【智慧农业大会】康振生：农作物病虫害智慧植保与绿色防控的策略与措施

中国工程院院士、西北农林科技大学教授康振生

近十年来，我们智慧植保的新装置、新技术等对我们病虫害的防控做出了重大的贡献。

习近平总书记一再强调：中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手上，我们的饭碗应该主要装中国粮。

要实现这样一个目标，我们国家的农业工作者、农民做出了重要的贡献。

在这个过程中，除了育种栽培，植保也做出了重要的贡献。那么，目前我们国内病虫害方式在绿色发展方面取得了哪些成绩？面临什么问题？如何去解决？

一、我国农作物病虫害绿色防控进展

农业是人类社会发展的基础，农业生产活动促进社会发展。

农业八字宪法:土、肥、水、种、密、保、管、工。

农作物病虫害是我国的主要农业灾害之一。有害生物（病、虫、草、鼠）1700多种，包含害虫830多种，病害720多种，杂草60多种，鼠害20多种。其中，100多种有害生物可造成严重危害。

重大有害生物：年发生面积60-70亿亩次，年防治60-80亿亩次。年挽回损失：粮食6000-9000万吨，皮棉150―180万吨，油料250-270万吨。

按FAO自然损失率37%测算，不采取防控措施每年病虫危害损失：粮食1500亿公斤，油料68亿公斤，棉花1.9亿公斤，果品和蔬菜上千亿公斤。潜在经济损失5000多亿元。

虫害防控在提高作物产量和保障安全生产中发挥了重要的作用。

2021年粮食作物重大病虫发生防控概况：全国农作物重大病虫害总体偏重发生，全年农作物病虫草鼠害发生面积60亿亩次，防治面积80亿亩次，经防治挽回产量损失2,500亿斤，占全年粮食总产的18.3%。其中，全国小麦重大病虫偏重发生，通过防控挽回产量损失730亿斤，占小麦总产量的26.3%。

2022年全国农作物重大重大病虫害防空成效显著。2022年全国农作物病虫害防控植保贡献率为23.18%。通过开展农作物病虫害防控，全年共挽回粮食总产3183亿斤。三大粮食作物挽回2890亿斤，按我国人均955斤粮食占有量计算，相当于为3.29亿人口挽回1年的口粮。

存在问题：过度依赖农药

• 我国农药使用量不断上升：1996年114.08万吨，2014年180.69万吨

• 每年农作物农药使用：全球350万吨，中国占了一半

• 病虫抗（耐）药性上升：棉铃虫、赤霉病菌、白粉病菌

• 产品农药残留超标：社会负面影响、出口受限

• 农药利用率不高：平均利用率仅为35%

• 生态平衡破坏和环境污染：包括天敌、土壤、地下水等

• 农业生产成本增加：2002-2012年，蔬果农药使用成本提高90%

新时期农业生产面临的新业态新形势。十八大把生态文明建设纳入中国特色社会主义事业五位一体总布局；十八届三中全会提出紧紧围绕建设美丽中国，深化生态文明体制改革，加快建立生态文明制度，推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局；随着社会的发展和人民生活水平的提高，“大健康”成为现代农业发展趋势。

生态农业是实现中国梦的重要发展方式，绿色植保是新形势下农业发展的必然要求。

病虫害防控的发展方向——绿色防控

绿色防控是指以确保农业生产、农产品质量和生态环境安全为目标，以减少化学农药使用为目的，优先采取生态控制、生物防治、物理防治和科学用药等环境友好型技术措施控制农作物病虫为害的行为，促进传统化学防治向现代绿色防控的转变。

发展作物病虫害绿色防控技术是改善目前所处困境的基本策略。

绿色防控技术

• 生态调控技术：重点采取推广抗病虫品种、优化作物布局、培育健康种苗、改善水肥管理等健康栽培措施;结合农田生态工程、果园生草覆盖、作物间套种、天敌诱集带等生物多样性调控与自然天敌保护利用,改造病虫害发生源头及孳生环境，人为增强自然控害能力和作物抗病虫能力。

• 生物防治技术：重点推广应用以虫治虫、以螨治螨、以菌治虫、以菌治菌等生物防治关键措施，核型多角体病毒（NPV）、牧鸡牧鸭、稻鸭共育等成熟产品和技术的示范推广力度加大赤眼蜂、捕食螨、绿僵菌、白僵菌、微孢子虫、苏云金杆菌（BT）、蜡质芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌，积极开发植物源农药、农用抗生素、植物诱抗剂等生物生化制剂应用技术。

