除虫菊间作套种模式及其农艺效应初探
2022-06-10李进进史安琪王彩云
周 黎,曾 拓,2,李进进,史安琪,罗 靖,王彩云*
(1.华中农业大学 园艺植物生物学教育部重点实验室,湖北 武汉 430070;2.贵州师范大学 生命科学院,贵州 贵阳 550025)
0 引言
除虫菊(Tanacetumcinerariifolium)与烟草、鱼藤并称为“三大天然杀虫植物”,是世界上唯一商品化种植的杀虫作物[1]。原产于克罗地亚达尔马提亚沿海地区,迄今已有180多年的商业栽培历史[2-3]。因其花头能提取天然杀虫剂——除虫菊酯,而被世界各地广泛引种栽培。
我国20世纪20年代在江苏、浙江开始引种栽培,随后在华东、西南各省均有栽植;20世纪50年代,除虫菊的栽培以江苏南通、海门一带为最多,在浙江温州、瑞安、永嘉以及山东胶县、昌维等地亦有零星种植。随后在合成菊酯的冲击下,除虫菊种植产业日益式微[4]。进入21世纪以来,随着环保意识的增强,合成农药的高毒和富集作用逐渐引起人们关注,除虫菊产业重新得到人们的青睐。近年来云南省大面积推广种植除虫菊,在红河哈尼族彝族自治州泸西县、玉溪市、楚雄彝族自治州、大理市等地有广泛种植。自2018年以来,推广种植面积约4 000 hm2;玉溪市峨山县每公顷干花产量较其他种植区域高35%左右,经济效益可达60 000元/hm2[5]。在世界范围内,肯尼亚早在1928年开始种植除虫菊,20世纪20至30年代已是世界除虫菊主要产区,60至90年代,肯尼亚除虫菊占世界市场90%以上,成为其出口创汇的重要来源,经过一段产业低迷期,2011年开始重新恢复;20世纪90年代澳大利亚塔斯马尼亚岛也开始引种,并采用机械化种植,发展迅速[6]。目前,我国云南省、澳大利亚塔斯马尼亚州和肯尼亚大部分地区是世界主要的除虫菊产区。国际除虫菊市场对除虫菊酯的需求逐年增长,由于种植区域有限、除虫菊酯产量和含量不足,目前市场长期处于供不应求的状态[7]。
天然除虫菊酯具有杀虫广谱性、高效性、环境友好性以及人畜安全性,对一些拟除虫菊酯耐药性的昆虫仍具有相当杀虫活性[8],非常适合大田和居家虫害防治应用。但除虫菊酯在光照下容易被降解,在无增效剂的情况下其半衰期仅为1.0~1.3 d[9], 在果实表面的半衰期则不超过2 h[10],这严重影响了除虫菊酯的应用。尽管天然除虫菊酯对蜜蜂来说一般是被认为相对无毒的[6],但它的触杀作用仍然能造成一些害虫天敌的死亡。而除虫菊酯本身在植物体内可稳定存在,且在花粉中对授粉昆虫没有威胁。这一特性为除虫菊和其他物种套种提供了可行性[6]。随着人们对绿色环保产业的认识不断提高,对绿色、有机产品的需求日益增长,世界市场每年对除虫菊干花的需求高达2万吨,市场供不应求[11]。除虫菊作为兼具观赏与杀虫的热点植物之一,如何利用其自身“除虫”特性的机制成为研究者关注的重点。最新研究表明,除虫菊中不仅存在非挥发性除虫菊酯抗虫途径,也有利用挥发性萜烯类物质抗虫的新途径。在我国云南除虫菊种植产区,不仅有除虫菊成片种植的单作模式,也有除虫菊与多种农作物和园艺作物的套种模式,这些套种模式下的除虫菊经济价值和抗虫机制尚未见报道。本研究简要综述了除虫菊挥发性与非挥发性物质的抗虫途径与分子生态机制,分析了云南等除虫菊种植区的不同套种模式,结合除虫菊套种作物常见的虫害种类,提出了适合与除虫菊套种的作物建议。这一探索旨在为进一步研究新型的除虫菊套种模式及其生物防治效果提供参考,为实现生态集约化和农业可持续发展提出新的策略,为绿色生态农业发展提供思路。
