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【专访.蔡祖聪】遏制土传病害关系生产实际和学科发展!
  • 2017-9-8
  • 来源:农业环境科学
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【导读】这是与蔡祖聪老师进行的第二次访谈,除了让大家看到图文,还会呈现出15-20分钟左右的蔡老师讲座录音.....相信,有了声音的传递,会让沟通更近一步!! 而这次谈论的主题,蔡老师认为在当前急需要对它进行多学科研究,同时也是迫切需要解决的生产实践问题--土传病害! 那么土传病害对我们到底正在产生怎样的影响?这种病害现象又给了我们怎样的科学启发?当前的我们该如何应对呢?

今天专访 — 蔡祖聪

 

蔡祖聪:南京师范大学地理科学学院教授,博士生导师。国家杰出青年科学基金项目获得者。

 

观  点

 

由于我们对作物土传病原微生物生长繁殖规律和传播扩散途径的认识不足,随着集约化种植不断推广与发展,作物土传病害在我国已成蔓延趋势,对我国农业生产的可持续发展、农产品和生态环境安全带来了严峻挑战。

 

遏制土传病害是生产实际的迫切需要、刻不容缓,同时也是土壤学科的发展机遇。

 

访  谈

 

 

▼ 问:蔡老师好!时隔一年,我们再次来谈“土传病害”,您好像更加肯定了自己的担心?土传病害究竟在给我们带来怎样的影响呢?  

 

 

蔡祖聪:是的。土传病害是非常可怕的,它扩展蔓延的速度非常快。所以现在土传病带来的危害远比过去要严重很多。

 

一是受到土传病害影响的作物种类越来越多,过去没有发现土传病害的作物,现在也开始出现了土传病。二是危害的面积和程度越来越大,绝收的作物越来越多。第三是发现的土传病原菌种类越来越多。过去对待土传病害我们采用轮作的办法,但现在这个办法不太好实现了。因为我们的土地资源日益紧张,轮作的空间越来越小。加之商业化的农业生产,轮作不利于长期稳定占有市场而且会增加成本,轮作已经受到了很大的局限。

 

那么依据土传病害专一性危害特定作物的特点,所以我们轮着种植不同的作物,但是病原菌还在这儿的话,最终出现的情况就是什么作物也不能种了。这种情况不是没有,现在些地方已经出现。我们有时会看见有些大棚荒废在那儿,废弃原因多种多样,但其中一种原因就是因为土传病害。这种例子很多,我非常担心,真的有一天出现生态灾害。土传病害还有着很强的隐蔽性和毁灭性,今天看着挺好,但明天毁灭性的全死掉,都不会给我们一个缓冲时间。

 

虽然我们国家对土传病害的研究已经有几十年,但是我们对作物土传病原微生物生长繁殖规律和传播扩散途径的认识不足,随着集约化种植不断推广与发展,作物土传病害在我国已成蔓延趋势,越发严重!对我们国家农业生产的可持续发展、农产品和生态环境安全带来了严峻挑战。

 

 

 

▼ 问:土传病是最常见和最严重的作物病害,为什么说它还没有被足够重视呢?

 

 

蔡祖聪:我们国家的农业,是政府最关心的事情,但是最关心并不代表就注意到了这个问题,举一个简单的例子,土传病的危害程度还没有列入统计的范围,那就是说政府还没有注意到,注意到了就会进行统计土传病害的危害程度了。土壤科学家现在也没有引起重视,研究土传病害的非常少,真正研究土壤病原菌与土壤关系的专家目前在我们国家还没有。病原菌之所以快速的扩展与生产者也有一定关系,因为大家还没有注意到,土传病与动物与人的传染病是一样的,它通过不同途径传染。那么要防治土传病害的传染,一定需要生产者自己注意,去切断它的传染途径,这样才能控制它的传播。

 

我想表达的是,对土传病害希望政府能够重视,希望我们科研人员能够重视,希望我们的生产者能重视,重视土传病蔓延的势头,它是当前农业生产实际比较迫切需要解决的问题,希望大家能够共同努力把这个问题抑制下去。因为最终要解决土传病害的问题,没有政府的介入、没有科学技术、没有生产者的防护意识都是不行

 

 

▼ 问:那么我想我们很有必要了解一下土传病害的成因?同时您讲到它也是造成农药过量使用的主要原因?