• 理化诱控技术：重点推广昆虫信息素（性引诱剂、聚集素等）、杀虫灯、诱虫板（黄板、蓝板）防治蔬菜、果树和茶树等农作物害虫，积极开发和推广应用植物诱控、食饵诱杀、防虫网阻隔和银灰膜驱避害虫等理化诱控技术。

• 科学用药技术：推广高效、低毒、低残留、环境友好型农药，优化集成农药的轮换使用、交替使用、精准使用和安全使用等配套技术，加强农药抗药性监测与治理，普及规范使用农药的知识，严格遵守农药安全使用间隔期，通过合理使用农药，最大限度降低农药使用造成的负面影响。

绿色防控技术研发

作物病虫发生规律：

• 研究新的耕作模式和全球气候变暖对作物重大病虫害发生规律的影响；

• 开发新的应对病害发生规律变化后的防控措施和技术；

• 适应新形势下的作物病虫害防控要求。

作物病虫测报技术：

• 结合全球气候变化和耕作制度变化；

• 研究作物主要病虫害预测预报技术；

• 研究新型田间病虫害监测实时系统；

• 提高病虫害预测预报的准确性；

• 为准确进行病虫害防控提供技术支撑。

合理利用作物抗病虫品种：

• 引进和创制新的抗病虫资源；

• 挖掘新的抗病虫基因和分子标记；

• 生产品种抗病基因分析和后备品种的抗病性鉴定；

• 为抗病虫育种提供新的抗病虫基因资源；

• 为生产上利用抗性品种的合理布局提供科学依据。

研发新药剂、施药新技术：

• 提高筛选新的高效低残留农药新品种；

• 开发新的生物农药新品种；

• 研发新的高效的施药技术和器械；

• 提高农药的施用效率等多种可以降低农药使用量的技术措施；

• 减少作物病虫害防控中的农药使用量；

• 提高防治效率。

集成配套技术，提高防治效果：

• 集成各种减肥减药防控病虫害的综合配套技术；

• 形成适用于我国作物主要病虫害综合防控新技术；

• 减少化肥和农药的使用量；

• 高效防控作物病虫害的技术规范。

1.绿色防控由理念成为行动。

2015年农业部印发《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》

2016年科技部、农业部成立的国家十三五计划农业项目——“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”专项，为推动化肥农药零增长“对症下药”。

2.绿色防控的制度保障进一步加强

《农作物病虫害防控条例》2020年3月17日国务院第86次常务会议通过；条例出台是粮食安全的重要保障，也是科学防控的必由之路。

《一类农作物病虫害名录》2020年9月25日由农业农村部发布，实现了农作物病虫危害实施分类管理，有利于明确中央和地方事权，有利于聚焦防控重点，有利于落实属地责任，有利于保障国家粮食安全和农业生产安全。

《中华人民共和国生物安全法》2020年10月17日已由中华人民共和国第十三届全国人民代表大会常务委员会第二十二次会议通过。

3.绿色产品和技术效益显著

研发了一批绿色防控新技术产品，集成了一批绿色防控技术模式，激发了绿色防控技术产品的创新发展。比如，抗病品种、高效低毒农药、诱抗剂、生防制剂、高效施药器械、物理防治、自动化预测预报。

抗病品种利用发展迅速，是病害防控最经济有效的措施。

抗病资源日益丰富：多抗品种、广谱抗病品种、持久抗病品种、成株期抗性品种等。

育种技术显著提升：分子设计育种、基因聚合、基因编辑等。

抗病品种合理布局：

• 利用时间上的轮回和空间上的合理分配，抑制病原菌小种的定向选择。

• 研制出大批高效、低毒、低残留的新型农药，市场潜力巨大。

• 活性高、单位面积用药少、选择性高、无毒害、对于环境造成的危害小以及降解后无毒性等。

生物农药：植物（除虫菊脂、皂角以及苦皮藤等）、动物（如多氧霉素杀菌剂等先导性化合物）、微生物（如春雷霉素、阿维菌素等）。

高效低风险小分子农药：毒氟磷、环氧虫啶、环吡氟草酮等。

免疫诱抗剂：阿泰灵、唯大力、氨基寡糖素等。

新型施药器械大面积推广应用。

实现精准施药，是农药减量、农业绿色发展的关键。

植保无人机保有量和作业面积逐年增加，保有量从2014年的695架增至2018年的3.15万架，作业面积从2014年的426万亩次增至2018年的2.67亿亩次。

高杆喷雾全面普及。

自动化监测预警技术日益成熟和完善。绿色防控应用基地示范成效显著

建立600个绿色防控与统防统治示范基地，150个县开展果菜茶全程绿色防控试点，建立绿色防控技术集成示范区210个，创建各类绿色防控应用示范基地11360个，核心示范面积5000多万亩。推动农作物病虫害绿色防控应用面积从2015年的4.6亿亩增加到8.4亿亩，增长82.6%。

