棉花害蟲對于棉農來說是一場浩劫,而這些讓棉農恨之入骨的“敵人”,卻是中國農業(yè)科學院植物保護研究所研究員陸宴輝朝夕相伴的存在。在他的辦公室一墻之隔的實驗室中,陸宴輝和棉花害蟲研究組(以下簡稱課題組)其他成員堅持不懈地與它們斗爭著,這一斗就是12年。
日復一日,經過不知多少艱辛和努力,課題組在Bt棉花害蟲種群地位演替機制等領域取得了一系列重大突破和進展,也斬獲無數(shù)嘉獎和榮譽。
這幾年,課題組的工作重心主要在新疆,開展對新疆棉花害蟲災變機制與防控技術研究,并取得了重要進展。“希望通過我們的努力,能對新疆植保隊伍發(fā)展、技術平臺建設、學科體系創(chuàng)新、科技水平提升起到積極的促進作用?!标懷巛x在最近舉行的農科講壇會后,接受《中國科學報》記者采訪時如是說。
繼承和發(fā)揚老一輩科學家精神
棉花是受害蟲危害最嚴重的作物之一,我國已記載的棉花害蟲種類多達300余種,其中主要害蟲10余種。棉花也是使用化學農藥最多的一種作物,大量的化學農藥被用于棉田,從而帶來了嚴重的害蟲抗藥性、次要害蟲再猖獗及農田生態(tài)系統(tǒng)失衡等一系列問題。因此,研發(fā)與應用棉花害蟲綜合治理策略與技術體系,對保障棉花的安全持續(xù)生產、推進農作物害蟲綜合防治理論創(chuàng)新與實踐具有重要意義。
上世紀50年代,以課題組創(chuàng)始人齊兆生研究員為代表的第一代科學家,率先發(fā)展了棉花害蟲化學防治技術,有效提高了我國棉花植保技術水平,奠定棉花產業(yè)發(fā)展的基礎。
到了80年代,以中國工程院院士郭予元研究員為代表的第二代科學家,發(fā)展棉鈴蟲綜合防治策略和技術體系,有效解決生產抗性棉鈴蟲的種群治理問題,促進農作物病蟲害綜合防治理論的創(chuàng)新,這個階段同時開啟棉花害蟲的基礎研究。
自1997年起,我國開始商業(yè)化種植Bt棉花。以中國工程院院士吳孔明研究員為代表的第三代科學家,發(fā)展Bt棉花害蟲綠色防控技術體系,同時利用昆蟲雷達發(fā)展棉鈴蟲監(jiān)測預警技術體系,有效提高棉花害蟲的綠色防控能力。
老一輩科學家們的辛苦耕耘,為年輕科研工作者奠定了堅實的基礎。沿著他們的足跡,后輩們繼承和發(fā)揚著這些傳統(tǒng)的精神和理念,并指引著自己不斷向前。
“齊兆生先生、郭予元院士、吳孔明院士等老師一直是我科研道路上指路的明燈,是他們的諄諄教導成就了我今天的工作業(yè)績?!标懷巛x由衷地表示,今后他仍將不遺余力地耕作在棉田里,揮灑汗水在實驗室中。
新階段,新挑戰(zhàn),新收獲
陸宴輝科研之路的第一階段是從2005年到2012年,這時候的角色還只是學生和助手,在課題組老師們的指導下,他在黃河流域棉區(qū)開展Bt棉花害蟲種群地位演替機制的研究。
什么是Bt棉花?“Bt棉花的全稱是轉Bt基因抗蟲棉花,其植株體內能產生Bt殺蟲蛋白,棉鈴蟲通過取食將Bt蛋白攝入后,和其體內的特定受體進行結合,導致中腸壞死,從而可以有效殺死棉鈴蟲?!标懷巛x介紹。
研究團隊證實了過去近20年里,我國華北地區(qū)大規(guī)模種植Bt棉花后,不僅降低了棉花上棉鈴蟲的數(shù)量,而且減輕了周邊其他非轉基因農作物上的棉鈴蟲危害程度。這是世界首個針對轉基因作物抗蟲性進行的大規(guī)模長期跟蹤研究,論文曾被作為2008年《科學》雜志的封面文章。
大范圍種植Bt棉花既能殺死重大害蟲,又減少化學農藥使用。然而,看似兩全其美的事情卻引發(fā)了新的問題。陸宴輝意識到,人與害蟲之間的戰(zhàn)爭并未取得決定性勝利。
Bt棉花在華北等地大規(guī)模種植后,減少了農藥的使用,這卻對其他害蟲的種群數(shù)量產生影響。陸宴輝說,這些蟲子生存能力極強,一旦環(huán)境中有些條件適合,種群數(shù)量立馬上漲。為此,他長期在華北農村蹲點試驗,綜合觀察田里各種蟲子的此消彼長。
功夫不負有心人,最終陸宴輝用實驗結果證實了種植Bt棉花帶來的打藥次數(shù)減少,導致另一類害蟲盲蝽蟓成為棉田主要害蟲。論文發(fā)表于2010年的《科學》雜志。這已是這位“80后”科學家的名字第二次出現(xiàn)在該雜志上。
