中國工程院院士康振生
2021年我國通過病蟲害防控，挽回糧食2500億斤，占到全國糧食總產(chǎn)量的18.3%
“病蟲害是永恒的問題，處理這些問題不可能一勞永逸，而且病蟲害的種類和危害水平也在不斷發(fā)生變化。作為應(yīng)對，我們唯有加強抗病品種選育，加強作物病蟲測報預(yù)警，加強綠色低毒農(nóng)藥篩選，加強公益性防控措施的應(yīng)用推廣。”
科學(xué)有效防控農(nóng)作物病蟲害，是保障國家糧食安全和農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要措施。中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會近日發(fā)布了2022重大問題難題，如何科學(xué)有效防控小麥莖基腐病位列10個產(chǎn)業(yè)技術(shù)問題之一。
小麥赤霉病、條銹病、莖基腐病等被稱為“小麥之癌”，我國幾代科學(xué)家以及眾多農(nóng)業(yè)工作者為守護糧食安全與之進行了不懈的斗爭。長期從事小麥重大病害發(fā)生規(guī)律與防控技術(shù)研究工作的中國工程院院士、旱區(qū)作物逆境生物學(xué)國家重點實驗室主任康振生是其中的代表之一。
近日，結(jié)合如何科學(xué)有效防控小麥莖基腐病，當(dāng)前條銹病防控形勢為何依然嚴(yán)峻，怎樣對幾種主要的小麥病害進行有效防控等問題，記者采訪了康振生院士。
與小麥病害打了一輩子交道的康振生認(rèn)為“蟲不成災(zāi)，病不流行”的關(guān)鍵是“預(yù)防為主，綜合防控”。“病蟲害是永恒的問題，處理這些問題不可能一勞永逸，而且病蟲害的種類和危害水平也在不斷發(fā)生變化。作為應(yīng)對，我們唯有加強抗病品種選育，加強作物病蟲測報預(yù)警，加強綠色低毒農(nóng)藥篩選，加強公益性防控措施的應(yīng)用推廣。”康振生說。
與小麥病菌爭奪糧食
記者：你是怎樣接觸并進入到植物病理學(xué)這一專業(yè)的？該專業(yè)對確保國家糧食安全有何重要意義？
康振生：我是恢復(fù)高考后的第一批學(xué)生。在來楊凌的西北農(nóng)學(xué)院（西北農(nóng)林科技大學(xué)前身之一）上學(xué)之前，我在陜西省石泉縣下鄉(xiāng)。在生產(chǎn)隊里，我辦過壓面機房，也養(yǎng)過豬。當(dāng)年填報志愿時報的是西北農(nóng)學(xué)院的農(nóng)業(yè)機械化專業(yè)，后來被植物保護專業(yè)錄取了。我當(dāng)時還不太明白這個專業(yè)究竟是干什么的，一個大隊會計告訴我是研究作物病蟲害的。
入學(xué)后，我們對知識的渴求非常強烈。大二時，教授植物病理學(xué)的李君彥老師課后開座談會，從一片發(fā)病的海棠葉子講起，說田間農(nóng)作物也可能受到這個病原菌的侵染，引起病害造成損失。從那時起我就對植物病理學(xué)比較感興趣了，還跟李老師做了棉花病害防治的畢業(yè)實習(xí)。
確保糧食安全在我國是一個永恒的主題。幾十年來，我們在追求農(nóng)產(chǎn)品的高品質(zhì)、高產(chǎn)量過程中，改變了農(nóng)田環(huán)境，作物對病蟲害的抗病性降低。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境下，我們的農(nóng)業(yè)遺傳體系變得脆弱，病蟲害易造成流行和危害。植物保護、病蟲防控對我們保障糧食安全具有非常重要的作用。2021年我國通過病蟲害防控，挽回糧食2500億斤，占到全國糧食總產(chǎn)量的18.3%；2021年，我國通過病蟲害防控，避免730億斤、占總產(chǎn)量26.3%的小麥減產(chǎn)。
