4.7 生态农田病害管理
在自然农田生态系统环境中，各物种种群之间的相互作用关系使农田生态系统维持在一个相对稳定的动态平衡状态。一个健康、稳定的生态系统中没有任何一个物种种群能够彻底将另一个物种种群杀灭。农田土壤中本身就存在不计其数的微生物，这些微生物有的对农作物是有害的，有的则对农作物是有益的。土壤中所有微生物之间的相互作用、微生物与植物之间的相互作用及各种环境因子的影响，使各种有益微生物和有害微生物的数量都维持在一个相对稳定的动态平衡状态。然而，人类将剧毒的杀菌剂和除草剂、有害的激素和地膜等大量加入农田生态系统中，使这些原本不属于农田环境的物质改变了一些环境因子，同时也对所有生物具有毒害作用，打破了一个原本健康、平衡的农田生态系统。
农药的使用影响了土壤微生物物种多样性，其影响常常表现为直接的或间接的、抑制的或促进的、暂时的或持久的等多种类型。农药污染可使一些微生物个体数量减少，种群密度减少，但也可使一些微生物加速自身的生活史进程，导致个体数量增加和种群密度上升。在群落组成上敏感种被耐药种代替，在多样性指数上，生态系统中敏感种消失，物种数量下降，严重时导致物种灭迹，物种多样性下降，使微生物群落结构发生定向演替，相应的土壤生态系统也会发生定向改变，导致原生态系统结构发生改变（胡晓和张敏，2008）。一些杀菌剂可直接杀灭微生物，剧烈地改变微生物在土壤中的生态平衡，对生态系统的稳定和自然界元素的循环造成不利影响（游红涛，2009）。
因此，病害发生的本质就是人为造成生态系统失衡的结果。当对抗不能解决矛盾时，也许“和平谈判”是解决矛盾最好的或唯一的途径。所以，人类应当归还所有生物一个健康、平衡的生态系统，让所有物种都能够以小数量的种群繁衍下去。病害防治应该是对有害微生物种群数量的控制，而不是将病害彻底全部消灭，况且它们是杀不完的。所以，病害防治应当是将有害微生物的种群数量控制在伤害阈值（作物经济损失可以接受的值）以下，使有害微生物的种群数量对作物造成的经济损失在人类可以接受的范围内，以达到病害的防治目的。
4.7.1 生态农田病害的种类
植物病害主要是由真菌、细菌、病毒引起的真菌性病害、细菌性病害和病毒性病害这三大类。在植物病害中，由真菌侵染引起的病害种类最多，占病害种类的80%～90%，其次是由细菌病原引起的病害，病毒引起的病害最少（孙晓飞，2018）。真菌性病害的类型比较多，引起的病害症状也千变万化。常见的有霜霉病、白粉病、黑粉病、叶斑病、锈病、枯萎病、腐烂病等。但是，凡是属于真菌病害的，无论发生在什么部位，症状表现如何，在潮湿的条件下都有菌丝和孢子产生，在病斑处生有各种颜色的霉层或小黑点。这是判断真菌性病害的主要依据。
细菌性病害的发病症状主要表现为腐烂和萎蔫等，都是由细菌侵染破坏薄细胞和细胞壁组织所导致的后果。细菌性病害的病斑处没有菌丝和孢子产生，病斑表面也没有霉状物。细菌性病害为害的主要症状是被为害处一般有菌脓溢出，菌斑表面光滑（张静辉，2011）。这是判断细菌性病害的主要依据。病毒性病害在多数情况下以系统侵染的方式侵害植株，病毒侵染植株后，一般不会立刻表现出症状并杀死植株，主要是影响植物的生长发育进程，引起植株颜色和形态的改变，产生矮化、丛枝、畸形、皱缩等特殊症状（张静辉，2011）。
4.7.2 农田病害传统化学防治方法的利弊
第二次世界大战后采用的化学农药给人类带来了大量的益处。但是，随着时间的推移，化学农药的大量使用给环境、动物、植物、微生物及人类带来的问题也逐渐显现，化学农药的危害问题变得日益严峻。因此，人们开始重新审视化学农药，逐渐认识到化学农药的危害。
化学农药的优点主要有：①价格便宜。化学农药的成本主要来源于其研发成本，因为化学农药的研发需要大量的人力和科技资源的长期投入。但是，化学农药一旦研发成功，其商品药依靠工业化的流水线生产，可以实现短期内的大批量生产，同时合成化学农药的原材料同样是有机合成品。因此，化学农药实现大批量生产时，其商品药的成本就很低，商品药的售卖单价自然不高。②使用剂量小。化学农药由于其高毒性和特殊的作用机理，使用微量的药剂就能杀死病菌。③有效性和速效性。化学农药具有极高的毒性，当其与病菌接触时能快速地杀死病菌，能在极短时间内有效地控制病菌。④广谱毒性。有的化学农药具有多种作用机理，对不同的病菌也具有不同的作用机理。因此，有的化学农药能够同时杀死多种病菌。⑤人工投入少。化学农药具有毒性强、见效快、使用剂量小等特点，并且施药简单，所以人工投入较少（苏琴，2011）。