1 除虫菊挥发物吸引瓢虫驱避蚜虫的研究概况
间作套种(Intercropping)有效控制虫害的机制综合了生物手段、物理方法和化学方法。间作机理研究最早依托于生物多样性、昆虫非随机觅食运动(Non random foraging movement)和斑块选择(Patch choice)理论,抗虫效应还与昆虫的取食偏向性、自然环境导向和化感作用息息相关。近年来,植物间化感作用和植物分泌的挥发性有机物(Volatile organic compounds, VOCs)也逐渐成为了研究植物-植物、植物-昆虫信号模式的热点问题。间作系统中植物所分泌的化感物质通常为挥发性有机化合物,通过植物地上部分或地下部分被释放到环境中,直接或者间接影响相邻物种生长发育,进而趋避、引诱植食性昆虫、招引昆虫天敌或提高植物自身抗性达到生物防治的效果[12]。
天然杀虫植物除虫菊含有多种重要的直接和间接抗虫的次生代谢物质,目前发挥主要作用的是除虫菊酯和挥发性有机化合物(E)-beta-法尼烯((E)-beta-farnesene,EβF)。除虫菊中另一种主要挥发性有机化合物大根香叶烯D(Germacene D,GD)与EβF呈现昼夜节律关系,可能与抗虫、授粉相关。此外,介导种内和种间通信的挥发性有机化合物和伤口诱导的挥发性有机化合物都能够提高除虫菊中除虫菊酯的生物合成,损伤植物产生的挥发物会诱导相邻植物的挥发物质发生变化[13]。这说明这些次生代谢物质不仅参与植物-植食性昆虫-昆虫天敌间的信号交流和报警作用,它们在抗虫中可能也存在协同或者拮抗作用。
1.1 植物源性挥发物蚜虫报警信息素(E)-beta-法尼烯
在这些挥发性有机化合物中,植物源性蚜虫报警信息素(E)-beta-法尼烯具有特殊的地位[14]。除虫菊挥发性EβF驱虫机理被揭晓最初源于一个有趣的田间现象:白花除虫菊初花期白色舌状花上通常能发现大量瓢虫科的七星瓢虫聚集[15],尽管此时并不存在蚜虫,这引起了学者研究兴趣。研究表明瓢虫的到访与除虫菊花朵释放的一种挥发性有机化合物EβF相关[16]。EβF是除虫菊花头中最主要的挥发物(其次为GD),在花梗中也高量分布,见图1,同时它也是大多数蚜虫报警信息素的主要成分,其会向植物警报蚜虫使其发动防御机制,同时可辅助蚜虫天敌定位,从而起到预防或者降低虫害的作用。EβF在除虫菊初花期的花托和花梗部位特异性地高量表达并合成,在靠近维管束的皮层细胞特异性积累[16]。而菊科植物的花梗和花托往往更易受蚜虫侵害,EβF的存在使得除虫菊虫害抵御能力大大提升。
图1 除虫菊吸引瓢虫和驱避菊花(Chrysanthemum morifolium)蚜虫的挥发物代谢机理
除虫菊花的防御性模拟策略具有双重效应,在击退草食性昆虫的同时又吸引了它的捕食者。随着花朵的发育,主要储存在除虫菊管状花中的EβF释放到外界环境中,这一特征模拟蚜虫报警的现象,蚜虫体内EβF是受到攻击后由腹管释放的报警信号分子,具有警示同伴尽快停止取食、躲避危险的作用;一方面报警蚜虫,使其远离除虫菊;另一方面吸引蚜虫天敌瓢虫,充当初花期花头防御虫害的“护花使者”。蚜虫天敌如瓢虫很可能截获了这个信号进行食物源定位。一旦有蚜虫识破这一“骗局”来取食除虫菊,蚜虫口器在刺探过程中将少量摄取花托和花梗皮层细胞中储存的EβF,并从蚜虫蜜露中释放出来,蜜露中的EβF又进一步对蚜虫起到“假报警”(False-alarm)的效果,使其离开取食点。这些趋避和吸引害虫天敌的特性使除虫菊作为间作植物具有得天独厚的优势。
