用新理念调整农药产业结构的建议

文|梁鸣早 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

编辑|盛玲

用新理念调整农药产业结构的建议

文|梁鸣早 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

编辑|盛玲

梁鸣早

采取防重于治的多项技术，提高植物免疫力，建立植物防御体系，来防治病虫草害，这对实现农药产业结构调整有重要意义。

因农作物播种面积逐年扩大、病虫害防治难度不断加大，我国农业病虫草害十分严重。多年来，为了减少病虫草害带来的损失，农民大量使用化学农药，农药使用量总体呈上升趋势，不仅造成生产成本增加，也影响农产品质量安全和生态环境安全。

为推进农业发展方式转变，有效控制农药使用量，保障农业生产安全、农产品质量安全和生态环境安全，促进农业可持续发展，国家采取了一系列举措，向绿色发展、农药使用量“零增长”的目标迈进。农药行业未来的发展面临严峻的挑战，面对传统农药的困境，农药行业急需寻找到新的发展思路。

病虫草害防重于治

用植物生理和栽培新理念调整农药产业结构。从植保角度变化趋势来看，病虫草害防治时期从中后期向早期关注，防治部位从地上部转向兼顾地下根系，以及防治时期从治疗向预防的转变，以实现对病虫害高效防治和高产的目标。实践“预防为主，综合防治”的植保方针，采取防重于治的多项技术，来防治病虫草害，这对实现农药产业结构调整有重要意义。

我国物种丰富、气候多样，造就了我国的生物多样性。从我国病虫草害的资料来看，我国农田能使植物致病的微生物有三类：真菌、细菌和病毒，仅致病真菌就约有2000多种；致病的细菌就有五个属；致病的病毒有5大类群的16个科49属。病毒利用细胞内物质进行增殖并占领整个植株，对植物来说是毁灭性的灾难。

用营养加胁迫解决了三七的连作障碍（2017年4月25日 云南农大三七院士工作站负责人朱书生 提供）

我国农田害虫的种类繁多，主要分为取食性、非取食性害虫和传播病害害虫三大类。以玉米为例，玉米一生会遭遇200多种害虫，而苹果会遭遇400多种。我国杂草种类多达500多种。仅稻田之中，杂草种类就有200种。

由此可见，对付病虫草害只采取以打药治病虫的做法是行不通的，番茄一生可遭遇的病虫害有100多种，如果采取“见虫治虫见病治病”的办法是治不过来的，正如老一辈植保专家所说：“治虫不见虫，见虫治不了虫。治病不见病，见病治不了病。”这一说法对现在的植保工作仍有意义，应该再次提起，为现代农民所理解和传承。

用营养加胁迫建立植物的防御体系

作物受到侵染时最需要的是营养，而不是农药。从栽培和生理角度看，作物受到侵染时，用营养也比用药更有效。农作物受侵染时的第一反应是激活超敏细胞死亡程序，在受损部位出现坏死斑点或脱落。这是隔断病毒和植物体的关系，这仅是局部反应，随后，植物会在短时间内做出一系列反应，几分钟内所有细胞由初生代谢转入多途径的次生代谢，由植物体内的信号物质将这一逆境信号传遍全身，防御反应就开始了，最先产生的超氧化物歧化酶（SOD）是植物防御系统的第一道防线，随后又产生木质素加厚细胞壁、产生逆境蛋白——几丁质酶能降解病虫害的细胞壁，同时产生多种化感物质，从而建立起高效的防御体系。如果在此时给作物补充小分子有机物、矿物质、有益菌等营养物质，能起到外在补充、内在激活的作用。

在植物受到病原生物的侵染时，打化学农药都会中断植物的防御系统的启动过程，使植物丧失自我保护能力。喷洒的农药只有20%会击中目标，大部分都进入环境，化学农药不仅仅只伤害病虫害的神经系统，对人、土壤和作物都有负面影响，最终农产品中还会有农药残留。

