二、生物防治技术

随着农业技术的进步，广谱、高效、微量和低毒的灭菌杀毒药物不断出现和更新，生物防治方法已成为一个能有效治理土壤生物污染的重要研究方向。以细胞工程和发酵工程等生物技术为核心的微生物肥料产业，不仅创造了巨大的经济和社会效益，而且还产生了重大的生态与环境效益。土壤生物防治就是充分利用有益生物的寄生、杀灭或者竞争作用减少土壤病原菌、害虫的数量以及对作物的侵害，防止病虫害的传播和蔓延。利用生物控制技术来降低农作物病虫危害，防治土壤生物污染，具有无二次污染、无残毒、不杀伤天敌、不产生抗药性、有利于人畜安全及环境保护等优势，是一种无公害技术，它有利于推动农业可持续发展，提高经济效益、社会效益和生态效益，发展前景广阔。

(一)颉颃性微生物

土传病害是指病原体生活在土壤中，条件适宜时从作物根部或茎部侵害作物而引起的病害。土传病害的生物防治即利用土壤环境中的有益微生物产生颉颃病原微生物的领颃物质，或寄生于病原微生物，或通过竞争土壤营养遏制病原微生物的滋生，或抑制植物病原菌的活动，或通过代谢产物诱导植物产生抗病性等作用，达到防治病害的目的。颉颃微生物由于兼具保护生态和抗病的双重功效，在植物病害防治中发挥着巨大的作用。目前，有多种颉颃微生物制剂已经商品化。为了提高颉颃菌中颉颃物质的分泌量，提高或者同时表达多种颉颃物质，很多研究者利用基因工程技术对颉颃菌进行遗传改良，获得了良好的效果。

事实上，自然土壤中本来就存在很多具有生物防治潜力的有益微生物，它们不仅可以对病原菌进行有效的颉颃抑制，而且还能促进植物生长和增产。江木兰等(2007)从油菜植株体内分离出的内生枯草芽孢杆菌BY-2可以使油菜核盘菌的菌丝细胞浓缩变短，细胞壁破裂，原生质外溢，从而抑制真菌生长发育和菌核萌发，其抑制率高达60％～70%。

(二)竞争性微生物

固然在污染土壤中添加领顽性微生物来抑制病原菌是一种行之有效的方法，但如加入一些无害的微生物，在改善土壤质地、结构、温度、湿度、pH、有机质含量和植被等因子的同时，通过竟争碳源和氮源或者其他元素，亦可抑制致病菌的生长。

铁元素是生物细胞酶系统的必需成分，生命体需要从外界获取Fe³⁺作为酶的辅基和电子传递受体，以维持其新陈代谢；只要切断了病原微生物获取铁的途径，就可以有效防止土壤生物污染。而事实上有很多微生物，如荧光假单胞菌(Pseudomonas f luorescens) CS121,能分泌强力结合Fe³⁺的嗜铁素螯合物，其强大吸收铁的竞争力促使土壤病原菌由于得不到足够的铁而不能正常生长繁殖。de Boer等(2003)研究表明，假单胞菌WCS358可以强烈分泌嗜铁素，与病原菌竞争Fe3+，从而抑制萝卜枯萎病。赵国其等(1998)用绿色木霉(Trichodertna viride)处理西瓜幼苗，能有效增强瓜苗长势，使其根系发达，以抑制西瓜枯萎病菌生长。此外，毛壳菌(Chaetomium)可以有效降解纤维素和有机物，对土壤病原菌有抑制作用。由于二硫化碳能够减弱土壤对木霉的抑制作用，木霉菌大量繁殖并竟争营养物和产生毒性物质，进而饿死和杀死有害细菌病毒，因此可间接实现生物防治的效果(马成涛等2007)。然而，目前生物防治大多具有单一性，如何通过儿种微生物的联合协同作用，同时杀死土壤中多种病原菌，以提高综合防治效果，仍是有待加强的研究领域。

(三)生物菌肥

生物菌肥是利用高科技手段将野外环境中筛选出来的微生物经诱变、复壮后，再经工业发酵，以草碳、褐煤、粉煤灰等为载体精加工而成的一种高含菌量的生物制剂(徐志峰等2010)，根据以菌治菌和以肥抗病的原理，如果生物菌肥是复合生物菌剂，则可利用微生物的生命活动及其代谢产物既为农作物提供营养元素等生长物质，以改善农作物的养分供应，又可产生颉顽物质，从而抑制土壤病原菌的生长，达到提高产量、改善品质、减少化肥使用、减轻病害、提高土壤肥力和改善环境的目的。试验表明(何良祖2009)，菌肥区小番茄青枯病病株率平均为2.3%，比化肥区的6.5％减少65％；晚疫病病株率平均为26.9，比化肥区的60.8％减少56%，说明生物菌肥能明显提高作物的抗病能力。同时，菌肥可以降低有害物质的吸收，菌肥区番茄果实的镉含量为0.44 mg/ kg，比化肥区的1.0 mg/kg降低56％；菌肥区的土壤硝酸盐含量为11.3 mg/kg，比化肥区的18.9 g/kg降低大约40％；番茄果实的硝酸盐含量为0.17 mg/kg，比化肥区的0.29 mg/kg，大约降低41％。说明有益菌的代谢产物能促进重金属、硝酸盐等有害物质的转化和固定，降低了作物对有毒物质的吸收量。

(四)化感物质

植物根系分泌物对某些病原菌也有抑制作用。根系分泌物包括糖、蛋白质、酶和凝胶等大分子有机物，还有小分子酸、酚、酮以及一些生长激素和黄酮等，其中有一部分或其分解产物具有化感作用(表8-14)，如小麦根系分泌物能直接抑制小麦全蚀病原菌的菌丝发育。化感物质还可以抑制土壤的硝化作用，对一些通过硝化作用获取物质和能量的病菌也有很好的防治效果。这一现象除了表明科学、合理的间作可在一定程度上抑制病原菌外，还启发我们或许可以找到某些特殊植物，它们的根系分泌物能有效抑制土壤病原菌生长，从而通过人工合成和生产，以达到病害防治的效果(表8-15)。

表8-14 作物根系分泌的化感物质

表8-15 作物根系分泌的化感物质对土壤微生物的影响

相关链接：土壤生物污染的预防与控制（一）