 

 

蔡祖聪:土传病害主要由土壤病原菌引起,这些微生物在集约化种植土壤中广泛分布。任何生物在生长繁殖过程中都有损害其自身生长环境的特性, 生物对生长环境的损害程度随生物密度的增加而增强,农作物也不例外。所以它的成因首先是高投入、 高产量且单一品种种植的集约化种植制度下,作物根系向土壤分泌大量的化感物质,诱导病原微生物大量繁殖,最终侵入作物引起病害,因而土传病害的发生机率大。也就是作物的产量高、作物的密度大,病原菌的数量与密度也会增加,从而加大土传病害的发生。其次,现代集约化种植过程中大量不合理施用化肥导致土壤理化性质退化,土壤中有益微生物减少,从而不能通过土壤微生物相互克制作用而有效抑制病原微生物的生长和活性,使得土壤自身的修复能力降低。再有就是农业生产者普遍缺乏防止土壤病原微生物传播和扩散的意识,随意丢弃染病的作物残体,用被病原菌污染的水源灌溉等,加速了土传病原微生物的传播和扩散。

 

土传病之所以成为农药过量使用的原因,这里有一个前提,首先土壤病原菌是在土壤中,再进入作物根系而使作物致病,所以你要用什么药治都不行,因为这些病原菌已经在根里。这个前提让我们认识到土传病原菌不能治,只能防。而防就会使用大量的农药,并且使用时没有太多目标,针对性不强,这就导致农药使用量不断往上涨,但农药实际效果非常有限。最终引发的是农药大量使用,影响我们的农产品,影响我们的生态环境。

 

那么我们要想解决土传病害的问题,必须要从土壤着手,因为土壤病原菌是在土壤中,土壤是最关键的部分。

 

 

▼ 问:土壤自身有庞大的功能,但目前我们对它的了解还太少!从土壤着手,我们是否需要找到一个具体的对象或者说具体的研究目标?  

 

 

蔡祖聪:是的。这个具体的对象就是土壤中的病原菌,我们需要了解它在土壤中是如何生长繁殖的。

 

 

土传病原微生物 显微照片

 

这里的核心是我们要把土壤中病原菌数量控制住。而如何控制病原菌数量,就需要我们了解土壤病原菌与土壤之间的环境关系,这是我们的研究目标,也是土传病害带给我们的科学启示最终达到的是通过改造土壤环境来控制土壤病原菌数量,也就是把病原菌生长的环境给它改造掉,让这个环境不适宜病原菌生长,这是从根本抵抗土传病害的最长远办法。

 

 

▼ 问:不过,对于土传病害的研究,从当前的文献来看,大家关注更多的还是在土壤病原菌与植物(农作物)之间的关联?而从学科角度讲,您认为,有关土壤病原菌的研究还需要土壤学科的介入,需要多学科共同进行?

 

 

蔡祖聪:是的。从学科角度讲,现在是植保在单方面进行研究。所以更多的文献是从土壤病原菌与植物之间的关联展开的。那么土传病本身与植物生长关系上面可以分成两个阶段,一是有植物生长的阶段,第二个是没有植物生长的阶段。

 

植保研究的是在植物生长阶段这些土传病原菌与植物之间的关系。这一部分显然不能缺少。但没有植物生长的阶段,土传病原菌依然生长在土壤中,而此阶段的土传病原菌完全被忽视了,没有去研究。这一阶段需要从事土壤研究的科研人员去做。具体到土壤当中病原菌数量的控制,也需要从事土壤研究的人员去做。

 

所以通过这两个阶段,可以看出,从学科角度,植保与土壤学两者各有分工,又需要相互合作,学科交叉,特别是土壤、植物、病原菌三者需要结合起来进行研究,我想这里面各有各的侧重点,三者之间应该交叉合作进行研究。这样土传病害才能很好地被控制。

 

目前来讲,土传病害的危害程度很大,蔓延的态势也越来越严重。如果从事植保的科研人员和土壤学科研人员共同来进行研究,两条腿来走路,我想才能从根本上解决土传病害的问题,而这其中,不是说各走各的,需要大家协调进行,共同应对土传病害的问题。

 

 

▼ 问:您在2015年发表了一篇文章“土壤学不应忽视对作物土传病原微生物的研究”,从字面来理解,您认为土壤学忽视了对作物土传病害的研究?您曾不止一次提出,对土壤病原菌的研究会对土壤学科发展起到很大的推动作用?

