长沙院士一桌菜丨30余年专注草害防

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柏连阳,植物保护专家,年12月生于湖南祁阳。湖南省农业科学院党委书记、副院长,“杂草生物学及安全防控”湖南省重点实验室主任,农业农村部“农田杂草安全高效防控创新团队”带头人,兼任中国植物保护学会副理事长、湖南省科学技术协会副主席、湖南省农学会理事长等。

长期致力于杂草科学研究,在高效安全化学除草、杂草抗药性快速监测与靶向治理、除草剂减量与生态控草等领域取得了系列成果,推动了杂草学科发展和植保行业科技进步。获发明专利19件,研发的12个除草剂产品获国家登记,在PNAS、MolecularPlant等国内外学术刊物上发表论文篇,出版著作5部。作为第一完成人获国家科学技术进步二等奖2项、省部科技奖励一等奖4项。

构建“一次性-高活性-低成本”稻田杂草安全高效化学防控技术体系;创立“快速检测-析因寻靶-对靶施药”杂草抗药性高效精准治理技术体系;开辟“化感抑制-专性致病-靶向干扰”杂草绿色防控新领域。

特点:让广大农民高效率、低成本、更轻松、更安全地除草。

农谚云:稻田中耕勤除草,农家五月人倍忙。

春夏时节,万物生长,农田杂草也不例外,但任由它们长大,就会与农作物争光争肥、影响产量和品质,因此,除草控害一直是农民的一件大事。

从辛劳低效的人工拔草,到高效精准的化学防控,再到健康无害的绿色防控,我国的杂草防控技术走过了漫长的发展历程,并且在不断改良向前的征程上马不停蹄。

在这条道路上,有一个身影,始终迈着坚定的步伐,不惧困难、无畏险阻,只为找到更好的方式防控草害,让农作物健康生长,让农民享受丰收喜悦,让百姓吃上更安心的饭菜,他就是中国工程院院士、杂草防控专家柏连阳。

年少立志:高效除草,让农民年年丰收

年12月,柏连阳出生于祁阳的一个小山村,从小就跟着父亲干农活。

经历过每天放学后下田徒手拔草的疲惫,目睹过因病虫草害暴发导致颗粒无收后全家人的心酸,体会过喷上小小一瓶盖农药就能挽回成片田地收成的喜悦,年少的他在心中立下志向:“一定要通过学习科学知识,来提高农业病虫草害的防治技术,让农民年年丰收!”

带着这份情怀和愿景,他比身边的同龄人更加努力。他的同乡李映平回忆:“当我们小朋友在玩耍时,他总是以书为伴,我们走进他的卧室,看到除了书还是书。”

凭借着惊人的天赋和努力,年,年仅16岁的柏连阳就考上了大学。在那个学农不被看好、工商业才是“香饽饽”的年代,他执着地想要当一名“植物医生”。“填报志愿时,我义无反顾地在每一栏都填上了农业院校和植物保护专业。”柏连阳笑着回忆。

分数超出重点本科录取线的他成功被湖南农学院(现湖南农业大学)植物保护专业录取。四年大学生涯,他没有缩在象牙塔里,而是利用一切机会将理论付诸实践。“大学期间,他经常往农科院实践基地跑,因为我们农大的基地有很多是与农科院共用的,他要在实践当中去找到答案。”柏连阳的学长、现祁阳市农业农村局一级主任科员刘太平说。

正是因为边学习边实践,对除草剂兴趣浓厚的他很快在田野间找到了自己的方向。年大学毕业,他如愿以偿被分配至湖南农科院植保所工作。“少时梦想终成真,心情是十分高兴、激动的。”柏连阳坦言。

“当时我国从事病害、虫害研究的人较多,从事草害研究的人较少,然而随着农村劳动力大量向城镇转移,劳动强度大、效率低的人工除草已不适用于现代农业发展,高效安全化学除草成为那时最迫切的农业技术需求。”基于此,在单位经过一段时间摸索后,柏连阳坚定地将研究方向锁定为杂草防控,从此正式开启了他长达数十年的科研道路。

