了解植物病害管理：全球视角

植物病害对全球粮食安全、经济稳定和环境可持续性构成重大威胁。它们会大幅降低作物产量，增加生产成本，并导致宝贵植物资源的损失。因此，有效的植物病害管理对于确保为日益增长的全球人口提供稳定和可持续的粮食供应至关重要。

植物病害管理为何重要

植物病害影响多种作物，从水稻、小麦和玉米等主食作物到咖啡、可可和棉花等经济作物。植物病害的影响深远，可能包括：

• 作物产量减少：疾病会显著降低收获产品的数量和质量，导致粮食短缺和农民的经济损失。
• 经济损失：病害爆发可能摧毁整个农业产业，影响农民、加工商和消费者。
• 粮食不安全：在严重依赖特定作物的地区，病害爆发可能导致大范围的粮食短缺和营养不良。
• 环境损害：使用合成农药控制病害可能对环境产生负面影响，包括土壤和水污染、伤害有益昆虫以及病原体产生抗药性。
• 贸易限制：病害爆发可能导致对农产品国际贸易的限制，进一步影响经济。

例如，19世纪中叶由卵菌Phytophthora infestans（晚疫病）引起的爱尔兰马铃薯饥荒，导致了普遍的饥饿和移民。同样，由真菌Magnaporthe oryzae小麦致病型（MoT）引起的小麦瘟病，对南美洲的小麦生产构成严重威胁，并正在全球蔓延。由木虱传播的细菌性病害柑橘黄龙病（Huanglongbing或HLB）正在摧毁全球的柑橘产业，造成重大的经济损失。

了解植物病害

植物病害是易感的寄主植物、有毒力的病原体和有利的环境之间复杂的相互作用。这通常被称为病害三角。了解这三个因素对于有效的病害管理至关重要。

病害三角

• 寄主：易受感染的植物。影响寄主易感性的因素包括遗传（某些品种更具抗性）、年龄和整体健康状况。
• 病原体：引起疾病的生物体。病原体可以是真菌、细菌、病毒、线虫或寄生植物。病原体的毒力或致病能力各不相同。
• 环境：有利于病害发展的环境条件。这些包括温度、湿度、降雨量、土壤湿度和养分有效性。

当病害三角的所有三个因素都存在并以允许病原体感染寄主并引起症状的方式相互作用时，疾病就会发生。

植物病原体的类型

植物病原体多种多样，可分为几类：

• 真菌：最常见的植物病原体类型。真菌可引起多种疾病，包括疫病、锈病、白粉病、腐烂和枯萎。例子包括镰刀菌属（Fusarium）、链格孢属（Alternaria）和葡萄孢属（Botrytis）。
• 细菌：可引起疫病、斑点病和枯萎病等疾病的单细胞生物。例子包括假单胞菌属（Pseudomonas）、黄单胞菌属（Xanthomonas）和农杆菌属（Agrobacterium）。
• 病毒：只能在活细胞内复制的微小感染性因子。病毒可引起多种症状，包括花叶、生长迟缓和叶片卷曲。例子包括烟草花叶病毒（TMV）和番茄斑萎病毒（TSWV）。
• 线虫：生活在土壤中的微小蛔虫，可损害植物的根、茎和叶。例子包括根结线虫（Meloidogyne spp.）和胞囊线虫（Heterodera spp.）。
• 寄生植物：从其他植物获取养分的植物。例子包括菟丝子（Cuscuta spp.）和独脚金（Striga spp.）。

植物病害管理的原则

有效的植物病害管理依赖于针对病害三角一个或多个方面的策略组合。这些策略可大致分为：

• 排除：防止病原体进入某一区域。
• 根除：在病原体引入后将其消灭。
• 保护：保护植物免受感染。
• 抗性：使用抗病植物品种。
• 规避：改变种植方式以避免有利于病害发展的条件。

植物病害管理策略

1. 排除

排除是抵御植物病害的第一道防线。它涉及防止病原体进入无病区。

• 检疫：实施法规，限制来自病害发生区的植物和植物产品的移动。这对于防止入侵性病原体跨越国际边界尤为重要。许多国家都有严格的检疫规定，以防止新的病虫害传入。
• 使用无病种子和种植材料：使用经认证不含病原体的种子和种植材料。这对于防止种子传播的疾病至关重要。信誉良好的苗圃和种子供应商通常会提供认证，以确保其产品无病。
• 卫生：清洁设备、工具和机械，以防止病原体传播。这包括洗手、消毒修枝剪以及清洁拖拉机和其他农用设备。

2. 根除

根除涉及在病原体进入某个区域后将其消灭。这可能是一项具有挑战性的任务，但有时可以防止病原体进一步传播。

• 移除受感染的植物：移除并销毁受感染的植物，以防止病原体传播到健康的植物。这通常是控制局部病害爆发的最有效方法。
• 土壤消毒：处理土壤以杀死病原体。这可以通过加热、化学品或生物制剂来完成。土壤消毒常用于温室和苗圃，以控制土传病害。
• 作物轮作：轮换作物以打破在土壤中存活的病原体的生命周期。这对于控制影响特定作物的土传病害特别有效。例如，玉米与大豆轮作有助于减少大豆胞囊线虫的发生率。

3. 保护

保护涉及在植物和病原体之间建立一道屏障以防止感染。

• 化学防治：使用杀真菌剂、杀细菌剂和其他农药来杀死或抑制病原体的生长。应谨慎使用化学防治，并遵循标签说明，以尽量减少环境损害和农药抗性发展的风险。
• 生物防治：利用有益微生物来抑制病原体。这可以包括使用对病原体具有拮抗作用的真菌、细菌或病毒。生物防治剂可以施用于土壤、叶面或种子。例如，苏云金芽孢杆菌（Bt）是一种能产生对某些害虫有效的毒素的细菌。
• 栽培措施：调整栽培措施，创造一个不利于病害发展的环境。这可以包括调整种植密度、改善土壤排水和提供充足的养分。

