邱式邦院士在中國蝗蟲研究和防治實踐中的貢獻——紀念邱式邦院士誕辰110周年

涂雄兵，劉路路，張澤華

（中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所/植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193）

蝗蟲是世界性重大農(nóng)業(yè)害蟲，除南極大陸和北緯55°以北區(qū)域外均發(fā)生過蝗災，全球常年發(fā)生面積4680萬km2，約1/8的人口遭受蝗災的影響[1,2]。在我國歷史上蝗災與水災、旱災并稱為三大自然災害。公元前976年至今，我國共發(fā)生蝗災1200余次，平均3～5年一次大發(fā)生[3]。2019年，巴基斯坦因沙漠蝗災害使糧食減產(chǎn)30%以上，僅小麥損失就高達10億美元。2020年2月10日，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）向全球發(fā)布了沙漠蝗災害預警，希望全球高度戒備正在肆虐的蝗災，防止被入侵國家出現(xiàn)糧食危機。這也再次提醒我們，蝗災依然是糧食生產(chǎn)和生態(tài)安全的嚴重威脅[4]。

1 蝗蟲在我國發(fā)生與防治的早期研究

我國有關(guān)蝗蟲的記載最早可追溯到公元前 16世紀，殷商甲骨文中有“蝗”字記載。《新唐書》中描述了宰相姚崇破除迷信，利用蝗蟲的趨光性，以火治蝗的例子[5]；北宋時期制定《捕蝗法》[6]；元朝建立地方首官負責制，有了“除蝗于未然”的預防意識，制定了秋耕曬卵的耕作制度和保護天敵的明令；明朝的徐光啟撰寫的《除蝗疏》中論述了治蝗策略；清代陳芳生撰寫的《捕蝗考》中，介紹了蝗蟲發(fā)生規(guī)律與防治方法，逐漸趨向科學治蝗[1]；1935年，鄒鐘琳撰寫的《中國飛蝗之分布與氣候、地理之關(guān)系及其發(fā)生地之環(huán)境》一書中論述了飛蝗的分布與氣候特點和環(huán)境之間的關(guān)系[7]；1936年，陳家祥發(fā)表《中國歷代蝗患之記載》一文中講述了中國歷代蝗災發(fā)生情況[8]。

2 邱式邦院士在中國蝗蟲研究和防治實踐中的貢獻

新中國成立以來，黨和國家高度重視治蝗工作。在這一時期，以邱式邦院士為代表的老一輩農(nóng)業(yè)科學家通過多年開展飛蝗的生物學和生理學研究，追蹤、監(jiān)測蝗蟲蟲源地的發(fā)生情況，引進和創(chuàng)新了治蝗技術(shù)，提出了“預防為主，綜合防治”的治蝗理念，為我國的蝗蟲防治工作做出了突出貢獻[9]。

首先，引進了新藥劑，創(chuàng)新“毒餌”治蝗技術(shù)。1938年黃河花園口炸開決堤造成了歷史上空前嚴重的蝗災，到1944年，僅河南省飛蝗發(fā)生面積就達到387萬多公頃，治蝗成為解決國家民生的大難題。邱式邦院士摒棄傳統(tǒng)“人工撲打治蝗”的方式，引進英國治蝗新藥——六六六[10,11]。此后，他又將濃縮劑型的六六六拌上填充物改進為便于施用的粉劑，施于蝗區(qū)進行科學試驗，發(fā)現(xiàn)蝗蟲死亡率達90%以上[12]。1947年，他發(fā)明“毒餌治蝗”新技術(shù)，并被迅速應用推廣，1952年應用80萬畝、1953年應用100萬畝[11]。1948年，他的研究成果發(fā)表在《中華農(nóng)學會報》上，是國內(nèi)第1篇使用六六六粉劑治蝗的技術(shù)報告[13]。這項工作邁出了中國現(xiàn)代治蝗科學研究與應用的第一步，這也是我國首次科學報道蝗蟲防治工作，開創(chuàng)了新中國治蝗事業(yè)的里程碑[10]。同時，為研發(fā)適宜我國的防蝗產(chǎn)品，他帶領(lǐng)團隊開展大量研究，例如，從本土的植物和礦物中提取殺蟲成分，研制出顆粒劑和粉劑等不同劑型的防蝗藥劑，這些防蝗藥劑的使用大大提高了我國應對蝗災的能力[14]。