革命性突破:旱地除草剂在水田大显身手

我国农药工业尤其除草剂研发起步较晚,直到年才出现第一款自主创制的除草剂。上个世纪八、九十年代,使用的农药大多由国外生产,而欧美国家以旱地作物为主,生产的除草剂也都是用于旱地,水田除草剂的匮乏让我国稻农难以摆脱“面朝黄土背朝天”的辛苦劳作。

因此,在研发道路上,柏连阳的首个目标便是找到适用于水田的除草剂。

寻找的过程不容易。通过在生产基地连续观察好几年,他发现在水旱轮作田中,若头茬种玉米、油菜等旱地作物时喷施过酰胺类除草剂,下茬再种植水稻时杂草发生量明显降低。由此他猜想是土壤中残留的除草剂发挥了药效,并进一步大胆设想:是否可以将已开发的旱地除草剂应用到水田中呢?

数十次的试验证明,这样做确实有优异的除草效果,但同时也对水稻幼苗也产生了严重的药害,近乎绝收。

“显著的除草效果明确给了我们希望,那么问题就聚焦如何确保作物幼苗的安全性。”柏连阳回忆,在杂草老专家李璞研究员的影响下,当时他不断思考、不断尝试,带领科研小组从施药剂量、施用时间、喷施方式等多种角度改进优化,最终发现乙草胺等旱地除草剂由传统茎叶喷雾法改为拌土撒施,即把药剂拌在泥土、沙子里使用,可有效避免对水稻的药害,突破了以往旱地除草剂不能用于水田的认知禁锢。

进一步研究,他们发现,水田使用药土法的除草活性比旱地高10倍以上,如乙草胺旱地用量每亩需40克,水田每亩仅需4克;而与敌稗等当时水田主要除草剂相比,用量仅为敌稗的五十分之一,使用成本降至每亩不到1元,真正实现了旱地除草剂在水田的高效应用。“人工除草,一亩田至少需要2个工作日;使用药土法除草,1个工作日可完成15至20亩。”

除草效果显著提升,使用成本却大幅降低,让很多农民不相信这是真的。“当时他们认为我是‘撮把子’。”柏连阳笑着说,为了加速推进成果落地与技术推广,他想了很多办法,下乡办点,创办公司,还创新采用“大学生实习+示范”的推广模式,教大学生掌握使用技术后,配发除草剂产品回家乡示范应用,产品和技术很快推广至全省、全国。

不断攀越科技高峰:解决多靶标除草、抗药性等问题

科学研究无止境。广大农民在田间地头生产劳作中遇到的具体问题,就是柏连阳及其科研团队不断向前的原动力。

禾本科杂草、阔叶草、莎草……杂草的种类很多,传统的除草剂一般只对其中某一类杂草见效,稻农种一季水稻要施用多种除草剂,费时费力费钱。柏连阳带领团队研发了针对不同栽培模式的10个高效广谱多靶标稻田除草剂,一次施用后对水田杂草总防效达97%,让农民“一次除草保一季”的梦想照进现实。

杂草和水稻同为植物,对付杂草的农药很容易让水稻也不幸“陪葬”,因此农户将除草剂生产企业诉至法庭的官司并不鲜见。柏连阳率领课题组,借助川芎、羌活、细辛3种植物,发明了植物源除草剂安全剂,保护水稻免遭除草剂毒害,保障水稻稳产高产。

能否让除草和施肥同时进行,相得益彰?他们研发了尿素与除草剂混用的轻简便技术,在水田使用后除草效果可达90%以上,比除草剂单用提高10%至15%,还能增产一成以上。

