2023年6月30日,《云南省人民政府关于2022年度科学技术奖励的决定》发布,云南省烟草专卖局(公司)申报的“蚜茧蜂防治寄生性天敌蚜虫关键技术及产业化应用”项目获得云南省科学技术进步奖特等奖。7月18日,2022年度云南省科学技术奖励大会在昆明举行,省烟草专卖局(公司)研究员、该项目第一完成人余砚碧代表省烟草专卖局(公司)上台接受表彰。
“小虫立大功”的背后,是一群誓为“蜂”狂的科研人突破窠臼,一足一印为“绿色发展”谱写的诗行。
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天下苦“蚜”久矣
自然界中,所有的生物都有其自身的天敌,每一种害虫都是另一种昆虫得以延续的食物。此消彼长,循环往复,维护着农业的生态平衡。不可避免地使用农药,杀死了害虫也杀死了天敌,同时导致土壤、空气、水体污染,土地板结,生态破坏,生物多样性丧失。
烟草是支撑云南经济社会发展的支柱产业。但是,烟草蚜虫是烟叶的主要害虫之一,其一年可繁殖十几代甚至几十代,一只蚜虫可能会复制出上亿只。它们用针状刺吸口器吸食植株的汁液,破坏细胞,遏制烟草生长发育,烟草经济损失率最高可达40%,给行业原料“第一车间”的烟叶生产带来严重掣肘。
“小虫闹大灾”。蚜虫不仅危害烟叶,也危害小麦、玉米、蔬菜、水果、花卉等多种作物,而且还是传播烟草花叶病,黄瓜花叶病的主要媒介。然而,蚜虫的人工防治却很难,使用化学杀虫剂防治虽然见效快,但容易造成农产品上的农药残留超标。唯有释放蚜虫的天敌——蚜茧蜂“以虫治虫”,才是最优选择。
蚜茧蜂属于蚜虫的寄生性天敌,体长仅有0.8~2.6毫米,被蚜茧蜂寄生的蚜虫由于不能正常生长发育则逐渐僵化死亡,只剩躯壳。一只蚜茧蜂可消灭50~100只蚜虫。
世界上按照生物相克研究繁育蚜茧蜂者众,但是,蚜茧蜂繁育是一项工序多、时间长的系统性工程。接蚜、接蜂、繁蜂技术要求高、人力物力投入大,连僵蚜计数都耗时费力。且因冬天气温较低等影响,僵蚜质量控制难、保存时间短,无法长途运输,每一个环节都难以攻克,故而,蚜茧蜂的繁育一直停留在实验室阶段,大多为“自用自养”“随养随放”,很难大规模应用于烟田。
磨砺“以蚜还蚜”刃
“云南作为中国最重要的烟叶产区,必须带头走好绿色生态发展之路。蚜茧蜂技术的探索研发,是挑战,更是责任。”云南省烟草专卖局(公司)党组书记、局长、总经理李光林说。
1997年,玉溪市烟草专卖局(公司)技术中心植保团队带头人杨硕媛开始研究如何通过人为干预应用蚜茧蜂防治蚜虫,进行了数千次大胆探索试验,取得了初步成果。
随后,云南省烟草专卖局(公司)成立团队进行技术攻关,并将“寄生性天敌蚜茧蜂防治蚜虫关键技术及产业化应用”升级为重大专项。学植保专业的省烟草专卖局(公司)时任科技处副处长余砚碧成为首席研究员。团队成员中既有资深的烟草研究员,也有中国农业大学、中国科学院、清华大学等院校毕业的青年科技人员,以及来自烟叶生产最基层的技术推广人员。团队主要成员30余人,参与人员几十人。
他们筛选了包括烤烟、蔬菜、禾本科作物等100多种植物来尝试繁育蚜虫,实验烟蚜越冬种群保育。围绕基础理论研究、关键技术开发、产业化应用、生态效应评价等方面,布局了16个重大科技项目专项进行攻关。
尽管一次次的失败,但团队成员毫不气馁,坚持一丝不苟地“大技雕虫”。
在团队合力攻坚下,最终探明了云南蚜虫与蚜茧蜂种群分布特征、主要农作物蚜虫危害规律;解析了烟蚜茧蜂寄生特性相关的重要基因家族和自然种群基因组遗传多样性特征。
团队尝试用“植株繁蜂法”和“漂浮幼苗繁蜂法”,但存在僵蚜难以在短时间内集中形成,有翅蚜、未寄生蚜、杂质混杂其中。为此,团队在玉溪市红塔区马桥基地建成了50个漂浮育苗大棚、2套蚜茧蜂僵蚜自动收集生产线,这是全球最大的蚜茧蜂僵蚜产品生产基地,保障了高密度均质繁蜂技术繁育的僵蚜率超过90%,僵蚜量可达10万头/平方米,较国内之前报道的2万头/平方米繁蜂量提高了约5倍。昆明、曲靖、红河、楚雄、大理、保山等州(市)也建立了繁殖基地。
为加快精准确定烟蚜茧蜂的亩均释放量,该团队成员杨海林博士在设备不够齐全的条件下直接为蚜茧蜂做解剖,探究烟蚜茧蜂产卵量。