記者：你帶領(lǐng)團隊創(chuàng)建的小麥赤霉病綜合防控技術(shù)體系，在我國主產(chǎn)麥區(qū)應(yīng)用推廣，取得了哪些效益？
康振生：小麥赤霉病是一種世界性的穗部病害，可由多種真菌侵染引致。在我國，該病害主要流行于長江中下游冬麥區(qū)、華南冬麥區(qū)、黃淮流域冬麥區(qū)和東北三江平原春麥區(qū)，是小麥的主要病害和重點防治對象。小麥赤霉病不僅能造成小麥的嚴(yán)重減產(chǎn)，而且受侵染小麥籽粒含多種真菌毒素，可引起人畜中毒和嚴(yán)重疾病。因此，國內(nèi)外都投入了大量財力及人力，用于該病防治策略和寄主抗病機制方面的研究。
1997年，我在德國做了幾年研究，在國際上首次明確了赤霉病菌的侵染時間、部位和途徑，糾正了國際上對侵染過程一些錯誤與不全面的認(rèn)知。過去，大家認(rèn)為盛花期是赤霉菌侵染小麥的主要時機，同時也是防治小麥赤霉病的最佳時機，后來，我們將這個時機糾正為初花期。
我們團隊篩選出了一批三唑類的殺菌劑，解決了國內(nèi)防治赤霉病時藥劑使用單一問題。同時構(gòu)建起赤霉病綜合防治技術(shù)體系，建立了“分區(qū)治理、主動出擊、見花打藥”的病害防控關(guān)鍵技術(shù)，這使得防治效果由原來的30%左右提高到如今的77%，年均挽回小麥損失56億斤。
記者：小麥條銹病常造成小麥減產(chǎn)10%～30%。你們是如何與小麥條銹菌變異這一世界難題持久作戰(zhàn)的？
康振生：小麥條銹病是通過空氣傳播的低溫真菌病害。幾十年來，我國一代代科學(xué)家不懈研究、辛勤工作，奠定了小麥條銹病的科研基礎(chǔ)。我的老師李振岐院士、陜西省農(nóng)科院劉漢文研究員等老一輩科學(xué)家，早在上世紀(jì)50年代就騎著毛驢，于夏秋季節(jié)在西北各地調(diào)查研究、模擬實驗。他們發(fā)現(xiàn)，每年我國東部小麥條銹病的發(fā)病菌源都是從西部吹過去的，而甘肅、青海、寧夏、陜西、四川等省區(qū)交界的區(qū)域，正是條銹菌藏身越夏的“越夏易變區(qū)”。條銹菌喜涼不耐熱，通過大氣循環(huán)遠(yuǎn)距離傳播。西北地區(qū)海拔高、氣溫低，條銹菌可以順利越過夏天，一路向東傳播。當(dāng)時還發(fā)現(xiàn)，原本作為抗病品種引進的洛夫林小麥，在“越夏易變區(qū)”被廣泛種植幾年后，對條銹病的抗病性幾近消失。老一輩科學(xué)家們認(rèn)為，條銹菌致病性變異是小麥品種抗病性喪失的主要原因。
1982年到1983年，我們研究團隊幾乎踏遍甘肅南部所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)，采集了近7000份小麥標(biāo)本。經(jīng)過調(diào)查及實驗分析，找到并首次在國內(nèi)公布了使洛夫林小麥感染條銹病的新菌系。過去傳統(tǒng)學(xué)說認(rèn)為條銹菌是無性繁殖，但我們團隊經(jīng)過近十年的研究發(fā)現(xiàn)，病原菌之所以會發(fā)生變異，是因為自然界存在有性繁殖，小麥條銹菌正是在廣泛分布于西北山區(qū)的野生小檗上“生兒育女”，從而使“下一代”發(fā)生變異，產(chǎn)生致病性強的新菌系，導(dǎo)致原有抗病小麥品種喪失抗病性。這個問題的解答，對抗病品種選育、抗病害預(yù)測預(yù)報、抗病品種的合理布局，以及如何據(jù)此形成生物屏障意義重大。
