植物醫學：我國農業現代化進程中的病害治理挑戰、機遇和創新

摘要 在我國的農業現代化進程中，病害問題已經演變成為制約我國種植業可持續發展的重要因素之一，而建立在“病原學說”基礎之上的病理學理論以及在其指導下形成的各類以“殺（抑）菌”為首要目標的防治措施難以應對當前病害嚴重發生的復雜局面。本文剖析了當前我國農業生產上病害嚴重發生的原因，認為主要是由于生產者在經濟利益的驅動下，主觀上對土、肥、水等自然資源進行掠奪性經營，實踐中采取連年單一種植和化學品持續大量投入等不良栽培措施，導致農田理、化、生物學性狀嚴重劣化和生態失衡，從而引發作物嚴重衰弱、“易感”和環境的極端“利病”所致?；诖耍P者倡導以重視寄主生理狀態和不良環境因素的影響為重要內容的病害發生的“全面病因學說”以及以此為核心內容和基礎的“植物保健醫學”的發展，并對相關概念、歷史和成功案例作了簡介。在具體防病實踐上筆者倡導以健康栽培為核心的作物病害綜合治理策略及其應用，即一方面設法減少傳統“病原物”的數量累積和阻斷侵染，另一方面更加注重農田生態系統中理、化和生物學性狀的改善，以重塑、促進和維護農田生態平衡，進而實現增強寄主抗性、促進寄主植物生長和防病治病的目標。上述觀點是對傳統病理學病害防治理論的補充、完善和必要的修正，對我國現代農業的可持續發展具有重要意義。

關鍵詞 農業現代化; 病害; 病原學說; 植物醫學; 可持續發展

中圖分類號： S4

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021595

Abstract Diseases are becoming greatly important factors limiting sustainable agricultural development in China. The ways targeting suppression and/or elimination of causal pathogens， developed on the bases of classical phytopathology with “germ theory” as its cornerstone， are not so effective and acceptable for management of the diseases in many cases. The author recognized that the occurrence of diseases is largely due to the weakness of crop growth， high susceptibility of hosts， and a disease-favorable environment formed in the current agricultural ecosystem whose physical， chemical and biological characteristics have suffered from a serious deterioration. These are mainly caused by growers predatory operations， driven by profits，on soil fertility， water and other natural resources， as well as many improper cultural practices， such as persistent monoculture and massive chemical input. In this case， the author here highly esteemed a previously proposed theory “thoroughgoing etiology”， which emphasized the critical roles of unusual conditions in crop physiology and environment favorable to the diseases. The author also attached great importance to the development of the concept “plant preventative medicine” derived from this theory and introduced several cases which have successfully applied this concept to practices in crop production. Furthermore， the author suggested an integrated crop management （ICM） concept focusing on the appropriate cultural practices favorable to the growth and development of crops in agricultural ecosystems， i.e.， trying to improve the physical， chemical and biological characteristics， reshaping and maintaining ecological balance， and consequently gaining an increment in crop resistance/tolerance against the diseases and a promotion of crop yield/quality， in addition to suppression of pathogenic microbes. This is a supplement， amendment or revision of classical Phytopathology， and is of great significance in sustainable disease management and agricultural development.gzslib202204041206

Key words agricultural modernization; disease occurrence; germ theory; phytomedicine; sustainable development

1 我國農業生產的成就和問題

改革開放四十年來，我國的農業生產取得了舉世矚目的成就。2004年-2020年糧食產量實現多年連增，總產量從1978年的30 477萬t提高到2020年的66 949萬t[1]。蔬菜、水果、肉類、禽蛋和水產品連續多年居世界第一，主要農產品由長期短缺變為供求基本平衡，豐年有余。創造了用不到世界9%的耕地和6%的淡水資源生產出全世界25%的食物，養活全世界21%人口的奇跡[2]，為國家的現代化建設打下了牢固的基礎。但是，我們也應該清醒地認識到為這一成就的取得而付出的巨大代價。水、肥、藥等大量資源的投入是現代農業的基本特征。有資料表明近年我國每年糧食作物化肥施用量達506 kg/hm2，為英國的2.05倍、美國的3.69倍，遠高于世界發達國家水平。農藥每年的使用量為10.3 kg/hm2，高于日本的3.72 kg/hm2和法國的3.69 kg/hm2。消耗的化肥和農藥約占全球總量的三分之一以上[2]。如此巨量的投入，不但導致對水、土、礦產和化石能源的快速過度消耗，也引發日益嚴重的環境問題、食品安全問題和大眾健康風險。