经过多年的研究实践和检验，我们总结和探索出有效抵御病虫害的高产优质栽培的四位一体技术，帮助农作物建立起有效的防御体系。

一是让作物多途径获得碳并进行有效的水分调控。农作物在充足的碳、有益菌剂和矿物质综合作用下才能高产。碳、氢、氧是植物最需要的元素。山西省运城市新绛县农民在不断实践中总结了有机物耕层发酵的新技术。耕层发酵就是将底施物料直接运到地里，将有机肥、秸秆（粉碎）、有益微生物菌剂和土壤调理剂等一起撒匀，用旋耕机旋耕2～3遍，5～7天就可播种或移栽。据当地农民反映，一个9分棚连续6年每年种2茬西红柿，每一茬产量都在3万斤以上。这证实了科学界对植物需要的大量元素碳、氢、氧占全部所需养分的96%的定论，用简单方法解决了作物对碳、氢、氧的需要，并提升了种植的产量。

二是建立土壤优势菌群需要增施有益菌。有益菌是土壤物质流和能量流的推动者，是农业生产中最活跃的生力军。施撒的有益菌复合菌群可以形成完整食物链，优势菌群在土壤中以军团作战的方式快速占领优势生态位。有益菌群微生物可为作物提供两种活性氮，一种是微生物固氮为作物提供铵态氮、另一种是微生物降解有机物生成的小分子高活性的有机氮，替代尿素。有益菌群可抑制土壤中的根结线虫和地下害虫，能消灭耕层各种病菌，可替代化学农药。

三是生态农业系统中矿物质不可或缺。矿物质在生态有机种植中作用是多方面的：它们是形成土壤团粒结构的塔桥物质、调节土壤pH值，矿物质也为微生物提供营养，增加土壤中的矿物质可以让微生物数量每28分钟翻一番，数周内繁殖数以百万计的微生物。多年来，化学农业只强调了氮磷钾，而土壤中很多矿物质被耗竭。土壤中的微量元素被耗竭也使有益微生物难以存活。作物生长必需17种元素除碳、氢、氧、氮外的元素补充均可以来自天然矿物质，天然矿物质中还含有对植物生长的有益元素和生命元素。

四是在植物生长过程中用胁迫诱导和营养补充建立作物防御机能。中国农科院李纯忠研究员上世纪70到90年代对我国“名特优农产品的土宜”问题进行跟踪调查，指出：“凡是出了名的农产品其品质优良者均产生于土壤、气候条件特殊的恶劣环境之中”。如生长在岩石中的武夷山大红袍和生长在古代瓷器窑的乐陵小枣等，在正常气候和肥沃的土壤上却很少见优质农产品。刘立新研究员经过一番研究和思考，总结出在良好的土壤条件上生产名特优农产品，同时使植物具有防控病虫草害能力的三个要素：环境胁迫或人造胁迫、基因控制、营养元素的平衡供应。简而言之，就是选取优质品种，保证作物所需的不同营养元素供应强度均衡，同时利用胁迫诱导，打开植物的次生代谢，实现病虫草害的防控和优质农产品的生产。

次生代谢在现代生态农业上的研究与应用

1891年德国科学家科塞尔明确的将植物的生命活动的代谢分为：维持生命的初生代谢和适应环境的次生代谢。植物初生代谢是参与植物内营养和必需代谢过程，初生代谢的最终产物就是根、茎、叶、花、果实、种子的植物形态建成物质。植物次生代谢是指受植物和环境相互作用影响的代谢过程。研究表明，作物受到任何一种胁迫的很短时间内，其体内细胞会从初生代谢转到多种次生代谢，从而激活新的防御物质、化感物质、内源激素、渗透物质、品质物质、风味物质和人类必需营养素。植物次生代谢物质主要用来抵御取食者和病原体的侵扰，产生吸引授粉者和种子传播者的引诱剂，以建立繁殖优势，用来战胜竞争对手，以提高自身的竞争优势。

