生态防控

基于“预防为主”，以植物（作物）“病虫害”发生预测为基础，在“非自然生态系统（农田、园林、人工林等）”中，一定的防控区域内（≥20000m2，且连片面积越大，防控效果越好），在病虫害发生前或初，以“抑卵控繁”方法为主，控制“病虫害种群”为核心，依据不同植物（作物）自身具有的功能次生代谢物种类，激活“关键酶”，“诱导植物（作物）防御病虫害种群”的体系（目标、原理、方法和技术，以及安全评价体系）。

基本介绍

“生态防控（EPC）”概述

一、“生态防控”简介

在十多年的研发过程中，我们历经了由“杀虫务净”到“高效防控”的蜕变。融合多学科新技术，逐步完善了“生态防控”的目标、原理、关键技术、安全评价体系的基础研究，形成了全套技术。

“生态防控”由“诱导植物（作物）防御病虫害种群”和“生态防控作物害虫种群”系列组成，其中：

①“诱导植物（作物）防御病虫害种群”系列，不含国内外农药残留限量标准中“农药”成成份，由天然植物提取物为主作为“激发子”[1~25]，“定向激活”植物“关键酶”，诱导植物（作物）合成具有“抑卵控繁”、“驱避”、“抗虫抑菌”功能的次生代谢物[26-54]，诱导植物（作物）防御“病虫害种群”；

②“生态防控作物害虫种群”系列，以“安全评价核定量的有效成份（生物、高效低毒农药和功能植物提取物），作为“诱导防御”的辅助方案，用于难以诱导植物合成“抑卵控繁”、“驱避”、“抗虫抑菌”成份，或生成量不足以满足保护作物安全的作物，和/或已遭受病虫害种群侵袭，且超过预防“关键期”的区域，同时防控多种“害虫种群”，快速控制病虫害蔓延。

1. “生态防控（EPC）”定义

1.1 “生态防控”的参与者与执行者

地球生态系统为人类所共有的生存环境，维护生态系统的平衡，是人类责任。世界各国应从国家层面给予道德、伦理、政策、法规、经济的支持。

政府（国家）、从事农药管理、宣传、研究、生产、销售、植保、用户，以及技术推广部门应该、也必须形成一个利益的整体，相互支撑、监督、维护生态系统的平衡。

1.2 “生态防控”的定义

基于“预防为主”，以植物（作物）“病虫害”发生预测为基础，在“非自然生态系统（农田、园林、人工林等）”中，一定的防控区域内（≥20000m2，且连片面积越大，防控效果越好），在病虫害发生前或初，以“抑卵控繁”方法为主，控制“病虫害种群”为核心，依据不同植物（作物）自身具有的功能次生代谢物种类[26-54]，激活“关键酶”[56-65]，“诱导植物（作物）防御病虫害种群”的体系（目标、原理、方法和技术，以及安全评价体系） 。

1.2.1 “生态防控”定义概要说明：

“生态”——非自然生态系统（农田、园林、人工林等）中，以维持生态平衡、兼顾维系基本食物链，保护有益生物种群，控制有害生物种群数量，确保农作物品质和安全。以植物（作物）所具有的功能次生代谢物种类为基础的“定向诱导”关键酶，防御病虫害种群。以期实现消除、大幅度减少农田水土污染；确保作物品质和安全；消除、控制农业疾病人口逐年增加的趋势；恢复农田有益生物种群，维系人工生态系统平衡。

“防”——即“预防”，以农作物“病虫害”发生预测为基础，在病虫害发生前或之初（卵→1龄前），实施“诱导植物（作物）防御病虫害种群”。

“控”——即以“生态防控（综合）经济阈值”为基础，控制“有害生物种群数量”，确保农作物品质和安全。以生态防控安全评价“核定量”的有效成份（生物农药、高效低毒农药和功能植物提取物），作为“诱导防御”的辅助方案，用于防控难以诱导植物合成“抑卵控繁”、“驱避”、“抗虫抑菌”成份的作物[26-54]，和/或已遭受病虫害种群侵袭的农田，同时防控多种“病害虫种群”，快速控制病虫害蔓延。

1.2.2 “控”的步骤与主要方法：

1.2.2.1实施“控”前，采集防控区域内环境、作物及品种及功能次生代谢物组成、主要病虫害，以及周边植物（作物）主要病虫害、耕作制度等因素。采用《生态防控安全评价流程》、《关键施药期及种群特征》《生态防控植物（作物）病虫害原理及配方筛选因素》、《害虫受药最小致死量及系数影响因素分析》、《作物中农药残留预测计算》等安全评价计算、预测基础数据。

