作者:张晴丹 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/10/17 21:24:57
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陆宴辉:守护棉花的卫士

 

棉花害虫对于棉农来说是一场浩劫,而这些让棉农恨之入骨的“敌人”,却是中国农业科学院植物保护研究所研究员陆宴辉朝夕相伴的存在。在他的办公室一墙之隔的实验室中,陆宴辉和棉花害虫研究组(以下简称课题组)其他成员坚持不懈地与它们斗争着,这一斗就是12年。

日复一日,经过不知多少艰辛和努力,课题组在Bt棉花害虫种群地位演替机制等领域取得了一系列重大突破和进展,也斩获无数嘉奖和荣誉。

这几年,课题组的工作重心主要在新疆,开展对新疆棉花害虫灾变机制与防控技术研究,并取得了重要进展。“希望通过我们的努力,能对新疆植保队伍发展、技术平台建设、学科体系创新、科技水平提升起到积极的促进作用。”陆宴辉在最近举行的农科讲坛会后,接受《中国科学报》记者采访时如是说。

继承和发扬老一辈科学家精神

棉花是受害虫危害最严重的作物之一,我国已记载的棉花害虫种类多达300余种,其中主要害虫10余种。棉花也是使用化学农药最多的一种作物,大量的化学农药被用于棉田,从而带来了严重的害虫抗药性、次要害虫再猖獗及农田生态系统失衡等一系列问题。因此,研发与应用棉花害虫综合治理策略与技术体系,对保障棉花的安全持续生产、推进农作物害虫综合防治理论创新与实践具有重要意义。

上世纪50年代,以课题组创始人齐兆生研究员为代表的第一代科学家,率先发展了棉花害虫化学防治技术,有效提高了我国棉花植保技术水平,奠定棉花产业发展的基础。

到了80年代,以中国工程院院士郭予元研究员为代表的第二代科学家,发展棉铃虫综合防治策略和技术体系,有效解决生产抗性棉铃虫的种群治理问题,促进农作物病虫害综合防治理论的创新,这个阶段同时开启棉花害虫的基础研究。

自1997年起,我国开始商业化种植Bt棉花。以中国工程院院士吴孔明研究员为代表的第三代科学家,发展Bt棉花害虫绿色防控技术体系,同时利用昆虫雷达发展棉铃虫监测预警技术体系,有效提高棉花害虫的绿色防控能力。

老一辈科学家们的辛苦耕耘,为年轻科研工作者奠定了坚实的基础。沿着他们的足迹,后辈们继承和发扬着这些传统的精神和理念,并指引着自己不断向前。

“齐兆生先生、郭予元院士、吴孔明院士等老师一直是我科研道路上指路的明灯,是他们的谆谆教导成就了我今天的工作业绩。”陆宴辉由衷地表示,今后他仍将不遗余力地耕作在棉田里,挥洒汗水在实验室中。

新阶段,新挑战,新收获

陆宴辉科研之路的第一阶段是从2005年到2012年,这时候的角色还只是学生和助手,在课题组老师们的指导下,他在黄河流域棉区开展Bt棉花害虫种群地位演替机制的研究。

什么是Bt棉花?“Bt棉花的全称是转Bt基因抗虫棉花,其植株体内能产生Bt杀虫蛋白,棉铃虫通过取食将Bt蛋白摄入后,和其体内的特定受体进行结合,导致中肠坏死,从而可以有效杀死棉铃虫。”陆宴辉介绍。

研究团队证实了过去近20年里,我国华北地区大规模种植Bt棉花后,不仅降低了棉花上棉铃虫的数量,而且减轻了周边其他非转基因农作物上的棉铃虫危害程度。这是世界首个针对转基因作物抗虫性进行的大规模长期跟踪研究,论文曾被作为2008年《科学》杂志的封面文章。

大范围种植Bt棉花既能杀死重大害虫,又减少化学农药使用。然而,看似两全其美的事情却引发了新的问题。陆宴辉意识到,人与害虫之间的战争并未取得决定性胜利。

Bt棉花在华北等地大规模种植后,减少了农药的使用,这却对其他害虫的种群数量产生影响。陆宴辉说,这些虫子生存能力极强,一旦环境中有些条件适合,种群数量立马上涨。为此,他长期在华北农村蹲点试验,综合观察田里各种虫子的此消彼长。

