马新立谈如何用生物技术防治杂草、病虫害

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楼主 2019-06-11 13:10:12
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  • 草甘膦会阻止氨基酸合成,随后抑制植物生长所必需的蛋白质的合成。在这种情况下,它会让植物更容易受到土壤中病原体的侵害。

  • 草甘膦还会充当矿物螯合剂,而锌、铜、锰等矿物质是多种酶的辅助因子。矿物质被抑制,使得植物也更容易感染疾病。

  • 如果矿物质与草甘膦在植物体内结合,那么您在食用这些植物后,这些矿物质就不能被您的身体利用。相反,它们会被排出体外,或和草甘膦一起储存在您的身体内。


Robert Kremer 博士是《杂草管理原则》(Principles in Weed Management)一书的合著者,他是一名备受认可的土壤专家,并在密苏里大学担任土壤微生物学教授。最近,他从美国农业部退休 (USDA),此前的 32 年间,他一直任职农业部,是一名德高望重的微生物学家。


自 1997 年以来,他一直在开展有关转基因 (GE) 作物的研究,在这篇采访中,他指出了转基因作物和草甘膦如何对土壤生态和生物造成影响。


Roundup 导致病原体在植物根系堆积


在转基因 (GE) 作物出现之前,他的研究项目主要集中在土壤中植物和微生物的相互作用。


众所周知,(除了杀灭杂草以外),草甘膦的次要作用机制之一,就是它往往会导致植物被机遇性土壤病原体所感染。


1996 年左右,当第一种转基因植物问世之际,Kremer 的团队决心开展调查,了解如果在转基因 (GE) 大豆上使用草甘膦,是否会吸引某些土壤病原体,如镰刀菌。


虽然素来被人们视为病原体,镰刀菌属的几个物种其实对环境有益,因为它们可以调节土壤中有机物质的分解。

其他种类则具有机遇性,如果条件适宜,它们会攻击植物,在这种情况下,它们就摇身一变成为病原菌(具有传染性)。


他们发现,在使用 Roundup(其中的活性成分为草甘膦)之后,在当季,大豆和玉米的根系中总是会积累大量镰刀菌。


“一旦你知道根系中积累的镰刀菌的数量,你就会怀疑,如果条件适宜,它们很可能发展成疾病,”Kremer 表示,


“结果,在大豆和玉米中,我们发现了四到五个主要的镰刀菌物种。在化验的根系样本中,我们只在 10% 到 20% 的样本中发现了实际致病病原物种。


其中一种就是导致大豆猝死综合征的病因,它会导致植物枯萎,根部腐烂,主要发生在土壤潮湿的环境中。


但是有趣的是,我们曾以为会持续地在经过草甘膦处理的大豆根部发现这种病原菌,但是在多个生长季节中,这个病原菌从来没有占据主导地位。


我们发现的,是很多其他的镰刀菌,有些可能是致病的,或者在某种条件下致病。


我们通过这些研究得出的主要结论就是,对于这些大豆物种,基因改造和草甘膦的使用形成了非常有助于镰刀菌增殖的土壤环境,因而让疾病有了可趁之机,如果各项条件都适宜的话,便会快速形成疾病。


原因就在于,疾病形成所需要的接种体已经在根部堆积,如果条件允许,便可能随时受到感染。而非转基因大豆则没有出现这种趋势。”




草甘膦如何阻碍植物生长


正如 Kremer 讲到的,草甘膦的主要作用模式,就是阻止氨基酸合成,随后抑制植物生长所必需的蛋白质的合成。


还有一种补充的作用模式便是,在这种情况下,它会让植物更容易受到土壤中的微生物(以及任何一种病原体)的侵害。


其主要原因就在于,植物需要合成能够抵御土壤病原体的其他化合物,而在这些化合物中,氨基酸同样也是不可或缺的基本成分。这样一来(因为草甘膦抑制氨基酸合成),植物更容易受到土壤中多种微生物的攻击和感染。