1.2 植物源性挥发物大根香叶烯D
大根香叶烯D是除虫菊的另一种主要挥发物,可能对防御和授粉有调节作用。除虫菊中EβF和GD的释放量随花朵发育和昼夜节律发生规律性变化[17]。从初花期到盛花期,EβF的含量下降而GD的含量呈上升趋势,这主要是因为两者竞争同一种合成底物。在花头中EβF和GD的总含量相似,在花梗中,EβF占总萜烯的近80%,而GD仅占5%;昼夜节律方面,EβF主要在清晨释放,GD主要在夜晚高量释放[17]。前人研究表明GD是EβF的一种报警抑制剂,也有研究表明GD作为一种模拟信号素可能在昆虫防御中起着作用[18],很可能也参与到除虫菊挥发物介导的防御机制中。
EβF和GD在红花除虫菊(T.coccineum)中的含量极低,与它们合成相关的酶基因在花期的含量保持低水平解释一致[19]。这两种有机化合物作为除虫菊中主要的挥发性萜类物质来参与防御系统。
2 除虫菊非挥发性除虫菊酯的除虫效果与机理研究
除虫菊酯作为天然杀虫有机化合物,在白花除虫菊中含量较低,然而其高效广谱的杀虫特性和环保优势仍使其在市场上处于供不应求的状态。在2006年时商业化除虫菊中除虫菊酯含量约为1.80%~2.50%,含量最高达3.0%的是高产无性系[20-21]。除虫菊自交不亲和的性质导致了该物种高度杂合和可变性[22],不同植株基因型不同,单株间除虫菊酯含量差异极大,为0.45%~2.4%不等;栽培群体中除虫菊酯含量幅度为0.47%~2.43%,平均除虫菊酯含量为1.63%[23]。传统育种方法上,前人通过群体选择,家系选择和杂交等方式提高了除虫菊酯含量[24-25]。除虫菊酯在植物地上部分均有积累,主要提取于花头中的瘦果,其头状花序由白色花冠(舌状花)和黄色管状花组成[26]。除虫菊酯在花中不同部位含量不同:约94%的除虫菊酯在瘦果中积累,少量分布在管状花(2.0%)、舌状花(2.6%)和花托(2.6%)中[27]。除虫菊酯是六种化合物的混合物,包括除虫菊酯I类(除虫菊酯I、茉莉酸酯I和瓜叶菊酯I)和除虫菊酯Ⅱ类(除虫菊酯Ⅱ、茉莉酸酯Ⅱ和瓜叶菊酯Ⅱ)[28]。白花除虫菊中除虫菊酯I类含量高于除虫菊酯Ⅱ类的含量。除虫菊酯I类在花芽、幼嫩叶片、成熟叶片和茎中的含量依次降低[29]。红花除虫菊中除虫菊酯含量更低,其与白花除虫菊不同点在于,除虫菊酯Ⅱ类含量高于除虫菊酯I类;红花体内除虫菊酯合成相关酶基因在花期的S1期增加,在白花除虫菊中除虫菊酯高量合成的S4期减少[19]。
除虫菊酯多应用于农业害虫防治和家庭及公共卫生害虫防治。除具有高效广谱的杀虫特性外,还具有对环境友好无富集、对害虫天敌毒害作用低、与其他杀虫剂混用增效等优势。作为一种神经毒素,除虫菊酯通过影响钠通道功能影响害虫的周围神经系统、中枢神经系统和感觉器官[30]。且其毒理作用复杂,对害虫的防治具备趋避、击倒和毒杀3种不同的方式使害虫不易产生抗药性。关于除虫机理的研究,包括接触性驱避、空间性驱避、神经元刺激、非神经系统的自噬和嗅觉反应[31-33]。一般来说,总除虫菊酯平均含有73%的除虫菊酯I和Ⅱ,19%的瓜叶菊酯I和Ⅱ,8%的茉莉菊酯I和Ⅱ[34]。与瓜叶菊酯和茉莉菊酯相比,除虫菊酯I和Ⅱ具有更强的抑制和杀虫活性[35]。除虫菊酯I表现出更强的杀伤活性,而除虫菊酯Ⅱ具有更快的击倒效果[36]。除虫菊酯的主要目标是昆虫细胞上电压门控钠通道,它通过延长电压门控钠通道的开放来改变神经功能[37]。