其次，深入蝗區(qū)，開展科學研究。20世紀50年代，邱式邦院士帶領(lǐng)團隊成員深入蝗區(qū)開展治蝗技術(shù)試驗，進一步提出在蝗區(qū)建立偵察蝗蟲的基層組織，并建立蝗蟲偵察制度，包括查卵、查蝻和查成蟲3個環(huán)節(jié)，即“三查制度”[5]。為了便于農(nóng)民更好地認識蝗蟲，他和助手李光博院士將蝗區(qū)常見的各類蝗蟲詳細繪制成畫，教會不識字的農(nóng)民通過識圖辨別蝗蟲，化繁為簡、化難為易[15]。在政府的大力支持下，我國逐步建立了一支長期偵察測報隊伍，構(gòu)成了較為完整的蟲情預報網(wǎng)。建立“三查”制度后，治蝗工作迅速由被動變主動，防蝗效率大大提高，而且為國家節(jié)省了大量的人力、物力和財力[16]。1953年推廣蝗蟲“三查”技術(shù)后，全國投入治蝗的勞動量比1951年減少了80%，為我國開展害蟲預測預報工作邁出了堅實的一步[10]。

第三，引進了綠僵菌治蝗技術(shù)。1993年，邱式邦院士在中國農(nóng)業(yè)科學院生物防治研究所期間，通過國際合作，從英聯(lián)邦國際生物防治研究所（IIBC）引進了防蝗系列菌株，并對東亞飛蝗 Locusta migratoria manilensis (Meyen)進行了毒力測定，發(fā)現(xiàn)一種真菌——金龜子綠僵菌Metarhizium anisopliae對蝗蟲有很好的致病性[17]。隨后，團隊成員圍繞真菌治蝗開展了大量研究，篩選的高效菌株 IMA330189，施用后 12 d對亞洲小車蝗Oedaleus decorus asiaticus (Bey-Bienko)的防效達98%[18-20]。在邱式邦院士引進綠僵菌治蝗技術(shù)的基礎(chǔ)上，團隊成員經(jīng)過菌種改良、發(fā)酵工藝改進等工作，現(xiàn)階段，已經(jīng)自主設(shè)計完成了我國第一條綠僵菌全程自動化生產(chǎn)線，解決了連續(xù)生產(chǎn)和固體培養(yǎng)基滅菌等問題，并獲得國家“973”、外專局、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系等項目資助，建立了真菌生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化基地，綠僵菌孢子的采收已全程實現(xiàn)自動化和智能化。針對蝗蟲為害，登記了250億孢子/g綠僵菌母藥，制定了《真菌農(nóng)藥母藥產(chǎn)品標準編寫規(guī)范》等5項國家標準，與聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）聯(lián)合制定了《Specification Guidelines for Microbial Pesticides of Fungal Pesticides》真菌農(nóng)藥國際標準，為國際和國內(nèi)真菌農(nóng)藥登記、推進真菌生物農(nóng)藥應用提供了重要支撐[19]。

第四，提出了“預防為主，綜合防治”的治蝗理念。1974年，在全國第一次農(nóng)作物主要病蟲害綜合防治討論會上，邱式邦院士明確指出：“綜合防治是植物保護工作的方向”。1975年，在全國植物保護工作會議上，他又作了有關(guān)“預防為主，綜合防治”的專題學術(shù)報告。就在這次大會上，原農(nóng)業(yè)部正式確定“預防為主，綜合防治”作為中國植物保護科學技術(shù)工作的方針。這八字方針，高度概括、凝練了他從解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際問題的角度，辨證的認識害蟲防治內(nèi)在本質(zhì)與規(guī)律，進而升華而成的植物保護科學技術(shù)理論創(chuàng)新實踐的“科學發(fā)展觀”[5]。

3 蝗蟲綜合治理策略及應用

在邱式邦院士治蝗理念的倡導下，針對新時期治蝗工作實踐中遇到的新問題，現(xiàn)階段，我國集成了以生物防治為主、生態(tài)調(diào)控為輔的蝗蟲可持續(xù)防控技術(shù)體系。首先，建立了蝗蟲監(jiān)測預警信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了不同區(qū)域分級預警；其次，開發(fā)了新型生物農(nóng)藥（微生物制劑、植物源農(nóng)藥等）和高效低毒化學農(nóng)藥，結(jié)合天敵防控與生態(tài)調(diào)控等措施，為綠色防控提供了產(chǎn)品保障；第三，采用飛機、大型機械和小型機械等適宜不同區(qū)域、不同為害級別的配套施藥技術(shù)，可快速提高防蝗效率。該技術(shù)體系入選農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)，成為現(xiàn)階段我國蝗蟲治理的指導方案，并輻射至一帶一路沿線國家，實現(xiàn)了蝗蟲的綠色防控，為保障世界糧食安全做出了突出貢獻[21,22]。現(xiàn)階段，我國防治蝗蟲采取的手段包括生態(tài)調(diào)控、化學防治、生物防治等。

