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以生态安全与食品安全为己任
——访上海市农业科学院万年峰博士

2018-03-16梁偲,江世亮

世界科学 2018年3期
关键词:化学农药天敌害虫

工业革命以来,人类活动造成的生态灾难日益凸显,生物资源利用缺少可持续性,环境污染已向食物链延伸,对食品安全、人类健康、生态系统运行构成严重威胁。这个迫在眉睫的难题不破解,健康上海、生态上海、美丽中国无从谈起。事实上,在上海就有一批为此奉献、并做出特色工作的专家,这批专家中就有上海市农科院的专业团队,本期受访启明星、上海市青年拔尖人才、第五届中国植物保护学会青年科技奖获得者、复旦大学兼职研究生导师万年峰博士就是其中之一。这些年来,万年峰所在的生态环境保护研究所的专业团队,围绕生态安全、食品安全和粮食安全,紧扣化学农药污染控制主题,以植物、害虫、害虫天敌和环境因子为主要研究对象,利用行为生态学、种群生态学、群落生态学、系统生态学、化学生态学等手段以及生态工程原理,从个体到生态系统层面,揭示了营养级间的互作效应及其机制。简言之,万年峰博士团队是希望通过科学的研究,采用更加绿色环保的方式来保护我们的食物、环境和地球家园。万年峰是如何走上这一研究之路的?他的成长经历和感悟会给我们什么样的启示?

把论文“写”在大地上

万年峰博士1981年4月出生于江苏宝应,是家中最小的孩子。母亲年轻时当过乡村医生,后因家庭原因,专职在家教育儿女。父亲当过兵,后来由于受伤退伍被安排到了乡镇集体企业从事销售工作。父母亲通过自己的勤奋劳动,让一大家子过上了小康生活。万年峰博士从小性格就比较外向,喜欢跟人交流。他高中就读于江苏省安宜高级中学,读书时学习成绩名列前茅。但他坦言,自己其实很不喜欢考试,不是考试型选手,而是喜欢深入钻研。比如,他受到爷爷的影响,喜欢书法和珠算,喜欢阅读传承传统文化的经典读物。他小时候还是“集邮迷”,会把每月的零花钱省下来买邮票,比如一些著名人物的邮票有不少。在90年代读中学时,每个学期末他都会把攒下来的几百块零花钱用来买邮票。当时,几百块钱对有些同学来说已经算比较“奢侈”了,但在他看来,这些钱花得很值,“千金难买心头好”。万年峰博士本科读的是扬州大学植物保护系,硕士是扬州大学与上海市农科院联合培养,师从蒋杰贤研究员和杨益众教授。万年峰博士胸怀投身生态和农业的大志与激情。2007年硕士毕业后,他选择留在农科院生态所工作。

万年峰博士在工作上勤恳敬业,同时,他也丝毫不放松对自己的要求,凭借扎实的学术功底,他于2012年考入了复旦大学生态与生物进化学系,攻读生态学专业博士学位,师从复旦大学生物多样性研究所所长李博教授。攻读博士很艰苦,为了兼顾学业和事业,读博期间他经常奔波于复旦大学和农科院,一边刻苦完成学业,一边钻研科研课题,有时为了获取数据甚至通宵达旦。攻博四载,他在学术深度和广度上有了质的飞跃,学术眼界也不断拓宽,还收获了自己的爱情。在这期间,万年峰博士更坚定了科研工作者的使命与责任,他更坚信“生态安全和食品安全是未来城市,尤其是国际化大都市生活的重要保证,也是科研人员必须为此攻关的重要课题”。他结合自己原来的研究背景,不断探索与生态安全和食品安全有关的科研方向,完成了博士论文《植物-甜菜夜蛾-核型多角体病毒互作的化学生态学》。

虽然都是做课题、写论文,但在生命科学研究者眼中,生态学与生物学不同,前者侧重宏观,要求生态学者具备系统思维和辩证方法论,更注重野外实践。因此万年峰博士的很多论文数据都是建立在田间地头的实践中,所以,他有时也笑称自己是把论文“写”在了大地上。

