水稻病虫害生物防治技术集成应用及效果与经济性探讨

DOI： 10.3969/j.issn.1003-1650.2024.28.027

水稻作为我国重要的粮食作物，其病虫害防治直接关系到粮食安全和农业可持续发展。传统的化学防治方式虽然取得了一定成效，但也带来了环境污染、农产品质量安全等问题。生物防治技术以其安全、高效、环境友好等特点，在水稻病虫害防控中展现出巨大的应用潜力。本文将重点介绍水稻病虫害生物防治的关键技术，包括天敌昆虫繁育与应用、微生物农药研发与应用、植物源农药开发与应用等，并探讨不同技术的集成应用模式，为推动水稻病虫害绿色防控提供参考。

一、水稻病虫害生物防治的关键技术

1、天敌昆虫繁育与应用技术

（1）天敌昆虫种类筛选与鉴定技术

天敌昆虫种类筛选与鉴定是生物防治的基础性工作。研究采用形态学、分子生物学等技术手段，对不同生态区水稻田天敌昆虫资源进行系统调查与采集，构建天敌昆虫种质资源库。在此基础上，通过实验生态学方法，研究天敌昆虫对水稻主要害虫的捕食能力、寄生能力、搜索行为等功能性状，构建天敌－害虫互作网络，明确其在自然生态系统中的种间关系。同时，采用DNA条形码、线粒体基因组测序等分子生物学技术，结合形态学特征对天敌昆虫进行快速、准确鉴定，筛选出对水稻主要害虫具有较强控制潜力的优势天敌种类，为后续天敌昆虫的繁育与应用提供重要的基础资源。

（2）天敌昆虫人工饲料配制与繁育技术

天敌昆虫人工饲料配制与繁育是实现天敌昆虫规模化应用的前提条件。根据天敌昆虫营养需求特点，采用响应面分析、正交试验等实验设计方法，优选混合饲料的原料组成与配比，研制出营养均衡、利于繁殖的人工饲料配方。在此基础上，探索建立天敌昆虫室内人工繁育关键技术，包括环境因子调控、自动化养殖系统设计、繁育过程质量控制等，建立标准化繁育操作规程。同时，开展天敌昆虫室内繁育过程中重要生物学特性的研究，如产卵量、孵化率、发育历期等，揭示其种群增长规律，优化繁育条件，提升天敌昆虫的繁殖效率与质量，为天敌昆虫的大规模生产与应用提供技术支撑。

（3）天敌昆虫田间释放技术与环境适应性评价

天敌昆虫田间释放与环境适应性评价是天敌昆虫应用的关键环节。研究采用田间试验方法，探索天敌昆虫的最佳释放时机、释放方式与释放量，构建基于害虫发生动态的天敌昆虫精准释放模型。同时，研究不同生态区天敌昆虫释放后的田间生态位动态变化，采用标记重捕、种群统计等方法，分析天敌昆虫的扩散能力、建库能力、持续控害能力等，评估其环境适应性，筛选出适宜当地农田生态环境的优势天敌种类。此外，开展天敌昆虫与化学农药、其他生物防治措施的相容性研究，构建生物防治、化学防治与农业防治措施协同增效的综合管理模式，优化天敌昆虫在水稻病虫害综合治理体系中的应用模式，提高生物防治效果。

（4）天敌昆虫繁育与应用技术的创新点与优化方向

天敌昆虫繁育与应用技术的创新点主要体现在：

①基于分子生物学、基因组学等技术的天敌昆虫精准鉴定与筛选；

②基于天敌昆虫营养生理特性的高效人工饲料配方优化；

③基于自动化控制、智能化管理的工厂化繁育技术创新；

④基于天敌－害虫互作机制的田间释放模型与施用技术优化；

⑤基于多学科交叉融合的天敌昆虫与其他防治措施的协同增效模式构建。

未来，还需在天敌昆虫复合应用、天敌产品剂型、天敌功能基因挖掘等方面加强创新，提高天敌昆虫的防治效率与应用便捷性，促进生物防治技术的规模化推广应用。

2、微生物农药研发与应用技术

（1）微生物农药菌株筛选与鉴定技术

微生物农药菌株筛选与鉴定是微生物农药研发的基础。研究采用现代生物技术方法，从自然界分离筛选对植物病原菌具有较强拮抗作用、对害虫具有杀虫活性或诱导植物产生抗性的微生物菌株。通过形态学、生理生化特性、rDNA-ITS 序列等多项分类技术对菌株进行鉴定，结合毒力测定、作用机理等研究，优选对水稻主要病虫害防治效果最佳的微生物。此外，采用基因工程、诱变选育等技术，对优良菌株进行改良，提高其防治效果与环境适应性，为新型微生物农药创制奠定基础。