1.2.2.2 建立防控区域内植物、生物种群平衡的“生态防控”安全评价体系。设计→计算→评估→预测→验证施药环境下，对周边水土、生态、有益生物种群影响。分析、确定可“激活”哪些生成功能次生代谢物的“关键酶”，制定“诱导植物（作物）防御病虫害种群”方案（系统工程）。为最大限度的提高功能次生代谢物的防控效果，依据主要病虫害种群科目、抗药性（或分解酶、遗传基因）的类别，优选“多靶标”方案，选择适合的、不同机制靶标（≥2种）组合，消除、减少抗药性，提高防控效果。

1.2.2.3若所防控的植物（作物）其功能次生代谢物不能满足“生态防控”目标，或防控区域已遭受病虫害侵袭且超过预防“关键期”时，则采取以生物（含昆虫生长调节剂类）和/或高效低毒农药，与功能植物提取物复配，迅速控制病虫害蔓延，降低病虫害造成的损失，再采取“诱导防御”。

1.2.2.4 为避免未采用生态防控邻近农田干扰，确定“防控区域”和防控主要“病虫害种群”方案，基于摒弃“杀虫务净”、“头痛医头、脚痛医脚（即：有虫喷杀虫剂、有病施杀菌剂）”的传统植保模式（方法），以“最小致死量”、“半衰期”、“全降解周期”、“农药残留限量”、“有益生物种群生存率”等因素，尽可能的减少“农药”施用量。作为“诱导植物（作物）防御病虫害种群”的辅助方案。

1.2.2.5 现行国内外提倡和推广的“有害生物综合治理（IPM）”，其核心仍以“治”为手段，并强化“理”为主导，但受制于国内外已商品化“农药（杀虫剂和杀菌剂）”特性和方法，仍以“灭”作为“防效”评价标准。其实质仍以“治”为基础，因此，不可避免的影响生态系统的平衡。

1.2.2.6 基于最大限度的维护、修复、改善生态环境、恢复有益生物种群，兼顾生态系统及食物链平衡。应加快“防控”技术的研发和推广。只有当“生态防控”无法满足“生态防控经济阈值”的条件下，才采取（实施）“治”。

1.3 诱导植物（作物）防御病虫害系列制剂特点

诱导植物（作物）防御病虫害种群系列制剂，不含国内外“农药残留限量标准”中的“农药”成份，以“防控区域”植物（作物）次生代谢物种类为基础，“定向激活”关键酶，诱导植物（作物）防御病虫害种群（主要病虫害种群同防同治）。实现大幅度取代、削减农药，以期恢复有益生物种群、减缓物种消亡，防控“有害生物”种群的危害，确保农作物品质和安全（人类生存所需物质条件）。

2. “生态防控（EPC）”目标

基于生态、资源、安全、摒弃“杀虫务净”，采取“生态防控病虫害（有害生物）种群”模式，大幅度取代、削减农药，确保作物品质和安全，修复、改善生态环境，逐步恢复农田有益生物（蜜蜂、蜻蜓、鱼虾、泥鳅、青蛙、蚯蚓、有益微生物等）种群。

3. “生态防控（EPC）”原理

在漫长、复杂、多变的自然环境中，植物（作物）在抵御自然灾害、病虫害的侵袭过程中，不断进化，逐步形成了防御病虫害系统（基因）。通常，当植物受到自然环境威胁、病虫害侵扰时，采取“应急反应”机制，启动防御基因，分泌或调整常态不同物质，获得免疫、抗虫，以求提高生存率。由于近代人类直接或间接的干预，植物自身防御病虫害的能力逐步退化，或被扰乱（不合理施肥、施药等因素）。

“诱导防御病虫害”是依据植物自身的防御病虫害原理，人为添加“激发子”或称为“诱导子”，诱导植物启动防御系统，合成具有杀虫、抗菌、免疫的成份，形成自我防御。

研究和大田试验证实：与植物“应急反应”产生的功能次生代谢物相比，采取适合的“激发子”可诱导植物合成、释放更多的功能次生代谢物（抑卵控繁、驱避、抗虫抑菌成份）。

鉴于病虫害“互惠共生”[66-72]、且可相互“窃听”而提前采取预防措施等因素，摒弃传统的“头痛医头、脚痛医脚”的防治方式，为避免邻近农田“干扰”，“生态防控”应在一定区域（≥20000m2，且越大防控效果越好）。针对区域内所防控作物的“主要病虫害（地面和地下多种病虫害）种群”，采取同防同治的综合防控模式。以期减少和/或消除病虫害“互惠共生”对防控效果造成的影响，实现高效防控目的。

4. 生态防控（综合）经济阈值——生态防控安全评价基础

“生态防控（EPC）”是在美欧“有害生物综合治理（IPM）”[73-78]倡导的以保护局部作物所需成本的“经济阈值”的基础上，向满足生态、安全、资源“生态防控（综合）阈值”的拓展。