化学农药在使用过程中逐渐突显出很多不利之处。长期使用化学农药会造成土壤农药残留，农药残留会对植物产生药害作用，杀害土壤中的有益微生物，引起环境污染，导致病原物产生抗药性，引起动物和人类急性中毒，对动物和人类产生严重的致畸、致癌、致突变危害。虽然化学农药施用简单，节省人力和物力，在短期内能够控制作物病害，但是从长远角度看，化学农药对农作物并不都是有利而无害的，化学农药的使用逐渐地使农民变得懒惰，这在一定程度上促使农民大量使用化学农药，农田生态系统在这样的背景下越来越恶劣，田间作物的病害发生越演越烈，甚至各种新病害层出不穷。
例如，在山东农村，发现花生疯长烂秧病（花生仅生秧苗不坐果、花生烂秧）和“胖蒜”（一层层长皮而不结蒜瓣）现象，农民对此不解，从植物生理生态学的知识来判断，这是由植物生长环境改变造成的。花生白绢病、“胖蒜”，以及蔬菜大棚的蔬菜病，归根结底都是人为制造的植物病害。花生白绢病暴发时表现为花生根部发病，产生许多白菌丝，已近成熟的荚果腐烂。一些农药商趁机销售农药，告诉农民需要喷洒一种治霉菌的农药。山东省平邑县蒋家庄村的农民按照农药商提供的信息购买农药，采取了灌根的办法，但使用农药后一点效果也没有，花生秧照样死去。通过调查发现所有生病的花生都采用同样的生产模式，即将花生种植在地膜下，在地膜里浇灌农药，一次性使用了化肥，喷洒了除草剂。保温、保湿、除草等多种措施带来的是花生秧苗的迅速生长，为了防止徒长，再往秧苗上喷洒矮壮素。覆盖农膜在刚播种花生后的干旱时期能够保温保湿，然而进入高温的雨季后，上述优点变成明显的缺陷。在农膜下，土壤吸收的热量无法释放，水分运动受阻，再加上早期施加的农药和化肥胁迫，花生遭遇了一种高温、高湿、微毒的典型生理逆境。在这样的环境下，真菌得以滋生，导致植物生病。这是一种典型的“懒人农业”，该模式实施了 30 多年，一直被农民欢迎，花生产量一开始也较传统农业的产量高，但随着时间的延长，这种模式的弊端开始显现出来，如今出现了严重的疯长烂秧和花生白绢病，导致花生大减产。
再来看“胖蒜”问题。最近几年，春天收获大蒜的季节，农民反映他们种的大蒜没有“米”，即不结蒜瓣，从外观上看大蒜个头很大，其实是空的，当地农民管这种蒜叫“胖蒜”。在山东一带大蒜个别主产区，“胖蒜”出现的概率达 1/3～1/2，严重的地段甚至全部都是。蒜农的地里出现“胖蒜”后无法收回种地成本（2 000元左右）。
“胖蒜”的出现说明我国耕地质量下降到非常严重的程度。连续40 年来，农民只施加化肥不施加有机肥，在种植大蒜以后将除草剂、剧毒农药都施加在地里，并蒙上一层塑料膜。在这样严酷的环境下，植物怎么能不生病呢？人类采取温室技术反季节生产蔬菜，已经造成大部分作物尤其是蔬菜发生病害。温室大棚病即由高温高湿和静风环境引起。从根本上讲，反季节设施改变了蔬菜的生物学本性，也正因为如此，反季节蔬菜在丰富了人们日常生活的同时，也带来了严重的环境污染和食品安全问题。反季节蔬菜要想成功，首先应改良蔬菜生长的微环境，常规做法是将塑料膜笼罩在耕地上。由塑料膜造成的阳光温室在提高了环境温度和湿度的同时，也打破了害虫的休眠规律；由于温室大棚内温度、湿度较高，且常年不通风，病害滋生异常严重；相应地，土壤线虫和有害微生物也因此活跃起来，造成大棚蔬菜特有的病虫害。
温室大棚内连续种植相同的蔬菜，其产量会明显下降，这在园艺学上称为“连作障碍”（吴玉娥 等，2013）。为减少损失，菜农常常借助大量化肥来弥补生长不足，且大多数农民相信“多施肥，多产出”，化肥添加量常常高达推荐量的 2～5倍。化肥的大量使用除造成食品安全隐患外，更严重的是造成土壤和地下水污染。这是因为塑料大棚内风吹不着，雨淋不到，化肥“冲不走、流不去、分解不掉”，迫使其垂直下渗，不可避免对地下水造成污染。常年使用大量化肥生产反季节蔬菜的华北某地，80 米以下地下水的硝酸盐含量已超过美国标准的 10 倍。近年来，反季节蔬菜主产区农民癌症发病率大幅度提高与化肥带来的环境污染不无关系。