（2）微生物农药发酵工艺优化与产品制备技术

微生物农药发酵工艺优化与产品制备是实现微生物农药规模化生产与应用的关键。研究采用响应面法、正交试验等优化发酵培养基配方，控制发酵罐温度、pH值、溶氧等工艺参数，并借助代谢工程、合成生物学等技术对菌株进行定向改造，提高微生物农药活性成分的产量与稳定性。在此基础上，开展微生物农药最佳提取纯化工艺研究，优化提取溶剂、树脂、膜分离等分离纯化参数，建立标准化制备工艺。研究微生物农药制剂加工及其质量控制技术，开发液体菌剂、固体菌剂、微胶囊等多种类型产品，提高微生物农药的贮存稳定性与使用便捷性。

（3）微生物农药剂型研制与田间施用技术

微生物农药剂型研制与田间施用技术是提高防治效率、扩大应用范围的关键。研究借鉴现代制剂技术，开发粉剂、悬浮剂、水分散粒剂等多种微生物农药新型剂型，提高产品贮存期与施用均匀度。研究添加助剂、载体材料等，提高微生物农药的抗紫外线能力、增强雨水冲刷抗性，延长其在植株表面的留存时间。针对不同剂型特点，开展系统田间药效试验，优化制定微生物农药施用时期、施用量及施用方法，建立标准化施用体系。此外，还需加强微生物农药与化学农药、其他生物防治措施配合应用研究，发挥协同增效作用，提高水稻病虫害的整体防控效果。

（4）微生物农药研发与应用技术的创新点与优化方向

微生物农药研发与应用技术的创新点主要体现在：

①基于现代生物技术的微生物资源精准筛选与鉴定；

②基于合成生物学、代谢工程的微生物菌株改良与定向育种；

③基于发酵工程的微生物农药规模化生产工艺优化；

④基于现代制剂技术的微生物农药新型剂型创制；

⑤基于多学科交叉的微生物农药与其他防治措施的集成应用模式构建。

未来，微生物农药研发还需加强对新型微生物资源的发掘，促进菌株改良技术的创新，加强对微生物农药作用机理的深入解析，优化提高微生物农药产品质量，扩大微生物农药的应用范围，为水稻病虫害绿色防控提供新的措施与技术支撑。

3、植物源农药开发与应用技术

（1）植物源农药活性成分提取与鉴定技术

植物源农药活性成分提取与鉴定是开发植物源农药的关键技术之一。研究采用现代分离分析技术，如超临界流体萃取、高效液相色谱、液质联用等方法，系统分离提取植物体内具有生物活性的次生代谢产物。采用核磁共振、质谱等波谱技术对提取物进行结构鉴定，解析其化学组成与结构特征。在此基础上，通过生物活性测定，筛选鉴定对水稻病虫害防治效果显著的活性成分。利用结构与活性的相关性分析，优化先导化合物结构，为新型植物源农药创制提供重要的结构基础。同时，采用基因工程技术，改良提高活性成分在植物体内的含量，为规模化提取奠定物质基础。

（2）植物源农药制剂研制与加工工艺优化

植物源农药制剂研制与加工工艺优化是实现其规模化应用的关键。研究围绕植物源农药活性成分理化特性，开发以液体制剂、可湿性粉剂等为主的多元制剂产品，提高其稳定性与均匀度。优化制剂加工工艺，采用喷雾干燥、超临界流体干燥等先进干燥技术，最大限度保留植物源农药的生物活性。在制剂加工过程中，优化添加高分子材料、表面活性剂等助剂，提高植物源农药的分散性、悬浮性、润湿性等，改善其使用性能。同时，加强植物源农药制剂产品的质量控制，建立覆盖原料标准、工艺参数、产品检验等环节的质量管理体系，为植物源农药规模化生产与推广应用提供有力保障。