 

 

蔡祖聪:我说土壤学忽视了对作物土传病害的研究,这应该还是比较保守的说法。事实上,我至今未检索到一篇研究土传病原菌与土壤环境关系的文献。

 

刚开始的时候,我认为土传病原菌是土壤微生物中的一部分,那么既然是土壤微生物的一部分,应该是土壤学研究的范畴,如果不研究会觉得很可惜。现在我认为,它不仅仅需要研究,而且有很迫切的现实需求,如果不研究就是一种失职行为。

 

我在云南有了一个专家工作站。在云南所见到的土传病害危害,让我很不是滋味。我自认为我对土壤研究了一辈子,但是在云南,面对那么严重和普遍的土传病害问题,过去都没发现,我感到很惭愧。所以现在的心情和2015年写文章的心情完全不一样。

 

云南异龙湖因土传病而放弃收获的马铃薯

云南红河河口因枯萎病而废弃的香蕉地

 

我们现在有几千万亩的塑料大棚,而这些塑料大棚大都存在土传病害的问题。而除了大棚土壤出现这个问题,还有香蕉、甘蔗、花椒、果树等这些作物也在发生大面积的土传病害。那么究竟发生土传病害的面积有多少,我们不知道。可是问题的严重性,你只要与农民接触一下,与种植这些作物的农技科研人员接触一下,你就会马上可以感觉的到,他们现在很着急。

 

我想说的是,要想控制土传病害,进行土传病害的防治,没有土壤学家的参与是很困难的。有土壤学家的参与会更有利于问题的解决,而且这也是土壤工作者的一个责任,应该做这个事情。我们有些土壤工作者对土壤微生物的研究,做的相当不错。但是没有人去关注与我们生活密切相关的土传病原菌,土传病原菌与我们农产品品质、产量密切相关,而且它与我们的农药使用联系在一起,与我们的生态环境是联系在一起的。要知道每一次的科学发展,最终动力还是来自于社会需要。

 

对于学科发展来说,土壤病原菌作为土壤微生物的其中成员,它是可以拿出来培养的,并且它的功能非常明确,就是能导致作物生病、死亡。所以我们对土壤病原菌的研究目标也非常明确,另外它因为可培养,所以没有像不可培养土壤微生物那么难。最重要的是它有现实需要。我相信,土壤病原菌研究对于推动土壤学科发展有很大的促进作用。

 

 

▼ 问:从土壤学角度应对土传病害,我们当前急需研究的内容是什么?

 

 

蔡祖聪:要是有一天,我们知道了土壤病原菌,它对某一个物质非常敏感,我就在土里加入这种物质它就没有办法长了,数量也就受到了控制。要实现这个目标,首先一定要了解病原菌在土壤中是怎么生长的,怎么生活的,它是怎么活下去,这是最最基础的。而减少病原菌数量是有一定范围的。土壤中的微生物是不可能被全部杀死掉的,我们目前杀死病原菌是将它的数量减少到安全临界值之下,就是可以保证它不会使作物致病的临界值,这个我们目前可以做到。

 

我们发现用强还原方法处理土壤后,再把病原菌接种到处理前的水平,处理后的土壤就没有再发病;如果处理后接种有益菌,有益菌就可存活。也就是改变土壤中的环境,把适合病原菌生长的环境改造掉,那么这些病原菌的致病功能就会得到遏制,有益菌就会活下来。由此可以看出,土壤环境是决定土壤微生物活性的关键。

 

但是我用强还原处理后的土壤环境,怎么用数据去描述它,这是仍然没有解决的问题。比如人的身体,怎样是健康的怎样是不健康的,有各种各样的指标去体现。土壤也有很多性质,如有机质含量、酸碱度、盐分、水分、透气性、养分氮磷钾含量等等。但是哪些性质在决定土传病原菌生长和发挥致病功能中起关键作用,数量指标是多少,这些我们现在仍然不清楚 。这就是需要我们去研究的东西。而且这是急需要去做的一个事情。

 

 

▼ 问:目前比较直观产生结果的,就是说遏制土传病与到2020年实现我国农药零增长有直接关系?您这边的实际案例是如何来操作的呢?对于遏制土传病害,您有哪些具体的建议呢?