而最难的问题是,随着化学除草技术的普及,本世纪初,杂草已进化出抗药性,怎样遏制抗药性发展、如何高效精准治理抗性杂草成为全世界农业领域的共同命题。

在国家公益性行业项目支持下,他组建团队对湖南、山东、江苏等25省(市、自治区)的水稻、小麦、玉米等31种杂草抗药性进行了系统监测,实现了主要杂草的抗药性增长趋势与分布状况的实时监控,揭示了植物ABC转运蛋白抗草甘膦的全新分子机制,以及国际上多年未能探明的植物代谢草甘膦的分子机制,相关研究成果被广泛引用。

以此为基础,柏连阳和团队还创立了“快速检测-析因寻靶-对靶施药”治理技术体系,适用于我国多种栽培方式和小农户种植模式,被农业农村部列为主推技术,并于年获得国家科技进步奖。“针对一块农田,以往检测并治理其抗药性至少需要半个月时间。”柏连阳介绍,采用该治理体系,最快只需几个小时就能给出农户一套完整的治理方案,能够有效遏制我国杂草抗药性发展,实现农田抗性杂草的可持续治理。

更远的目标:不再使用除草剂,绿色防控最安心

近年来,绿色发展理念深入人心,摆脱除草剂高度依赖、发展新型绿色控草技术成为新的需求。

柏连阳带领团队继续攻关,目前已研发出稻田“抑芽-控长”的绿色控草技术与产品,通过施控草有机肥,可实现移栽稻田化学除草剂的零使用。

“但这种方法成本较高,暂时无法在普通农户中普及推广。”柏连阳又向成本更低、操作性和推广性更强的“淹水控草”技术进军。

种过田的人都知道,淹水是能有效杀死杂草的,但如何只淹死杂草而不淹死水稻是实际生产中面临的一个难度极大的现实问题。经过锲而不舍的大量试验,团队在一千多个水稻品种中筛选出一个品种,通过精准控制淹水深度,目前已基本实现在除去杂草的同时能保证水稻正常发芽生长。

在持续推进科研的同时,柏连阳带领团队投身实践,通过产学研一体化为农业产业做出实实在在的贡献——

年5月,南县稻虾米产业研究院成立,由柏连阳任院长,专题从事南县稻虾米专用品种培育和配套栽培技术等研究,目前研究院成果初显,命名为“南县稻虾香1号”、“南县稻虾1号”的新品系已进入湖南省区域试验;

年4月,株洲市渌口区龙门镇果田村,柏连阳院士创新团队渌口工作室成立,渌口区将重点围绕低镉水稻试验示范、稻田土壤环境提质、水稻绿色高效丰产栽培等关键环节,与柏连阳院士团队展开3年产学研深度合作;

其团队还在长沙选取4个点,通过提供一条龙技术服务,助力打造超过亩高标准农田……

“未来,我们将不断深入研究,以实现粮食安全、质量安全和生态安全的有机统一,同时将成本降下来,让科研成果被千千万万的农民所使用,为现代农业高质量发展和乡村振兴做贡献,真正把论文写在祖国大地上。”柏连阳说。

“一辈子做好一件事”

在采访过程中,柏连阳感慨,很多人觉得院士水平高,懂得很多,其实不然,院士可能懂得很少,他们只是一辈子做好一件事,在一个领域钻得很深。“什么都懂的,那不叫院士。”

因此他认为,各领域的专家们在研究问题、解决问题的过程中,要多向其他领域的人学习、多开展交流合作。“科学发展到今天,每一个分支领域都已经很专业,解决问题的难度和高度都在不断攀升,一定要交叉合作才能真正做出成就、帮老百姓解决实际问题。”

他举了个杂草防控领域的简单例子。“机械作业是现代农业发展的必由之路,杂草防控也需要机械化发展。”他说,“如何让我们的研发成果运用到农机上?如何让农机设备更精准地识别杂草和水稻?我们只能与农机和信息领域的专家合作,才能很好地解决这些问题。”



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