吳孔明,中國工程院院士,現(xiàn)任農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黨組成員、中國農(nóng)業(yè)科學院院長。長期從事農(nóng)業(yè)害蟲監(jiān)測預警與防治技術(shù)、轉(zhuǎn)基因植物的生態(tài)安全與風險管理技術(shù)研究工作。他對棉鈴蟲等重大農(nóng)業(yè)害蟲監(jiān)測預警與控制技術(shù)的研究成果,為我國棉花等作物的生產(chǎn)發(fā)展提供了科技支撐。獲國家科技進步獎二等獎2項、三等獎1項,2項研究成果分別入選2008年“中國十大科技進展新聞”和2012年度“中國科學十大進展”。獲中國青年科技獎、全國優(yōu)秀科技工作者、何梁何利基金科學與技術(shù)進步獎、中華農(nóng)業(yè)英才獎等榮譽。

棉鈴蟲、草地貪夜蛾、煙粉虱、蚜蟲、盲蝽蟓這些都是讓農(nóng)戶聞之色變的農(nóng)業(yè)禍害,曾經(jīng)無數(shù)次造成糧食大面積減產(chǎn),甚至絕收,成為全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的心腹大患。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的統(tǒng)計,在世界范圍,因為農(nóng)作物病蟲害造成的產(chǎn)量損失大概是在37%左右。病蟲害防治事關(guān)糧食穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn),也是實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)保豐收的關(guān)鍵。我國的植物保護技術(shù)能否有效控制病蟲害？如何“蟲口奪糧”,最大限度降低危害,減少損失,保障糧食安全？

病蟲害是如何發(fā)生的

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都會有病蟲害,我國是農(nóng)業(yè)病蟲害易發(fā)、多發(fā)的國家,常見的對農(nóng)作物造成嚴重影響的病蟲害多達1600種,其中有100多種病蟲害能造成大面積作物受損、嚴重危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。農(nóng)作物這些病蟲害,給農(nóng)作物的品質(zhì)造成了非常大的影響,也帶來了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全問題。因此防控病蟲害,對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)安全和保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全都是十分重要的。

農(nóng)業(yè)是一個生態(tài)系統(tǒng),在這個生態(tài)系統(tǒng)里面,有了作物就有取食作物的其它生物,像昆蟲、微生物,也會出現(xiàn)一些取食這些昆蟲和微生物的其它生物,它們之間形成了一個食物鏈。如果說這是一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),那么每一種生物在這個生態(tài)系統(tǒng)里面都發(fā)揮著它們的作用和功能。比如說昆蟲可以取食植物,這是它對植物的危害。但是昆蟲同時也在幫助植物傳粉,昆蟲通過傳粉來保障植物的生殖,通過傳粉來維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡。植物、植食性昆蟲和其它一些天敵昆蟲,它們之間形成了一個協(xié)同進化關(guān)系。一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng),其實病蟲害的發(fā)生是很輕的,它的存在對生物多樣性,對生態(tài)的穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用。但是當這個生態(tài)系統(tǒng)因為某種原因不再穩(wěn)定,出現(xiàn)了問題,就有可能導致一些生物,比如植食性昆蟲的種群快速上升,這樣就形成了病蟲害,對農(nóng)作物產(chǎn)量造成影響。

影響生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素主要包括三個方面：第一個方面是氣候環(huán)境變化,對生態(tài)平衡的打破；第二個方面是目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式對自然生態(tài)系統(tǒng)多樣性存在和生態(tài)服務功能的影響；第三個方面是農(nóng)作物的品種導致病蟲害抗性水平的下降。

我國農(nóng)業(yè)病蟲害防控情況復雜

外來物種入侵造成新發(fā)病蟲害。最近幾十年,我國乃至全球的病蟲害的發(fā)生正呈現(xiàn)一個不斷加重的趨勢。全球經(jīng)濟的一體化帶來農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的增加,這樣就會有很多病蟲害離開了它們的原生地,作為外來入侵生物,進入到新的生態(tài)系統(tǒng),成為新發(fā)的病蟲害。任何一個生態(tài)系統(tǒng),物種關(guān)系都是互相制約的。某種害蟲在原生地有很多控制它的一些天敵生物,所以它的種群實際上很難形成非常高的密度,但當它離開原生地,進入到一個新的生態(tài)系統(tǒng),控制它的那些天敵生物沒有隨之而來,它的種群發(fā)展就會快速擴張,理論上將是原來生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生程度的5-10倍。所以,外來入侵生物往往有非常高的風險。

全球氣候變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響。最近幾十年全球氣溫總體上在增高,氣溫和降雨的變化,給農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)帶來了非常大的不確定性和不穩(wěn)定性。從理論上來講,當平均氣溫上升1℃,像蚜蟲這種小型昆蟲,它一年里發(fā)生的代數(shù)就增加一代；當溫度增加2℃,像棉鈴蟲這樣的昆蟲,它一年發(fā)生的代數(shù)就要增加一代。小麥的赤霉病,是我國近年來面臨的非常嚴重的一個病害,每年發(fā)生面積在5000萬畝左右,對我國的糧食安全構(gòu)成了重大影響。歷史上小麥的赤霉病在我國發(fā)生的面積是非常小的,主要集中在長江流域。但是因為氣候變化,赤霉病從長江流域逐步向北到達黃河流域,進入到我國小麥主產(chǎn)區(qū),對小麥生產(chǎn)構(gòu)成了非常重大的影響。