2 當前病害問題所帶來的嚴峻挑戰

水、肥、藥的大量投入帶來的另一不良后果是近年農業生產中各類病害，特別是土傳病害的嚴重發生。與傳統農業不同，現代農業為滿足人類社會對食物和纖維日益增長的需求，徹底改變了自然界的原有面貌，打破了植物與病原物之間的平衡。在現代農業中，為了追求高產優質等自然界原本并不存在的性狀，不可避免地導致作物品種犧牲了對環境的適應能力，對根部性狀的忽視很大程度上使作物喪失了抗逆的基礎;密植栽培和高水肥投入又進一步降低了作物的抗性;大面積的連續單一種植雖然方便了生產、加工和運輸等，但同時也導致病原物的大量累積和寄主遺傳抗性的脆弱和生態抗性的喪失;巨量的農產品貿易和長距離的種植材料調運更加速了有害生物的擴散和傳播;以秸稈還田為主的保護性耕作措施的廣泛推行進一步增加了土壤中病原物的數量。凡此種種，雖利于高產高效，但同時也使病害的普遍發生和成災成為現實。這類病害也因此而可以被稱為“高產病害”或者“高肥病害”。

縱觀當前我國農業生產上的植物病害發生情況，土傳病害或者根部病害已經成為制約我國農業生產的嚴重障礙。在糧棉油作物方面，水稻生產中傳統上一向重視稻瘟病和白葉枯病，其實由立枯絲核菌Rhizoctonia solani 引起的紋枯病近年在各地普遍發生，2001年—2018年年均發生面積1 660萬hm2[3]，成為水稻生產中的重要病害。小麥病害近年也已發生了顯著變化，在廣大冬麥區由禾谷絲核菌Rhizoctonia cerealis、雪腐鐮孢Fusarium nivale和平臍蠕孢Bipolaris spp.等侵染引起的根病均十分嚴重。值得警惕的是在國外嚴重危害小麥的禾谷孢囊線蟲Heterodera avenae也已在我國廣大麥區發生，對我國小麥生產造成嚴重威脅[4]。尖鐮孢萎蔫?；虵usarium oxysporum f.sp. vasinfectum引起的棉花枯萎病和輪枝菌Verticillium spp.引起的黃萎病歷史上一直是棉花的頭號重病，但近年由多種有害微生物參與引起的早衰已成為影響棉花生產的疑難大癥[5]。甘薯上，除由長喙殼Ceratocystis fimbriata引起的黑斑病和由間座殼Diaporthe batatas引起的蔓枯病等在各地均有不同程度發生外，近年來由莖線蟲Ditylenchus dipsaci引發的糠心和腐爛在某些地區已成為甘薯生產的首要問題。馬鈴薯的土傳病害發生更為嚴重，除枯萎病和黃萎病外，近年來鏈霉菌Streptomyces spp.引起的瘡痂病、Spongospora subterranea引起的粉痂病、立枯絲核菌引起的黑痣病和Pectobacterium spp. 誘發的黑脛病等在我國廣大馬鈴薯產區均大面積發生[3]，嚴重制約國家馬鈴薯主糧化戰略的實施。大豆起源于我國，是國民攝取蛋白的重要來源，但大豆孢囊線蟲Heterodera glycines及腐皮鐮孢Fusarium solani和大豆疫霉Phytophthora sojae侵染導致的復合根病非常嚴重，成為導致我國大豆生產成本居高不下和洋大豆大量涌入的重要因素之一[6]。園藝作物生產是農業生產的一個重要方面，但由于其生產經營特點使得土傳病害已經成為生產上的嚴重問題。蔬菜上常見的土傳病害包括根結線蟲病、立枯病、青枯病、根腫病、枯萎病和土傳病毒病等，常導致大幅減產和品質下降，甚至毀種。果樹病害傳統上以葉斑、果實和枝干病害為主，但因不良的耕種措施和掠奪性經營導致白紋羽病和紫紋羽病為主的根部病害以及由多種土壤真菌和線蟲參與的果樹再植病害（re-planting diseases）已經成為生產上的重要問題[7]。由尖鐮孢古巴?；虵. oxysporum f.sp. cubens引發的香蕉“巴拿馬病”更一度引起社會的恐慌[8]。中草藥作為特種作物，近年因消費量的不斷增加，國內大力開展了相應的人工栽培及基地建設，但隨之而來的是土傳病害問題的加劇。以人參屬Panax植物為例，由柱孢菌Cylindrocarpon spp.、鐮孢菌Fusarium spp.和立枯絲核菌等復合侵染而致的根腐病已成為限制我國人參、西洋參和三七種植業發展的最重要因素[9]。此外，過去一向鮮為人知的黃芪、地黃和麻山藥的根病為害也時有報道[1012]。

