂,其毒液都有重要的潜在研究价值。目前,英国一些机构正在研究蜘蛛和蚂蜂作为理想杀虫剂的潜在资源的可能性。
微生物治病
利用放线菌产生的抗生素农药防治作物病害,是农用抗生素农药的典型例子。现在,抗生素农药主要作为撒剂,用于地上部病害的防治。然而,试图利用根际微生物的抗生作用防治土壤病害的工作也正在全面地进行。
在利用拮抗微生物防治植物病害时,有必要寻求、培养出机能更优的微生物,并使其固定于植物感病的地方。在复杂的微生物生态系中,固定特定的微生物,使其增殖是很困难的。
因此,可采取用拮抗菌处理种子和幼苗的办法,防治初期感染。
植物病毒病害种类多,防治困难,其危害日趋严重。人们一直在寻找有效的化学防治药剂,但未有成功报道。各国普遍采取的以切断或减少初侵染来源的措施防治植物病毒病害,但往往效果不明显。目前,国内外正在研究利用交叉保护作用防治植物病毒病,并取得了可喜的进展。
对某些植物病害如果预先接种致病性弱的菌株,再接种致病性强的菌株,病害也可以受到抑制,这种现象称为“交叉保护”。只有十几年的时间,交叉保护已达到实用化。在欧洲和日本,交叉保护作用在生产上的应用取得了明显的效果。这在番茄枯萎病、水稻稻瘟病、黄瓜炭疽病、大豆锈病等许多病害的防治上都可以看到。
选择弱毒株系是完成交叉保护最关键而且是最困难的一步。选取弱毒株系的方法很多,要根据不同的作物和病毒种类而定。常用的方法有选择自然界中存在的弱毒株系、亚硝酸诱变、热处理和遗传工程等方法。
生物除草
生物除草利用杂草的天敌——昆虫、病原微生物、病毒、线虫及动物等防治杂草,将杂草密度控制在经济允许水平之下。
生物除草从1865年就开始了,最早研究的是利用昆虫除草。1914~1916年澳大利亚引入4种昆虫,使放牧场杂草马樱丹基本得到控制。在生物除草中,第一个大面积应用并大获成功的是澳大利亚放牧场防治仙人掌。仙人掌于1800年作为观赏植物从美国引入澳大利亚,1925年混杂在优质放牧场中约2 400万公顷,每年以40万公顷面积向新地区蔓延。1925年澳洲政府在阿根廷收集螟蛾幼虫,将3 000个螟蛾卵运至澳大利亚,1926年在田间放卵,到1930—1932年,仙人掌危害问题顺利解决。
在利用昆虫除草取得成功的基础上,研究者开始研究病原微生物的除草作用,直到20世纪60年代后期才取得显著成效。80年代初期,美国开发的防治柑橘园中莫伦藤的土壤真菌是利用病原微生物防治农田杂草取得的较大突破,已进行制剂化生产。中国山东省农科院植保所于70年代初期开发出鲁保1号制剂,防治大豆菟丝子效果显著,有较大面积推广。
在研究利用病原微生物防治杂草的同时,还相继开展了应用线虫、病毒及动物防治杂草的研究,并取得一定成效。如用线虫防治放牧场与人工草场的葡匐矢车菊、银毛龙葵等。动物除草历史悠久,只是近代才开始有目的应用,其中利用水生动物所作的研究较多,如一些鱼种像白阿穆尔鱼可清除贮水池中的水生杂草及稻田恶性杂草球茎蔗草。约在1960年,中国草鱼遍布世界各地;1968年,在美国阿肯色州的80个湖泊中投入了从中国引进的草鱼防治水生杂草,草鱼每天的食草量相当于其体重的4倍。水稻田中的杂食性甲壳类,如黑卷贝可取食稗草、阔叶草等大多数一年生杂草,此甲壳类有4个种,它们的卵保存于土壤中,灌水后迅速孵化,其幼虫掘土,将杂草幼芽挠出。此外,在保加利亚及我国新疆,利用鹅防治烟草地中的寄生杂草列当以及草莓与棉田杂草,平均每5公顷有一只鹅就足以消灭全部列当。
生物除草的优点是投资少,经济效益高,并可产生长期防治效果。对于分布范围广、分布不规律的特殊杂草,如草场或放牧地中的杂草,应用生物除草就远比采用除草剂或机械除草优越。通常,比较危险的是从其他大陆或国家带进来的杂草,例如从美国带进俄罗斯的豚草,从中东带进中国的假高粱,这些杂草进入新的地区后,由于逃脱了其原产地的天敌,打破了杂草数量与其天敌间的自然平衡,造成迅速蔓延与繁殖,危害严重;引入原产地的天敌,就可以恢复此种平衡。生物除草更突出的优点是不存在残毒积累问题,不会成为毒害环境的污染源,对人、畜、鱼类、天敌及作物都比较安全。生物除草也有一定的局限性,具体表现为:
(1)杀草谱窄,只能防治一两种杂草,亦即防治单一杂草比防治混合群落杂草更好,故不能适应农业生产的要求。
(2)主要以多年生杂草作为防治对象,这样昆虫与病原微生物易于繁殖至有效防治水平。
(3)难以防治与作物亲缘关系较近的杂草。
(4)除草效果往往取决于一系列气候条件,即气候因子必须适于生物防治因子的生物学要求。
(5)不能根治杂草,只能降低杂草的危害程度,而且需数年时间才能造成有效防治水平的生物量,从而取得较好的防治效果。
(6)集约栽培、多熟耕作以及频繁使用化学农药时,不利于天敌的生存、繁殖和有效利用,影响生物除草的推广应用。
采用生物除草方法,首先必须深入研究所要防治的杂草的种类、发生、分布及其生物学特性,然后确定引入的天敌种类、原产地、专化性及引种、驯化与繁殖的可能性。选择的试验植物必须包括:
(1)与所防治杂草相近的植物以及其他后备昆虫或病原微生物的寄主。
(2)与后备昆虫或病原微生物有关的寄主植物。
(3)具有防治对象所有的形态与生物化学特性的植物。
(4)由于地理、气候或生态学原因而未受伤害,在昆虫学与真菌学方面了解很少的作物。
此外,还应注意生态系统中任何组成成分的变化都会引起其他成分的变化,警惕其他有害物的变化以及防治其他有害物所用农药的潜在危害作用。
生物除草一般包括3个阶段:
(1)引种,即从其他国家或地区引入防治杂草的昆虫、病原微生物等。
(2)接种,在试验成功的基础上将天敌人工释放于杂草生长的生态环境中,使其繁殖至防治水平。
(3)大量应用,采用处理浓度进行释放来防治杂草,通常通过人工培养制成的生物除草剂特别是真菌制剂往往采用这种方法。
在生物除草的发展过程中,研究最多、推广应用前途较大的是真菌的利用,主要因其易于人工培养与繁殖;易于贮存、运输和使用;易于制剂化与商品化。当前,病原微生物除草已从非耕地特殊杂草与木本杂草的防治扩大到农田杂草的防治,从由其他地区收集病原微生物防治侵入杂草,发展到利用当地病原微生物防治侵入杂草与当地杂草。