草甘膦还会充当矿物螯合剂,而对于多种植物和人体酶,锌、铜、锰等矿物质都是必不可少的辅助因子。


在植物内部螯合或去除这些矿物质,很大程度上会损害植物的蛋白质合成,因为参与合成的酶需要这些矿物质才能正常工作。这无疑会让植物面临各种各样的威胁。


草甘膦会对植物产生系统性影响


我们通常认为,草甘膦只不过是一种局部使用的除草剂,但其实我们必须认识到很重要的一点:草甘膦的特性之一,就是一旦它进入植物内部,就会产生系统的影响,它不能像很多其他除草剂一样被冲洗干净。


草甘膦会渗透到植物的每一个细胞,尤其是快速生长的细胞。Kremer 解释道:


“它会被输送到植物的各个部位,主要进入植物的生长点,也就是分生组织,而植物最活跃的生长点之一,就是稚嫩的根尖。


人们为植物喷洒的很多草甘膦,都会贯穿整株植物。它会进入分生组织,以及正在成形的种子。但大量草甘膦都会传输到根部,而其中大部分还会穿过根部,进入土壤······


一旦草甘膦在土壤中释放······就会接触土壤溶液中的营养成分,同时螯合或固化这些营养成分,让它们结合在一起,以致无法被植物所吸收。


这些营养成分也无法被根周的有益微生物所利用。它们完全无法获取这种微量营养素。这样就会产生双向影响。


首先会对植物产生影响,因为它无法利用这些基本的营养物质来调节酶的各种反应,这些反应通常需要微量营养素才能进行。


同时,微生物拥有植物所需的酶,但它们无法完成自身的新陈代谢。”




与草甘膦结合,微量营养素将不能被人体吸收


有趣的是,如果您对转基因植物进行组织分析,寻找其中的微量营养素,化验结果可能显示,其中含有足量的锰和其他矿物质。但是,这种组织分析并不能告诉您,其中有多少锰已经与植物中含有的草甘膦结合,而无法被您的身体所利用。


此外,如果矿物质与植物中的草甘膦结合,您的身体将无法将其分离,就算食用这些植物,也无法获得其中的营养物质。相反,这些矿物质会被直接排出体外,或者更糟——它们还可能与草甘膦一起在您的体内堆积。


而更糟糕的是,草甘膦配方,如Roundup等,同时还含有除草甘膦以外的更多毒素。例如,表面活性化学物质会破坏植物的细胞膜,让草甘膦等其他化学物质更容易被植物所吸收,因此造成的风险更大。


免耕农业利用草甘膦进行“杂草清理”的弊端


春天,一些免耕农民会大量使用 Roundup,他们称之为“杂草清理”,希望在种植之前清除田野中的所有杂草和植被。免耕本身是一种有益的做法,因为耕耘土壤会大量杀死土壤中的有益微生物,尤其是菌根真菌,同时,耕耘也会导致表土大量流失。但是,以(使用除草剂)这种方式为土壤做清理,从长期来讲,显然存在严重的弊端,如果农民不加留意,很可能导致作物无法生长。


Kremer 解释道:


“‘杂草清理’通常作为免耕土地的预处理方式,如果这样做,所有植被的根部的微生物数量都将出现急剧变化。也正因为如此,我们经常建议农民等待一周或十天左右,以便让土壤中大量可能致病的微生物达到高峰,然后逐渐死亡。


然后,你就可以种植作物,而不必担心微生物种群失衡,对新作物的幼苗造成威胁。这才是问题所在。我个人知道,一些农民不愿意等待。他们会在清除杂草后立即种植作物,而为此付出的代价,会在随后通过作物反映出来,因为这种做法确实会影响作物的早期生长。”


您不妨想象一下,这种做法类似于临床应用抗生素来治疗严重的疾病。在这种情况下,草甘膦并非用于治疗疾病,它只是一个农业生产流程。然而,它会杀死土壤中的微生物,就像抗生素杀死肠道菌群一样,会产生几乎相同的副作用。它会降低土壤滋养植物以及抵御害虫的能力。