我們將阻止條銹菌有性生殖的防控技術(shù)概括為“遮、鏟、噴”，即遮蓋麥垛、鏟除小檗和噴施殺菌劑，降低病原菌的變異速率。我們倡導(dǎo)建立了一套綜合防控方法，包括預(yù)防為主、綜合防治，重點控制越夏區(qū)、持續(xù)控制冬繁區(qū)等原則，還包括小麥種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、抗病品種合理利用、有性生殖控制、田間農(nóng)藝措施、適時適用農(nóng)藥等具體方法。現(xiàn)在，我國小麥條銹病防控已走在了國際前列，每年通過小麥條銹病綜合治理技術(shù)體系，我們能避免40億至50億斤的糧食產(chǎn)量損失。
Δ在浙江省湖州市德清縣雷甸鎮(zhèn)雷甸村的一處麥田，黨員農(nóng)機服務(wù)隊成員操作植保無人機對小麥進行病蟲害防治作業(yè)（2022年4月2日攝）
樹立“預(yù)防為主 綜合防控”理念
記者：為何目前條銹病防控形勢依然嚴(yán)峻？落實小麥條銹病防控，你有哪些建議？
康振生：我們的敵人——病原菌，它很聰明，有自己的生存方式。為什么條銹病又起來了？這幾年出現(xiàn)了一個新的菌系，即條中34號，這是致病性很強的一個優(yōu)勢小種。實際上，病菌變異一直是我們面臨的問題，病菌一旦變異，那么我們生產(chǎn)上原來用的抗病品種也就喪失了抗病性。
2017、2020年，由于新菌系成為優(yōu)勢小種，加上冬季溫暖，病原菌基數(shù)大，造成了條銹病高發(fā)、大流行態(tài)勢。但這個過程中農(nóng)業(yè)科技人員測報準(zhǔn)確，政府部門積極發(fā)動群眾并提供資金進行防控，最終把病害控制在危害水平下，也就是“有病無災(zāi)”。我們今后還要做好對它有性生殖的阻止。新小種靠有性生殖產(chǎn)生，我們研發(fā)出了相應(yīng)的防控措施，需要進一步推廣、應(yīng)用，通過控制有性生殖降低病菌變異速率，延長小麥抗條銹型品種的使用年限，這是解決問題的根本方式。
條銹菌夏天在西北地區(qū)的山區(qū)潛伏，因此控制西部的越夏菌源量，對保障小麥生產(chǎn)至關(guān)重要。一方面要調(diào)動群眾采取防控措施，還要進一步呼吁相關(guān)部門高度重視這個問題并加大投入，把來年的基礎(chǔ)性工作做到前面；另一方面，小麥條銹病是一種氣傳性病害，病菌的運動軌跡要求我們開展跨區(qū)域的全周期性防控。在了解病原菌致病特性基礎(chǔ)上，加強抗病品種選育，將抗病性作為品種選育的重要指標(biāo)。同時，還要注意抗病品種的合理布局，在不同區(qū)域布局不同基因的抗病品種，形成一個大區(qū)的生物屏障，阻止小麥條銹病流行。這是一個系統(tǒng)工程，涉及政府、農(nóng)民、植物保護專家等方面，不能“頭疼止疼，腳疼醫(yī)腳”，而是要根據(jù)其發(fā)生規(guī)律，設(shè)計一條綠色防控綜合控制體系。
記者：如何改進植保存在的重治輕防問題？
康振生：重治輕防會變成依賴以化學(xué)農(nóng)藥為主的防控措施。新形勢下，必須樹立“預(yù)防為主，綜合防控”的理念，深入踐行農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展理念。
做好植保工作，涉及科技投入政策傾斜，涉及基層農(nóng)技人員隊伍支持和條件改善，它是一個系統(tǒng)工程。有病有蟲不怕，只要蟲不成災(zāi)，病不流行即可。
