生物防治包括采用生物体或天然物质来防止或减少不需要的生物(包括有害生物和病原菌)造成的损害。生物防治技术有不同的定义,生物农药就是其中一种。然而,国际生物防治制造商协会(IBMA)建议使用生物保护剂这一术语。因为生物保护剂源自自然界,因而对环境的影响最小,也不会对人类造成伤害。根据控制剂的使用,有以下4类生物防治方法：

.天敌动物(控制其他昆虫和螨虫的有益昆虫、螨虫和线虫)。

.微生物(能在竞争中战胜或控制虫害和病害的病毒、细菌或真菌)。

.源自矿物、植物或动物的天然物质。

.化学信息素(昆虫信息素)。

影响甘蔗生产的主要病虫害

根据巴西地理和统计研究所(IBGE)的数据,巴西的甘蔗种植面积约为1000万公顷,在多个地区被广泛、连续种植。该作物周期较长,通常在10至18个月之间。由于这些因素,该农业生态系统很容易受到不同病虫害的侵害。其中的部分病虫害因其发生的频率和造成的损失而愈显突出。

甘蔗螟虫(Diatraea saccharalis)、沫蝉(Mahanarva fimbriolata)以及根结线虫属(Meloidogyne)和短体线虫属(Pratylenchus)线虫是很久以前就已发现的主要问题。然而,最近随着种植和收割系统的机械化,其他病虫害变得越来越重要。由于甘蔗象甲(Sphenophorus levis)的传播,杀虫剂市场已开始增长,同样增长的还有用于防治土传病害和叶面病害的杀菌剂。

巴西甘蔗生物防治市场概况、市场价值及趋势

巴西自20世纪70年代就开始实施生物防治项目¹,即采用寄生蜂菜蛾绒茧蜂(Cotesia   flavipes)防治甘蔗螟虫。该项目是历史最悠久的甘蔗生物防治项目之一。最初的市场规模不大,由甘蔗糖厂自己建立实验室繁殖寄生蜂,但现已成为一个蓬勃发展的市场,大型跨国化学公司、初创企业和中型企业都参与其中。

据估计,2020年巴西甘蔗生物农药市场价值近2.64亿雷亚尔2(5126万美元),持续增长势头强劲。对2021年的预测表明,市场规模将达到3.52亿雷亚尔²。甘蔗传统植保市场(2020年预计约为14亿美元³)中生物防治份额仍然较低。不过,在除草剂领域目前还未采用生物防治手段,而除草剂占甘蔗市场近50%。因此,我们在此只讨论病虫害的生物解决方案。

当前甘蔗作物病害的主流生物解决方案

天敌动物

前文提到的菜蛾绒茧蜂以及Trichogramma galloi等天敌动物使用率较高。目前,采用菜蛾绒茧蜂(幼虫寄生)处理的甘蔗田有近350万公顷¹,采用T. galloi(卵寄生蜂)处理的有近200万公顷¹,这两种寄生蜂都用于防治甘蔗螟虫。两相比较,用这两种寄生蜂处理的甘蔗总面积比比利时和斯洛文尼亚两国的国土面积加起来还要大。如此大量寄生蜂的繁殖主要由小型私人实验室和甘蔗糖厂的生物工厂完成。

在过去几年中,菜蛾绒茧蜂和T. galloi的释放技术发生了很大的变化。采用基于性信息素的害虫(甘蔗螟虫)新采样方法,可以更精确地决定释放时间,从而提高防治效率。如果可以使用合成信息素代替天然信息素(害虫孤雌生殖的雌蛾)时,有望将取得进一步的进展。此外,由于释放技术的改进(使用无人机散播寄生蜂),赤眼蜂属(Trichogramma)和菜蛾绒茧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领域最有价值的类别,其中生物杀虫剂和生物杀线虫剂占据了大部分市场。使用昆虫病原真菌生物杀虫剂防治沫蝉已有很长的历史,特别是白僵菌(Beauveria bassiana)和绿僵菌(Metarhizium anisopliae)。Bt产品(苏云金芽孢杆菌)的改进制剂越来越受欢迎,成为甘蔗螟虫有害生物综合防治(IPM)中活性物质交替使用的一个有用工具。

生物杀线虫剂因基数低而显得增速较快,不过增长率仍高于生物杀虫剂。对传统化学杀线虫剂的监管放松似乎是生物杀线虫剂市场发展的诱因。如今,种植者已认识到采用此类产品的优势,即不仅能防治线虫,还能改善土壤健康,提高利用水平。生物杀线虫剂也有更高的增长潜力。

生物制品的市场接受度

在欧洲和美国,采用生物防治的主要动力是消费者的需求,而在巴西的甘蔗行业,需求主要由种植者的需求驱动。单纯的化学防治已经不足以提供足够的防治水平,而且需要增加使用频率。大量使用农药会导致生产系统的进一步失衡和生产成本的上升。因此,种植者的利润率很低。在这种情况下,生物保护剂成为IPM方案中实现成本效益和可持续发展的重要工具。

推动生物保护剂使用增长的原因还有供应商和产品数量的增加,各企业在研究和开发新技术方面的投入,以及监管机构批准新产品的登记。

生物保护剂面临的挑战

在甘蔗领域采用生物防治方式仍然面临许多挑战和威胁,主要体现在3个不同的层面。首先,在行业层面,存在着不规范的企业。市场上一直充斥着劣质微生物制品(尤其是微生物生物刺激素)。这类产品可能导致防治水平低下,从而使该技术失去用户的信任。此外,制造商的标签声明和质量控制没有实现标准化。并非所有的生物制品都是一样的,而对不同的产品作比较是很复杂的,特别是对于微生物制品。

与化学防治相比,生物保护剂的功效对环境因素和耕作方式的依赖性更强。生物防治剂的最佳使用需要精确的信息和更好的决策原则。销售代表和经销商往往是病虫害防治的关键信息来源。鉴于此,他们需要接受教育和培训,以便为生物防治提供决策支持。

在农场层面,种植者并不熟悉生物保护剂,往往只将其与有机农业联系起来。他们也习惯于使用通常只有一种特定作用模式的化学农药。相反,生物保护剂可以有多种作用模式。农民必须认识到：生物制品的作用不仅仅是控制,还可以影响植物的生长和营养摄入等方面。

参考文献：

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