3 當前植物病理學和病害防治所面臨的困境

目前的植物病理學教學和科研已遠不能滿足現實生產需求，難以應對生產中嚴峻的病害問題帶來的挑戰。近代植物病理學發端于19世紀中葉，以Pasteur、De Bary和Koch等為首的一大批偉大科學家經過艱苦卓絕的研究，在戰勝了“外因論”、“體質論”和“微生物自然發生說（spontaneous generation）”等謬誤之后，建立了著名的“病原學說（germ theory）”，即任何一種病害的發生都是由相應的微生物侵染引發的，并提出了確認“病原物”的“柯赫氏法則（Kochs postulates）”[13]。“病原學說”的建立為現代醫學、獸醫學和植物病理學奠定了基礎，是19世紀自然科學中最偉大的發現之一，將無數人從死亡、饑餓和痛苦的深淵中拯救出來，對人類健康、福利提升和社會進步的意義巨大。在此后的百余年間，醫學界、獸醫界和植物病理學界都在忙于發現各類病害的病原物，堪稱“病原物時代”?！爸参锊±韺W”也因此基本等同于“植物病原微生物學”或者“植物傳染病學”。對植物病害發生原因的認識直接決定了病害防治的指導思想，即一切防治措施的目標皆指向病原物，意在抑制、殺死或壓縮其生存空間，并求絕對防治，一時間“防治疾病就等同于防治引起疾病的病原物”[13]。二次世界大戰后，瑞士卓越的植物病理學家和真菌學家Gumann將眾多植病工作者數十年積累的“雜亂無章”的資料系統整理加工為一個連貫的、合乎邏輯的和可以解釋的體系，并以《植物侵染性病害原理》為名出版[14]。至此，植物病理學的理論框架基本形成。我國林傳光先生于1959年編寫了《普通植物病理學》[15]，并由高等教育出版社出版。此后，許多農業院校陸續編寫和出版了一批植物病理學教科書，極大地促進了該學科在我國的發展和生產上的病害防治工作。1960年代后，西方發達國家隨著“農業現代化”進程的逐步推進，病害問題日顯突出。為有效防治采取了包括大量投入化學品和發展并布局抗性品種等一系列方法，但隨之而來的是環境污染、農藥殘留、病菌耐藥性、品種抗病性喪失以及新發和突發病害等問題的嚴重發生。鑒于此，人們開始對病害的發生發展規律和防治理論進行反思，逐步發展出了以生態學為基礎，兼及經濟和社會層面諸多問題的“有害生物的綜合治理”（integrated pest management， 簡稱IPM）理論。我國的同類問題出現稍晚，但老一輩的植保專家通過長期的探索和實踐亦于1970年代提出了與“IPM”類似的“預防為主、綜合治理”的植保方針，有力地推動了植保工作的發展，促進了農業生產的發展，并且今后仍將在植保工作中繼續發揮作用。但不可否認的是這類“綜合治理”其目標基本上仍然是指向“有害生物”。然而，事實上處于農田生態系統核心位置的物種是農作物，農業措施是影響農田生態系統的主要因子，“有害生物”的成災大多只是不良農業生產措施或者環境條件的“副產品”。因此，應該承認植物病理學科發展到今天盡管在病原生物學、侵染原理、發生規律、監測預警、抗性生理、抗性遺傳、分子病理學和防治原理等諸多方面取得了令人矚目的成就，但就植物病害的發生原因而言其認識并不全面和完善，或者說尚未徹底擺脫“病原學說”的影響。gzslib202204041206