6种除虫菊酯对通道快速失活的抑制作用相似,但抑制作用存在明显差异,其中以除虫菊酯Ⅱ型最强,而除虫菊酯I和瓜叶菊酯Ⅱ型较弱,其他组分又更低[38-39]。研究发现,除虫菊酯对白纹伊蚊有空间性排斥并刺激嗅觉神经元。在6种除虫菊酯中,除虫菊酯I和Ⅱ、瓜叶菊酯Ⅱ和茉莉酸酯Ⅱ对白纹伊蚊具有驱避作用,能激活其嗅觉受体神经元并引起空间排斥,而瓜叶菊酯I和茉莉酸酯I则不能[40]。且除虫菊花头所富含的除虫菊酯和EβF均能激活埃及伊蚊体内特定类型的嗅觉受体神经元[41]。因此,除虫菊能通过一种新颖的涉及嗅觉驱避通路和电压门控钠通道的双靶机制发挥双重空间驱避作用。此外,除虫菊酯合成第一步中菊基醇合成酶 CHS在菊花中异源表达可以使菊花释放气味和挥发性糖苷抵御蚜虫[42]。以上研究为今后除虫菊酯的结构功能研究、同源嗅觉受体的研究和驱避效果的研究提供了基础,也为除虫菊绿色套种奠定基础。
除虫菊、蚜虫与瓢虫三者之间的分子生态关系构成了一个非常复杂的化学模拟防御系统,是生物间长期进化与适应的结果。除虫菊花头高量较纯的(E)-beta-法尼烯和大根香叶烯D的合成、储藏与释放规律的研究,不仅更新了以往其他植物主要在营养器官、诱导条件下植物与昆虫互作的研究报道,而且为非挥发性除虫菊酯途径难以解释的“瓢虫现象”与“套种模式”提供更有力的理论支撑。除虫菊酯和EβF协同抗虫以及GD和EβF间可能存在拮抗作用都为除虫菊分子抗虫机理提供了理论基础,不仅阐述了除虫菊直接与间接的双重防御机理,也开拓利用除虫菊天然抗虫特性进行生物防治的新思路。同时,这一研究也具有探究新型复合产业种植模式的环保意义。
3 作物间作套种模式与农艺效应研究
3.1 作物间作套种模式与农艺效应
间作套种是指在同一田地种植两种或多种作物,作为小农经济所喜爱的生产方式,在中国公元前一世纪西汉时期已有记载[43-44]。我国间作套种最初适用于果蔬栽培,20世纪90年代以田地间作套种瓜果和温室套种蔬菜为主,随后间作套种在观赏植物栽培中也得到广泛应用。间作套种最初的生态优势是节约土地,单作需要增加30%的土地才能达到间作的增产和能源效益[45]。其较高生产率主要归因于作物间在资源获取的时空格局上的互补性和生物多样性。21世纪以来,大量研究表明间作套种在生态系统中还具有净化改良土壤、提高作物吸收微量元素和控制病虫害等功能[46-48]。间作已经成为了实现农业生态集约化(Ecological intensification)的一种重要策略,具有调节和支持生态系统服务的不可替代的作用。
间作套种控制虫害在我国已有约两千年的历史记载[44]。近十年内,通过间作套种实现农业绿色发展成为研究的热点问题。已有大量研究表明,间作可以有效减少作物中有害昆虫的数量。除虫菊作为天然杀虫植物,其天然的除虫菊酯和挥发性有机化合物均在抗虫方面发挥稳定作用,然而其间作套种案例和农艺效应的报道寥寥。
3.2 除虫菊与园艺植物的套种模式调研与初步评价
除虫菊最初的种植模式主要是大面积单作(见图2-A),随后有与果蔬间作的模式报道。2002—2004年,云南省玉溪市农业技术推广站首次探索出除虫菊间作大白菜(Brassicapekinensis)最佳方案,选用除虫菊优良品种“滇中1号”与大白菜品种“山东19”合理密植[49]。2019—2021年,笔者团队在除虫菊产区的调研发现,与除虫菊套种的蔬菜主要有辣椒(Capsicumannuum)、马铃薯(Solanumtuberosum);果树有柑橘(Citrus)、冬枣(ZiziphusjujubaMill.cv.Dongzao)(见图2-B)、梨(Pyrusspp)、桃树(Amygdaluspersica);油料作物有油橄榄(Oleaeuropaea);观赏植物有月季(Rosachinensis)、菊花等;大田作物有玉米(Zeamays)、油菜(Brassicanapus)、烟草(Nicotianatabacum)等。