生產(chǎn)方式的變革帶來病蟲害加劇的趨勢。過去在北京,冬季我們主要吃的是蘿卜和白菜,但隨著生產(chǎn)水平的不斷提高和生產(chǎn)方式的不斷變革,冬季什么樣的蔬菜都有了。其實冬季的蔬菜很多是來自于保護地,來自于溫室,現(xiàn)在我國冬季的溫室大棚種植面積已經(jīng)超過了7000萬畝。這些溫室大棚一方面保障了冬季的菜籃子,但同時也給病蟲害的發(fā)生帶來了非常大的影響。過去熱帶地區(qū)的一些病蟲害就發(fā)生在熱帶,因為在北方冬天它們過不了冬。比如說一個重要的害蟲--煙粉虱,在我國絕大多數(shù)地方是不能發(fā)生危害的。但是因為現(xiàn)在冬季在北方有很多的溫室大棚,像煙粉虱這樣一些南方的病蟲害,冬季就在溫室里面產(chǎn)生了。春季再進入大田,給農(nóng)作物生產(chǎn)造成了非常大的影響。

東亞季風導致病蟲害的區(qū)域性擴散蔓延。病蟲害的發(fā)生和氣象有非常大的關(guān)聯(lián),不同國家的氣候背景不一樣,發(fā)生病蟲害的種類和程度也有非常大的區(qū)別。在我國,病蟲害發(fā)生非常嚴重,而且不管是種類或者程度。這和我國所處的地理位置有非常大的關(guān)系。我國的西部海拔高,東部主要是平原,是重要的糧食作物生長區(qū)。氣候變化和季風循環(huán),尤其是東亞季風循環(huán)與病蟲害的發(fā)生有非常大的關(guān)聯(lián)。每年春季,東亞季風從西南吹向東北方向,往往將東南亞國家的一些重要病蟲害,包括我國南方的病蟲害,通過季風循環(huán)帶到華北平原、東北平原；在秋天,很多的病蟲害隨著季風從東北飛到華北或者飛到南方,甚至到達東南亞的一些國家,形成了一個季節(jié)性大范圍轉(zhuǎn)移的危害。

近幾十年來,我國病蟲害的發(fā)生因為這些因素的影響,總體上在不斷地加重。到了現(xiàn)在,每年病蟲害發(fā)生的面積大概是70億畝次,增加了2-3倍。

新科技如何防控病蟲害

傳統(tǒng)的植物保護措施主要以藥物和機械為主,植物保護對于農(nóng)藥的依賴性不斷增強,進而給保護自然生態(tài)平衡帶來挑戰(zhàn)。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷進步,建設現(xiàn)代植物保護體系,盡快改善病蟲害監(jiān)測防控手段,轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的防控方式,提升現(xiàn)代植物保護的物質(zhì)裝備技術(shù)水平,大力推廣綠色防控技術(shù),從生產(chǎn)過程控制農(nóng)藥和有害生物毒素殘留,成為植物保護工作的重中之重。

病蟲害的發(fā)生怎么解決？一個最重要的出發(fā)點和解決辦法,就是向科技創(chuàng)新要答案。病蟲害防控首先是監(jiān)測預警,必須做到早發(fā)現(xiàn)、早預報、早防控,把問題解決在早期發(fā)生的一個很小的范圍里面,然后就是一些農(nóng)業(yè)防治技術(shù)、生物防治技術(shù)、物理防治技術(shù)、化學防治技術(shù)、生態(tài)調(diào)控技術(shù)和作物抗性的利用。

所有的病蟲害都是傳染病,首先要知道它在什么地方發(fā)生,它的源頭在什么地方,這樣的測報工作是病蟲害防控的基礎性工作。經(jīng)過幾十年的努力,我國已經(jīng)建立了從國家層面到省地市縣一個龐大的病蟲害測報體系。一些重要的病蟲害,在不同的地方都在進行監(jiān)察調(diào)查,通過監(jiān)測的結(jié)果及時發(fā)布預警信息,然后指導全國性的管控工作。這個監(jiān)測預警體系在其他國家是沒有的,這項工作為病蟲害的防控發(fā)揮了重要作用。科技的發(fā)展對監(jiān)測預警工作的開展發(fā)揮了巨大作用,尤其是信息技術(shù)的發(fā)展,可以通過衛(wèi)星遙感、無人機、雷達監(jiān)測,也可以通過對地面一些光譜的分析,形成天空地一體化的病蟲害監(jiān)測平臺。

未來農(nóng)業(yè)病蟲害如何防控

最近幾年,我國在大力推進病蟲害的綠色防控。綠色防控不是不用農(nóng)藥,而是盡可能多地利用其他技術(shù),再輔之以化學農(nóng)藥。最近幾年,農(nóng)藥增長的勢頭得到有效遏制。2020年5月1日,國務院頒布的《農(nóng)作物病蟲害防治條例》開始施行,《中華人民共和國生物安全法》于2021年4月15日起施行。我國病蟲害如何進行防控？一個基本的指導思想就是綠色高質(zhì)量發(fā)展。可以通過一些高新技術(shù)的使用,形成全國性的聯(lián)防聯(lián)控體系,進行系統(tǒng)管控。每一個作物都是一個生態(tài)系統(tǒng),即便是同一個作物,在不同地區(qū)它的病蟲害發(fā)生的規(guī)律也不一樣,可以針對重大病蟲害構(gòu)建區(qū)域性可持續(xù)治理模式,然后示范、推廣和應用。

隨著全球經(jīng)濟一體化、氣候變化以及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)模式的變化和調(diào)整,病蟲害的發(fā)生呈現(xiàn)不斷加重的趨勢,我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展也進入到一個新的階段。農(nóng)業(yè)要走綠色高質(zhì)量發(fā)展的道路,對病蟲害的防控也需要使用綠色環(huán)保的技術(shù),通過這些綠色防控技術(shù)的實施,來有效控制病蟲害,從而保障我國的糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品的有效供給。