傳統的“病原學說”限制了植物病理學學科的健康發展，建立在該學說基礎之上的病害防治指導思想和各類病害防控手段在生產上也日顯弊端?；瘜W防治是病害防治的重要手段，但不足之處也顯而易見。首先，當前殺菌劑的機理多以殺菌或抑菌為主，很少考慮增強寄主抗性，更不可能顧及環境的改善，以至于在很多情況下病害防治基本等同于藥物噴撒。其次，由于殺菌劑的大量使用造成了對病原物生存空間的過分壓縮，最終引發了病原物抗（耐）藥性水平的不斷提高和眾多化學農藥使用價值的喪失。第三，當前市場上的殺菌劑大多為殺真菌劑。殺線蟲劑和殺細菌劑的種類很少，生產上的選擇余地不大。殺病毒劑尚未問世，仍有待努力。第四，當前的殺菌劑主要用于種傳和地上部病害防治。土壤化學熏蒸是高經濟價值作物土傳病害的重要防治途徑，但當前可用的藥劑很少，已有的幾種也因環境相容性差、成本高、施用不便和效果差強人意而使應用受限。最后，化學防治也常因安全性差、污染重和殘留多等而備受詬病?？共∑贩N的選育和利用是病害防治的另一支柱性手段，因經濟有效而備受青睞。但目前看來僅對由寄生性較強的部分所謂“高級寄生物”引發的病害有效。對普遍發生的由多病原復合侵染引發的病害，欲培育抗病品種存在技術上的困難;對占比很高的由弱寄生物引發的各類潰瘍、腐爛、死棵、矮化、黃化和長勢衰弱等病害并未發現所謂的抗性基因;對生產中廣泛發生的由“微病原（minor pathogens）”或“根際害菌（deleterious rhizobacteria）”[16]參與其中而發生的植物“亞健康”問題更是無能為力。農作防治在我國已有數千年的歷史，是傳統農業的精華，今后無疑應予以傳承和發揚光大。但包括輪作、間作套種、曬田、調節播期和土壤有機改良等在內的許多優良農作措施迄今仍多為經驗之談，要廣泛推行必須進一步明確其機理，并予以總結、提升和規范。檢疫和撲滅是植物病害防控的重要手段，對防止外來物種的入侵無疑是重要的。但針對原本是或者已經成為農業（甚或自然）生態系成員的所謂“病原”而進行的檢疫和捕殺，實踐證明其效果非常有限。一些地方為了消滅此類病原而對發病寄主植物進行圍堵、砍伐、“清零”的做法更是徒勞無益。

綜上所述，建立在“病原學說”基礎之上的植物病理學科雖然在宏觀和微觀層面的諸多分支學科中取得了長足的進展，對現代生命科學和農學貢獻巨大，由其衍生而來的病害防治指導思想和措施在過去的百余年間在農業生產上也發揮了十分重要的作用，但距離全面準確認識病害發生的原因和生產上的“可持續植保”或“可持續農業”目標尚有距離，不能完全滿足現代農業生產與經營對植物健康的需求，必須予以補充、完善甚至修正。

4 對病害本質的再認識和防治指導思想的再思考

傳統病理學肯定病原菌的存在和作用無疑是正確和進步的，是唯物論在與唯心論對決中的勝利。但過分、片面和孤立地強調病原物的作用，就走向了機械唯物論和形而上學的道路，會阻礙對病害發生過程和本質的全面準確理解，從而妨礙防治策略的正確制定，導致防治措施的事倍功半甚至走入誤區。對于這種偏向，早在19世紀后半葉就有包括晚年的巴斯德本人、Julius Kuhn、Paul Sorauer、Robert Hartig和Marshall Ward等在內的眾多微生物學和病理學家提出了類似的意見，并指出不考慮環境因素影響的病因研究是沒有希望的[1718]。1933年Link發表了著名的《Etiological phytopathology》，進一步指出“病原學說”是在19世紀中后期盛行于自然科學界的“機械還原論”思潮推動下尋求單一外部病因的產物，并認為必須用“全面病因學說（thoroughgoing etiology）”取代之前的“假病因學說（pseudoetiology）”，即在考慮病原物的同時，也要考慮環境的作用和寄主的狀態[19]。1976年Robinson在病害三角中又加入了“人為干預”因素，提出了病害發生的四面體概念[20]。1978年Wallace更建議用“決定子（determinant）”代替病理學文獻中常用的“原因（cause）”一詞[18]。此后又有許多學者指出應加強“誘病因子（predisposition）”和“應力（stress）”及“應變（strain）”等方面的研究[21]。我國著名植物病理學家陳延熙先生也曾于20世紀七、八十年代在各種場合反復強調人為、理化和微生物因素在病害發生發展中的作用，并極力倡導“全面病原學說”和推動生物防治的研究和應用[22]。曾士邁先生也曾著文指出建立在病原生物學基礎之上的防治理論的不足，強調生物和農業措施在病害發生中的作用，并認為通常所說的包含寄主、病原和環境因素的“病害流行三要素”只是存在于更為復雜的農田生態系中的一個“子系統”[23]。但是“病原學說”或“唯病原論”作為一種學術思潮，其影響力太過強大，其基本理念已經深深植根于從普通學子到資深學者的腦海中。盡管有眾多學者極力呼吁，但并未能從根本上撼動。直至今日，仍有許多學者試圖通過一些非自然的接種手段（如人為制造傷口）將一些病害的原因歸咎于一些原本并不致病或者致病力很弱的“兼職寄生物（facultative parasites）”的“侵染”，并以此作為進一步研究和防治的依據。