野外生物多样性调查

生态环保技术研发

万年峰博士告诉我们,为了保障食物供给数量,防治植物有害生物的传统方法是喷洒化学农药。然而,这不仅污染环境,还会破坏生物多样性。更严重的是,人类吃了含有化学农药的食物,对身体危害较大。如今这个道理越来越深入人心,无节制喷洒农药的行为受到了限制,科研上也在研制更多低毒的或性价比更高的化学农药,但是实际上还是在使用化学农药,还是在对水源、土壤、大气、人畜以及整个生态系统造成伤害。万年峰博士和他的同事们知道,与其反复向人们宣传少用、不用化学农药,不如提供专业的、高性价比的生态防控手段。他现在的研究工作重点是生物多样性与生态系统服务功能,即运用地面生草、诱集植物、轮作、间作套种等植物多样化种植技术以及生物与非生物景观配置设计,提升农林生态系统和城市生态系统的综合功能。世界范围内近百年的研究结果显示,生态系统内多样化的生物具有众多单作生态系统无法取代的优势,能够显著增强生态系统服务功能。比如,保护与利用自然天敌增强天敌调控病虫的效能,增强系统抗逆性与稳定性;减少化学农药使用量,改良土壤肥力,提高土地利用率,提高种植者经济收益;净化水质、美化景观、促进旅游等。例如,在桃园(南汇水蜜桃)系统中,在桃树下种植三叶草、紫云英、豆科植物、瓜类作物、绿叶菜等,不但可以改良土壤,提高土地利用率,还能吸引、培育和保护有害生物的天敌,使桃树天敌与有害生物通过调节自身的群落数量、多样性、生态位和空间聚集分布,提高天敌对有害生物的自然控制效能,从而减少农药的使用量。此外,在桃园种植向日葵或玉米,这两种诱集植物可以释放挥发物诱集桃树的重要害虫——桃蛀螟,一颗向日葵可以诱集多达上千头桃蛀螟,而桃树上的桃蛀螟种群数量可下降40%以上,这些诱集植物还可以用作饲料。万年峰博士在此基础上,从诱集植物中提取出挥发物,进一步鉴定和分析其成分、结构与性能,有望研发出生态环保的植物引诱剂专利产品。这是万年峰博士入选启明星项目的研究方向,也是入选“上海市青年拔尖人才”的重要内容。

在稻田系统中,通过将水稻与紫云英(或蚕豆)轮作,或在稻田田埂种植大豆、芝麻、香根草或保留非禾本科杂草,能明显增加稻田天敌的数量、多样性和稳定性,降低稻田主要害虫数量。如在稻田田埂种植大豆,在稻田外围种植一些作物(玉米、茄子、青菜等),稻田害虫(大螟、褐飞虱和稻纵卷叶螟)数量至少降低23%,捕食性天敌数量增加8%以上,杀虫剂使用频率降低15%左右,水稻产量和种植者经济收益明显增加。

在菜田系统中,春季在菜田四周种植波斯菊、百日草、凤仙花和芝麻等显花植物,可为菜田天敌提供临时庇护所和食物资源,或种植蜜源植物,可为菜田天敌群落扩增提供较好的“种库”资源,菜田天敌可大大增加,主要害虫数量减少。如大豆或芋艿不仅可作为春冬季蚜虫天敌扩增的载体,在夏秋季也可作为蔬菜夜蛾的诱集植物,对诱集到植物上的夜蛾进行集中防治,可减少农药用量。

在花卉基地里,种植苜蓿、三叶草等草本植物,不但可以改善花卉土壤的质量,增强有益生物(蜘蛛、瓢虫、草蛉等)对有害生物(蚜虫、粉虱等)的自然控制作用,也可以提升景区的美感。在荷花池周边种植大豆可以引诱荷花上的害虫斜纹夜蛾,也可以增加额外收入。

园林绿化是城市生态系统管理的重要环节,园林植物具有观赏、庇荫、除尘、隔音、净化空气和防止水土流失等诸多功能。植被多样化的园林绿地,有利于植物群落更好地改善绿地土壤条件、抑制病虫害、调节气候、吸收和降解污染物。反之,则会降低城市生态系统的适应能力与稳定性。绿化之初,一般不求满眼皆绿,而要给花草树木留出足够的生长间距,这样既能增强植物自身的抗病虫害能力,又能防止因高密度种植引起病虫泛滥。通过植物树种的多样性配植,培育绿地中有益生物和微生物的多样性,建立完整而稳定的生物链,利用天敌替代农药,防止病虫泛滥成灾。例如,与纯种林相比,混交林更能有效阻隔害虫危害,遏制其扩散迁移,单个种类的害虫难以过量繁殖、泛滥成灾。