绿色防控更加规范，防控覆盖率逐年上升。

全国农药使用量连续5年呈下降趋势，“十三五”期间年均农药使用量27.03万吨、比“十二五”期间减少9.8%，2020年农药使用量24.82万吨、比2015年减少16.8%；

主要农作物病虫害绿色防控覆盖率达到41.5%、比2015年提高18.5个百分点；

主要农作物病虫害统防统治覆盖率达到41.9%、比2015年提高8.9个百分点。

农药品种结构不断优化，全国登记的低毒微毒农药占比约达85%，高活性和环保型新品种市场份额占比逐年增大。

在有效防控农作物病虫危害、保障粮食“十九连丰”的同时，实现了农药减量预期目标，有力促进了农业绿色发展。

4. 绿色防控的基础研究取得重大突破

康乐院士团队发现了一种蝗虫群聚信息素分子，成功揭示了蝗虫聚群成灾的奥秘。使绿色可持续防控成为可能。为蝗虫种群动态的监测及防控提供了理论支撑。

害虫迁飞监测预警技术瓶颈获突破。

南京农大胡高教授通过对昆虫垂直雷达10年数据的分析，揭示了昆虫迁飞的宏伟场景，展示了昆虫垂直监测雷达的应用前景。突破了利用垂直雷达监测昆虫动态在数据分析方面的技术瓶颈，对我国昆虫雷达技术的发展具有显著推动作用。

抗病基因的克隆及抗性机理的深入解析，为在保证品质、产量的同时大幅度提高作物抗病性奠定了基础。

何祖华团队揭示了通过表观控制存在拮抗作用的NB-LRR基因来平衡抗病和产量的机制，利用Pigm locus育出了抗稻瘟病并且高产的Longliangyou3189。

陈学伟团队发现的水稻天然变异位点——编码C2H2类转录因子的基因Bsr-d1的启动子，培育出具有广谱抗病能力的品种。

揭示植物与病原菌互作的“诱饵模式”，为开发诱导植物广谱抗病性的生物农药和作物抗病育种提供了科学依据。

王源超教授团队发现了大豆疫霉菌致病新机制，提出了作物疫霉菌“诱饵模式”致病机制模型，从分子水平揭示了作物疫病成灾机制。

植物抗病小体的发现，将为设计广谱、持久的新型抗病蛋白，发展绿色农业奠定核心理论基础。

周俭民团队与柴继杰团队共同解析了抗病蛋白高分辨度结构；

揭示了抗病小体工作机制，填补了人们25年来对抗病蛋白认知的巨大空白，为研究其它抗病蛋白提供了范本。

草地贪夜蛾防控取得重要进展

基于对草地贪夜蛾生物学习性和发生规律的认识,借鉴中国棉铃虫等重大农业害虫防控的经验教训,提出了中国草地贪夜蛾防控工作"两步走"策略;

实施以化学防治、物理防治、生物防治和农业防治为主的综合防治技术体系，草地贪夜蛾为害得到有效管控，实现“有虫无灾”；

提出了基于先进的种群迁飞监测预测、成虫迁移阻截和幼虫高效控制关键技术的远期草地贪夜蛾绿色可持续控制技术体系。

明确了有性生殖是条锈菌毒性变异的主要途径，揭开了我国条锈菌易变区的神秘面纱！

条锈菌转主寄主小檗种类丰富；自然下条锈菌存在有性生殖, 有性生殖是条锈菌致病性变异的主要途径；越夏区转主寄主小檗的广泛分布与有性生殖的发生是我国条锈病异变区形成的根本原因。

