2020年08月10日
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友善生態的生物農藥 從單一用藥,跨入有害生物綜合防治

文.圖/謝建元 國立高雄師範大學生物科技系教授 王惠亮 國立高雄師範大學生物科技系榮譽教授

生物農藥的未來發展趨勢,是在「有害生物綜合防治」(Integrated Pest Management, IPM)框架下,生物農藥可與化學農藥相容,並儘速開發殺蟲性生物農藥與其製劑配方。

生物農藥屬農藥的一種,就用途來看皆是預防、去除農林作物或其產物的病害、蟲害及雜草;但廣義上,凡能調節農林作物生長及影響其生理作用,或是調節有益昆蟲生長者均屬於此範疇。至於分類上有殺菌劑、殺蟲劑、除草劑、殺螨劑、殺鼠劑、殺線蟲劑、植物生長調節劑、除螺劑與除藻劑等。

生物農藥的優缺點

在防治病蟲害及提升農作物產量的共同目標下,生物農藥的優缺點幾乎和化學農藥成互補,以下分別介紹生物農藥具備的優缺點。

生物農藥優點包括:第一,無藥劑殘留問題,有利於農產品食用安全,有機栽種產品在市場上售價高,對農民可提高收入;第二,普遍都具專一性強的特質,生物農藥控制有害生物的作用,主要是利用某些特殊微生物或微生物的代謝產物所具有的殺蟲和抑制病害功能,只對標的病蟲害有作用,一般對人、畜及各種有益生物(包括動物天敵、昆蟲天敵、蜜蜂、傳粉昆蟲及魚、蝦等水生生物)比較安全;第三,對生態環境影響小,大部分生物農藥存在於自然,也極易被陽光或環境中的各種因子干擾而失活,不會破壞生態平衡;第四,產生標的害蟲流行病,一些生物農藥品種(昆蟲病原真菌、昆蟲病毒、昆蟲微孢子蟲、昆蟲病原線蟲等),具有在害蟲群體中的水平或經卵垂直傳播能力,若田間條件適合,則具有成為標的害蟲流行病的能力,發揮控制作用。

生物農藥主要缺點則有:第一,可使用的生物農藥種類少,不像化學農藥種類涵蓋面廣;第二,專一性高,只對標的害蟲有毒殺作用,對其他種害蟲則無,常常需使用一種以上的殺蟲藥劑;第三,對溫、溼度有較高需求,適宜微生物農藥使用的溫度在20~30℃,溫度太高或太低都會降低藥效。溼度方面,施用的環境溼度越大,藥效越佳;第四,對紫外線敏感,紫外線對微生物源農藥有致命的殺傷作用,最好選擇陰天或傍晚施藥。如施藥後遇到下雨,因雨水沖洗,需經常性補施藥;第五,藥效慢,用藥後病蟲害不會立即見效,施藥時間應較化學農藥提前兩至三天等,若要達到較好防治效果,建議採預防式施用;第六,生物農藥製作、施用皆有技術門檻,價格也較化學農藥稍高;第七,非農民慣行用法,農民需重新接受生態與施藥教育。

生物農藥四大類型

一、天然素材農藥

天然產物不以化學方法精製或再加以合成者,如香茅油、印度苦楝萃取物、大蒜萃取物、曼陀羅、橙油、茶樹萃取物、羅勒、檸檬草等植物,其許多二次代謝產物均可被用作殺蟲劑。使用最廣泛的植物化合物是從印度苦楝萃取出的印度苦楝油和被用作殺蟲劑的除蟲菊酯。

二、生化農藥

生化農藥也稱為化學信息素,動植物以防禦為目的或物種之間訊息傳遞,而分泌出的化合物或其合成類似之產品,包括昆蟲費洛蒙等以生物性素材經過化學萃取或合成,如甜菜夜蛾費洛蒙、斜紋夜蛾費洛蒙等。

三、農用微生物製劑

用於作物病原、害蟲、雜草防治或誘發作物抗性的微生物或其有效成分經由配方所製成的產品,其微生物來源一般由自然界分離所得如蘇力菌、黑殭菌、枯草芽孢桿菌、液化澱粉芽孢桿菌、木黴菌。

四、天敵昆蟲

天敵昆蟲是一類寄生或捕食其他害蟲的友善昆蟲。它們可以長期生存於農田、林區和牧場中控制害蟲的發展。 捕食性天敵昆蟲如瓢蟲、捕食蟎、花蝽科、盲蝽科、姬獵蝽科的蝽、草蛉。寄 生性天敵昆蟲,可將卵產於害蟲的卵或幼蟲體內,如寄生蠅與寄生蜂。近來,將其寄生蜂「平腹小蜂」利用蟲卵寄生荔枝椿象,防治效果佳。