4. 抗性

使用对特定疾病具有抗性的植物品种是管理植物病害最有效和可持续的方法之一。抗性可以是遗传的，也可以是诱导的。

• 遗传抗性：使用经过育种对特定疾病具有抗性的植物品种。这通常是管理植物病害最具成本效益和最环保的方式。植物育种家不断开发对多种疾病具有抗性的新品种。
• 诱导抗性：诱导植物自身的防御机制来保护自己免受感染。这可以通过使用化学或生物诱导剂来完成。例如，水杨酸是一种植物激素，可以诱导系统获得性抗性（SAR），这是一种广谱防御反应，可以保护植物免受多种病原体的侵害。

5. 规避

规避涉及改变种植方式，以避免有利于病害发展的条件。

• 调整播种日期：在病害风险较低的年份种植作物。例如，在秋季早些时候种植冬小麦有助于减少小麦纺锤形条纹花叶病毒的发生率。
• 选址：选择不易发生病害的种植地点。例如，避免在排水不良的地区种植作物有助于减少根腐病的发生率。
• 作物轮作：如前所述，作物轮作有助于打破在土壤中存活的病原体的生命周期。

综合虫害管理（IPM）

综合虫害管理（IPM）是一种全面的病虫害管理方法，强调使用多种策略来最大限度地降低病虫害爆发的风险，同时尽量减少合成农药的使用。IPM涉及：

• 监测：定期监测作物的病虫害情况。
• 识别：准确识别病虫害。
• 阈值：确定何时需要干预的阈值。
• 多种策略：结合使用栽培、生物和化学防治方法。
• 评估：评估防治措施的有效性。

IPM是一种可持续的病虫害管理方法，有助于减少对合成农药的依赖，并最大限度地降低环境损害的风险。

具体病害管理案例

以下是世界各地使用的一些具体植物病害管理策略的例子：

• 稻瘟病（Magnaporthe oryzae）：在亚洲，稻瘟病是一种可能导致严重产量损失的主要病害。管理策略包括使用抗病品种、施用杀真菌剂和实行良好的卫生措施。
• 咖啡锈病（Hemileia vastatrix）：咖啡锈病是一种毁灭性疾病，影响世界许多地区的咖啡生产。管理策略包括使用抗病品种、施用杀真菌剂和改善遮荫管理。在一些地区，传统知识在管理咖啡锈病中发挥着至关重要的作用，利用当地植物提取物和栽培实践来改善植物健康。
• 香蕉枯萎病（TR4）：TR4是一种土传真菌病，威胁着全球香蕉生产。通过严格的检疫措施防止其传播至关重要。研究重点是开发抗病香蕉品种。
• 木薯褐条病（CBSD）：一种在东非流行的病毒性疾病，影响木薯生产。使用无病种植材料和抗病品种是关键的管理策略。
• 小麦锈病（Puccinia spp.）：小麦锈病是真菌性疾病，可在全球范围内对小麦生产造成重大产量损失。管理策略包括使用抗病品种、施用杀真菌剂和监测病原体的新生理小种。国际合作对于追踪和应对不断演变的锈病威胁至关重要。

技术在植物病害管理中的作用

技术在植物病害管理中发挥着越来越重要的作用。这包括：

• 病害预测模型：利用天气数据和其他信息来预测病害爆发的风险。
• 遥感：利用无人机和卫星及早发现病害爆发。
• 诊断工具：利用分子工具快速准确地识别病原体。
• 精准农业：利用传感器和其他技术，仅在需要的地方施用农药和化肥。
• 人工智能（AI）：开发用于病害检测和诊断的AI系统。AI可以分析来自无人机或智能手机的图像，以识别病害症状并提供管理建议。

可持续植物病害管理

可持续植物病害管理旨在最大限度地减少病害防治对环境的影响，同时保持作物产量。这涉及：

• 减少对合成农药的依赖：强调使用栽培、生物和遗传防治方法。
• 促进生物多样性：创建不易受病害爆发影响的多样化农业景观。
• 改善土壤健康：改善土壤健康以增强植物对疾病的抵抗力。
• 使用综合虫害管理（IPM）：实施IPM策略以最大限度地降低病虫害爆发的风险。
• 支持研发：投资于研发，以开发新的可持续病害管理策略。

植物病害管理的挑战

尽管植物病害管理取得了进展，但仍存在一些挑战：

• 新病害的出现：新病害不断出现，对全球粮食安全构成威胁。气候变化可以改变植物病害的分布和严重程度，给农业带来新的挑战。
• 农药抗性的发展：病原体可能对农药产生抗性，使其更难控制。
• 缺乏信息和资源：发展中国家的农民往往缺乏有效管理植物病害所需的信息和资源。加强推广服务并提供培训和资源对于赋权农民至关重要。
• 气候变化：气候变化正在改变植物病害的分布和严重程度，给农业带来新的挑战。气温上升、降雨模式改变和极端天气事件频率增加都可能影响植物病害的发展。

结论

植物病害管理是可持续农业和全球粮食安全的关键组成部分。通过了解植物病害的原理，实施有效的管理策略，并拥抱新技术，我们可以保护我们的作物免受病害侵害，并为子孙后代确保稳定和可持续的粮食供应。在全球范围内开展合作，共享知识和资源，对于应对日益互联的世界中植物病害带来的挑战至关重要。持续的研发对于开发适应当地条件并能有效应对植物健康不断演变威胁的新型可持续病害管理策略至关重要。