在两种情况下,残余活动会持续一段时间,而不只是几天而已。当然,细菌平衡会开始改善,但仍然会在随后导致不平衡的微生物种群。而实际上,微生物种群中的很多种成分会因为草甘膦的使用而繁荣生长。镰刀菌就是其中之一,而它们当中,很多物种都有害无益。


你可以想象接下来发生的事情,表层土壤中的根部会枯死,或者,会出现不正常的生长,就像我们在葡萄苗中看到的一样。之后,这些农民会奇怪,为什么会突然出现产量问题。在这样一些多年生植物系统中,草甘膦的过度使用是一个非常严重的问题。”


转基因作物导致农药和其他农业化学品增加


化学技术产业用来推广和支持转基因作物的其中一个依据,便是这些作物可减少农药的使用。事实上,杂草逐渐能抵御化学物质,反而导致农药的使用增加。目前,预计有 6000 万公顷的农田布满抗草甘膦的超级杂草。


虽然农民会在种植玉米和大豆之间反复切换,但大部分都是两种作物的耐 Roundup 版本。换言之,这些作物能够抵抗为控制杂草而使用的 Roundup。因此,即便种植的作物不同,您依然会年复一年地持续使用 Roundup。通常,您首先会运用 Roundup 进行杂草清理,然后在作物生长季,您还会继续使用,并且通常还不止一次。


“他们没有选择不能抵抗 Roundup 的不同作物,因为他们的想法是:‘好吧,我们来改造一下作物,以便让它抵抗其他农药,以杀死抗 Roundup 的杂草。’是的,我们将拥有可以抵抗至少两种或三种不同农药(包括草甘膦)的作物。其他农药可能是 2,4-二氯苯氧乙酸 (2,4-D) 和麦草畏。这些农药可以清除抗草甘膦杂草。


但是我们都知道,对于 2,4-D 和麦草畏,一些杂草同样可抵御这一类化合物。这些杂草迟早将可以抵抗三种不同的农药,这只是一个时间的问题。我们都知道,一些杂草甚至能抵抗五种不同的农药。我有一种不祥的预感,早晚会出现这种问题。”Kremer 表示。


为抑制与大豆和玉米相关的作物病害,人们也在使用越来越多的化学物质。当第一个转基因大豆品种出现时,种子并未经过除草剂和杀菌剂处理。现在,您基本上买不到没有经过至少一种杀虫剂和杀真菌剂处理的抗 Roundup 种子。因此,农民找不到“干净”的种子,至少从孟山都公司 (Monsanto) 肯定买不到。这些聚集的化学物质最终会被输送到植物,然后由牲畜或人类食用。




为了让土壤再生,我们需要新的农业系统


在 Kremer 看来,在种植转基因玉米和大豆多年之后,很多农民都注意到产量有所下降,这显然与孟山都公司的承诺相悖。产量之所以下降,必定与土壤健康水平下降直接相关。Kremer 指出:


“目前的情况,尤其在农业产业化领域,是使用草甘膦和转基因[植物]物种,以及在土壤中施加的化学肥料,这些做法减少了土壤中的有机物质,而有机物质又是确保土壤健康的关键所在,因为它会对土壤的各种特性造成影响。”


不难想到,我们的食物中的很多营养物质,尤其是微量营养素水平都在不断下降。考虑到这些不利影响,越来越多的农民正在积极寻求改变,很多人现在都想恢复到非转基因作物。这当然是解决方案的一部分,但却不是全部。土壤必须通过适当的流程,实现主动再生。改用非转基因种子还远远不够。


使用覆盖作物也是解决方案的重要组成部分,因为它有助于培养土壤中的有机物质,打破土壤的密封状态,实现更好的水和空气渗透。采用整体畜群管理(Holistic herd management)是另一种重要方法。


“我认为要解决这个问题,目前还有很多机会,”Kremer 博士指出,“我认识一些农民,他们已经开始行动起来了。如果我们可以在土地上放养食草动物,制造这种营养物质,并增加土壤中的有机物质沉积,长此以往,必将可以恢复和修复这些土壤。最大的问题在于,各种类型的农业之间存在着隔离。