 

 

蔡祖聪:使用农药的最主要驱动力之一是减少作物土传病害。如果能够不使用农药或少使用农药而有效防治作物土传病害,那么农药的使用量就会大幅度下降,就有可能到2020年实现我国农药使用量零增长的目标。

 

就目前的实际情况而言,不使用或少使用农药而有效减少作物土传病害有多条途径。

 

一,让农技服务人员和农户尽快掌握土传病原微生物传播途径的知识,切断土传病原微生物传播途径,遏制其进一步扩散势头。二,可以试行“测土施治”。我们的研究表明,土传病原菌数量与作物发病率有密切的关系,而且有比较一致的临界值。虽然土传病原种类很多,但对于每一种作物,导致土传病害的病原菌种类非常有限,经常只有一种或者二种到三种。因此,如果农户将需要种植的作物告知技术人员,技术人员就可分析土壤中该种作物的土传病原菌数量。根据病原菌数量可以作出相应的对策。如土传病原菌数量在安全线以下,即可种植该作物而无需使用控制该土传病害的农药;如果土传病原菌数量在安全线以上,则1)建议改种其它作物;2)种植之前先进行土壤灭菌处理。三,尽量采用非农药灭菌方法。现在已有多种这样的方法。从我们这几年的工作看,强还原土壤灭菌处理可以有效杀灭土传病原微生物,而且有促进有益微生物生长、抑制杂草生长的功效,这样不仅省去了防止土传病原的农药,而且可以减少除草剂的使用量。

 

整体来讲,我建议:需要开展土传病原微生物普查、进行测土施治、多学科深入研究作物土传病原微生物大力普及科学种植知识。

 

 

▼ 问:目前对您来说,最重要的任务就是推广?推广土传病害的危害性知识,推广目前您认为可行的防治土传病害的方法?

 

蔡祖聪:是的 我的愿望是将“强还原土壤处理方法”在有条件推行的地区和作物尽快应用起来。我现在的兴趣就在土壤病原菌上,我认为对它的研究对于生产实践能产生很大的作用,同时也可以推动学科的发展。

 

大棚处理前

强还原土壤处理方法--大棚处理后

 

但推广很不容易,目前有两个问题:首先要让农民相信。第二个问题就是我们要用到大量的有机物料。有机物料的来源成为问题,但这个问题说出来有些好笑,因为我们农村有大量的有机物料,每年我们需要的秸秆在农村有很多很多。真正去使用这些有机物料、要去收它,要去考虑成本的时候,就非常难。有机物料比如作物秸秆,效果比较好的是稻草、玉米、小麦秸秆,我们知道这些秸秆用于强还原土壤处理非常好,但收集的成本都太高了。

 

强还原土壤处理方法是多功能的,它不仅仅可以除草,还可以控制土壤中的盐分,还可以调节土壤中的酸度,加入有机物料后还可以提高土壤的养分和有机质含量,土壤中的整个结构都会发生变化,这是一个非常综合性的方法。是其他灭菌方法达不到的,强还原土壤方法的杀菌效果与喷打农药的效果相当,都能达到90%以上的灭土壤病原菌的效果。这个方法的核心就是减少病原菌同时改变土壤环境。改造后的土壤环境不适宜于土传病原菌发挥致病功能,有益于有益微生物的存活。但是如何量化地描述这个改造后的环境,需要我们进一步研究。

 

现在,对于蔬菜地我们已经可以直接投入运用,但是对农民来说,他们需要被普及,还需要农民能够接受。

 

 

▼ 问:对土传病害的研究,您会一直进行下去?

 

 

蔡祖聪:是的。这也是我们团队目前主要的科研动态,围绕“土传病害”防控进行研究,主要针对土壤病原菌与土壤之间的关系来进行。我相信对土传病害越来越会引起大家足够的重视。今年我们团队刚刚获得国家自然科学基金面上项目:洋桔梗栽培土壤致病/抑病关键微生物特征及其演变规律与驱动因子研究。另外一个是国家自然科学基金青年基金:三七化感自毒物质消减规律及其微生物学机制研究。

 

我们会按照这个方向努力前行..我的科研方向不会再变了,会围绕土传病害一直进行下去。同时,希望能够为推动土壤病原菌与土壤环境关系的研究作出一些贡献。

 

 

 

以上访谈及讲座感谢 蔡祖聪老师!!

 

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