用新理念調(diào)整農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結構的建議

文|梁鳴早 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

編輯|盛玲

用新理念調(diào)整農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結構的建議

文|梁鳴早 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所

編輯|盛玲

梁鳴早

采取防重于治的多項技術，提高植物免疫力，建立植物防御體系，來防治病蟲草害，這對實現(xiàn)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整有重要意義。

因農(nóng)作物播種面積逐年擴大、病蟲害防治難度不斷加大，我國農(nóng)業(yè)病蟲草害十分嚴重。多年來，為了減少病蟲草害帶來的損失，農(nóng)民大量使用化學農(nóng)藥，農(nóng)藥使用量總體呈上升趨勢，不僅造成生產(chǎn)成本增加，也影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全。

為推進農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉變，有效控制農(nóng)藥使用量，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和生態(tài)環(huán)境安全，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國家采取了一系列舉措，向綠色發(fā)展、農(nóng)藥使用量“零增長”的目標邁進。農(nóng)藥行業(yè)未來的發(fā)展面臨嚴峻的挑戰(zhàn)，面對傳統(tǒng)農(nóng)藥的困境，農(nóng)藥行業(yè)急需尋找到新的發(fā)展思路。

病蟲草害防重于治

用植物生理和栽培新理念調(diào)整農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結構。從植保角度變化趨勢來看，病蟲草害防治時期從中后期向早期關注，防治部位從地上部轉向兼顧地下根系，以及防治時期從治療向預防的轉變，以實現(xiàn)對病蟲害高效防治和高產(chǎn)的目標。實踐“預防為主，綜合防治”的植保方針，采取防重于治的多項技術，來防治病蟲草害，這對實現(xiàn)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整有重要意義。

我國物種豐富、氣候多樣，造就了我國的生物多樣性。從我國病蟲草害的資料來看，我國農(nóng)田能使植物致病的微生物有三類：真菌、細菌和病毒，僅致病真菌就約有2000多種；致病的細菌就有五個屬；致病的病毒有5大類群的16個科49屬。病毒利用細胞內(nèi)物質(zhì)進行增殖并占領整個植株，對植物來說是毀滅性的災難。

用營養(yǎng)加脅迫解決了三七的連作障礙（2017年4月25日 云南農(nóng)大三七院士工作站負責人朱書生 提供）

我國農(nóng)田害蟲的種類繁多，主要分為取食性、非取食性害蟲和傳播病害害蟲三大類。以玉米為例，玉米一生會遭遇200多種害蟲，而蘋果會遭遇400多種。我國雜草種類多達500多種。僅稻田之中，雜草種類就有200種。

由此可見，對付病蟲草害只采取以打藥治病蟲的做法是行不通的，番茄一生可遭遇的病蟲害有100多種，如果采取“見蟲治蟲見病治病”的辦法是治不過來的，正如老一輩植保專家所說：“治蟲不見蟲，見蟲治不了蟲。治病不見病，見病治不了病?！边@一說法對現(xiàn)在的植保工作仍有意義，應該再次提起，為現(xiàn)代農(nóng)民所理解和傳承。

用營養(yǎng)加脅迫建立植物的防御體系

作物受到侵染時最需要的是營養(yǎng)，而不是農(nóng)藥。從栽培和生理角度看，作物受到侵染時，用營養(yǎng)也比用藥更有效。農(nóng)作物受侵染時的第一反應是激活超敏細胞死亡程序，在受損部位出現(xiàn)壞死斑點或脫落。這是隔斷病毒和植物體的關系，這僅是局部反應，隨后，植物會在短時間內(nèi)做出一系列反應，幾分鐘內(nèi)所有細胞由初生代謝轉入多途徑的次生代謝，由植物體內(nèi)的信號物質(zhì)將這一逆境信號傳遍全身，防御反應就開始了，最先產(chǎn)生的超氧化物歧化酶（SOD）是植物防御系統(tǒng)的第一道防線，隨后又產(chǎn)生木質(zhì)素加厚細胞壁、產(chǎn)生逆境蛋白——幾丁質(zhì)酶能降解病蟲害的細胞壁，同時產(chǎn)生多種化感物質(zhì)，從而建立起高效的防御體系。如果在此時給作物補充小分子有機物、礦物質(zhì)、有益菌等營養(yǎng)物質(zhì)，能起到外在補充、內(nèi)在激活的作用。

在植物受到病原生物的侵染時，打化學農(nóng)藥都會中斷植物的防御系統(tǒng)的啟動過程，使植物喪失自我保護能力。噴灑的農(nóng)藥只有20%會擊中目標，大部分都進入環(huán)境，化學農(nóng)藥不僅僅只傷害病蟲害的神經(jīng)系統(tǒng)，對人、土壤和作物都有負面影響，最終農(nóng)產(chǎn)品中還會有農(nóng)藥殘留。

經(jīng)過多年的研究實踐和檢驗，我們總結和探索出有效抵御病蟲害的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培的四位一體技術，幫助農(nóng)作物建立起有效的防御體系。

