文|梁鳴早 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(jié)構(gòu)的建議

文|梁鳴早 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)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(xiàng)技術(shù)，提高植物免疫力，建立植物防御體系，來防治病蟲草害，這對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整有重要意義。

因農(nóng)作物播種面積逐年擴(kuò)大、病蟲害防治難度不斷加大，我國(guó)農(nóng)業(yè)病蟲草害十分嚴(yán)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(xué)農(nóng)藥，農(nóng)藥使用量總體呈上升趨勢(shì)，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(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)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(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家采取了一系列舉措，向綠色發(fā)展、農(nóng)藥使用量“零增長(zhǎng)”的目標(biāo)邁進(jìn)。農(nóng)藥行業(yè)未來的發(fā)展面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，面對(duì)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(jié)構(gòu)。從植保角度變化趨勢(shì)來看，病蟲草害防治時(shí)期從中后期向早期關(guān)注，防治部位從地上部轉(zhuǎn)向兼顧地下根系，以及防治時(shí)期從治療向預(yù)防的轉(zhuǎn)變，以實(shí)現(xiàn)對(duì)病蟲害高效防治和高產(chǎn)的目標(biāo)。實(shí)踐“預(yù)防為主，綜合防治”的植保方針，采取防重于治的多項(xiàng)技術(shù)，來防治病蟲草害，這對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整有重要意義。

我國(guó)物種豐富、氣候多樣，造就了我國(guó)的生物多樣性。從我國(guó)病蟲草害的資料來看，我國(guó)農(nóng)田能使植物致病的微生物有三類：真菌、細(xì)菌和病毒，僅致病真菌就約有2000多種；致病的細(xì)菌就有五個(gè)屬；致病的病毒有5大類群的16個(gè)科49屬。病毒利用細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)進(jìn)行增殖并占領(lǐng)整個(gè)植株，對(duì)植物來說是毀滅性的災(zāi)難。

用營(yíng)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(fù)責(zé)人朱書生 提供）

我國(guó)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(huì)遭遇200多種害蟲，而蘋果會(huì)遭遇400多種。我國(guó)雜草種類多達(dá)500多種。僅稻田之中，雜草種類就有200種。

由此可見，對(duì)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(duì)現(xiàn)在的植保工作仍有意義，應(yīng)該再次提起，為現(xiàn)代農(nóng)民所理解和傳承。

用營(yíng)養(yǎng)加脅迫建立植物的防御體系

作物受到侵染時(shí)最需要的是營(yíng)養(yǎng)，而不是農(nóng)藥。從栽培和生理角度看，作物受到侵染時(shí)，用營(yíng)養(yǎng)也比用藥更有效。農(nóng)作物受侵染時(shí)的第一反應(yīng)是激活超敏細(xì)胞死亡程序，在受損部位出現(xiàn)壞死斑點(diǎn)或脫落。這是隔斷病毒和植物體的關(guān)系，這僅是局部反應(yīng)，隨后，植物會(huì)在短時(shí)間內(nèi)做出一系列反應(yīng)，幾分鐘內(nèi)所有細(xì)胞由初生代謝轉(zhuǎn)入多途徑的次生代謝，由植物體內(nèi)的信號(hào)物質(zhì)將這一逆境信號(hào)傳遍全身，防御反應(yīng)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(xì)胞壁、產(chǎn)生逆境蛋白——幾丁質(zhì)酶能降解病蟲害的細(xì)胞壁，同時(shí)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(shí)給作物補(bǔ)充小分子有機(jī)物、礦物質(zhì)、有益菌等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能起到外在補(bǔ)充、內(nèi)在激活的作用。

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

經(jīng)過多年的研究實(shí)踐和檢驗(yàn)，我們總結(jié)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(shù)，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(jìn)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(yùn)城市新絳縣農(nóng)民在不斷實(shí)踐中總結(jié)了有機(jī)物耕層發(fā)酵的新技術(shù)。耕層發(fā)酵就是將底施物料直接運(yùn)到地里，將有機(jī)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(jī)旋耕2～3遍，5～7天就可播種或移栽。據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民反映，一個(gè)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(shí)了科學(xué)界對(duì)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(jiǎn)單方法解決了作物對(duì)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(shì)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(dòng)者，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最活躍的生力軍。施撒的有益菌復(fù)合菌群可以形成完整食物鏈，優(yōu)勢(shì)菌群在土壤中以軍團(tuán)作戰(zhàn)的方式快速占領(lǐng)優(yōu)勢(shì)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(jī)物生成的小分子高活性的有機(jī)氮，替代尿素。有益菌群可抑制土壤中的根結(jié)線蟲和地下害蟲，能消滅耕層各種病菌，可替代化學(xué)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(jī)種植中作用是多方面的：它們是形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)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(yíng)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(jì)的微生物。多年來，化學(xué)農(nóng)業(yè)只強(qiáng)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(zhǎng)必需17種元素除碳、氫、氧、氮外的元素補(bǔ)充均可以來自天然礦物質(zhì)，天然礦物質(zhì)中還含有對(duì)植物生長(zhǎng)的有益元素和生命元素。

四是在植物生長(zhǎng)過程中用脅迫誘導(dǎo)和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充建立作物防御機(jī)能。中國(guó)農(nóng)科院李純忠研究員上世紀(jì)70到90年代對(duì)我國(guó)“名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品的土宜”問題進(jìn)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(zhǎng)在巖石中的武夷山大紅袍和生長(zhǎng)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(jié)出在良好的土壤條件上生產(chǎn)名特優(yōu)農(nóng)產(chǎn)品，同時(shí)使植物具有防控病蟲草害能力的三個(gè)要素：環(huán)境脅迫或人造脅迫、基因控制、營(yíng)養(yǎng)元素的平衡供應(yīng)。簡(jiǎn)而言之，就是選取優(yōu)質(zhì)品種，保證作物所需的不同營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)強(qiáng)度均衡，同時(shí)利用脅迫誘導(dǎo)，打開植物的次生代謝，實(shí)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(yīng)用