针对僵蚜苗释放过程中存在的僵蚜质量控制难、保存时间短、运输难、放蜂精准度差、自动化程度低、区域繁放成本过高等问题,通过研究及技术探索,团队发明了蚜茧蜂高密度均质化扩繁技术,建立了工厂化高效僵蚜繁育技术体系;研发出僵蚜数字图像识别、全自动僵蚜采选、分装、储运技术及配套设备,产品质量稳定;突破了寄主培育密度、光照、蜂蚜比、病害防治等关键核心技术,集成创建了“均质繁蜂—无损收集—高效分离—自动计数—精准分装—储运一体—精准释放”的全链条僵蚜产品开发及应用技术体系,形成了自主掌控的“繁、收、储、运、用”全链条专利技术,货架期≥25天,实现了僵蚜产品的工厂化开发及产业化应用。
随后,团队又构建了适合于不同地域、不同时期、不同需求的放蜂方式。如僵蚜盒式产品,适合露天农业应用;僵蚜袋式产品,适合设施农业应用;无人机精准投放产品,适合大规模投放应用。
一开始推广烟蚜茧蜂防治技术的时候,烟农总是不相信小虫子能够起到大作用,笑着说这是小孩子玩的“斗虫”游戏。团队高级农艺师谷星慧就扎根村子里,租地在田间做实验,直到烟农亲眼看见“小虫子”也是“百万雄兵”。
蚜茧蜂与蚜虫之间,就像一个爱恨纠缠、生死与共的故事。只要遇上,蚜茧蜂就“对标对靶”产卵在蚜虫体内,幼虫会变成蛹。蚜茧蜂的幼虫发育完成的同时会把蚜虫从内到外吃得只剩下外壳,终结蚜虫的一生,最终从蚜虫的身躯上凿洞而出。而雌性蚜茧蜂出壳后,还会继续寻找蚜虫产卵。蚜茧蜂生命周期仅一周左右,当其依附的专性寄主蚜虫数量下降到临界点,食物链断开,蚜茧蜂就不会再繁殖而自然死亡,不会出现种群暴增打破生态平衡的问题。长期应用蚜茧蜂防治蚜虫的农业区田间,因不需要施用其他农药,如瓢虫、食蚜蝇、丽蚜小蜂等一些害虫的天敌也得到了一定的保护。
“我们创制了多种蚜茧蜂产品,国外应用成本约350元/1000头,我们的应用成本(含运输、放蜂等费用)<5元/1000头,保障老百姓用得起。此外,还分类制定了蔬菜、桃树、油菜等蚜茧蜂防治蚜虫技术规程,为提升农产品和食品质量安全,助推生态文明建设,推进烟粮协同发展作出了有益的探索。”研究团队成员、昆明市烟草专卖局(公司)技术中心农艺师詹莜国介绍。
虫界“兵团”显身手
2009年,蚜茧蜂应用在云南烟区启动;2012年,在云南主要烟区全覆盖;2014年,开启全国烟区应用之程;2018年,全国植烟面积全覆盖,大农业推广面积超过烟草;2019年,在第三届联合国粮农组织和国际原子能机构共同召开的区域病虫害治理会议上,该项技术被联合国粮农组织列为面向全球推介的重点技术。
为推广应用蚜茧蜂的技术,省烟草专卖局(公司)在玉溪和大理建立了两个省级技术培训基地,其余烟区则分别建立了设施齐全、功能完善、专业化分工明确的繁蜂基地,负责本区域的技术培训及适宜本区域的保种技术、散放技术研究。2010—2022年,云南省烟草专卖局(公司)系统培训运用蚜茧蜂技术骨干1万余人次。同时,在示范区培训了50万名烟农。
据介绍,蚜茧蜂防治一亩地一次放蜂只需要4~5元的成本,而一个生产周期只需要投放1~2次,每亩地一个周期只需要10元钱左右。
玉溪市通海县四街镇龚杨村通海宏顺源育苗专业合作社的张建雄说,他们2018年开始应用蚜茧蜂防治,综合对比,化学农药防治每亩地一个周期的成本约为70~140元,而蚜茧蜂防治只需要8~10元。
自2010年以来,蚜茧蜂在烤烟和油菜、十字花科蔬菜、粮食、水果等其他农作物上累计推广超过1400万公顷,综合防治效果高达80%以上,直接受益农户达100余万户,减少化学农药施用3308吨,挽回经济损失203.45亿元,累计节约防治成本60.89亿元。
2022年11月,团队携带该项目参加了在昆明举办的中国—东南亚跨境有害生物联防联控国际研讨会,与会代表对其交口称赞;12月,该重点技术作为“云南特色绿色产品”,受邀亮相联合国在加拿大召开的《生物多样性公约》第十五次缔约方大会(COP15)第二阶段会议会场,向全球推介,引起强烈反响。
今年4月4日,中国烟草总公司公布2022年度科学技术奖励决定,《蚜茧蜂产品工厂化开发关键技术及产业化应用》项目荣获技术发明奖一等奖。
云南省烟草专卖局(公司)党组成员、副总经理尤辉介绍,蚜茧蜂科研成果产业化先后转化相关专利27项,产品远销5省。按照烤烟每亩800头、大农业300头的蚜茧蜂“放蜂”标准,仅2022年,全省推广蚜茧蜂90余万公顷,其中烤烟40余万公顷,大农业50万公顷。这只是云南省烟草专卖局(公司)系统秉承绿色发展理念,自立自强研发绿色防控核心“芯片”的其中一项。该局(公司),还将持续破解绿色防控“卡脖子”技术难题,努力走出一条生态优先、绿色发展的新路子,为高质量发展构筑起“绿色谱系”,为转型升级积聚起“绿色动力”。
作者:雷丽清 庄浩