當今中國農業成就非凡，其生產條件和情形與30年前已不可同日而語，但在很大程度上也可認為是一種在經濟利益驅動下的對水、土、礦產和能源等自然資源的一種掠奪性經營。土地的大規模流轉和“一地一品”政策的廣泛推行使單一作物的大面積集約化種植成為現實，極大地方便了農產品的生產、加工和貿易，但同時也導致農田生態系統的極度脆弱，加速了有害生物的大量累積、寄主抗性的喪失和病害的蔓延;只用地不（少）養地的做法導致土壤有機質含量大幅下降;長期大量施用化肥導致土壤理、化、生物學性狀嚴重劣化;偏施大量元素致中微量元素嚴重缺乏;不恰當的大水漫灌致作物根系嚴重發育不良。在這種環境下生長的作物雖不致立即死亡，但已處于嚴重的衰弱和“易感”狀態，那些量大且廣、原本并不致病的“病原物”就會乘虛而入，引發諸如腐爛、黃化、早衰等癥狀，并致產量下降和品質降低。依靠加量施用化學農藥和化肥，雖仍可勉強維持一定的產量，但成本高居不下，副作用明顯。因此，對我國當前農業生產中的眾多病害的發生原因而言，環境可能起著比“病原”更重要的決定性的作用。“病原物”的存在，甚至大量存在，并不等于病害的發生，而且事實上在很多情況下也難以人工接種成功。因此，所謂的“病原侵染”可能只是作物生長不良的結果，而并不是病害發生的真正原因，或者至多只是病害發生的條件之一。病害之所以發生，完全有可能是由于植物體質首先發生了異常，才導致一些“兼職病原物”的“侵染”。這與醫學上非致病菌在宿主免疫功能下降、寄居部位改變和人體內菌群失調等條件下轉變為致病菌，造成人體感染的原理一致，與常見的感冒、上火、老年性肺炎和肝炎等疾病類似。因此，植物病害的嚴重發生與人類的經濟活動直接相關，在一定程度上可以說是對人類向自然界過度索取的一種報復，也可以說是一種“人害”。因此，在許多植物病害名稱后面緊跟或者標注一個和多個“病原物”學名來試圖加以注解的做法，事實上是對學術界和公眾的誤導！gzslib202204041206

由此進一步引申，今后對病害防治的指導思想應該是“有所為”和“有所不為”?！坝兴鶠椤币饧床环湃尾『Φ陌l生和泛濫或在病害防治上的“無為”態度，而是要采取措施設法減輕病害的發生和保證一定量的農產品產出。“有所不為”即是要正確對待“病原物”的存在，放棄非敵即友和非友即敵的觀念和“零和博弈”的做法，學會與“病原物”長期和平相處，而非趕盡殺絕這種既無必要也不可能的做法。在具體防治措施上，最重要的是將土、肥、水、藥與植物的免疫機制通盤考慮，采取各種理、化、生物和農作措施或其綜合，營造一個適宜于植物生長而不利于“病原物”生長的環境，使植物保持一個健康生長的狀態。而不是一味地把目標鎖定在杜絕和消滅“病原微生物”上。因此，如何調控環境、增強長勢和提高作物對病害的整體抵抗能力，從而使作物避免被“感染”，應是治理病害特別是由廣泛存在的“兼職病原菌”引發的病害的正確途徑。如此，或可既最大限度地提高農業綜合生產能力，又達到資源合理利用及環境保護的目標，確保我國農業生產的可持續發展。