随着现代农业的发展，次生代谢被应用到作物管理中。作物生长期间进行人造胁迫加上叶面补充营养，打开植物的次生代谢并使其充分运转。田间的任何一次扰动就是对作物进行人造胁迫，包括传统的中耕、除草、环割等略带伤害性的胁迫；有益微生物菌与作物进行物质和能量交换活动跨越细胞膜的胁迫。人造胁迫可产生诱导性系统抗性,可在病、虫、草害和灾害性天气到来之前开启次生代谢，同时添加必需的矿物质营养，从而积累起系统抗性物质，代替打农药，起到四两拨千斤的效果。

很多人把获得作物抗性和品质指标寄托在转基因技术上，而从植物生理学视角看，农作物抗性和品质的提高可以通过胁迫和营养解决。植物的次生代谢是在胁迫中产生的，也会在胁迫中再现，从事的农业生产活动如果能够充分利用这一功能,可以少走很多弯路。

2016年河北丰宁有机蔬菜大棚对比

仲元蔬菜有机基地已经十几年不用农药

次生代谢理论在生态农业上已经有了很多成功案例。比如种子的胁迫训练，冬天种菜需把种子放冰箱2～3小时抗寒训练；夏天种菜需把种籽放在阳光下暴晒2～3小时抗热训练；作物的抗逆和抗病虫能力提高。2013年8月份，中国农科院的研究人员访问山西省新绛县，气温高达34℃，通常情况下，大棚的蔬菜早就拉秧了，而经过种子抗热训练过的大棚黄瓜还处于旺盛生长期，据生产者说黄瓜还能长一个半月。这说明对种子进行处理早期胁迫的生理意义。

上个世纪70年代末，河北省廊坊市的苏宝剑担当生产队长的时候，有一年春季在玉米小苗期遭遇雹灾，他号召社员剪掉被砸倒的小苗，结果那一年，他们队里的玉米获得丰收。此后，他便一直想怎样用机械化的手段，实现对玉米小苗的有效割叶，以此来刺激玉米小苗的生长，增加玉米的抗逆性。几十年后，他发明了玉米割苗机，在玉米幼苗在长到5～6片叶时进行，把玉米苗在从根部起第一个叶片以上全部割掉，实现了割叶的抗倒伏、抗旱根系发达、减少虫害、增产20～30%的良好效益。这是现代农业运用机械化手段来解决对农作物的早期胁迫管理的问题。

目前我国农业中普遍存在过量使用氮、磷、钾肥，同时使用农药和除草剂控制病虫草害，不仅增加了种植者的管理成本，还对环境造成巨大伤害，这种模式已走到瓶颈期。农业植保采取以防为主方针，为作物提供生长所需的营养，用略带伤害性胁迫打开作物的次生代谢，生产出营养价值高、抗逆性强、风味独特、耐储存、产量高的农产品，此技术体系有理论和社会生态意义，对我国农药发展也有一定的指导意义，值得进一步研究和推广。

从植物生理与营养角度对调整农药产业结构提出几点建议：一是增加矿物质农药市场份额。矿物质营养元素在作物次生代谢中有不可替代作用,当一种或多种元素不足或缺乏会导致植物次生代谢的空转。通过补充土壤中的矿物质，为植物提供营养物质，促进植物的次生代谢。目前市场上已有不少国家批准的土壤调理剂产品。二是增加有益微生物菌剂市场份额。生物农药以其安全、高效的优势，有不可替代的使用价值以及巨大的潜力。三是增加中草药制剂的市场份额。中草药制剂以其无污染、无残留、高效杀虫的优势，十分符合农药行业绿色发展的要求。四是增加适合田间中耕除草的机械市场份额。机械化割苗对减少病虫害提高植物免疫力有很好的效果，同时还能减少农药的使用。种植者越来越重视种植效率，植保手段也要向机械化发展，生产、推广中耕除草机械。五是减少化学农药、激素、农膜和除草剂的市场份额。这些产品会对生态环境、人体健康带来巨大危害，在产品结构调整方面，农药亟待研发高效、安全、经济和环境友好的农药品种。