设施蔬菜是目前我国农业中最有活力的产业，在现代农业及农村经济发展中的作用和地位十分突出。然而，随着设施蔬菜的专业化和规模化生产的发展，连作障碍问题也日益突出，造成蔬菜持续生产障碍，设施土壤连作障碍已成为制约设施蔬菜发展的重大难题。

    连作障碍主要是由真菌、细菌、线虫、病毒、杂草、地下害虫和啮齿动物等病虫害引起。而土传病虫害是引起土壤连作障碍的主要原因，研究表明，采用熏蒸剂进行土壤消毒、添加土壤益生菌、增施有机肥及轮作换茬等是目前用于克服土壤连作障碍的主要农艺措施。

1  土壤消毒的优点

    单一接触性农药的使用，易造成农药残留、地下水污染、抗药性问题，同时由于土壤施药困难，因此难以取得理想的效果。而熏蒸剂在土壤中具有移动性，可达到土壤的各个部位，因而可取得良好的效果。 

    1937年，Shepard等人深入研究认为，甲基溴（溴甲烷）比常用的熏蒸剂氰氢酸和氯化苦更为广谱和有效，对根结线虫、病原菌、地下害虫和杂草均有很好的效果，因此甲基溴的应用范围逐渐扩大。目前，甲基溴已商品化使用超过60年，在全球广泛用于土壤消毒，耐久贮藏品、易腐果品和建筑物消毒。可用于控制真菌、细菌、土传病毒、昆虫、螨类、线虫和啮齿动物。

    美国于1961年登记使用甲基溴。直到20世纪70年代甲基溴才作为农药广泛应用于土壤、仓储农产品和其他方面。在20世纪80年代末和90年代初，甲基溴是美国最常用的5种农药之一，其中75%用于种植前土壤熏蒸。

2  甲基溴存在的问题

    甲基溴作为一种高效的种植前土壤熏蒸剂，因其广谱、高效、移动性好等优点而被广泛使用，但因其能破坏大气臭氧层，蒙特利尔议定书规定发达国家于2005年淘汰，发展中国家在2015年前全面淘汰甲基溴。因此，从根结线虫防治和环境保护角度考虑，减少甲基溴的逸散和寻找甲基溴的替代品进而淘汰甲基溴势在必行。

表1  甲基溴淘汰时间表

    当今，农药的开发和使用显著受到环境的制约，全球制定了许多农药管理条例、公约等，以保护环境，如《巴塞尔公约》、《维也纳公约、蒙特利尔议定书》、《蒙特利尔修正案》、《伦敦修正案》、《哥本哈根修正案》、《鹿特丹公约（PIC公约）》、《斯德哥尔摩公约（POPs公约）》、《北京修正案》等。

3  甲基溴替代品

    甲基溴替代品包括化学替代品、非化学替代品、化学与非化学联合技术。

3.1  甲基溴主要化学替代品

表2  甲基溴主要化学替代品

3.1.1  氯化苦

    氯化苦（chloropicrin）由苏格兰化学家Stenhouse合成，1848年首次报道。1908年，氯化苦就开发作为有机氯杀虫剂，1918年法国首先作为熏蒸剂使用。随着第一次世界大战的爆发，氯化苦在战场上用作催泪瓦斯。

    1934年，氯化苦作为一种作物种植前的土壤消毒剂而得到广泛地应用。我国从20世纪50年代起开始使用，目前主要作为土壤熏蒸和粮库使用，但使用量不大。

    氯化苦是当前世界上应用最广泛和用量最高的土壤熏蒸剂。但由于氯化苦具有很高的毒性，特别是对眼睛有剧烈的刺激作用，需要专门的机械施用，且使用成本较高。

    与甲基溴相比，氯化苦对大气臭氧层无破坏作用，并且其在光照条件下降解速度很快，对环境污染的压力小。有研究表明，氯化苦在环境中的降解主要是依赖于土壤微生物，在25℃下，68%～92%氯化苦被土壤微生物降解。

    到目前，氯化苦的杀线虫机理仍未研究清楚，但通常认为其能与破坏细胞内多个靶标的生物硫醇发生作用。

    氯化苦杀菌活性卓越。据报道，氯化苦能有效防治如镰刀菌属、疫霉属、腐霉属、喙担子菌属、丝核菌属、刺盘孢属、轮枝菌属、柱果霉属等土传病原真菌。然而，通常来说，它对线虫和杂草的控制效果要低于甲基溴。通常与其他熏蒸剂如甲基溴、1,3-二氯丙烯、甲基碘、威百亩和metam potassium混用。

