2023年12月1日,在广东省江门市新会区,又新会区农业农村局组织召开了一场高质量栽培技术现场观摩交流会。王士奎现场为农户讲解“零农残”绿色植保综合防控技术。当地农技骨干、种植户齐聚一堂,共同学习观摩新技术、新体系,共促高质量栽培与产业高质量持续发展。

  交流会上,王士奎研究员现场分享了新会柑红蜘蛛、木虱、锈壁虱“零农残”绿色植保综合防控技术,以示范园取得的栽培实效,向柑农们传授更为高质量的栽培技术。

一、创新“零农残”绿色植保技术 助力我国农业高质量发展

  在近期结束的的中国技术市场协会三农科技服务金桥奖表彰大会上,农业农村部规划设计研究院作为第一完成单位,王士奎、胡雪芳、任卫泽为主要成果完成人,与华植河北生物技术有限公司联合申报的“甲壳质资源转化新型绿色农用制剂关键技术研发与应用”重大成果荣获一等奖。

  研发团队在农业农村部规划设计研究院农产品加工工程研究所首席科学家王士奎带领下,通过十余年的科技攻关,他们攻克了海洋生物资源-虾蟹壳全组分温和液化同步降解技术难题,构建新型的甲壳质工业化绿色生产体系,使虾蟹壳资源利用率从现在的不足30%提升到95%以上,生产效率提高70%以上,生产成本降低60%以上,这项成果填补了以氨基寡糖素为代表的植物诱抗剂及甲壳生物刺激素产品创新生产工艺及功能评价标准的空白,为诱抗剂产业的健康可持续发展提供了技术保障。通过多年与华植河北生物技术有限公司、广西田园生化股份有限公司、桂林集琦生化有限公司、上海贯发海洋生物科技有限公司及华碘(北京)科技有限公司合作,创新研发了一系列新型结构物质和绿色农业生物制剂,包括第二代氨基寡糖素、寡聚酸碘、β-寡聚酸、肽钙生物刺激素、有机无机中微量元素缓释肥、土壤重金属固化剂、农用甲壳素、农药缓释增效液体生态膜等多个新产品,项目核心技术获授权发明专利16项,升级改造第一代氨基寡糖素10项,肥料登记证6项,新物质登记证 2 项, 实现专利技术成果转化收益近1500 余万元,建立 14条生产线,总生产能力达 25000 吨/年,2018-2023年累计新增销售额超10亿元,新增利税近2亿元。

  近年来,农业农村部规划设计研究院的科研人员,发挥产学研协作创新模式,深入基层搞研发,众多“拳头”技术成果为农业绿色发展、我国乡村振兴作出新的贡献。现推介一下在推动我国绿色、生态、有机农业健康发展起重要支撑作用的科技创新技术应用成果。

  据了解,随着现代农业科技的不断发展,人民对食品质量安全的日益关注,从农劳动力逐步减少,病虫害抗药性日渐提高,农业种植的痛点越来越明显,如药食同源的新会柑、柠檬、橘红等产业;苹果免套袋种植产业、中草药种植产业、茶叶烟草产业、草莓蔬菜产业的零农残生产种植管理体系的瓶颈问题日显严重。

  农业农村部规划设计研究院(王士奎、胡雪芳)与江门市新会区农业农村局(林芳源)、陕西省延安市果业研发中心(陈新宝、马永胜、郑永全)、北京小汤山农业园(祝保英、安树杰)等单位组成的研发团队,通过多年合作,采用长效物理隔离缓释纳米材料,病虫统防植物源农药,诱抗修复寡糖生物农药组合,结合纳米科技、智能飞防技术及立体微注技术等分别构建了柑橘零农残病虫害绿色防控技术体系、苹果零农残绿色免套袋技术体系及草莓(经济作物)零农残绿色植保技术体系,不仅可高效防治红蜘蛛、白粉虱、木虱、蚜虫、蓟马、溃疡病、炭疽病、斑点落叶病、腐烂病、枝枯病、衰退病等对农作物种植产生巨大危害的病虫害,而且有效控制不良自然环境(诸如干旱、低温、热风、辐射等)对植物生长的伤害,替代常规化学合成农药使用率 85%以上,生产成本节约 40%以上,达到绿色食品乃至有机食品的检测标准。为解决我国农业种植的关键管理技术问题提供了一条创新途径,受到当地领导、专家及果农的充分肯定。

  同时,该技术体系为生态、绿色及有机种植基地农作物重要病虫害形成高效防治效果,随时随机进行农药残留检测全部合格的技术水平,基本上解决了有机植保技术的痛点问题。

二、直击柑橘种植产业痛点 构建黄龙病防控创新体系

  柑橘黄龙病俗称是“柑橘癌症”,是危害柑橘产业发展的第一系统性病害。农业农村部规划设计研究院研发团队历经二十余年持续开展柑橘黄龙病防控技术的研究探索工作,依据生态学免疫学协同效应理论,逐步建立和完善了柑橘黄龙病绿色防控技术体系,取得了显著的示范应用效果。