1891年德國(guó)科學(xué)家科塞爾明確的將植物的生命活動(dòng)的代謝分為：維持生命的初生代謝和適應(yīng)環(huán)境的次生代謝。植物初生代謝是參與植物內(nèi)營(yíng)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(shí)、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(shí)間內(nèi)，其體內(nèi)細(xì)胞會(huì)從初生代謝轉(zhuǎn)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(fēng)味物質(zhì)和人類必需營(yíng)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?jǐn)_，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(shì)，用來戰(zhàn)勝競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，以提高自身的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，次生代謝被應(yīng)用到作物管理中。作物生長(zhǎng)期間進(jìn)行人造脅迫加上葉面補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，打開植物的次生代謝并使其充分運(yùn)轉(zhuǎn)。田間的任何一次擾動(dòng)就是對(duì)作物進(jìn)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(jìn)行物質(zhì)和能量交換活動(dòng)跨越細(xì)胞膜的脅迫。人造脅迫可產(chǎn)生誘導(dǎo)性系統(tǒng)抗性,可在病、蟲、草害和災(zāi)害性天氣到來之前開啟次生代謝，同時(shí)添加必需的礦物質(zhì)營(yíng)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(biāo)寄托在轉(zhuǎn)基因技術(shù)上，而從植物生理學(xué)視角看，農(nóng)作物抗性和品質(zhì)的提高可以通過脅迫和營(yíng)養(yǎng)解決。植物的次生代謝是在脅迫中產(chǎn)生的，也會(huì)在脅迫中再現(xiàn)，從事的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)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(jī)蔬菜大棚對(duì)比

仲元蔬菜有機(jī)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(xùn)練，冬天種菜需把種子放冰箱2～3小時(shí)抗寒訓(xùn)練；夏天種菜需把種籽放在陽光下暴曬2～3小時(shí)抗熱訓(xùn)練；作物的抗逆和抗病蟲能力提高。2013年8月份，中國(guó)農(nóng)科院的研究人員訪問山西省新絳縣，氣溫高達(dá)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(xùn)練過的大棚黃瓜還處于旺盛生長(zhǎng)期，據(jù)生產(chǎn)者說黃瓜還能長(zhǎng)一個(gè)半月。這說明對(duì)種子進(jìn)行處理早期脅迫的生理意義。

上個(gè)世紀(jì)70年代末，河北省廊坊市的蘇寶劍擔(dān)當(dāng)生產(chǎn)隊(duì)長(zhǎng)的時(shí)候，有一年春季在玉米小苗期遭遇雹災(zāi)，他號(hào)召社員剪掉被砸倒的小苗，結(jié)果那一年，他們隊(duì)里的玉米獲得豐收。此后，他便一直想怎樣用機(jī)械化的手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)玉米小苗的有效割葉，以此來刺激玉米小苗的生長(zhǎng)，增加玉米的抗逆性。幾十年后，他發(fā)明了玉米割苗機(jī)，在玉米幼苗在長(zhǎng)到5～6片葉時(shí)進(jìn)行，把玉米苗在從根部起第一個(gè)葉片以上全部割掉，實(shí)現(xiàn)了割葉的抗倒伏、抗旱根系發(fā)達(dá)、減少蟲害、增產(chǎn)20～30%的良好效益。這是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)運(yùn)用機(jī)械化手段來解決對(duì)農(nóng)作物的早期脅迫管理的問題。

目前我國(guó)農(nóng)業(yè)中普遍存在過量使用氮、磷、鉀肥，同時(shí)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(duì)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(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)，用略帶傷害性脅迫打開作物的次生代謝，生產(chǎn)出營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、抗逆性強(qiáng)、風(fēng)味獨(dú)特、耐儲(chǔ)存、產(chǎn)量高的農(nóng)產(chǎn)品，此技術(shù)體系有理論和社會(huì)生態(tài)意義，對(duì)我國(guó)農(nóng)藥發(fā)展也有一定的指導(dǎo)意義，值得進(jìn)一步研究和推廣。

從植物生理與營(yíng)養(yǎng)角度對(duì)調(diào)整農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)提出幾點(diǎn)建議：一是增加礦物質(zhì)農(nóng)藥市場(chǎng)份額。礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素在作物次生代謝中有不可替代作用,當(dāng)一種或多種元素不足或缺乏會(huì)導(dǎo)致植物次生代謝的空轉(zhuǎn)。通過補(bǔ)充土壤中的礦物質(zhì)，為植物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)植物的次生代謝。目前市場(chǎng)上已有不少國(guó)家批準(zhǔn)的土壤調(diào)理劑產(chǎn)品。二是增加有益微生物菌劑市場(chǎng)份額。生物農(nóng)藥以其安全、高效的優(yōu)勢(shì)，有不可替代的使用價(jià)值以及巨大的潛力。三是增加中草藥制劑的市場(chǎng)份額。中草藥制劑以其無污染、無殘留、高效殺蟲的優(yōu)勢(shì)，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(jī)械市場(chǎng)份額。機(jī)械化割苗對(duì)減少病蟲害提高植物免疫力有很好的效果，同時(shí)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(jī)械化發(fā)展，生產(chǎn)、推廣中耕除草機(jī)械。五是減少化學(xué)農(nóng)藥、激素、農(nóng)膜和除草劑的市場(chǎng)份額。這些產(chǎn)品會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境、人體健康帶來巨大危害，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整方面，農(nóng)藥亟待研發(fā)高效、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的農(nóng)藥品種。