3.1 生態(tài)調(diào)控

生態(tài)調(diào)控是實現(xiàn)自然生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要手段，通過對蝗蟲棲境地進行改造可以實現(xiàn)這一目標。20世紀 80年代，“改治結(jié)合、根除蝗害”的措施使我國農(nóng)區(qū)的飛蝗治理工作有了重大突破，并取得舉世矚目的成就[5]。對蝗蟲孳生地的改造可以形成不利于蝗蟲發(fā)生和繁衍、而有利于天敵繁衍和覓食的生態(tài)控制區(qū)，從而從根本上抑制蝗蟲的發(fā)生。另外，根據(jù)不同寄主植物揮發(fā)性物質(zhì)對蝗蟲的作用不同，應用“推-拉”理論，可在田間將對蝗蟲具有趨避作用的植物與農(nóng)作物進行間作，用于蝗蟲的田間防控[23]。同時，我國新疆采用的人工筑巢招引粉紅椋鳥取得了成功，每只椋鳥每日捕食蝗蟲數(shù)量約 120～180頭，目前該技術(shù)已在新疆西部地區(qū)大面積推廣應用[24]。例如，2014年新疆塔城地區(qū)成功招引椋鳥40余萬只，建筑石巢2萬m2，控制蝗蟲面積24萬hm2，節(jié)約防治經(jīng)費達3900萬元，經(jīng)濟效益十分顯著[25]。

3.2 化學防治

化學防治往往是控制蝗災突發(fā)、暴發(fā)的首選技術(shù)手段，也是蝗蟲防治中應用最廣泛的方法，具有見效快、防效高和價格低廉等特點。目前用于防治蝗蟲的藥劑種類多樣，其中高效低毒的化學農(nóng)藥主要有菊酯類、大環(huán)內(nèi)脂類和新煙堿類等。陳凈彤等[26]在新疆瑪納斯縣蝗害區(qū)應用4.5%高效氯氰菊酯和2.5%高效氯氟氰菊酯超低量噴霧7 d后，對蝗蟲的防效達到90.4%。高效氯氰菊酯類藥劑不僅用藥量低，且與有機磷化學農(nóng)藥相比成本較低[27]。據(jù)最新統(tǒng)計，我國農(nóng)藥登記用于防治蝗蟲的產(chǎn)品有35個，有效成分有12個，其中化學農(nóng)藥有吡蟲啉、溴氰菊酯、高效氯氰菊酯和阿維·三唑磷等7個產(chǎn)品，上述產(chǎn)品通過了我國農(nóng)藥登記風險評估程序，均為低風險防蝗藥劑，正常使用對農(nóng)產(chǎn)品和環(huán)境安全無不良影響[28]。

3.3 生物防治

生物防治作為害蟲治理中的重要手段，包括殺蝗真菌、殺蝗細菌和蝗蟲微孢子蟲等，在蝗蟲防治中發(fā)揮了重要作用。例如，張澤華等[29]在內(nèi)蒙古草原用綠僵菌油劑超低量噴霧防治蝗蟲，結(jié)果表明噴藥后8 d對蝗蟲（占混合蟲口的92.2%）的防治效果達48.0%，12 d后增至88.1%。牧雞、牧鴨治蝗也是現(xiàn)階段生物防蝗的重要手段，例如，1個放牧單元（1600只牧雞）治蝗的最優(yōu)控制半徑為1.5 km，合理輪牧天數(shù)為15 d，對蝗蟲的防效達到85%以上，1人放牧每天治蝗面積為10.0～13.3 hm2，放牧30 d后，對蝗蟲的防效達90%以上[30]。

從化學防治到生物防治的觀念變化，是邱式邦院士植物保護研究思想的重大飛躍。以邱式邦院士為代表的老一輩科學家，通過 30多年研究和防蝗實踐，徹底改變了全國治蝗工作的被動局面，我國開始走上了現(xiàn)代化的科學治蝗道路。蝗蟲的偵查工作也為我國的害蟲預測預報工作邁出了可喜的第一步。邱式邦院士以他孜孜不倦的努力，實現(xiàn)著發(fā)展我國生物防治科學事業(yè)的美好夙愿。他提出“預防為主，綜合防治”的害蟲防治策略，現(xiàn)階段，仍是我國害蟲治理的基本方針。從邱式邦院士的身上，我們能夠感受到老一輩科學家身上所特有的為國分憂、為民解愁、甘于奉獻的崇高精神境界。邱式邦院士的細心、耐心和認真，潤物細無聲般地滋潤著每個學子。邱式邦院士在《院士風采錄》上自題：“廣泛地學習，詳盡地詢問，謹慎地思考，清楚地辨析，切實地實現(xiàn)”。原農(nóng)業(yè)部部長何康為他的題詞是：“農(nóng)業(yè)衛(wèi)士，生防先鋒”，這也是邱式邦院士輝煌成就的真實寫照。