    近年来，氯化苦胶囊由中国农科院开发面世并投入使用。该胶囊在使用时可采用打孔或播种的方式将其施入15～20 cm的土壤中，然后覆膜。该剂型使用安全、方便，适用于中国小农生产的模式，并且较好地解决了氯化苦施用需要特殊工具和需要远离人群的问题。

3.1.2  1,3-二氯丙烯(1,3-D)

    在很多高附加值农作物产品上，1,3-二氯丙烯（1,3-D）可以作为一种防治植物病原线虫的有效的甲基溴替代物。然而，有研究表明，这种化学品对杂草效果一般或是无效。但是，这一点国际上存在很大争议。现在1,3-D多与其他熏蒸剂或是非熏蒸剂如除草剂联合使用以增加其对杂草的防治效果。目前，1,3-D和氯化苦混用（特隆C-17、特隆C-35和InLine）被认为是甲基溴土壤消毒最好的替代品之一。

    1,3-D主要用途为土壤熏蒸杀线虫剂，当1,3-D注入土壤后，很快蒸发为1,3-D蒸汽，并在土壤颗粒间扩散，最终溶解于土壤内的水中，从而起到杀灭有害生物的效果。

    1,3-D在土壤和水中的残留会对环境和人类健康造成较大压力。然而，这方面的研究存在争议，也有研究结果表明1,3-D施用之后对地下水污染风险较低。

3.1.3  异硫氰酸甲酯产生物

    异硫氰酸甲酯产生物（液体剂型的威百亩、metam potassium和颗粒制剂的棉隆）对植物病原线虫高效，因此被广泛使用。威百亩、metam potassium和棉隆可以在土壤中迅速降解成为异硫氰酸甲酯，这是它们主要的活性物质，具有广泛的生物活性，对植物病原线虫、土传病原菌和杂草种子等具有一定的抑制效果。

    威百亩为具有熏蒸作用的土壤杀菌剂、杀线虫剂，兼具除草作用，主要用于播种前土壤处理，可用于替代溴甲烷。截止2014年7月底，在我国登记有效期内的威百亩产品共有4个（表3）。

表3  4个在我国登记的威百亩产品

    异硫氰酸甲酯在细胞内可与细胞中的亲核部位（如氨基、羟基、巯基）发生氨基甲酰化反应而产生毒性效应。

    异硫氰酸甲酯产生物广谱高效，但由于其挥发移动性较差，在土壤中分布不均匀，难以穿透并且杀死老木根或是块茎，导致它们的防治效果变异性很大。

3.1.4  硫酰氟

    长期以来，硫酰氟一直用于仓库熏蒸和建筑物空间熏蒸，其对赤拟谷盗、黑皮蠹、烟草甲、谷象等数10种害虫均有良好的防治效果，尤其是对昆虫胚后期虫态，杀虫时间比甲基溴短，用药量较甲基溴低，散气时间比甲基溴快。

    硫酰氟杀虫的机理被解释为硫酰氟破坏了害虫的糖酵解，阻止了其体内脂肪的代谢作用，而这是它们维持生存足够的能源所必需的。

    最近硫酰氟用于土壤熏蒸消毒处理，显示出作为土壤熏蒸剂的潜力。硫酰氟蒸汽压高，穿透性强，可杀死较深土层中的线虫及病原菌。曹坳程等研究发现硫酰氟25～50 g/m2对土壤镰刀菌、根结线虫均有良好的杀灭效果，防治后番茄产量与使用甲基溴50 g/m2相当。

硫酰氟作为新一代卫生处理熏蒸药剂，在卫生检疫处理上有广泛的应用。我国现行口岸作业指导原则是硫酰氟熏蒸剂量为15～20 g/m3 处理24 h来防治蚊、蝇、蟑螂、鼠等媒介生物。

3.1.5  二甲基二硫

    二甲基二硫是一种天然产物，在全球硫循环中广泛存在，并作为代谢产物在许多生物过程中检测出来。国外有研究表明，在大田试验中，二甲基二硫对根结线虫的控制效果与甲基溴相当。

    在国内，宋兆欣等采用室内生物测定和田间试验方法来测定二甲基二硫对土传病原菌和根结线虫的生物活性及田间应用效果，结果表明，二甲基二硫对线虫、土传真菌及杂草有很好的活性，可以作为一种替代甲基溴的土壤熏蒸剂使用。

3.1.6  磷化氢（PH3）及其产生物

    自 20 世纪 60 年代至今，磷化氢熏蒸一直是世界上用于防治储藏物害虫的最主要的歼灭性手段。在磷化氢熏蒸防治储藏物害虫近40年的历史中，无论是杀虫效果还是应用的经济性目前还没有发现比其更具优越性的可取代它的新品种，尤其是在使用后不会在粮食上造成有害物质的残留。因此，磷化氢仍将是人类防治储藏物害虫的最重要最常用的储粮熏蒸剂。