5 植物醫學學科和生產應用實踐

“植物醫學（phytomedicine）”一詞在二次世界大戰前即已在西歐主要是德國出現，其后該概念逐步為一些植物保護工作者所接受，并形成一批支持者[24]。迄今，已有德國、美國、俄羅斯、奧地利、日本、韓國、泰國等國和我國臺灣地區的20余所大學設置了植物醫學或植物保健相關專業[25]。在我國，“植物醫學”的概念大家也并不陌生。特別應該提到的是原北京農業大學已故植物病理學家陳延熙教授在1980年前后曾在多種場合倡導“植物醫學”的理念，并付諸實踐[26]，本文即是對該理念的傳承和發展。曾士邁先生也曾著文闡述植物醫學和植物醫院的諸多問題，并認為未來植物醫學將與人醫學和獸醫學形成鼎足之勢[27]。1990年代為有效推廣植保技術和提升防治水平，我國從上到下建立了近萬所“植物醫院”，幾乎完全替代了原來的植保站和植保服務體系，但由于知識更新未能跟進、管理認證缺失和專業人才的匱乏，致使名不符實，結果是不了了之。1996年中國農業大學已故昆蟲學教授管致和先生組織一批學者合著了我國第一本該方面的專著《植物醫學導論》[24]。該書的出版無疑對推動本學科在我國的發展具有正面的意義。但因參編人員較多，各人的學術背景、專業特長和生產實踐經驗有異，致學術思想未能貫徹全書始終、素材的取舍未進行反復斟酌和寫作風格各具特色。因此，該書一直停留在“導論”階段，迄今未見再版。2017年青島農業大學的植物保護系更名為植物醫學學院，這是我國在該領域的一個標志性事件，但遺憾的是該校2021年8月份的網站顯示該學院下面目前僅設一個植物保護專業（http：∥zwyxxy.qau.edu.cn/content/xyjj/a42ec70668c84d3cba9dc95518387589），而且該更名更多是出于公眾對本學科更易認知和學生更易就業的目的。未來該學科在我國的實質性成長仍任重道遠。

按前人所述“植物生病是植物在生物和非生物因素作用下植物代謝功能失調所引起的植物生命活動系統的不協調” “植物醫學是研究植物的生命活動，通過增進健康和防治疾病以提高其生產量及品質的知識體系和實踐活動”[25]。上述描述，雖顯寬泛，但其方向和思路無疑是正確的。很顯然，“植物醫學”目前雖未有一個公認的定義，但其研究范圍已經遠遠超出了以“有害生物綜合治理”（IPM）為核心內容的傳統植物保護學科的框架。筆者認為也可稱之為另一種內涵的IPM，即建立在“全面病因學說”基礎之上的“植物綜合管理（integrated plant management）”，或者ICM（integrated crop management）。按照該理念，農作物應是農田生態系統的核心，農業生產活動的目標是維持和增進農作物的健康和產出，而有害生物只是影響作物健康的一個方面，不可錯位甚至本末倒置。至于植物醫學的研究范疇和內容，與醫學相類似，也可包括基礎醫學、預防醫學和臨床康復醫學等等分支。毫無疑問，深入開展基礎植物醫學對認識病因和闡明發病規律意義重大。但目前的重點似應放在植物預防醫學，特別是病害預防和保健措施的研究上，具體可包括以輪作間套和水肥管理為代表的健康栽培防治、以抗病品種和誘導抗性為主的抗性利用和以有益微生物和綠色無公害化學農藥合理使用為核心的農田生態系統調控等。當然，在預防未能完全奏效時，采取包括消除有害天氣因素影響（如溫室保溫）和加強水肥管理以促進生長、增強抗害和代謝補償能力方面的緩解和治療措施也在所難免。