大部分集中型动物养殖场 (CAFO) 都位于西部,我们会把所有的粮食运到那里。我们将这里的土壤中的营养成分带走,而西部却有着大量肥料[这些肥料本应该撒到我们这里的土壤中]······我认为,人们对于使用非转基因作物饲养的肉类的需求正不断增长,我相信,我们还将看到更多当地加工商以及当地饲养机构,为我们提供大量食草牛肉和食草猪肉。


我们可能会看到这个发展趋势,因为大部分养殖场目前显然都在使用抗 Roundup 的商品玉米和大豆。我觉得,将来的某个时间,我们会见证变化的发生。我们将拥有完整的可持续系统,在这个系统中,牲畜和饲料谷物都在同一个地方饲养或种植。”

(一)生物技术防治杂草


2017年6月18日上午,在江西隆平有机农业有限公司院内,常务副总唐醒,向国务院参事刘志仁汇报时说:“在江西搞有机农业种植,草害是最令人头疼的事,谁有什么好办法?”马新立答:“用生物技术可解决草害问题。”


简述如下,化学农业中化肥的污染主要是影响大气、水质和土壤,因为作物对化学肥料的利用只有10%~30%;化学农药在污染以上三方面的同时,又严重污染了食品,人们食用此类食品会造成慢性和急性中毒;而化学除草剂不仅会严重造成以上四种问题,还会影响当茬和下茬作物质量。2016年侯马市乔山底村有1/3的中药材种植户出现减产而赔钱,是前茬作物施用除草剂的结果,而用生物技术的产量比化学技术产量高出1~2倍以上,亩产值高达2~3万元。形成明显的效益对照。用生物技术防治杂草是:


(1)生物菌促萌除草


未定植、播种前25~30天,亩冲施复合益生菌液2千克,3~5天杂草种子全萌发,有2~3厘米高时,耙耱灭草。气温干燥时用火焰枪烫伤除草。低凹地可浇水深3~4厘米淹没缺氧除草。高温时覆盖透明膜,使地面温度达65℃以上除草。人工拔草。


(2)生物药剂除草 


用棕桐疫霉地面喷洒防治莫伦藤草;用盘长孢状刺盘孢菌防治水稻、大豆田中弗吉尼亚合萌草;用植物毒素剂抑制多种杂草。


(3)用动物除草


 种稻栽秧后,亩放鸭子40~50只,每天3小时,3~4天可将1000平方米田杂草除去。


4)微生物除草


 有机肥堆积后,每10方粪堆高宽1米左右,长不限,洒上2~3千克复合益生菌液,7~15天有机肥也分解好了,多数杂草籽也被分解或烧死。


(5)醋除草


 由浙江农业大学马建义(18264795729),研究的除草醋,亩用量5.5千克(106元),是用竹木作原料,微生物发酵而制成的强酸物,可快速杀灭绿色植物,在栽秧前进行田间除草,还可改善土壤碱性,杀灭病菌,起到增施有机质的效果,对白色植物体无效。


(二) 生物与物理方法防治病害



一是微生物源防治病害


 复合益生菌防治作物三大病害。日本比嘉照夫说:益生菌占领生态位,病菌控制在15%以下,作物就不会因病而影响产量。一是细菌性病害,是植物生理缺酶症,田间和叶面施上复合益生菌液,可使植物体产生酶与氨基酸,从而提高作物的免疫力,控制细菌性病害的发生发展。二是真菌性病害,是土壤浓度过大,植物体缺糖引起,在霜霉病潜伏早期,亩冲复合益生菌2~4千克,配红糖4千克就可防治;真菌性白粉病菌在碱环境中不能生存,用50克小苏打(碳酸氢钠)兑水50千克叶面喷洒,就可防治。三是病毒病是高温干旱缺锌有虫伤引起,早期作物灌根和叶面喷洒植物诱导剂800~1200倍液,提高作物抗热抗逆性,增加皮层厚度就可防治;另外亩施复合益生菌液2~4千克,增加作物根系数目0.7~1倍,吸收营养和调节力强,也能起到防病作用。