一是讓作物多途徑獲得碳并進行有效的水分調(diào)控。農(nóng)作物在充足的碳、有益菌劑和礦物質(zhì)綜合作用下才能高產(chǎn)。碳、氫、氧是植物最需要的元素。山西省運城市新絳縣農(nóng)民在不斷實踐中總結了有機物耕層發(fā)酵的新技術。耕層發(fā)酵就是將底施物料直接運到地里，將有機肥、秸稈（粉碎）、有益微生物菌劑和土壤調(diào)理劑等一起撒勻，用旋耕機旋耕2～3遍，5～7天就可播種或移栽。據(jù)當?shù)剞r(nóng)民反映，一個9分棚連續(xù)6年每年種2茬西紅柿，每一茬產(chǎn)量都在3萬斤以上。這證實了科學界對植物需要的大量元素碳、氫、氧占全部所需養(yǎng)分的96%的定論，用簡單方法解決了作物對碳、氫、氧的需要，并提升了種植的產(chǎn)量。

二是建立土壤優(yōu)勢菌群需要增施有益菌。有益菌是土壤物質(zhì)流和能量流的推動者，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最活躍的生力軍。施撒的有益菌復合菌群可以形成完整食物鏈，優(yōu)勢菌群在土壤中以軍團作戰(zhàn)的方式快速占領優(yōu)勢生態(tài)位。有益菌群微生物可為作物提供兩種活性氮，一種是微生物固氮為作物提供銨態(tài)氮、另一種是微生物降解有機物生成的小分子高活性的有機氮，替代尿素。有益菌群可抑制土壤中的根結線蟲和地下害蟲，能消滅耕層各種病菌，可替代化學農(nóng)藥。

三是生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中礦物質(zhì)不可或缺。礦物質(zhì)在生態(tài)有機種植中作用是多方面的：它們是形成土壤團粒結構的塔橋物質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤pH值，礦物質(zhì)也為微生物提供營養(yǎng)，增加土壤中的礦物質(zhì)可以讓微生物數(shù)量每28分鐘翻一番，數(shù)周內(nèi)繁殖數(shù)以百萬計的微生物。多年來，化學農(nóng)業(yè)只強調(diào)了氮磷鉀，而土壤中很多礦物質(zhì)被耗竭。土壤中的微量元素被耗竭也使有益微生物難以存活。作物生長必需17種元素除碳、氫、氧、氮外的元素補充均可以來自天然礦物質(zhì)，天然礦物質(zhì)中還含有對植物生長的有益元素和生命元素。

四是在植物生長過程中用脅迫誘導和營養(yǎng)補充建立作物防御機能。中國農(nóng)科院李純忠研究員上世紀70到90年代對我國“名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的土宜”問題進行跟蹤調(diào)查，指出：“凡是出了名的農(nóng)產(chǎn)品其品質(zhì)優(yōu)良者均產(chǎn)生于土壤、氣候條件特殊的惡劣環(huán)境之中”。如生長在巖石中的武夷山大紅袍和生長在古代瓷器窯的樂陵小棗等，在正常氣候和肥沃的土壤上卻很少見優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品。劉立新研究員經(jīng)過一番研究和思考，總結出在良好的土壤條件上生產(chǎn)名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品，同時使植物具有防控病蟲草害能力的三個要素：環(huán)境脅迫或人造脅迫、基因控制、營養(yǎng)元素的平衡供應。簡而言之，就是選取優(yōu)質(zhì)品種，保證作物所需的不同營養(yǎng)元素供應強度均衡，同時利用脅迫誘導，打開植物的次生代謝，實現(xiàn)病蟲草害的防控和優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。

次生代謝在現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)上的研究與應用

1891年德國科學家科塞爾明確的將植物的生命活動的代謝分為：維持生命的初生代謝和適應環(huán)境的次生代謝。植物初生代謝是參與植物內(nèi)營養(yǎng)和必需代謝過程，初生代謝的最終產(chǎn)物就是根、莖、葉、花、果實、種子的植物形態(tài)建成物質(zhì)。植物次生代謝是指受植物和環(huán)境相互作用影響的代謝過程。研究表明，作物受到任何一種脅迫的很短時間內(nèi)，其體內(nèi)細胞會從初生代謝轉到多種次生代謝，從而激活新的防御物質(zhì)、化感物質(zhì)、內(nèi)源激素、滲透物質(zhì)、品質(zhì)物質(zhì)、風味物質(zhì)和人類必需營養(yǎng)素。植物次生代謝物質(zhì)主要用來抵御取食者和病原體的侵擾，產(chǎn)生吸引授粉者和種子傳播者的引誘劑，以建立繁殖優(yōu)勢，用來戰(zhàn)勝競爭對手，以提高自身的競爭優(yōu)勢。