  柑橘黄龙病病害是由根瘤菌属专性寄生的韧皮部杆菌引起,通过带病苗木和媒介昆虫(柑橘木虱)进行传播蔓延。传统采用“三板斧”防控策略,即“无病苗木繁育、及时挖除病树、联防联控木虱”的方式,病害虽得到一定控制,但果树的大量砍伐、杀虫剂、杀菌剂的超剂量频繁使用以及联防管理技术要求,造成抗药性增强、生产成本增加、生态环境被严重破坏,但并未有效阻止柑橘黄龙病的周期性发生,且生产中抗生素类药物的非法滥用,对食品安全和人类健康产生了巨大的安全隐患,必将严重影响世界柑橘产业高质量发展。

  针对上述问题,农业农村部规划设计研究院研究团队从2002年开始,在国家及单位自主研发科研经费的持续支持下,全力投入“防控柑橘黄龙病免疫寡糖及碘衍生物农药研制及防控技术体系”课题的研究,

  通过寄主—媒介—病菌的生态及免疫学协同效应探索防控黄龙病的科学问题,在绿色农药筛选与创制、施药技术创新及防控评价标等方面进行攻关,构建了柑橘黄龙病绿色防控技术体系,为柑橘黄龙病防治提供了一条创新途径。该项研究于2023年9月通过农业农村部规划设计研究院科技处组织的专家组验收。

  截止目前,纳米碘及其创制技术,免疫诱抗寡糖及其创制技术、髓心微灌技术及高灵敏度PCR检测技术等成果,共获得了8 项发明专利,其中国家发明专利6 项、美国发明专利2项。相关创新技术和产品陆续与华碘(北京)科技有限公司等企业合作并实现产业化转化应用及技术服务平台的建设,为我国新型绿色植保技术体系的形成与与推广应用奠定了良好的基础。

  为有效验证上述绿色防控技术体系的应用效果,自2018-2023年分别在广东省江门市、丛化区、湛江市;江西省瑞金市、兴国县;广西壮族自治区来宾市、桂林市、武鸣县及恭城县、云南省西双版纳等地累计示范验证10000余亩,在常规化学合成农药减量施用85%以上的情况下,对传染介质柑橘木虱的防控率95%以上,阻止若虫孵化率100%,达到阻断感染源的基本要求。

  在2022年至2023年极端气候的条件下,与江门市新会区农业农村局林芳源股长,新会陈皮协会常务副会长关炳华及示范基地果农合作,在1200亩示范基地供试新会柑表现出较强的抗逆特性,对确诊黄龙病树进行膜隔离及髓心微灌技术实施,方案实施2年后定量PCR检测结果显示,核酸定量CT值检测大于30的恢复病树超过70%,病树含菌量梯度显著下降。转阴率达30%。树体生长状态正常,斑驳叶片逐渐消失,座果率、商品果产量大幅提高。

  该技术体系提出的以基因水平(核酸定量CT值),代谢水平(诱抗指数IRIP),生态水平(木虱虫口减退率),形态水平(黄化衰退率)及环境水平 (农残检测合格率)组成的柑橘黄龙病绿色防控水平评价指标体系,为指导寄生病害防控的科学研究及生产应用提供了科学的参考标准。

三、针对人工短缺痛点,升级苹果种植免套袋技术

  针对苹果树种植病虫害发生特点及种植安全管理要求,套袋技术管理是常用的手段,但由于劳动成本逐年提高,自动化套袋技术难于实施,农业农村部规划设计研究院科研团队与延安苹果研发中心通过多年的科学探索,结合纳米科技、智能飞防技术及微注技术等构建了安全高效的苹果免套袋零农残绿色植保技术体系。

  该体系不仅高效防治红蜘蛛、叶螨、蚜虫、斑点落叶病、腐烂病、病毒性衰退病等对苹果树种植产生巨大危害的病虫害,而且有效控制不良自然环境(诸如干旱、低温、热风、辐射等)对苹果树生长的伤害,有效达到节约人工套袋亩成本1000元以上,彻底解决了制约我国苹果种植产业的发展问题,同时,通过零农残植保技术创新,生产安全、高品质、形成良好种植生态环境等方面,显示出了突出的推广应用价值, 保障了利用零农残绿色植保技术替代人工套袋情况下苹果产业的高品质发展。(王士奎、胡雪芳、任卫泽、王新  农业农村部规划设计研究院、华碘(北京)科技有限公司)