《Journal of Pest Science》：Biopesticide production and applications in aquaponics: current status, challenges, and future perspectives
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这篇综述系统地梳理了生物农药在鱼菜共生系统中的生产与应用，指出其作为化学农药的环保替代品，在实现综合虫害管理（IPM）、维护系统生态平衡方面潜力巨大。文章评估了微生物、生化及植物源等各类生物农药的效能、应用挑战（如对生物过滤器微生物群落及鱼类的潜在影响）以及全球市场与监管差异，并为鱼菜共生实践者提供了实用指南。
随着对可持续食品生产需求的增长，鱼菜共生——一种水培与水产养殖共生的混合系统——日益流行。然而，其长期存续依赖于对杂草、病害和昆虫等害虫的有效且环保的控制。化学农药常与长期土壤退化及非靶标毒性相关，而源于天然产物的生物农药，作为化学农药的环保替代品，显示出显著优势。
生物农药在鱼菜共生系统中的分类与使用
生物农药源自天然，以环境友好的方式控制害虫。美国环境保护署（EPA）将其分为三大类：微生物农药（如细菌、真菌、病毒或其代谢产物，例如苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis（Bt））、生化农药（如植物提取物、脂肪酸、信息素）以及植物引入保护剂（PIPs，通过植物基因工程产生）。联合国粮农组织（FAO）则按来源分为微生物源、植物源和化学信息素。在高温高湿、植被密度高的鱼菜共生环境中，害虫问题突出，可生物降解和生物源杀虫剂是优选方法，但其对系统整体的生态毒理学影响，特别是对鱼类和生物过滤器细菌的影响，研究仍不充分。
在动态鱼菜共生系统中使用生物农药
微生物农药利用活体微生物控制害虫。例如，Bt能成功控制罗非鱼-生菜系统中的主要害虫，且未损害鱼类或破坏生物过滤器循环。然而，它们可能破坏生物过滤器内精细的微生物平衡。植物源农药（如印楝提取物）作为毒素、驱避剂或生长调节剂发挥作用，但其中复杂的有机化合物进入系统可能带来问题，高浓度可能扰乱水化学系统，对鱼类等水生生物构成潜在风险。因此，需要基于标准化提取物和安全剂量的政策。生化农药利用天然生理过程（如信息素干扰交配行为）控制害虫，通常对非靶标物种毒性较低，但仍需研究其对水生生物及系统生态平衡的长期影响。
全球鱼菜共生生物农药评估
生物农药因其对靶标害虫的高特异性、对有益生物的低毒性以及降低生态失衡的能力，成为传统化学农药的优秀替代品。全球市场增长迅速，预计到2030年将超过270亿美元。然而，市场供应和采用存在地区差异。北美和欧盟市场份额合计约占60%，但欧盟的注册标准更为严格。印度拥有悠久的生物农药使用历史，印楝、木霉和Bt基产品应用广泛。巴西市场增长显著，中国则因积极的政府举措和研究活动推动市场扩张。在东南亚和非洲，采用程度受可负担性、可得性和种植者意识影响。
在鱼菜共生环境中应用生物农药的挑战
尽管潜力巨大，但生物农药的广泛应用面临多重障碍。监管壁垒是首要挑战，现有法规主要针对土培农业，缺乏针对鱼菜共生封闭循环系统的专门注册，欧盟尤为严格。缺乏标准化应用方案是另一大难题，系统动态复杂，确定既能有效控虫又能确保鱼类和微生物安全的最佳施用剂量、频率和方法（如叶面喷施、灌根或水体处理）十分困难。评估生物农药在鱼菜共生系统中的有效性颇具挑战，需要实时监测生物农药残留、害虫种群和水质，并评估其对生物过滤器中有益微生物种群（如负责硝化作用的细菌）的影响。分子工具如宏基因组学和宏转录组学有助于量化处理后的微生物群落变化。
生物农药对鱼菜共生生态系统平衡的潜在威胁
生物农药可能无意中破坏作为系统生物引擎的硝化细菌，影响氮循环，导致系统崩溃。某些生物农药可能对鱼类有毒，或通过改变pH值、溶解氧和营养盐浓度等关键参数影响水化学。尽管多数生物农药脂溶性低、代谢快，但活性化合物及其代谢物在植物生物量或鱼类组织中的生物累积可能性仍需关注。即使是看似无害的添加剂（如液体蚯蚓堆肥），也需谨慎控制剂量以防负面影响。例如，研究显示多杀霉素和除虫菊酯相对安全，而印楝素需谨慎使用。
鱼菜共生系统生物农药的生产与应用前景
未来，开发针对鱼菜共生系统的专用生物农药配方至关重要。整合实时传感器和人工智能决策支持系统等新技术，可实现精准监测和优化应用策略。探索更多植物提取物、微生物菌株以及纳米技术递送系统（如纳米封装），有望提高效能、稳定性和靶向性。将生物农药与文化控制、物理屏障和生物防治剂相结合，优化综合虫害管理（IPM）策略，是实现有效环保控虫的关键。此外，需要调整监管框架，简化针对鱼菜共生的生物农药注册流程，制定基于科学的操作规程。
总之，将生物农药整合到鱼菜共生系统中，是迈向环境可持续食品生产的关键一步。通过持续研究其对水生生物和微生物群落的影响，克服应用挑战，并推动创新与协作，鱼菜共生产业有望充分利用生物农药的力量，构建强大、高效且绿色的食物生产系统。