(1)是根结线虫是土壤浓度过大,先细菌浸染,后真菌介入,根系腐烂成瘤状,然后诱生线虫,亩用复合益生菌5千克,其中的淡紫拟青霉菌能化解根结线病害,降解土壤浓度。


(2)木霉菌、苏云金杆菌、核多角病毒、农用链霉素、多氧霉素、春雷霉素、农抗120、井岗霉素、中生菌素、宁南霉素、梧宁霉素、赤霉素、新植霉素、武夷霉素、水合霉素、脱落酸、鲁保一号,均可起到防病,提高作物抗性作用。中生菌素配农抗120,可防治作物真菌性霉心病、斑点病、轮纹病、细菌性疮痂病、穿孔病、黑痘病、角斑病、软腐病。


(3)复合益生菌中的诺卡氏放线菌,是革氏阳性细菌,在菌体生长中产生枯草菌素,多粘菌素,制霉菌素,短杆菌肽等物质,对致病菌有抑制作用。


(4)多粘类芽孢菌可产生肽类,蛋白质类、核苷类、吡嗪类和酚类物质,对防治作物黄萎病、黑根病、炭疽病、赤霉病、全蚀病、叶枯病、枯萎病、腐烂病效果均佳。


(5)木霉菌属半知菌亚门真菌,菌体产生小分子抗生素和大分子抗菌蛋白或细菌胞降酶可抑制病原菌生长繁殖和侵染。


(6)取1千克复合生物菌液,用30千克小米糠,15千克玉米面粉,放入容器中发酵3天,随水分两次冲入田间,当季根结线虫就可彻底消灭,宜在定植时用一次,20天后再用一次。


(7)据中国农科院研究员李兆君(18901153299),2016年4月30日在万载讲:全国每年用于动植物上的抗生素高达9万吨,用复合益生菌能将粪便中的抗生素残留物降解75~90%,如庆大霉素降解90%左右;四环素、土霉素可降解80%以上;喹诺酮、磺胺类降解75%,并能淋滤掉重金属。


(8)因田间大量施用化肥,尤其是化学氮肥,土壤中大量产生镰刀菌、轮枝菌、丝核菌等致病菌,用复合生物菌液可降解,预防土传病害的发生。


是植物源防治病害


 0.5%大黄素甲醚 由北京清源保生物科技有限公司从天然中草药中提取制成,2016年欧美有机认证单位认定为有机准用物资,按500倍液间隔10~15天,每季作物喷2~3次,可防治真、细菌病害。


三是人食物防治病害


 小苏打就是碳酸氢纳,化学式是NaHCo3,钠(Na)带正电,放在水里,会与水里带负电的氯结合成氯化钠,也就是盐巴,可化解水中氯毒。再是氢(H)带正电加入中会结合带负电的水分子O2变OH弱碱水,大部分农药都是酸性,植物在酸性环境中易染病害。在作物叶面上喷上小苏打700倍液水溶液2~3分钟,可将农药残毒化解,作物叶面呈弱碱性后,不利真、细病菌生存和繁延后代,作物抗性强,病害自然会越来越轻。小苏打无毒,不污染环境,在蒸面食发酵中,可解酸,提高食品风味。


(三)有机准用生物杀虫剂


一是微生物杀虫剂


 生物技术高产优质效果明显,但难免还会被病虫害侵染,需要及早准备一些生物杀虫防病剂。所谓生物剂包含微生物剂和动植物体提取物,来控制病虫害发生发展。


(1)苏云金杆菌百特普c101 上海安治南宝生物有限公司生产,(02137745376)微生物制剂,认定为有机准用物资,500倍可防治菜青虫,小菜蛾,甜菜夜蛾,棉铃虫,甘蓝夜蛾,斜纹夜蛾,亩备1瓶20元。


