生物防治包括采用生物體或天然物質來防止或減少不需要的生物(包括有害生物和病原菌)造成的損害。生物防治技術有不同的定義,生物農(nóng)藥就是其中一種。然而,國際生物防治制造商協(xié)會(IBMA)建議使用生物保護劑這一術語。因為生物保護劑源自自然界,因而對環(huán)境的影響最小,也不會對人類造成傷害。根據(jù)控制劑的使用,有以下4類生物防治方法：

.天敵動物(控制其他昆蟲和螨蟲的有益昆蟲、螨蟲和線蟲)。

.微生物(能在競爭中戰(zhàn)勝或控制蟲害和病害的病毒、細菌或真菌)。

.源自礦物、植物或動物的天然物質。

.化學信息素(昆蟲信息素)。

影響甘蔗生產(chǎn)的主要病蟲害

根據(jù)巴西地理和統(tǒng)計研究所(IBGE)的數(shù)據(jù),巴西的甘蔗種植面積約為1000萬公頃,在多個地區(qū)被廣泛、連續(xù)種植。該作物周期較長,通常在10至18個月之間。由于這些因素,該農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)很容易受到不同病蟲害的侵害。其中的部分病蟲害因其發(fā)生的頻率和造成的損失而愈顯突出。

甘蔗螟蟲(Diatraea saccharalis)、沫蟬(Mahanarva fimbriolata)以及根結線蟲屬(Meloidogyne)和短體線蟲屬(Pratylenchus)線蟲是很久以前就已發(fā)現(xiàn)的主要問題。然而,最近隨著種植和收割系統(tǒng)的機械化,其他病蟲害變得越來越重要。由于甘蔗象甲(Sphenophorus levis)的傳播,殺蟲劑市場已開始增長,同樣增長的還有用于防治土傳病害和葉面病害的殺菌劑。

巴西甘蔗生物防治市場概況、市場價值及趨勢

巴西自20世紀70年代就開始實施生物防治項目¹,即采用寄生蜂菜蛾絨繭蜂(Cotesia   flavipes)防治甘蔗螟蟲。該項目是歷史最悠久的甘蔗生物防治項目之一。最初的市場規(guī)模不大,由甘蔗糖廠自己建立實驗室繁殖寄生蜂,但現(xiàn)已成為一個蓬勃發(fā)展的市場,大型跨國化學公司、初創(chuàng)企業(yè)和中型企業(yè)都參與其中。

據(jù)估計,2020年巴西甘蔗生物農(nóng)藥市場價值近2.64億雷亞爾2(5126萬美元),持續(xù)增長勢頭強勁。對2021年的預測表明,市場規(guī)模將達到3.52億雷亞爾²。甘蔗傳統(tǒng)植保市場(2020年預計約為14億美元³)中生物防治份額仍然較低。不過,在除草劑領域目前還未采用生物防治手段,而除草劑占甘蔗市場近50%。因此,我們在此只討論病蟲害的生物解決方案。

當前甘蔗作物病害的主流生物解決方案

天敵動物

前文提到的菜蛾絨繭蜂以及Trichogramma galloi等天敵動物使用率較高。目前,采用菜蛾絨繭蜂(幼蟲寄生)處理的甘蔗田有近350萬公頃¹,采用T. galloi(卵寄生蜂)處理的有近200萬公頃¹,這兩種寄生蜂都用于防治甘蔗螟蟲。兩相比較,用這兩種寄生蜂處理的甘蔗總面積比比利時和斯洛文尼亞兩國的國土面積加起來還要大。如此大量寄生蜂的繁殖主要由小型私人實驗室和甘蔗糖廠的生物工廠完成。

在過去幾年中,菜蛾絨繭蜂和T. galloi的釋放技術發(fā)生了很大的變化。采用基于性信息素的害蟲(甘蔗螟蟲)新采樣方法,可以更精確地決定釋放時間,從而提高防治效率。如果可以使用合成信息素代替天然信息素(害蟲孤雌生殖的雌蛾)時,有望將取得進一步的進展。此外,由于釋放技術的改進(使用無人機散播寄生蜂),赤眼蜂屬(Trichogramma)和菜蛾絨繭蜂的使用已大幅增加。