2012年,陸宴輝又闡明了Bt棉花種植后瓢蟲等天敵昆蟲的種群變化趨勢,論文發(fā)表于《自然》雜志。同年,該研究入選“中國科學十大進展”。
回望過去十多年走過的道路,陸宴輝感慨萬千。“科學研究一定要持之以恒,農業(yè)研究更需要堅持不懈。我們研究中的每一個假設的提出,都是基于前輩們幾十年的研究成果,如果沒有長期的數(shù)據(jù)積累、沒有文化的積淀凝結,就不可能產生出這些具有代表性的成果?!标懷巛x說。
為絲綢之路錦上添花
2010年開始,隨著國家農業(yè)產業(yè)結構的調整,華北棉區(qū)、長江流域棉區(qū)的棉花種植規(guī)模大幅度縮減,全國棉花主產區(qū)調至新疆,與棉花害蟲“形影不離”的陸宴輝將工作重點也轉移到了新疆。
從學生、助手轉變到骨干、首席,研究地域從黃河流域棉區(qū)轉戰(zhàn)到西北內陸棉區(qū),陸宴輝的工作中心始終圍繞著棉花害蟲治理研究。
在新疆,他們的工作主要是開展對棉花害蟲災變機制與防控技術的研究。然而,與華北地區(qū)相比,新疆科研基礎、工作條件等落后很多,前所未有的阻力向陸宴輝撲面而來。
要改變現(xiàn)狀,就要哪里困難就從哪里站起來?!拔覀兪紫乳_始建設定點研究平臺體系,以全面掌握新疆棉花害蟲發(fā)生危害的第一手情況。目前在南疆已建喀什、阿克蘇、庫爾勒3個試驗基點,覆蓋南疆棉區(qū)。在北疆建立了石河子、昌吉、博樂3個試驗基點,并且借助中國農業(yè)科學院西部農業(yè)中心建設推進北疆工作?!标懷巛x說。
此外,為了推進基礎研究,陸宴輝開始整合整個課題組的力量,在新疆開展田間試驗示范,把新疆棉區(qū)主要害蟲與天敵在河北廊坊基地飼養(yǎng)起來,保證周年可以進行試驗,并且利用北京的研究平臺,把新疆棉花害蟲的基礎研究工作帶上去。
新疆的自然環(huán)境非常特殊,高溫、干旱、鹽堿等特性決定了在這里的研究與華北地區(qū)不同。“新疆棉花地里的害蟲、天敵種類都與華北不一樣。我們研究它們之間的食物營養(yǎng)和信息通訊關系,也研究種植模式調整等生產變化對它們的影響,最后從昆蟲食物網結構與功能來闡明其發(fā)生災變的機制?!标懷巛x說。
在此基礎上如何治理害蟲?陸宴輝根據(jù)新疆棉花種植的現(xiàn)狀以及綠色防控措施的發(fā)展,提出了三個階段:一是要發(fā)展新的化學防治措施,提高農藥使用率,降低農藥使用量;二是實現(xiàn)局部施藥與精準施藥;三是通過其他方式替代化學農藥。
比如當蚜蟲和葉螨點片發(fā)生時,以往采取“挑治”,哪里有蟲子就在哪里打藥,不打藥的地方采用天敵昆蟲進行保護,害蟲治理以及天敵保護的效果都很好。然而,農業(yè)生產方式的規(guī)?;c集約化,導致整片打藥,難于實施“挑治”,不利于棉田害蟲持續(xù)治理。如何才能解決農藥和天敵昆蟲的矛盾?
“我們將光譜儀放在小飛機上,當出現(xiàn)害蟲點片狀發(fā)生時,可以有效識別出害蟲的空間分布情況。通過這樣的偵察機把棉田害蟲分布信息掃描傳送到電腦進行數(shù)據(jù)分析,隨后再傳遞給打藥的小飛機,進行精準施藥,實現(xiàn)高科技‘挑治’。”陸宴輝介紹。
除了作研究,陸宴輝還意識到科技服務的重要性,其中非常關鍵的一條就是技術指導。在南疆遭遇語言不通時,他就請新疆農業(yè)科學院懂維吾爾語的專家翻譯,近幾年他幾乎跑遍全疆有棉花的地方,提供科技服務。在這個過程中,他發(fā)表的論文更加傾向于解決生產問題,并拿到了很多技術專利,制定了一些技術標準。
陸宴輝表示,今后還要在提升新疆植保隊伍建設、完善技術平臺、健全學科體系、提高科技水平上下功夫,爭取帶出一批卓越的植保科技人才。
今年,擔任棉花害蟲研究組組長的陸宴輝,深感責任重大,他對未來充滿了希望?!爸灰藁ㄖ鳟a區(qū)在新疆,我們課題組就會一直扎根新疆。以前的絲綢之路靠著絲綢,今后絲綢之路會靠棉花,我們將努力用當代棉花為古代絲綢之路錦上添花。”陸宴輝說。