(2)5%阿维菌素甲酸盐 河北冠龙农化有限公司生产(13935954781),微生物制剂,认定为有机准用物资,按10克配15千克水,可防治吊线虫,小菜蛾,菜青虫。


(3)复合益生菌液 由山西临汾氨基酸厂生产(15296780003),由红糖豆制和淡紫拟青霉等多种抗虫灭杂菌益生菌制成,每克含量30亿,为国家有机农作物标准生产准用物资,可化卵,使虫害不能产生过脱壳素窒息而死,对蛞蝓,红蜘蛛,蚂蚁等虫害效果尤佳,平衡土壤和植物营养,预防多种真、细菌病害。


(4)白僵菌、绿僵菌,这类菌可产生脂类素和草酸钙,能引起害虫结晶中毒,打扰代谢功能引起死亡。白僵菌地面喷洒能防治食心虫、蛴螬、螟虫、叶甲等;绿僵菌能防治桃小食心虫,叶甲、蛴螬等。蜡蚧轮纹菌能防治温室白粉虱、蚜虫;


二是矿物营养杀虫剂


亩备50千克干燥草木灰,放入种植穴内,待播种或定植时再覆上土。可防治种蛆等地下害虫;将草木灰过筛后亩用量2千克,待早上叶面有露时喷施在害虫危害部位;亩取24千克草木灰配60千克水,浸泡70小时左右,将过滤液叶面喷洒可防治地上害虫。用微生物制剂杀虫,在10~21度时,避免中午高温干燥微生物活性热,防治效果差。


三是植物源杀虫剂


(1)1.5%除虫菊素 由北京清源保生物科技有限公司,从天然菊花中提取物而生产,2016年南京国环和德国,法国有机评估认定单位定为有机准用物资,按600倍可防治蚜虫,白粉虱,木虱,稻飞虱,茶叶蝉,菜青虫,小菜蛾,食心虫,粘虫,尺螟,玉米螟,二代螟等害虫。


(2)0.3%和0.6%苦参碱 由北京清源保生物科技有限公司,从天然苦豆中提取生产,2016年国内外有机认证单位认定为有机农作物准用物资。按1000倍液可防治蚜虫,粉虱,叶蝉,潜叶蝇,卷叶蛾,螨类等害虫。


(3)75%鱼藤酮 由北京清源保生物科技有限公司,从天然植物毛鱼藤中提取生产,认定为有机准用物资,按600倍可防治盲蝽蟓,黄曲跳甲,大猿叶甲,白粉虱,斑潜蝇,瘿螨,负泥虫,稻象甲等害虫。


(4)0.3%印楝素又称三保奥宁 为70%的天然植物油,从落叶乔木中提取生产,2016年国内外有机认证单位认定为有机准用物资,按200到400倍,可防治蓟马,蚜虫,叶螨,红蜘蛛,软蚧,粉蚧等害虫。白粉病。黑斑病霜霉病,叶锈病,霜霉病,炭疽病,灰霉病。


(5)大蒜素、烟碱、除虫菊脂、鱼藤酮、芸苔素、苦皮素,均能治虫。苦参碱、藜芦碱对防治甲壳虫效果明显。亩取12~13千克新鲜蓖麻叶,捣成汁,加水50千克,浸泡12小时叶面喷洒;或将蓖麻叶晒干后研成粉拌土,


(6)亩取蓖麻油废渣6千克加水30千克,搅拌后浸泡12小时,晴天早上叶面喷洒,可防治蚜虫、菜青虫、蝇蛆、金龟子、小菜蛾、地老虎等多种害虫。


辽宁省天赐农庄王春香,2015年选久久草莓品种,用中药渣+牛粪+复合益生菌+苦参碱、苦楝草、苦菊秆等,增碳防病虫害生物技术,温室草莓春节前后上市,亩产3000千克左右,16个棚年纯收入100万元。


马新立

新绛县老促会会长、全国有机农业产业联盟理事长、中国农业区域规划有机农业副主任委员、高级农艺师


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