万年峰博士的另一个研究方向是生物防治,通过培养寄生蜂和昆虫病毒来防治害虫,将实验室里养殖的寄生蜂放到野外,寄生到害虫体内,并将病毒配制成生物农药喷洒剂。生物农药的成本比化学农药的成本高,但是比化学农药更安全。

2016年6月6日,万年峰博士登上珠穆朗玛峰

科研、政策、科普三管齐下

万年峰博士认为,利用生物多样性原理和生物防治技术对有害生物进行生物调控好处多多,但实际执行起来却是困难重重。对于种植者来说,他们最关心的是自己的农作物能不能最快地生长、最快地卖出去,而他们往往对环境的负效应漠不关心。然而,生物多样性种植和生物防治产品制剂需要较长时间才能发挥作用,即这些生态环保方法会让整个生产周期变长,而喷洒化学农药可以立马见效,化学农药使用频率较高,周期较快(如一些鸡毛菜十几天就能上市),因此,种植者更愿意使用化学农药。这些就是当今的现实。破解这样的困局,万年峰博士认为不仅需要科研人员的加倍努力,提供更多可替代的生态解决方案;同时要在科普上更进一步加大力度,让整个社会知晓,化学农药的大量使用不仅威胁到食品安全,还严重破坏生态安全,更是对我们子孙后代的永续发展不负责任。化学农药在杀死有害生物的同时,也杀死了很多有益的生物,如蟾蜍、黄鳝、青蛙、蛇等动物少了很多,蚯蚓的减少也造成土壤严重板结。过量使用化学农药让我们付出了沉重的代价,土壤和河流遭到严重破坏和污染。针对这些化学农药的负面影响,政府管理部门需要落实与推广科研工作者的生态环保技术,形成科研、政策与科普的互动。

党的十九大报告明确指出,我国今后要切实贯彻绿色发展理念,像对待生命一样对待生态环境,实行最严格的生态环境保护制度,构筑尊崇自然、绿色发展的生态体系。另外,生态文明建设也需要国家政策的支持。上海在这方面积极对接国家战略,政府部门通过货币补贴等政策,积极鼓励和引导种植者开展绿色生产,发展重点也从确保食物数量转移到提高食物质量上,确保食品安全和生态安全将成为今后的发展方向。为构建世界级城市群的核心城市,我市把具有全球影响力的科技创新中心建设放在了至关重要的地位,万年峰博士的研究工作无疑是实施我市科创中心建设内容的重要方向之一。

身处科研一线,尤其在奉贤农科院花园般的工作环境中,万年峰博士常年与植物、昆虫等自然生物打交道,他很喜欢这样的环境和工作氛围。闲聊中,万年峰博士说他很喜欢看莱斯特·布朗(Lester Brown,美国著名的地理生态经济学家)教授的书,布朗教授率先提出了环境可持续发展的理念,并将这个理念应用于生态经济中,这些发展理念开拓了万年峰博士的视野。受布朗教授的启发和影响,在硕士研究生一年级他就发表了首篇相关学术论文。万年峰博士也一直在利用生态学方法与思想解决与我们生活息息相关的生态问题,他认为人类的任何干扰措施都有两面性(既有正面也有负面的影响),他提出的生态两面性(Ecological Two-sidedness)已应用于农林生态系统管理中,正逐渐被业内认可。可以看出,万年峰博士有一种强烈的社会责任感,他希望能为生态安全和食品安全贡献自己的力量。《上海市城市总体规划(2016—2040)》的目标之一是建设生态之城,让人与自然更加和谐、天蓝地绿水清的生态环境更加怡人。万年峰博士工作的重要目标就是为生态之城、为绿水青山贡献更多的力量。

“青年兴则国家兴,青年强则国家强。”如今,万年峰博士的知识越来越深厚,身上的责任也越来越重。在我国大力倡导生态文明建设的背景下,他将分秒必争,用自己有限的时间与精力,投身到无限的事业中,以生态安全和食品安全为己任。他希望,有一天,在广袤的祖国大地上,“落霞与孤鹜齐飞”,万物和谐共生!他也希望,自己的思想能广泛应用于生态系统管理中,让家家户户吃得放心,住得舒心,活得开心!

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