蚜虫是菊花最严重的虫害之一,除虫菊和菊花的盆栽套种试验正处于初步阶段(见图2-C)。以除虫菊‘W99’基因型和毛华菊(C.vesticum)采取了3种密度间作对比试验,栽植比例分别为1∶1、3∶4和3∶5,其中除虫菊盆栽数量超过300盆。采用除虫菊和茶用菊‘玉台1号’也进行了套种实验,初步观测表明,仅有菊花的田块明显有蚜虫的危害,而套种期间菊花上蚜虫极少,但精准翔实的套种效果有待后续进一步研究。其中红花除虫菊目前无相关套种案例报道,其研究停留在生物特性和分子层面[50](见图2-D)。
图2 除虫菊单作及间作套种
除虫菊套种模式具备提高经济收益、土地利用率、防治杂草、保持水土和避免连作障碍等农艺效应,并实现了观赏和生态二位一体布局。除虫菊套种模式充分利用两者的时空互相性。除虫菊与生长周期短的蔬菜套种时,除虫菊前期生长慢,两者共生时间短,充分利用了光、温、水、热、肥等自然资源。除虫菊和冬枣、油橄榄套种形成上下层复合空间,充分利用了单作果树下的闲置土地,同时上层乔木在夏季可为除虫菊遮阴,提高越夏存活率。除虫菊为浅根系多年生植物,所覆盖的地面极少有杂草疯长,节约人工管理成本;此外,在防坡固土方面也具有良好效果。
4 除虫菊套种作物常见的虫害种类及生物防治手段
云南地区除虫菊套种作物类型多为果树和蔬菜,其次为观赏植物,这些常见的套种作物在虫害种类和生物防治上具有共通性。桃树、枣树等果树上的虫害种类多包含蚜虫和红蜘蛛。其中红蜘蛛难防难治,通常生物防治上分别采用黑缘红瓢虫和深点食螨瓢虫对这两种虫害进行防治,这两类瓢虫一生可捕食上千蚧壳虫和红蜘蛛的卵、若虫或成虫,在虫害防治上取得最佳效果[51]。蚜虫、桃蛀螟以及刺蛾均为常见的桃树虫害,其中蚜虫最为普遍[52]。油橄榄上的叶部害虫主要是蚜虫和红蜘蛛[53]。十字花科蔬菜中大白菜的虫害主要是桃蚜,基于该物种已证实挥发性有机物可增强寄主对桃蚜的防御能力[54]。
除虫菊套种的观赏植物中,菊花虫害具有多发性、多样性等特点,我国菊花主要虫害种类为蚜虫、红蜘蛛、菊叶螨、菊花天牛、棉铃虫等[55]。茶用菊栽植中的虫害防治对象也主要是蚜虫。有着“药罐子”之称的月季有病虫害高发的特点,其常见虫害包括食叶害虫、蛀干害虫和刺吸害虫,刺吸害虫主要包括蚜虫、蚧壳虫、蓟马和红蜘蛛等[56]。与除虫菊套种的园艺植物虫害多为蚜虫和红蜘蛛等植食性昆虫,对植物的叶部和营养器官往往造成巨大损害。值得注意地是,在生物防治中他们具有相同的昆虫天敌,而瓢虫家族在其中占据一席之地。
除虫菊套种作物参与生物防治有以下3种方式。首先,除虫菊酯对多种同翅目蚜种和蓟马(Thysanoptera)有很高的致死性,且对鞘翅目害虫如天牛幼虫和甲虫均有较好的防治效果[6]。当害虫取食含有除虫菊酯的植株地上部分时,他们便会被驱避、击倒或毒杀。(E)-beta-法尼烯作为蚜虫报警素,也能有效驱避蚜虫。其次,除虫菊释放的挥发性有机化合物能够有效吸引异色瓢虫的光顾以及食蚜蝇访花产卵,而蓟马、蚜虫、蚧壳虫以及红蜘蛛等昆虫均可作为异色瓢虫以及食蚜蝇幼虫的食物源,这从生态层面解释了除虫菊套种可以有效降低套种植物虫害程度。目前,利用澳大利亚瓢虫、小红瓢虫、大红瓢虫、七星瓢虫防治蚧壳虫和蚜虫已取得成功,异色瓢虫在防治果树和蔬菜上的蚜虫过程中发挥巨大作用[59-60]。最后,除虫菊释放的挥发性有机物可有效激发套种作物体内的活性成分物质,提高其与抗逆相关的激素水平。通过除虫菊酯的毒杀作用,挥发物的驱避效果和化感作用,可大大提升套种环境对虫害的抵御能力。
