市农科院60周年专栏丨增加物种多样性 让生态恢复平衡 这个团队致力于在生态链上“打补丁”
【背景】农作物病虫害防治是重要的防灾减灾措施,为保障国家粮食安全、农产品安全和生态安全发挥了重要的作用。然而,单纯依赖化学农药防治,不仅会导致农药残留超标,造成农业面源污染,还会影响生态环境安全。近年来,我国提出“绿色植保”理念,要求农业生产实现农药、化肥零增长,实现绿色防控替代化学防治。生态调控、植物免疫诱抗、“四诱”、天敌保护利用、微生物农药、植物源农药等绿色防控技术在不同作物、不同地区普遍应用。
其中,“天敌保护利用”作为绿色防控、生态调控的重要一环,不可或缺。在上海市农业科学院生态环境保护研究所,就有这样一支团队,致力“以虫克虫”,通过增加物种多样性来保育害虫的天敌,继而以天敌来控制害虫,最终形成良性食物链循环,将被打破的生态环境修复平衡。近日,记者采访了市农科院生态所研究员蒋杰贤,听他讲述如何通过增加物种多样性来实现化学农药减量,提升作物产量与品质。
近几年,随着乡村振兴工作的持续推进,上海的农村变了样,不仅环境整洁了,村宅变美了,连田园景观也越来越精致了。秋收时节,沪郊稻田展现出一派丰收景象,稻田边的田埂路更是因为装点了大量色彩鲜艳的波斯菊、凤仙花而显得格外夺目。
或许有人不知,这些稻田边鲜艳的花丛的存在,并不仅仅是扮靓农田,还是稻田的守护者,是实现“虫口夺粮”的“功臣”之一。
增加物种多样性 实现“以虫克虫”
“在陆地生态系统中,增加植物物种多样性,有促进植物、植食性昆虫和天敌三个营养级联动的倾向。尤其在多样化种植的农业系统,营养级功能群之间的联动效应更加明显。”蒋杰贤介绍,像在水稻田旁种植波斯菊、凤仙花、百日草、芝麻等显花植物那样,通过在主栽作物旁种植功能植物来发挥其生态服务功能的方法不仅能够助力绿色生产、还能丰富田园风貌,更是在多地推广、应用。
蒋杰贤解释道,功能植物主要为天敌提供“衣食住行”的生态环境,让天敌昆虫能够有躲避恶劣环境的庇护所,同时为他们提供花蜜等食物。而当天敌数量增加,或其捕食、寄生能力增强,都能够降低害虫的危害度,实现 “以虫克虫”,从而提升主栽农作物的产量与品质。有数据显示,通过这样的方法可以让稻田主要虫害减少24.5%。
而功能植物又大致可分为蜜源植物、载体植物、栖境植物、诱集植物等多个类别。蜜源植物也就是波斯菊类的显花植物主要为天敌特别是寄生蜂提供营养,帮助其繁殖后代。载体植物的存在一般用于饲养天敌的饵料昆虫,为天敌提供饵料,这一方法通常用于保护利用本地天敌、天敌自然繁殖,是集天敌繁育和释放为一体的新技术。当然在载体植物的选择上,要十分谨慎,不能反过来为害虫提供了食物。
“植食昆虫对植物或品种有明显的偏好性。通过观察,我们发现稻飞虱的一种寄生蜂的饵料昆虫伪褐飞虱并不能在水稻上存活,其载体植物李氏禾也不是稻飞虱的食物。这样一来,李氏禾就能作为为寄生蜂提供饵料的载体植物。”蒋杰贤说,根据植食昆虫的偏好性,还可以通过种植诱集植物将害虫从作物上诱集后集中杀灭或用来饲养天敌。比如在桃园中种植能够诱集桃蛀螟的玉米或向日葵,就能让桃果免受桃蛀螟之害。此外,桃园生草、田边种秕谷草等植物也能为虫害天敌提供庇护场所,从而帮助天敌繁殖。
补全生态链 让生态恢复平衡
那么,为了防控一种害虫,需要同时种植满足天敌“衣食住行”的多类功能植物是否会徒增种植难度,影响生产呢?