（3）植物源农药田间施用技术与药效评价

植物源农药田间施用技术与药效评价是确保防治效果、指导合理使用的关键。研究采用田间小区试验、大田示范等方法，系统评价植物源农药对水稻主要病虫害的防治效果，优化植物源农药的最佳施用浓度、施用时期、施用次数等。同时，开展植物源农药与其他防治措施配合应用研究，探索协同增效模式，提高植物源农药的整体防控效果。针对植物源农药药效波动、持效期短等问题，研究添加增效助剂、缓释材料等，提高其在田间的稳定性与持效性。此外，还需加强植物源农药对作物生长发育、农产品质量、土壤生态环境等的影响评价，完善植物源农药的安全使用准则，确保其在推广应用中的安全性。

（4）植物源农药开发与应用技术的创新点与优化方向

植物源农药开发与应用技术的创新点主要体现在：

①基于现代分离分析技术的植物源农药活性成分精准提取与鉴定；

②基于计算机辅助药物设计的活性成分先导化合物优化；

③基于制剂学的植物源农药新型剂型创制；

④基于产品质量控制的植物源农药标准化生产工艺构建；

⑤基于多学科交叉的植物源农药与其他防治措施的集成应用模式建立。

未来，植物源农药研发还需拓展新的源生物资源，加强活性成分作用机制与构效关系研究，开发高效、经济的提取分离新技术，加快植物源农药产业化进程。同时，加强植物源农药与其他防治措施的协同增效研究，优化综合防治技术体系，为实现水稻病虫害持续、高效、绿色防控提供新的方案与技术支撑。

二、水稻病虫害生物防治技术的集成应用

1、不同生物防治技术的兼容性分析

生物防治技术的集成应用需深入分析不同技术间的兼容性，确保各项措施协同发挥最佳防控作用。

（1）要考虑不同天敌、微生物等防治因子在生态位、作用机理等方面的差异，优选互补性强、竞争性弱的生防材料进行复配。

（2）生防因子与植物源农药等化学防控措施的兼容性也至关重要，应筛选对天敌、有益微生物危害小的植保产品与生物防治技术进行优化组合。

（3）在应用策略上，要结合不同生防措施的最佳施用时期、施用方法，制定科学的轮替或交替使用方案，最大限度发挥各项技术的优势和协同作用，构建兼容性良好、防控效果稳定的生物防治体系。

2、生物防治技术与其他防治措施的协同作用

充分发挥生物防治与其他防治措施的协同增效作用，是构建水稻病虫害可持续防控体系的关键。

（1）生物防治措施可与抗性品种、农业防治等策略有机结合，通过改善田间小环境，增强稻田生态系统的抗逆性和自我调节能力，从而提高病虫害综合防控效果。

（2）生物防治技术与化学农药的合理搭配应用，可减少农药使用量和使用频次，延缓害虫抗药性发展，提高化防效果的稳定性和持续性。

（3）不同防治措施在应用时相、空间布局、施用方式等方面的优化组合，也能产生“1+1>2”的协同增效作用。

3、水稻病虫害综合防控模式的构建

构建适应不同生态区、不同种植模式的水稻病虫害综合防控模式：

（1）要以当地优势病虫害为突破口，针对其发生规律、危害特点，因地制宜筛选和组装生物防治、理化诱控、农业防治、科学用药等多元化绿色防控技术，并开展关键技术集成与优化。

（2）综合防控模式的构建需秉承“预防为主、综合治理”的植保方针，强化病虫害监测预警与非化学防治措施，严格落实农药减量使用要求，实现源头控制、过程控制、末端控制的全程绿色防控。

（3）加强不同生态区、种植模式间的比较试验与示范推广，提炼和完善适应性强、防效稳定、增产增收明显的病虫害综合防控技术模式，为生物防治在水稻病虫害防控中的规模化应用提供支撑。

三、生物防治技术的应用效果与经济性分析