表1 套种作物主要的虫害种类及生物防治
利用除虫菊套种防治蚜虫可以达到互利互惠的效果,在套种植物选择上可以选择主要虫害为蚜虫的园艺植物,且套种后不引入新的严重危害除虫菊的植食性昆虫。因此,在选择套种作物时要充分考虑各自的害虫互相作用效果和其他影响因素。除虫菊挥发性有机物可以引来掠食性瓢虫进行天然生物防治。除虫菊间作还需要考虑与间作作物的花期,可选择将除虫菊初花期与套种植物的虫害爆发期进行一致调整。除虫菊开花期(4-6月)被分为了8个时期,通常在初花期(4月)除虫菊酯含量达到峰值且EβF大量释放,是驱避害虫吸引害虫天敌的最佳时期,此时虫害防治效果最佳。在除虫菊套种过程中要选择合适的栽培时间,可使得套种模式发挥最大的虫害防治效益。
5 总结与展望
在过往的研究中除虫菊通常作为一种经济作物种植,即使间作也仅仅是作为一种合理利用田间土地种植经济作物的补充方式,很少有利用除虫菊的抗虫特性用于间作的研究。但随着生态农业的发展和人们环保意识的增强,除虫菊具有的挥发性萜烯化合物以及非挥发性的除虫菊酯双重抗虫效果引发了人们的关注。前者能够通过EβF模拟蚜虫报警素趋避蚜虫,还能吸引掠食性瓢虫进行保护除虫菊和套种作物[16],并且能够协同加强除虫菊酯对害虫的趋避性[41],而GD作为一种模拟信号素在昆虫防御中起着作用[18]。这些VOCs还能够作为一种潜在的诱导因子,促进邻接植物体内抗逆相关物质和激素水平提高[13],从而提高间作作物对害虫的防御性。而除虫菊中的非挥发性除虫菊酯可通过影响害虫的钠离子通路从而直接杀死害虫或通过接触排斥和空间排斥驱避害虫,而不会对害虫天敌造成危害。这些特性,使除虫菊具有极强的间作应用价值。目前除虫菊与园艺植物套种绿色防治正处于初步探索阶段,多与农作物和果蔬套种,与花卉的套种模式及其效果有待进一步研究。其套种应用还具有极大的发展空间。对除虫菊的间作可以考虑以下几点建议。
1)除虫菊套种关键在于不引入新的具有威胁性的植食性昆虫,并合理利用花期合成的萜烯类有机物来实现抵御虫害的效果。除此之外,还要考虑两者或多个物种的时空适应性,包括生长快慢,对阳光、水、肥等的竞争和栽植密度。在考虑控制虫害的情况下,不要忽视套种系统下植物病害的发生和传播。
2)在研究除虫菊套种模式中,可重点关注天敌昆虫(异色瓢虫、蚜茧蜂和食蚜蝇幼虫)组合释放对园艺植物害虫防治效果。捕食者和天敌的关系,植食性昆虫的幼虫和成虫的竞争机制也是具有参考价值的。除了植物-昆虫信号路径和植物-昆虫-天敌生态模式外还可以考虑除虫菊在授粉中起的作用,除虫菊吸引大量食蚜蝇、瓢虫等非蜂媒授粉昆虫,这些授粉昆虫能够为一些作物带来额外的授粉机会。
3)除虫菊还能够和其他间作植物混合间作从而提高间作抗虫效果,验证套种系统下多个物种的次生代谢物水平变化、关键结构基因的表达、相关激素水平变化和调控网络将会是研究热点,能产生多种次生代谢物的芳香植物和药用植物则会是混合间作的极佳对象。
4)间作的发展离不开农业的机械化,研究农艺上规范的高产高效的间作配置和行间距配置,有利于降低间作和采收的人力成本,也有利于开放除虫菊作为间作的附属经济作物的经济价值,从而更好地实现大面积的机械化,从而将除虫菊间作这一模式更好地服务我国生态农业和环境保护。