4.7.3 农田病害的生态防治方法
农田病害的生态防治是指人类停止所有有害于环境和生物的物质输入生态系统中，使用对环境和生物友好的物质输入生态系统，实行有利于维持生态系统动态平衡的管理措施，使农作物和有益微生物能够良好生存和繁衍，使有害微生物在与有益微生物、植物、环境因子及人为适当的干扰因子的相互作用下以小数量的种群生存繁衍。
1．农业防治
传统的农业防治措施包括选用抗病品种，调整播期，清除病残体和杂草，合理施肥浇水，合理轮作、间作、混作等，这些措施长期以来被用于防治多种植物病害。作物抗病品种对某些特定的病害具有抗性，种植时选用具有抗病性的作物品种可以有效地降低一些病害的发生；调整播期，可使作物感病期和病害盛发期错开，以此减少作物被病害侵染；及时清除病残体和杂草，将作物病残体进行集中堆肥发酵后再施入田间，既可以实现有机肥还田，又可以减少菌源；合理施肥浇水，可增强植物长势，提高植物抗病性，使田间环境不利于病原菌的生长发育；合理轮作可减轻土传病害，有些病害具有专寄生的特点，单一品种连作会使病害越来越多，而实行轮作可以使一些专寄生的病害因没有寄主而减少，特别是上茬作物有较严重的病害发生时，轮作减少病害的作用更加明显；间作及混作也能减少某些病害的发生，有些作物对某些病菌具有化感作用，间作及混作能通过植物的化感作用控制部分病害的发生。此外，改进耕作技术也能减少病害的发生。王立国等（2007）通过冬春晒垡、沟底施肥与浇水、沟底播种等耕作技术改变了棉花的生态环境条件，明显降低了棉花枯萎病、黄萎病的发病率，降低幅度为37.10%～49.41%，使籽棉增产27.20%～34.38%。由此可见，农业措施得当，可以取得农药不能达到的效果。
2．生物防治
1）细菌制剂防治
在各类防治植物病害的生物农药中，细菌制剂是较多的一类，国内外已经有数十个相关产品登记，已开发成功的细菌生防制剂主要为芽孢杆菌、荧光假单胞杆菌和放射性土壤农杆菌（杜华 等，2004）。王春晓等（2016）通过对番茄叶面与根际的定殖试验发现，地衣芽孢杆菌 NJWGYH 833051 可以通过竞争作用有效地对番茄早疫病菌、叶霉病菌、枯萎病菌和灰霉病菌进行防治，其中对番茄叶霉病菌的防治效果最好，防效达 87.15%，其抑菌效果可以和多菌灵药剂相媲美。续彦龙（2015）从新鲜猪粪中筛选得到 5 株对小麦纹枯病菌有抑制效果的优势细菌，经测序比对分析确定其中 X-4 为地衣芽孢杆菌。以这 5 株细菌为功能菌株制备小麦纹枯病拮抗菌剂，接种到完全腐熟的堆肥中，得到抗小麦纹枯病的生物有机肥。
在纹枯病防控试验中，该生物有机肥对小麦纹枯病的防病率达到 77.1%，比对照有机肥高 42.3%。由此可见，利用地衣芽孢杆菌防控小麦纹枯病将成为小麦纹枯病综合防治中的一个重要手段。
2）真菌制剂防治
国内外对真菌性杀菌剂的开发一直给予了很大关注，截至2004 年已有属的真菌被用于植物病害的生防实践，其中木霉菌是植物病害生防制剂中开发产品最多的（杜华 等，2004）。朱廷恒等（2004）从土壤中分离出拮抗木霉T97，研究发现木霉通过竞争作用和重寄生作用，抑制立枯丝核菌、番茄灰霉病菌和小麦全蚀病菌的生长。Su 等（2013）研究发现暗色有隔内生真菌稻镰状瓶霉可以成功在水稻根部定殖，并通过水杨酸（Salicylic acid，SA）介导的信号转导通路诱导水稻产生抗病性，提高抗稻瘟病的能力。易晓华等（2007）从除虫菊中分离到镰孢属内生真菌 Y2 菌株，其发酵液的10 倍稀释液对玉米大斑菌等 6 种供试植物病原真菌菌丝生长的抑制率介于 80.41%～93.26%，5 倍稀释液对番茄灰霉病菌和苹果炭疽病菌孢子萌发的抑制率均大于 80%。截至2021 年 12月31 日，我国已登记微生物农药共56 种，其中真菌15种（杨峻等，2022）。