功夫不负有心人,最终陆宴辉用实验结果证实了种植Bt棉花带来的打药次数减少,导致另一类害虫盲蝽蟓成为棉田主要害虫。论文发表于2010年的《科学》杂志。这已是这位“80后”科学家的名字第二次出现在该杂志上。

2012年,陆宴辉又阐明了Bt棉花种植后瓢虫等天敌昆虫的种群变化趋势,论文发表于《自然》杂志。同年,该研究入选“中国科学十大进展”。

回望过去十多年走过的道路,陆宴辉感慨万千。“科学研究一定要持之以恒,农业研究更需要坚持不懈。我们研究中的每一个假设的提出,都是基于前辈们几十年的研究成果,如果没有长期的数据积累、没有文化的积淀凝结,就不可能产生出这些具有代表性的成果。”陆宴辉说。

为丝绸之路锦上添花

2010年开始,随着国家农业产业结构的调整,华北棉区、长江流域棉区的棉花种植规模大幅度缩减,全国棉花主产区调至新疆,与棉花害虫“形影不离”的陆宴辉将工作重点也转移到了新疆。

从学生、助手转变到骨干、首席,研究地域从黄河流域棉区转战到西北内陆棉区,陆宴辉的工作中心始终围绕着棉花害虫治理研究。

在新疆,他们的工作主要是开展对棉花害虫灾变机制与防控技术的研究。然而,与华北地区相比,新疆科研基础、工作条件等落后很多,前所未有的阻力向陆宴辉扑面而来。

要改变现状,就要哪里困难就从哪里站起来。“我们首先开始建设定点研究平台体系,以全面掌握新疆棉花害虫发生危害的第一手情况。目前在南疆已建喀什、阿克苏、库尔勒3个试验基点,覆盖南疆棉区。在北疆建立了石河子、昌吉、博乐3个试验基点,并且借助中国农业科学院西部农业中心建设推进北疆工作。”陆宴辉说。

此外,为了推进基础研究,陆宴辉开始整合整个课题组的力量,在新疆开展田间试验示范,把新疆棉区主要害虫与天敌在河北廊坊基地饲养起来,保证周年可以进行试验,并且利用北京的研究平台,把新疆棉花害虫的基础研究工作带上去。

新疆的自然环境非常特殊,高温、干旱、盐碱等特性决定了在这里的研究与华北地区不同。“新疆棉花地里的害虫、天敌种类都与华北不一样。我们研究它们之间的食物营养和信息通讯关系,也研究种植模式调整等生产变化对它们的影响,最后从昆虫食物网结构与功能来阐明其发生灾变的机制。”陆宴辉说。

在此基础上如何治理害虫?陆宴辉根据新疆棉花种植的现状以及绿色防控措施的发展,提出了三个阶段:一是要发展新的化学防治措施,提高农药使用率,降低农药使用量;二是实现局部施药与精准施药;三是通过其他方式替代化学农药。

比如当蚜虫和叶螨点片发生时,以往采取“挑治”,哪里有虫子就在哪里打药,不打药的地方采用天敌昆虫进行保护,害虫治理以及天敌保护的效果都很好。然而,农业生产方式的规模化与集约化,导致整片打药,难于实施“挑治”,不利于棉田害虫持续治理。如何才能解决农药和天敌昆虫的矛盾?

“我们将光谱仪放在小飞机上,当出现害虫点片状发生时,可以有效识别出害虫的空间分布情况。通过这样的侦察机把棉田害虫分布信息扫描传送到电脑进行数据分析,随后再传递给打药的小飞机,进行精准施药,实现高科技‘挑治’。”陆宴辉介绍。

除了作研究,陆宴辉还意识到科技服务的重要性,其中非常关键的一条就是技术指导。在南疆遭遇语言不通时,他就请新疆农业科学院懂维吾尔语的专家翻译,近几年他几乎跑遍全疆有棉花的地方,提供科技服务。在这个过程中,他发表的论文更加倾向于解决生产问题,并拿到了很多技术专利,制定了一些技术标准。

陆宴辉表示,今后还要在提升新疆植保队伍建设、完善技术平台、健全学科体系、提高科技水平上下功夫,争取带出一批卓越的植保科技人才。

今年,担任棉花害虫研究组组长的陆宴辉,深感责任重大,他对未来充满了希望。“只要棉花主产区在新疆,我们课题组就会一直扎根新疆。以前的丝绸之路靠着丝绸,今后丝绸之路会靠棉花,我们将努力用当代棉花为古代丝绸之路锦上添花。”陆宴辉说。

 
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