利用基因编辑技术实现抗病性改良-感病基因。

在明确了小麦感病激酶基因（TaRIPK1）调控机理的基础上，创制出兼抗小麦条锈病和叶锈病的广谱抗病材料。

二、我国农作物病虫绿色防控面临的问题

1. 由于气候的变化和栽培方式的改变，近年来全球农作物病虫害呈多发、频发、重发的态势。

全球小麦锈病危害加重，Ug99的出现引起全球的高度关注；

条锈菌对高温的适应性导致美国东部小麦条锈病近年来频繁流行；

据统计，我国2013年农作物病虫草鼠发生面积73亿亩次，比2003年增加12.8亿亩次，10年增长了21%；

由于秸秆还田等因素，我国小麦赤霉病呈现由南向北、由东向西扩展的趋势，小麦赤霉病引发的食品安全问题引起社会高度关注；

棉铃虫、稻飞虱、粘虫等呈加重发生；

秋粘虫(草地贪夜蛾）在全球的传播，已引发南美、非洲、亚洲等发展中国家的恐慌。

随着气候变暖，我国陇中、海东、宁南小麦春改冬，秋季菌源基地范围扩大，由过去300万亩扩大至500万亩

2. 外来生物入侵风险加重

全球气候变化、国际农产品贸易增长和人员往来频繁, 外来生物入侵的风险加重；

草地贪夜蛾2019年入侵后，迅速扩繁到26 个省市区，发生面积1600 多万亩，严重威胁我国玉米生产安全；

2020年沙漠蝗在肯尼亚、索马里等东非国家和印度、巴基斯坦等西南亚国家跨区域大范围迁飞，给我国防控和检疫工作带来巨大压力。

3. 作物病虫防控“重治轻防”，相对投入不足

“重治轻防”，不见病虫不施药；大量依靠农药且使用不合理；生产并使用了近全世界一半的农药，单位耕地面积使用量是世界平均水平的5倍。

全国农业科技投入总量不断增加，但农业科技投入强度低，基本维持在0.2％，远低于美国的1%；“十三五”科技计划缺乏对植物保护领域专项支持；地方政府对专业化服务（统防统控）帮扶力度不够。

4. 缺乏绿色防控关键技术与产品

预测预报：基于物联网、大数据和人工智能的病虫害监测预警将成为发展方向。在预测模型的研发方面尚存在诸多问题：如经费投入少、研究人员缺乏、预测模型实用性差等。大多数病虫害的监测预警仍然采用“眼观手查”方式，缺乏自动化预测预警。

生防制剂：防效与化学药剂相比仍然有差距，见效慢。受气候等条件影响大，效果不稳定。

应用面积不大，且主要靠政府项目经费投入。

5. 品种抗病性利用不合理-抗病基因及其应用

作物抗病品种比例偏低，部分病害抗源种质稀缺。小麦抗赤霉病、纹枯病、全蚀病等腐生病害没有高抗抗源，中抗材料稀少，水稻细条病主效抗病基因尚未发现，玉米穗粒腐病、粗缩病抗源稀缺。

品种综合抗病性差。在十年间鉴定的3503小麦材料中，对条锈病和白粉同时抗病材料只有192份，对3种病害同时表现中度抗病的不到5份。

品种抗性与农艺性状协同性差。如小麦抗条锈基因Yr5、Yr15和Yr61等，多来自于农家种、国外种质，以及远缘杂交的衍生后代，综合农艺性状较差，难以作为亲本直接用于小麦品种改良，因此在育种中好用并发挥重要作用的抗源极少。而具有优异农艺性状的材料抗病性不佳，只能达到中感到中抗水平。

单一抗源过度应用。大面积单一的推广垂直抗病性品种，导致了病原菌生理小种的“定向选择”，致使新的优势小种不断产生，新一轮生产品种抗病性 “丧失”，引起病害大流行。

 抗病基因合理布局任重道远。

6. 植保科技研发与实际应用不密切

植物保护科学研究主要涉及基础和技术研究及应用，在目前的考核机制、利益等的驱动下，几乎所有的人员都在开展分子相关研究、撰写SCI论文，在解决国家重大需求及卡脖子技术方面明显弱化-问题和需求导向不明确。

我国在有害生物基础生物学、植物免疫调控、植物与有害生物互作、农药研究与产品研发等方面取得了一定的成绩，但相关工作碎片化、不深入、原创的绿色防控技术不多，缺乏核心技术和产品。

全国植物保护科研院所应该根据国家需要分层次和领域开展工作：大学及中国农科院应该重点开展应用基础及关键卡脖子问题研究，各省市农科院应重点开展技术的优化集成与示范，全国农技中心及各级植保站和职业技术学院应该进行技术的熟化与推广。

7. 基层植保队伍与工作条件尚待完善

• 缺乏资金投入：省级经费有保障，市级经费基本有保障，县（乡镇）级经费得不到保障;

• 人员数量少且结构不合理：全国县级植保推广部门人员普遍存在“三少”现象，即专业技术人员少、年轻的少、高学历的少；基层事业单位多年来没有专业植保专业的人员补充；

• 植保人员工作条件差：从事大田病虫调查、病虫测报等没有交通工具，严重影响病虫害及调查数据的准确性、时效性。

• 管理体制不顺：农技推广、农药检定、植物检疫条块分隔，难以统筹协调；植保工作相对被削弱。

8. 作物病虫绿色防控缺乏整体综合方案

我国农作物常见病虫害有1700多种，每一种作物都有几种甚至十多种有害生物为害，而我们的研究及防控技术基本都是以单个病虫为目标进行的，给种植业者提供系统的整体解决方案和办法很少。