3）真菌病毒制剂防治
真菌病毒是一类可以侵染丝状真菌、酵母和卵菌，并能在其中复制的病毒，在真菌和卵菌的主要类群中广泛存在。大部分真菌病毒侵染后并不会导致寄主出现明显的外部症状，只有少部分真菌病毒能长时间侵染寄主，并对其造成影响（Buck，1986）。李涛等（2009）发现带嗜杀病毒的啤酒酵母可以向体外释放具有抗菌活性的毒素。这种毒素能使菌株本身产生免疫作用，而其他相同或相近的酵母菌对它敏感。这些毒素能够降解酵母菌株的细胞膜，使携带嗜杀病毒的酵母菌与其他酵母菌在竞争有限的营养条件和有限的空间因素时处于有利地位，从而对寄主真菌的生存和繁殖起到保护的作用。华中农业大学姜道宏教授课题组从油菜菌核病的病原菌——核盘菌中发现了首例 DNA 病毒，并将其命名为 SsHADV-1（Yu et al.，2010）。该病毒能导致寄主的致病力衰退，并且可以进行体外传染，其寄主真菌 DT-8 与其他正常核盘菌菌株接触后可引起它们出现致病力衰退的现象。此外，该病毒还可以进行田间传播，并且可以侵染到其他类型的病原真菌中，揭开了低毒真菌病毒生防应用的新局面（Yu et al.，2013）。
4）植物源杀菌剂防治
植物是生物活性化合物的天然宝库，其中的大多数化学物质如萜烯类、生物碱、类黄酮、甾体、酚类、独特的氨基酸和多糖等均具有抗菌活性（杜华 等，2004）。甘肃三川药业有限公司研制生产出一种以天然植物为原料的无公害农药 2.5%生物碱拌种剂，含有黄酮、糖苷、毒蛋白等多种生物碱。田间试验结果表明，该拌种剂对瓜类蔓枯病菌、腐皮镰刀菌等 99 种病菌孢子的抑制率达 89.8%～100%（杜华等，2004）。孙海峰等（2005）以龙胆斑枯病菌为供试菌种，对 9 种中药乙醇提取物进行抗龙胆斑枯菌活性试验，结果发现 9 种中药乙醇提取物均有抑菌作用，其中蛇床子、川楝子、知母 14 天最低抑菌质量浓度小于 0.1 克/毫升，具有较强的抗龙胆斑枯病菌作用。
5）弱毒株系应用
利用弱毒株系对植物进行交叉保护，在番木瓜、番茄、柑橘等的病毒性病害研究中得到较好的应用（刘亚苓 等，2019）。谭东（2018）利用人工定点突变番木瓜畸形花叶病毒，得到具有交叉保护作用的弱毒株系，防控番木瓜畸形花叶病毒表现出较好的交叉保护效果。王玉（2018）研究表明，预先接种番木瓜环斑病毒 W 株系弱毒株系的西葫芦，其病情指数明显低于未接种弱毒株系的植株。周彦（2007）通过试验得到的 7 个柑橘衰退病毒弱毒菌株对柑橘植株均具有一定的保护作用，对柑橘衰退病毒具有较好的抑制作用。
6）生物肥料防治
生物肥料是根据“以菌治菌，以肥抗病”的生防原理研制出来的具备肥、药多效的微生物肥料。生物肥料具有营养齐全、菌肥合一、改良土壤、修复土壤微生态环境、增产、抗病等优点，是无公害农业生产的好帮手。许多生物肥料已经走向市场和应用到生产上，并取得良好效果。近年报道较多的有和阳生物有机复混肥、“百花山”生物多抗菌肥、联抗生物菌肥和保得微生物土壤接种剂等（叶云峰 等，2009）。
7）微生态制剂应用
1990 年，全国微生态学学术研讨会正式提出“微生态制剂”一词，并定义为“根据微生态学原理而制成的含有大量有益菌的活菌制剂，有的还含有它的代谢产物或添加有益菌的生长促进因子，具有维持宿主微生态平衡、调整其微生态失调和提高它们健康水平的功能”（周德庆和郭杰炎，1990）。微生态制剂具有防病、增产和改善作物品质的特点。杨合法等（2006）研究表明，在棉花播种前使用复合微生态制剂（VT 菌）浸种可以有效防止苗期病害的发生，促进棉苗生长，增强棉苗抗逆性；用一定浓度的 VT 菌浸种，结合在棉花黄萎病发病高峰前期喷施或灌根处理，可防止棉花黄萎病的发生，提高棉花产量，可比对照增产 16.8%。此外，报道较多的微生态制剂还有 SC27 微生物土壤增肥剂，对瓠瓜、丝瓜（俞丹宏和柴伟国，2003）和巨峰葡萄（俞丹宏 等，2003）具有促进生长、增产和改善品质的作用，从而达到保健防病效果。
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