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，次生代謝被應用到作物管理中。作物生長期間進行人造脅迫加上葉面補充營養(yǎng)，打開植物的次生代謝并使其充分運轉。田間的任何一次擾動就是對作物進行人造脅迫，包括傳統(tǒng)的中耕、除草、環(huán)割等略帶傷害性的脅迫；有益微生物菌與作物進行物質(zhì)和能量交換活動跨越細胞膜的脅迫。人造脅迫可產(chǎn)生誘導性系統(tǒng)抗性,可在病、蟲、草害和災害性天氣到來之前開啟次生代謝，同時添加必需的礦物質(zhì)營養(yǎng)，從而積累起系統(tǒng)抗性物質(zhì)，代替打農(nóng)藥，起到四兩撥千斤的效果。

很多人把獲得作物抗性和品質(zhì)指標寄托在轉基因技術上，而從植物生理學視角看，農(nóng)作物抗性和品質(zhì)的提高可以通過脅迫和營養(yǎng)解決。植物的次生代謝是在脅迫中產(chǎn)生的，也會在脅迫中再現(xiàn)，從事的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動如果能夠充分利用這一功能,可以少走很多彎路。

2016年河北豐寧有機蔬菜大棚對比

仲元蔬菜有機基地已經(jīng)十幾年不用農(nóng)藥

次生代謝理論在生態(tài)農(nóng)業(yè)上已經(jīng)有了很多成功案例。比如種子的脅迫訓練，冬天種菜需把種子放冰箱2～3小時抗寒訓練；夏天種菜需把種籽放在陽光下暴曬2～3小時抗熱訓練；作物的抗逆和抗病蟲能力提高。2013年8月份，中國農(nóng)科院的研究人員訪問山西省新絳縣，氣溫高達34℃，通常情況下，大棚的蔬菜早就拉秧了，而經(jīng)過種子抗熱訓練過的大棚黃瓜還處于旺盛生長期，據(jù)生產(chǎn)者說黃瓜還能長一個半月。這說明對種子進行處理早期脅迫的生理意義。

上個世紀70年代末，河北省廊坊市的蘇寶劍擔當生產(chǎn)隊長的時候，有一年春季在玉米小苗期遭遇雹災，他號召社員剪掉被砸倒的小苗，結果那一年，他們隊里的玉米獲得豐收。此后，他便一直想怎樣用機械化的手段，實現(xiàn)對玉米小苗的有效割葉，以此來刺激玉米小苗的生長，增加玉米的抗逆性。幾十年后，他發(fā)明了玉米割苗機，在玉米幼苗在長到5～6片葉時進行，把玉米苗在從根部起第一個葉片以上全部割掉，實現(xiàn)了割葉的抗倒伏、抗旱根系發(fā)達、減少蟲害、增產(chǎn)20～30%的良好效益。這是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)運用機械化手段來解決對農(nóng)作物的早期脅迫管理的問題。

目前我國農(nóng)業(yè)中普遍存在過量使用氮、磷、鉀肥，同時使用農(nóng)藥和除草劑控制病蟲草害，不僅增加了種植者的管理成本，還對環(huán)境造成巨大傷害，這種模式已走到瓶頸期。農(nóng)業(yè)植保采取以防為主方針，為作物提供生長所需的營養(yǎng)，用略帶傷害性脅迫打開作物的次生代謝，生產(chǎn)出營養(yǎng)價值高、抗逆性強、風味獨特、耐儲存、產(chǎn)量高的農(nóng)產(chǎn)品，此技術體系有理論和社會生態(tài)意義，對我國農(nóng)藥發(fā)展也有一定的指導意義，值得進一步研究和推廣。

從植物生理與營養(yǎng)角度對調(diào)整農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結構提出幾點建議：一是增加礦物質(zhì)農(nóng)藥市場份額。礦物質(zhì)營養(yǎng)元素在作物次生代謝中有不可替代作用,當一種或多種元素不足或缺乏會導致植物次生代謝的空轉。通過補充土壤中的礦物質(zhì)，為植物提供營養(yǎng)物質(zhì)，促進植物的次生代謝。目前市場上已有不少國家批準的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品。二是增加有益微生物菌劑市場份額。生物農(nóng)藥以其安全、高效的優(yōu)勢，有不可替代的使用價值以及巨大的潛力。三是增加中草藥制劑的市場份額。中草藥制劑以其無污染、無殘留、高效殺蟲的優(yōu)勢，十分符合農(nóng)藥行業(yè)綠色發(fā)展的要求。四是增加適合田間中耕除草的機械市場份額。機械化割苗對減少病蟲害提高植物免疫力有很好的效果，同時還能減少農(nóng)藥的使用。種植者越來越重視種植效率，植保手段也要向機械化發(fā)展，生產(chǎn)、推廣中耕除草機械。五是減少化學農(nóng)藥、激素、農(nóng)膜和除草劑的市場份額。這些產(chǎn)品會對生態(tài)環(huán)境、人體健康帶來巨大危害，在產(chǎn)品結構調(diào)整方面，農(nóng)藥亟待研發(fā)高效、安全、經(jīng)濟和環(huán)境友好的農(nóng)藥品種。