蒋杰贤和他的团队通过研究发现,增加一种功能性植物和增加多种功能性植物,对增加天敌数量并没有太多影响。也就是说,农民只需配合主栽作物种植一种功能植物就可以明显起到对主栽作物的保护作用。这无疑降低了这一生态模式的实行难度,更易被农民接受。
“植物物种多样性可以帮助务农者利用害虫天敌提供重要生态系统服务,实现化学农药减量,提升作物产量和品质。”蒋杰贤认为,该模式十分符合“预防为主、生态优先、整合治理、精准施策”的绿色防控原则。
而除了植物物种多样性外,稻鱼共生、菜鱼共生的模式也被证明可以减少或避免农药使用,同时还能改善土壤质量。主要利用鱼类捕食来减少害虫和杂草,并通过鱼粪还田来丰富土壤肥力,改良土壤质量,从而提升农作物品质与产量。
“说到底就是将过去因为过度使用农药被打乱的生态平衡,一点点地修复回来。”近年来,蒋杰贤与他的害虫生态防控科研团队始终致力于以自然、生态的方法来控制农业生产中所面临的虫害防控研究,并从中衍生出了稻鱼共生、菜鱼共生、菜田多物种共存、稻田作物多样性、果园生草等多种降低农药用量的绿色生产模式。
而在他与团队的推广之下,团队多年来共同研发的植物多样化控害技术与生物防治技术已在沪郊农田普遍应用。上海谷满香粮食种植专业合作社、上海浦东大洪蔬菜园艺场、上海桃咏桃业专业合作社、上海潘庄蜜梨种植专业合作社、上海板扎果业有限公司等基地在该系列技术帮助下农产品生产质量获得显著提升,不少基地还有了自己的品牌,成功获得绿色认证,真正实现了农产品优质优价。此外,团队还先后赶赴西藏、云南、贵州、湖南、浙江、江苏等地,通过技术交流、授课培训,宣传虫防控理念与技术体系,以进一步扩大技术转化为生产力的广度。
牢记初心使命 让先进理念代代传承
从研究生毕业算起,蒋杰贤从事害虫防治研究工作已足有32年。而之所以选择植物保护专业,则源于幼时常听到老人抱怨“害虫危害农作物,让庄稼遭了殃”。旧时农民的无可奈何让他从小立志,要帮助农民从源头解决生产中遇到的作物虫害问题,为这个群体做些实事。这些年来,他亦始终不忘初心,做好虫害防治研究。
到市农科院工作前,他曾先后在南华大学和湖南农业大学担任教师工作。如今,在农科院有了自己的研究团队后,他仍不忘教学职责,像带学生般兢兢业业,做好团队带头人,带领青年职工在学术上快速成长。
今年五月,团队中的青年研究员万年峰更是以第一作者身份在知名学术杂志《Nature-Plants》上发表了团队与中外科研人员合作通过增加植物物种多样性来实现“生态集约化”的重要研究成果,让更多人关注到增加物种多样性对绿色防控、恢复生态平衡的重要性。
“青年兴团队兴,青年强团队强”在蒋杰贤看来,在经历五到十年的成长之后,青年科研人员各自都能有比较好的学术发展空间,才能为团队的成长和稳固提供了人才保障。“科研生涯30余载,我一直在摸索中前行,走了不少弯路,也曾经迷茫过失落过,但我的初心一直激励着我不断向前。我希望我的科研工作经历,能给年轻人一些启发,让他们少走弯路,获得更多成就。”近年来,蒋杰贤团队在人才培养和科研业绩方面取得了明显的成效。团队主持项目曾获得省部级科技进步二等奖2项、三等奖2项,作为主要完成人参加的科研项目获得国家科技进步二等奖1项,省部级一等奖1项、二等奖2项、三等奖3项。在团队青年职工中,4人获得国家自然科学基金青年基金资助,2人入选上海市青年科技启明星计划,1人入选上海市青年拔尖人才计划、闵行区领军人才计划,并在本领域国际著名期刊上发表SCI论文40余篇。
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