“植物醫學”理論體系在我國雖尚未成形或面世，但在該學科觀點指導下的病害防治成功事例正與日俱增。蘋果是我國的第一大水果，種植面積約220萬hm2，但腐爛病頑疾長期困擾我國蘋果產業發展，于1948年—1951年在東北和華北、1960年—1962年在東北、1975年—1977年在東北和華北、1985年—1987年在各大果區和21世紀初在北方果區曾經五度嚴重流行，成為蘋果產區揮之不去的夢魘[28]。過去數十年，學界和業界一致認為該病的嚴重發生與由社會因素導致的果園荒蕪、疏于管理和掠奪性經營而引發的樹勢衰弱有關，但具體情況不明。為有效防治該病，針對“病原菌”也發明了包括清除菌源、重刮皮和化學治療等在內的一系列方法，但結果不盡如人意。王金友等早年的研究發現春季樹皮含鉀量與腐爛病發生程度呈極顯著負相關，春季增施鉀肥可顯著提高樹皮含鉀量并減輕腐爛病發生程度[29]。近年西北農林科技大學孫廣宇教授團隊通過多年的持續努力，進一步證實該病的發生與否與樹體營養狀況直接相關，特別是與氮和鉀的含量及其比例關系密切。當樹體葉鉀含量達到1.3%以上、氮鉀比不超過2∶1時，樹體對腐爛病高抗甚至免疫。鉀含量越低，氮鉀比越高，腐爛病發生越重[3031]。而生產上大多數果園，葉鉀含量在0.6%～1.2%，且氮肥用量普遍偏高。機理研究進一步顯示，在高鉀條件下樹體內苯丙烷類和萜類植保素大量合成，并可達到幾乎完全抑制腐爛病菌擴展的程度（未發表資料）。因此，鉀元素營養不良才是蘋果樹腐爛病發生的主要元兇！據此，孫廣宇教授團隊提出了“減氮增鉀平衡樹體營養控制蘋果樹腐爛病”的新技術。其核心是利用栽培學手段將葉鉀含量提高到1.3%以上，氮含量控制在2.2%～2.4%，使樹體營養含量及比率達到合理水平。目前該技術已在陜西、河南、甘肅、山西等黃土高原蘋果產區推廣3萬余hm2，整體發病率減少85%以上，并有效減少了氮肥施用量，實現了蘋果樹腐爛病的高效綠色防控[3031]。棉花早衰是影響我國棉花生產的重要問題，多年來一直未找出病因和有效的解決辦法。中國農業科學院植物保護研究所棉病組近年系統研究了該問題。他們注意到在新疆地區棉花生長的中后期，一旦出現低溫多雨天氣，在短短一兩個星期內，棉花早衰即暴發成災。觀察發現這些衰老葉片上遍布主要是由鏈格孢Alternaria alternata 引起的輪紋斑。但用從各棉區分離的17株“病原菌”接種正常生長的棉花葉片，并不能成功侵染[32]。系列低溫逆境處理（白天/晚上：20℃/16℃，16℃/12℃，12℃/8℃）3 d后的接種試驗結果表明，經處理后的植株葉片上病斑出現早并可持續擴展。而一直在正常溫度下（白天/晚上：28℃/20℃）生長的棉花其葉片上盡管也可產生微小病斑，但幾乎不擴展。接種15 d后的病情指數調查結果顯示，在經上述不同低溫預處理的棉株葉片上的病情指數分別為17.0、49.0和85.0，而對照植株葉片上僅為9.0。此外，棉株前期在白天16℃/晚上12℃的低溫條件下暴露時間愈長，后期病斑出現的時間愈早，病害發生愈重[5]。機理研究結果表明，低溫可致棉花葉片中丙二醛含量增加、電解質滲漏、可溶性蛋白和葉綠素含量下降等[33]。上述結果證明盡管鏈格孢在自然界廣泛存在，但如果沒有低溫對棉花造成的生理傷害，就不會有輪紋斑病的發生，因此低溫冷害在棉花輪紋斑病的發生中具有決定性的作用。由此，筆者進一步認為輪紋斑病的發生只是棉花遭受低溫冷害侵襲后的結果和表現形式之一，不正常的棉花生理狀態是內因，而鏈格孢的存在只是外因，外因一定是通過內因而起作用。事實上，棉花在遭受低溫冷害后除了發生輪紋斑病外，還有諸多由不明“病原物”引發的諸如葉片失綠、發紅、焦枯、脫落和棉根轉黃變黑等所謂的“病害”[32]，其情形可類比人體受涼后所引發的感冒、咳嗽、上呼吸道感染等各類疾病。為有效預防棉花的早衰，該團隊進一步研究了鉀含量與鏈格孢菌侵染的關系，證明缺鉀明顯增加發病。表現為病斑出現早、多和大，并且有明顯的劑量依從關系[33]。此外，也發現品種間早衰的程度也有所差異[34]。據此，該團隊提出了貫穿棉花生產各環節包含“選種、壯苗、補鉀、抗逆、防病”一體化的早衰防控技術體系，并在全國范圍內試驗、示范、推廣和應用，有效緩解了棉花的早衰問題[35]，2014年該成果被評為中國植物保護學會科學技術成果二等獎。與鐮孢菌、絲核菌、腐霉和柱孢菌等相關聯的大姜、菠菜、黃瓜、番茄、辣椒和人參屬藥材等眾多園藝作物的爛根、死苗爛棵或連作障礙近年一直是困擾我國園藝作物生產的重要問題[36]。藥劑防治雖有一定的效果，但事倍功半。中國農業科學院植物保護研究所土傳病害生物防治團隊基于“全面病因學說”，通過二十余年的治理研究和實踐，提出了以健康栽培管理為核心的設施蔬菜土傳病害綜合治理技術體系。主要內容包括：1）在氣候、作物生長期和經濟產出等條件允許的地方，對病害發生嚴重的地塊采用日光消毒結合“棉隆”熏蒸進行土壤處理;2）根據防治對象選擇使用相應的淡紫擬青霉Paecilomyces linacinus、芽胞桿菌Bacillus spp.和黏帚霉Gliocladium spp.等有益微生物制劑，進行底施、追施或與育苗基質混用等;3）在土壤養分分析和作物需肥規律研究的基礎上，合理使用氮磷鉀和中微量元素肥料，并注意生長期全程控水;4）對酸化和鹽漬化嚴重的土壤進行改良，避免根系發育不良。為實施上述技術，該團隊近年開發了生物農藥、有機肥、生物肥和功能性水溶肥等產品20余個，并獲得登記。在山東、河北、遼寧、內蒙古和河南等主產區多年的推廣實踐證明，該方案行之有效，極大地緩解了困擾當地生產多年的根系發育不良、死苗爛棵和根病嚴重問題，產量大幅增加，農藥和化肥用量比常規可減少30%以上，經濟、社會和生態效益十分明顯，2019年被中國農學會評為農業農村領域十大新技術之一[37]。除上述例證外，國內相關單位依據“植物保健醫學”原理先后在甘薯黑斑病[38]、板栗干腐病[39]、人參屬植物根腐病[4041]和柑橘黃龍病[42]等一大批病害的治理方面均取得了顯著的進展，限于篇幅此處不再一一贅述。未來包括各種禾谷類作物的紋枯病、蔬菜疫病、油料作物菌核病，甚至稻瘟病和一些病毒病的防治也必將由此而取得進展。gzslib202204041206