植物保护、作物遗传育种、土壤肥料、栽培等学科相互割裂，缺乏从农业生产及系统生态角度进行交叉融合，在多学科层面上提出作物病虫害绿色整体综合防控方案。

三、我国农作物病虫绿色防控发展对策

智慧植保是新时代保障我国粮食安全与生物安全的新的要求，智慧植保是生态文明与农业绿色发展的必然趋势。

《病虫条例》及《病虫害名录》的发布为智慧植保提供了政策保障，现代生物科技及智能化、大数据的发展为智慧植保提供了技术支撑。

1.落实条例精神，贯彻绿色发展新理念

• 政府、农民农户、企业、科教工作者共同贯彻绿色发展新理念；

• 加强“公共植保、绿色植保、科学植保”宣传引导、责任履行和社会监督，达到普遍关注、充分了解、准确遵守和共同维护；

• 加大绿色植保投入：财政支持、人才培养与引进、科技投入；

• 落实条例精神，建立适应农村变革的植保新体系。

2.加速推进农作物病虫害绿色防控科技创新

加速推进农作物病虫害绿色防控科技创新，不断完善“公共植保、绿色植保、科学植保，智慧植保”的中国特色农业病虫害防控新理论。

研究农业生产新形势的农作物生物灾害新规律、新对策。全球气候变暖、耕作制度变革、跨区农作物机械化作业、国际农产品贸易量增加等新的农业生产形势和多种要素，必然会影响中国主要农作物生物灾害发生规律，应加强植物保护新理论、新规律的研究，满足新形势下农作物生物灾害防控的需要。

研发农作物有害生物监测预警新技术、新手段。面对新形势下的农作物有害生物防控，要不断深化遥感、地理信息系统和全球定位技术、分子定量技术、计算机网络信息交换技术，结合大数据、云计算等手段，采用空间分析、人工智能和模拟模型等手段和方法共同进行农作物有害生物的预测预报。进一步提高病害精准预测水平。

研发农作物有害生物防控的新技术、新产品，培育抗逆新品种。为保障农产品质量安全，减少传统化学农药的残留，研发绿色化学农药、新型生物源农药、新型害虫诱杀光源应用技术、害虫化学通讯调控物质利用技术和害虫辐照不育技术等新技术、新产品，将为农作物生物灾害绿色治理提供技术和产品保障。

研发满足自动化、智能化要求的植保新装备、新技术。随着我国劳动力人口结构性变化，需要研发适合中国国情的专业化大中型现代植保机械、精准对靶施药的人工智能装置、基于历史数据挖掘和智能化远程控制的植物保护作业系统等，从而达到病虫害准确监测、精准对靶施药等植保工作智能化的目标，解决目前局部发病全田用药的难题。

研究农作物病虫害绿色可持续控制新模式、新体系。“十四五”期间，我国农业结构性调整和土地流转规模将进一步扩大，不同的农作物生产区都需要有效的区域性农作物病虫害绿色可持续控制模式，优化防控重大农作物病虫害的治理技术，丰富绿色防控手段，建立区域性监测预警与绿色治理体系，将有效保障控害丰产，促进农业兴旺，推进乡村振兴。

3. 加强品种抗病性及其合理利用

比如通过生物技术等手段累加多个基因，快速实现小麦广谱抗病性，创新抗病资源创制。

宏观方面，从病菌群体结构、品种抗病基因入手，构建不同麦区的生物屏障。通过表型鉴定及分子检测，明确不同麦区小麦主栽品种及后备品种所携带的抗病基因，为抗病基因合理布局提供依据

4. 结合农业措施防治病害

5. 育种、植保、栽培、推广等部门协同攻关

植保专家与育种家协作，系统开展育种亲本材料的创制和持续改良的前育种工作，创造携带一系列已知抗病基因或基因组合的核心亲本材料

6. 加速提升植保社会化服务

顶层设计，通过政策、项目导向开展有组织性和针对性的科技创新。

强化植物免疫、有害生物监测预警、生态调控、绿色农药研发等前沿重大基础科学问题研究。

积极推进智慧植保，构建基于植物免疫诱抗、传感器、系统学和生态学理念的绿色综合防控技术新体系。

提高植物保护工作的精准性、时效性和科学性。

构建作物重大病虫绿色防控技术体系，保障生物安全、粮食安全、食品安全、生态安全。

2023智慧农业大会现场