    磷化氢具有方便易得、成本低廉等优点，因此作为替代甲基溴的谷物熏蒸剂在世界范围内广泛使用。它的很多产生物如磷化钙、磷化镁、磷化铝等也常被用于谷物熏蒸、果蔬采后保存和土壤消毒等。但是，过分依赖磷化氢的后果之一便是害虫对其抗性持续增加，这也是此类化合物今后面临的主要问题。

3.1.7  非熏蒸性杀线剂

    非熏蒸性杀线剂主要包括硫线磷、杀线威、苯线磷、涕灭威、草氨酰、噻唑磷、阿维菌素等。非熏蒸性杀线剂使用方便、成本较低、对环境安全性较好，因此也受到广大农户的青睐。

    阿维菌素是一种神经毒剂，其进入线虫体内后会作用于线虫的γ-氨基丁酸（GABA）神经系统以及谷氨酸控制的氯离子通道，麻痹虫体最终导致线虫死亡。土壤对阿维菌素具有很强的吸附特性。

    自2011年10月31日起，我国撤销（撤回）苯线磷、地虫硫磷、甲基硫环磷、磷化钙、磷化镁、磷化锌、硫线磷、蝇毒磷、治螟磷、特丁硫磷等10种农药的登记证、生产许可证（生产批准文件），停止生产；自2013年10月31日起，停止销售和使用。所以硫线磷已经在我国被禁止使用。

    其他的甲基溴化学替代产品还有：甲基碘、环氧丙烷、叠氮化钠、溴丙炔、臭氧、福尔马林、氰胺化钙，以及淡紫拟青霉、蜡质芽孢杆菌、氨基寡糖素和厚孢轮枝菌等。

3.2  甲基溴非化学替代技术

    非化学替代技术主要包括作物抗性、蒸汽消毒、生物熏蒸、无土栽培、土壤暴晒、作物轮作等。

    （1）太阳能消毒技术：在气温较高太阳辐射较强烈的季节给土壤覆盖薄膜，保持土壤湿润以增加病原休眠体的热敏性和热传导性能；用最薄的透明塑料薄膜（25～30 μm），以增强效果；使用双层膜；如有可能，结合生防或其他措施。实际生产中，太阳能消毒的效果受气候的影响，效果经常不稳定。同时也可以联合化学与非化学技术，如太阳能消毒＋威百亩、太阳能消毒＋棉隆等。

    （2） 蒸汽消毒技术：蒸汽消毒技术包括地表覆膜蒸汽消毒法（汤姆斯法）、Hoddeson管道法、负压蒸汽消毒法、冷蒸汽消毒法等。一些研究人员认为：85～100℃的蒸汽通常杀死有益生物如菌根，并产生对作物的有害物质，因此，提出将蒸汽与空气混合，使之冷却到需要温度，较为理想的温度是70℃、时间30分钟。

    （3） 生物熏蒸：传统意义上的生物熏蒸是一种将十字花科植物材料埋于土壤来控制土传病虫害的方法。其原理是植物组织中含有被称为葡萄糖异硫氰酸盐的次生代谢产物与黑芥子酶，在组织破裂或是分解时释放出来，并产生毒素和挥发性异硫氰酸酯。现在，添加不同的有机质残体至土壤后具有对植物病原线虫的抑制效果。总之，这些生物熏蒸作为甲基溴替代技术潜力巨大，但是其作用机制却很复杂，还需要在这方面进行更多的深入研究。

    （4） 嫁接技术：嫁接通过使商品化的品种置于砧木上，以获得一定水平的抗性或是对根结线虫和土传病害的耐受性。

    培育抗性作物可能是防治根结线虫、土传病虫害和杂草最为有效并且经济可行的方法。虽然已经在很多作物上发现抗虫基因，但是距离商品化生产仍有很长的路要走。

    转基因技术使得线虫抗性基因得到克隆并有望转入敏感作物体内。例如引进转基因编码蛋白酶抑制剂的方法可能抑制线虫取食，并具有使抗性发展至不同植物寄生线虫的潜力。通过RNA干扰（RNAi）也是一种发展转基因植物抗线虫的潜在方法。

    还可以通过加强水肥管理、改善施药技术等方法来达到杀线虫、杀菌等的目的。

（整理自山东农业大学乔康博士在第四届全国杀菌剂（冠龙）高峰论坛及植保技术发展交流会上的报告“杀菌杀线剂发展与应用现状”）