6 展望

我國的植保工作者在病害研究和防治方面付出了許多辛勤的勞動，為保障國民的食物和纖維供給做出了巨大的貢獻。但是，也應該承認我們對許多病害的成因和發展規律尚缺乏深入全面的了解，對我國農業現代化進程中出現的一些病害問題目前還沒有有效的防治手段，有時甚至束手無策或者防治措施副作用太大。未來，學會如何既與自然界和諧相處，又能從自然界中獲取充足的食物和纖維將是我們這樣一個地少人多國家的植物病理學工作者所面臨的一項十分艱巨的任務。充分借鑒現代醫學，特別是保健醫學和健康管理學[43]方面的理論和方法，在吸收現代生態學、栽培學、土壤肥料學、農藥學、微生物學、分子生物學、系統工程學和信息技術等學科的新理念和新技術的基礎上，敞開思路，努力探索，艱苦攻關，積極推動“植物醫學”的理論研究和“臨床”應用實踐，應是提高植物的整體健康水平和減輕病害為害的有效途徑。相信不久的將來，“植物醫學”的理論體系必將更加完善，應用技術也會日臻成熟，我們一定能拿出更多經濟、有效和可行的辦法來解決我國農業現代化過程中所遇到的病害問題。這方面理論和實踐的創新除將改變植物病理學的面貌外，也將充實和豐富現代農學、生態學乃至整個生命科學的內容，成為生命科學中與醫學和獸醫學并列的一個重要方面。

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