微生物

微生物制品是巴西甘蔗生物防治領域最有價值的類別,其中生物殺蟲劑和生物殺線蟲劑占據(jù)了大部分市場。使用昆蟲病原真菌生物殺蟲劑防治沫蟬已有很長的歷史,特別是白僵菌(Beauveria bassiana)和綠僵菌(Metarhizium anisopliae)。Bt產(chǎn)品(蘇云金芽孢桿菌)的改進制劑越來越受歡迎,成為甘蔗螟蟲有害生物綜合防治(IPM)中活性物質交替使用的一個有用工具。

生物殺線蟲劑因基數(shù)低而顯得增速較快,不過增長率仍高于生物殺蟲劑。對傳統(tǒng)化學殺線蟲劑的監(jiān)管放松似乎是生物殺線蟲劑市場發(fā)展的誘因。如今,種植者已認識到采用此類產(chǎn)品的優(yōu)勢,即不僅能防治線蟲,還能改善土壤健康,提高利用水平。生物殺線蟲劑也有更高的增長潛力。

生物制品的市場接受度

在歐洲和美國,采用生物防治的主要動力是消費者的需求,而在巴西的甘蔗行業(yè),需求主要由種植者的需求驅動。單純的化學防治已經(jīng)不足以提供足夠的防治水平,而且需要增加使用頻率。大量使用農(nóng)藥會導致生產(chǎn)系統(tǒng)的進一步失衡和生產(chǎn)成本的上升。因此,種植者的利潤率很低。在這種情況下,生物保護劑成為IPM方案中實現(xiàn)成本效益和可持續(xù)發(fā)展的重要工具。

推動生物保護劑使用增長的原因還有供應商和產(chǎn)品數(shù)量的增加,各企業(yè)在研究和開發(fā)新技術方面的投入,以及監(jiān)管機構批準新產(chǎn)品的登記。

生物保護劑面臨的挑戰(zhàn)

在甘蔗領域采用生物防治方式仍然面臨許多挑戰(zhàn)和威脅,主要體現(xiàn)在3個不同的層面。首先,在行業(yè)層面,存在著不規(guī)范的企業(yè)。市場上一直充斥著劣質微生物制品(尤其是微生物生物刺激素)。這類產(chǎn)品可能導致防治水平低下,從而使該技術失去用戶的信任。此外,制造商的標簽聲明和質量控制沒有實現(xiàn)標準化。并非所有的生物制品都是一樣的,而對不同的產(chǎn)品作比較是很復雜的,特別是對于微生物制品。

與化學防治相比,生物保護劑的功效對環(huán)境因素和耕作方式的依賴性更強。生物防治劑的最佳使用需要精確的信息和更好的決策原則。銷售代表和經(jīng)銷商往往是病蟲害防治的關鍵信息來源。鑒于此,他們需要接受教育和培訓,以便為生物防治提供決策支持。

在農(nóng)場層面,種植者并不熟悉生物保護劑,往往只將其與有機農(nóng)業(yè)聯(lián)系起來。他們也習慣于使用通常只有一種特定作用模式的化學農(nóng)藥。相反,生物保護劑可以有多種作用模式。農(nóng)民必須認識到：生物制品的作用不僅僅是控制,還可以影響植物的生長和營養(yǎng)攝入等方面。

參考文獻：

1. Postali Parra, J. R., & Coelho, A. (2019). Applied Biological Control in Brazil: From Laboratory Assays to Field Application. Journal of insect science (Online), 19(2), 5. https://doi.org/10.1093/jisesa/iey112

2. Crop Life Brasil – Blink, 2021.

3. Panel BIP 19/20 – Spark - Sugarcane