 生物農藥施作案例一:強強菌與甘藍黑腐病防治

甘藍黑腐病是甘藍類蔬菜主要的病害之一,常見與軟腐病共同發生,會造成甘藍類大面積死亡,同時也會危害花椰菜、蘿蔔、白菜、芥菜和蕪菁等。甘藍黑腐病近年有加劇趨勢,在溫暖、潮溼的季節最容易發生,最適溫度為25~30℃,高溫多雨、蟲害嚴重及連作地往往發病嚴重,且臺灣平地幾乎終年可見,尤以6~11月最為嚴重,夏季高冷地區甘藍亦普遍發生。種子帶菌是本病重要感染途徑,會在種子內潛伏感染或在病殘體上越冬,病菌可從幼苗真葉葉緣的水孔或傷口侵入,幼苗很快死亡。成株期病菌則進入維管束,造成系統感染。除可藉種子的攜帶而傳播外,田間病株尚可藉雨水、灌溉水、農具或昆蟲等作遠距離傳播。

發病初期開始施藥,採用全株均勻噴施,每隔七天施藥一次,連續四次。遇雨延後一到兩天施藥,是否須再施藥則視病害發展和藥劑的持效期而定。清晨或黃昏溫度較低時施藥,考慮藥效及農民施用藥劑成本,建議以 Bacillus velezensis BF(強強菌,亞亮生技)可濕性粉劑稀釋600倍,每公頃的藥液量為1,000ml/ha,藥劑量為1.66公斤,防治率達80%左右。

甘藍第四次施藥後14天之黑腐病發生情形。

未來智慧化農業在有害生物綜合防治的實施架構圖。

生物農藥未來趨勢

生物農藥的未來發展趨勢,是在「有害生物綜合防治」(Integrated Pest Management, IPM)框架下,生物農藥可與化學農藥相容,並儘速開發殺蟲性生物農藥與其製劑配方。對未來的生物農藥趨勢本文提出以下三個方向。

高師大研發的三個生物農藥菌種,由左到右為貝萊斯桿菌BF、液化澱粉桿菌BACY與A1,都與化學農藥有較佳的相容性。

一、在IPM的框架下考量

生物農藥的存在是與化學藥劑合作,成為有害生物綜合防治的主角,未來生物農藥需考慮能與化學農藥有較佳的相容性。依國立高雄師範大學生物科技系農藥團隊所研發的三個生物農藥——貝萊斯桿菌BF、液化澱粉桿菌BACY與A1,研發測試過程除了對嘉磷塞除草劑無法共用外,這三株菌與現行化學農藥相容性高。其中A1菌技轉承接廠商為百泰生物科技公司,商品名為「火山寶」,已取得生物農藥證(製字第06362號),此產品為雙專利上市產品。貝萊斯桿菌BF技轉承接廠商為亞亮生技,商品名為「強強菌」,已完成生物農藥登記所需的審查工作,於近日可取得生物農藥登記證上市,也是具有雙專利的產品。

二、應開發殺蟲的生物農藥

目前市面上的生物農藥種類不多,在臺灣有機耕作也都依賴蘇力菌來進行害蟲防治,為讓友善環境耕作的農民有更多選擇,下述為可行的未來發展。首先昆蟲核多角體病毒,對鱗翅目昆蟲有很好的防治效果,另外蟲生真菌如黑殭菌、白殭菌,以及蟲生線蟲等病原微生物,也都有防治不同種類害蟲的功能。至於微生物「光桿菌」擁有殺蟲和抑制植物病原菌的雙效功能,利用人工培養基大量醱酵後,對小菜蛾有很高的殺蟲活性。

圖左為健康的小菜蛾幼蟲和中毒後幼蟲,圖右為本土所篩選到的光桿菌。

三、製劑配方的開發

生物農藥在室溫保存的製劑配方,是生物農藥能否商品化成功的重點,一般最好能有12個月的室溫保存期限,一些蟲生真菌如黑殭菌、木黴菌與非產孢細菌類,都面臨到活性保存問題。另一方面,田間施藥時,常發生有效果的活菌數不足之問題,主要是無適當的製劑配方保護和輔助資材來強化菌體增質,這部分可針對特定防治對象建立規範,包括抗紫外線配方、強化增質配方和搭配輔助資材使用,此類逆境的配方亦是另一個未來發展重點。

在紫外線照射下的微膠囊製劑配方。

 

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