從研發(fā)角度講，需要了解新形勢下病蟲害發(fā)生規(guī)律，做好預(yù)測預(yù)報。明確農(nóng)藥使用時間、用量。統(tǒng)籌考慮從播種到收獲過程的多種病蟲害對應(yīng)措施，包括品種抗病性、生態(tài)調(diào)控、栽培制度，創(chuàng)造一個有利于作物健康，不利于病蟲害發(fā)生的生態(tài)體系，從本質(zhì)上壓低病蟲害基數(shù)。還應(yīng)加大病蟲害的預(yù)測和防控，通過植保、育種、有機農(nóng)業(yè)等多領(lǐng)域?qū)＜页浞趾献?，提高作物整體抗病水平。
研究小麥莖基腐病需多學(xué)科共同攻關(guān)
記者：為什么近年來小麥莖基腐病會在我國小麥主產(chǎn)區(qū)暴發(fā)成災(zāi)？如何進行科學(xué)有效的防控？
康振生：莖基腐病是一種世界性的小麥土傳病害，最早于1950年發(fā)現(xiàn)于澳大利亞昆士蘭州，目前在美洲、歐洲、亞洲等數(shù)十個國家均有發(fā)現(xiàn)。在我國，小麥莖基腐病屬于新發(fā)病害，2012年在河南焦作沁陽首次報道。目前，該病在黃淮海小麥主產(chǎn)區(qū)河南、山東、河北、安徽、江蘇、山西、陜西等省擴展蔓延，發(fā)病面積逐年擴大，已經(jīng)蔓延至西北、華北及長江流域麥區(qū)。尤其在豫北、豫中東、魯西南、魯西北、冀中南、陜關(guān)中、晉南等地區(qū)部分麥田造成巨大損失。據(jù)調(diào)查，一般病田損失可達20%左右，嚴(yán)重地塊損失達到60%以上。該病害除造成產(chǎn)量下降外，病原菌還可以侵染穗部造成穗腐病（赤霉?。?，并產(chǎn)生嘔吐毒素、玉米赤霉烯酮等真菌毒素。
該病害發(fā)生危害，與品種抗性水平、耕作制度、土壤環(huán)境、田間病原菌數(shù)量以及氣候條件密切相關(guān)。目前生產(chǎn)上推廣種植的小麥品種抗性水平較低，大多數(shù)對莖基腐病表現(xiàn)感病或高度感病。我國黃淮麥區(qū)主要為小麥-玉米一年兩熟耕作制度，秸稈還田使病菌容易積累，加上大量施用化肥造成土壤生態(tài)環(huán)境惡化、機械跨區(qū)作業(yè)造成病害傳播，都使病害易于發(fā)生和流行。氣候變化導(dǎo)致冬暖和小麥灌漿期干旱少雨，也加重了小麥莖基腐病發(fā)生及危害程度。
最近，來自全國的病理學(xué)家就面對這些情況應(yīng)該開展哪些工作，進行了多次集中討論。我建議：一是盡快摸清家底，掌握各地病害發(fā)生分布、危害程度及病原種類；二是加強相關(guān)技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用提升病害監(jiān)測預(yù)警水平；三是開展系統(tǒng)基礎(chǔ)研究明晰病害成災(zāi)機理及病原物與寄主互作分子機制；四是高度重視抗病資源挖掘利用提高品種抗病性能；五是強化綠色高效防控技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)增強病害防控能力；六是盡快設(shè)立科技重大專項開展多學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)。
建議設(shè)立小麥莖基腐病監(jiān)測預(yù)警及綠色防控技術(shù)科技重大專項，組織全國相關(guān)研究單位優(yōu)勢力量，加強植物病理、小麥育種、小麥栽培、土壤生態(tài)、生物技術(shù)、信息技術(shù)、生物及化學(xué)農(nóng)藥等學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，盡快構(gòu)建我國小麥莖基腐病快速監(jiān)測預(yù)警體系、有機集成病害高效綠色防控技術(shù)體系，為保障小麥安全生產(chǎn)和國家糧食安全提供技術(shù)支撐。
來源：農(nóng)業(yè)科技報
