生物多样性控制病害的原理、方法和应用

生物多样性控制病害的原理、方法和应用

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摘要：生物多样性具有重要的生态作用,是农业产业发展、资源开发、种质资源保存和利用、农业病虫害防治以及生物安全等的重要物质基础。在现代农业框架下,是构建持续、稳定、健康、高产的农田生态系统, 持久控制有害生物的金钥匙。应用系统工程的原理和方法调节农田生态系统生物多样性, 进行有害生物的生态控制, 将越来越受到人们的重视。文章将对农业生物多样性在我国植物病害综合治理进行综述，分析了农业生物多样性控制植物病害的原理，阐明了农业生物多样性保护与植物病害生物防治的关系，进一步了解生物多样性控制病害的方法和应用。

关键词：生物多样性；农业生态系统；植物病害控制；生物防治；原理和方法

Principles, methods and applications of biological

diversity control diseases

Abstract:Agro-biodiversity plays an important ecological function, it is the important material foundation of agricultural industry development , resources exploitation, conservation and utilization of genetic resources, the prevention and control of agricultural diseases and insect pests, and the biological safety. Agro-biodiversity is a key to the stable, healthy, productive, sus-tainable field ecosystem and for sustainable management of pests. It has attracted increased attention for the pre-vention and control of pests based on the principles and methods of systems engineering to regulate the biodiver-sity in agro-ecosystems. This article will summarize the comprehensive treatment of agricultural biodiversity in China, and analyze the principle of the control of plant diseases, and the relationship between the protection of agricultural biodiversity and the biological control of plant diseases.

Key words：Agro-biodiversity plays;Agricultural ecological system;Plant disease management; Biological control;Principle and method

生物多样性（Biodiversity）是指所有生物种类、种内遗传变异及其与生存环境构成的生态系统的总称，是是地球上所有物种及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程和物种变异性的多样化，包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。农业生物多样性是生物多样性的重要组成部分，是指食物及农业生产相关的生物的总称，包括农业种质资源与基因多样性、农田生物物种多样性（包括半家化栽培种、栽培种和受到管理的野生种）、农业产业结构多样性和农业景观多样性[1]。近年来，农业生态系统多样性及其保护已经逐渐成为生物多样性控制病害的研究热点。

生物多样性越丰富, 多样性布局农业生态系统可选择的范围就越广。每一个特有品种都有特有基因, 将这些品种合理地布局在一定的时空范围内, 可以有效地形成病害“缓冲带”、“隔离带”和“防火墙”[2]。生物多样性为人类提供食物和其它产品，为资源型产业提供有效的资源，为农作物品种改良提供优质基因，为有害生物提供多样化的天敌等。在农业生态系统中，不同农业生物占据不同的生态位，彼此间通过中立、栖生、互生、共生、助生、竞争、措抗等互作方式，在自然选择和人工选择的压力下，使多种多样的生物种群得以延续共存。从农业生物多样性结构和稳定性变化来分析植物病害，可以认为植物病害的发生是农业生态系统中生物多样性的结构和动态平衡失调引起的，造成这种变化的原因包括寄主植物品种组成和布局，病原物数量及其致病性变异、正常微生物种群及其生态环境变化等对于自然生态系统而言，其构成的各个因素均处于彼此协调、相互适应状态，保持着相对稳定和平衡。当系统中某因素如有害生物增加时其它抑，制因素如天敌、非靶标生物、拮抗生物等也随之增加最，后因天敌、非靶标生物以及拮抗生物的竞争等导致有害生物的食源或生态位降低，从而使生态系统恢复到新的平衡状态[1]。

生物多样性控制病害的病理学基础

植物病害三角理论

生物和非生物因子均能引起植物病害,在生物因子引起的病害中存在病害三角——寄主、病原和环境。众所周知,在植物病害三角中，不论是寄主植物还是病原菌,不论在物种水平还是在品种或菌种水平，都具有丰富的遗传多样性, 同时环境又是复杂多样的,这是一种多对多的关系,显然,靠几个抗病品种单一化大面积种植,必然会带来病害的大流行。考古证据显示, 爱尔兰马铃薯饥荒和墨西哥马雅文化的毁灭很可能都是由于品种单一化大面积种植导致的。澳大利亚从1938年开始大面积推广小麦(Triticum aestivum)品种Eur- eka, 1941年有少数植株感病, 1942年就完全丧失了抗锈性。1950年以后, 小麦品种抗锈性丧失现象在世界各地仍不断发生。据报道, 1971–1975年,世界上26个国家发现小麦抗锈性丧失情况,品种丧失抗锈性的时间平均为5.5年,较长的10年,最短的1年[2]。

1、生物多样性控制病害的原理

利用生物多样性有效控制植物病害是当前农业可持续发展的根本途径。主要包括开发利用作物基因（遗传）多样性降低和减缓有害生物爆发的程度，开发利用农田中的作物相(种群多样性和分布)来调整作物、有害生物和天敌或其它相关生物的种间关系，开发利用非作物生境的多样性增加天敌库和农田系统资源库的功能，等等。自20世纪80年代以来，关于农田生物群落的结构及其多样性与植物病害控制的研究在理论和实践上都取得一定的进展[1]。1996年云南农业大学、国际水稻研究所等单位提出了利用生物多样性持续控制水稻病害的研究项目，并系统的开展了利用生物多样性控制水稻病害的基础理论和应用研究，在利用传统地方品种和现代杂交稻品种多样性混栽控制稻瘟病方面取得重大突破。此外，我国在利用生物多样性控制小麦锈病、白粉病、高粱炭疽病、叶枯病等病害方面也取得一些进展。

1.1利用作物种群多样性控制病害

利用作物种群多样性控制病害包括多系品种混栽、品种间混栽和物种间混栽3种策略，其中品种间混栽是研究和应用最普遍的策略。曹克强等（1992）研究了不同小麦品种混合种植对小麦条锈病、叶锈病和白粉病的控制及其增产效果，结果证明混合品种确实有抗病增产的效果，而且其抗病增产效果在病害压力较高时尤为明显[3]。在水稻病害控制方面，我校（云南农业大学）生物多样性应用技术国家工程研究中心在完成大量水稻品种遗传多样性的基础上，筛选出最佳品种搭配组合，并深入研究了不同品种搭配和不同种植模式对稻瘟病的防治效果，开展了水稻多样性混栽田块中稻瘟病菌群体遗传结构、田间稻瘟病菌孢子空间分布、田间发病环境条件等研究。在多年试验研究的基础上构建了品种混栽的技术参数和推广操作技术规程[1]。这种利用遗传背景不同的水稻品种进行混合间栽的生产模式是目前国内外应用生物多样性防治稻瘟病的重要方法。在物种间混栽控制植物病害方面，利用高粱和非寄主植物玉米混栽控制高粱炭疽病和叶枯病也效果显著。