注：“生态防控综合阈值”释义——同时考核生态、资源、安全为主的阈值，即社会综合价值增减。

生态防控（综合）经济阈值：同时考核生态、资源、安全为主的阈值，即社会财富综合价值的增减。基于：

① 作物产量与品质（性价比）；

② 维系和修复农田有益生物种群数量（所需代价）；

③ 农产品安全（消除“农残”，预防疾病发生，健康指标）；

④ 植食性生物食物链维系（物种消亡的影响）；

⑤ 生态环境（修复、改善环境代价）；

⑥ 资源节约（防控过程对各种资源的利用率）。

5. “生态防控（EPC）”方法（相关专利在申报中，不影响专利申报为前提进行阐述）

5.1 采用不含国内外“农药残留限量标准（欧盟837种、中国371种）”中的“农药”成份，大幅度的取代、削减农药；以“防控区域”植物（作物）次生代谢物成份、种类为基础，“定向激活”关键酶，诱导植物（作物）防御病虫害种群（主要病虫害种群同防同治）。

5.2 以“预防为主”，在病虫害未发生和/或发生之初（卵→1龄前），定向诱导植物合成“抑卵控繁”、“驱避”、“抗虫抑菌”功能次生代谢物。

5.3 以昆虫分解酶（或抗性基因）功能（抗性机制）为基础，选择适合的不同抗性机制靶标（≥2种）组合（多靶标），消除、减少抗药性。

5.4为避免邻近农田“干扰”，“生态防控”应在一定区域（≥20000m2，且越大防控效果越好）。针对区域内所防控作物的“主要病虫害（地面和地下多种病虫害）种群”，采取同防同治的综合防控模式。以期减少和/或消除病虫害“互惠共生”对防控效果造成的影响，实现高效防控目的。

6. “生态防控（EPC）”安全评价体系：

十多年“生态防控”作物病虫害研究和实践，逐步建立了适合国情、符合欧盟等先进标准的安全评价体系。该安全体系基于农药残留限量、半衰期、全降解周期、最小致死量等因素，建立了防控区域内植物、生物种群平衡的“生态防控”安全评价体系。设计→计算→评估→预测→验证施药环境下，对周边水土、生态、有益生物种群影响，建立了《生态防控安全评价流程》、《关键施药期及种群特征》《生态防控植物（作物）病虫害原理及配方筛选因素》、《害虫受药最小致死量及系数影响因素分析》、《作物中农药残留预测计算》等安全评价计算、预测基础数据。

“生态防控（EPC）”与“有害生物综合治理（IPM）”对比表

二、“生态防控”与国内外现有植保防治病虫害区别

1、在一定区域内实施多种病虫害综合防控：

鉴于病虫害“互惠共生”、且可相互“窃听”而提前采取预防措施等因素，摒弃传统的“头痛医头、脚痛医脚”的防治方式，为避免邻近农田“干扰”，“生态防控”应在一定区域（≥20000m2，且越大防控效果越好）。针对区域内所防控作物的“主要病虫害（地面和地下多种病虫害）种群”，采取同防同治的综合防控模式。以期减少和/或消除病虫害“互惠共生”对防控效果造成的影响，实现高效防控目的。

2、诱导植物（作物）防御病虫害：

我们研发的“诱导植物(作物)防御病虫害种群”制剂，以天然植物提取物作为“激发子”，不含国内外“农药残留限量”中的农药成份。“定向诱导”植物自身防御基因，启动“关键酶”，合成具有“抑卵控繁”、杀菌、驱避成份。大田试验证实：一般可控制1.5~2.5倍害虫生育期，形成自我保护。

在“诱导防御”同时强化作物自身体质，提高免疫力。即在实施“生态防控”前，对防控区域内作物进行“健康”评估，针对因“缺素”或“过营养”引发的病虫害，提前或同时进行调理。

2000年配合袁隆平院士“单季800kg／亩攻关”时，我们研发的依据作物不同生育阶段生物量及成份所需营养，定量供给养分及微量元素的模式，采用此技术可提高作物免疫。

3、控制“种群”模式（抑卵控繁）：

依据作物、病虫害类属，以及欧盟“杀虫剂抗药性工作委员会（IRAC）”编制的《杀虫剂作用机制》，优化、组合天然植物中具有“抑卵控繁”、杀菌功能成份，进行“系统工程”分析，制定“生态防控”方案。在害虫最脆弱生育阶段（卵→卵初孵）施药，抑卵杀卵，控制害虫一代、二代繁殖。

摒弃传统的“杀虫务净”，采取“高效防控（控制害虫数量）”模式，有利于有益生物种群的恢复。

4、超强渗透与活性成份活化

针对国内外已商品化的制剂（EC、SC、“ME”、EW）其活性成份，难以“穿透”植物、病虫害体表保护层、细胞，以及深层土壤的缺陷，我们研发的超强渗透制剂，其活性成份可“穿透”病虫害和植物体表保护层、细胞，以及深层土壤（≥2m）的超强渗透制剂，且土壤拦截、吸附量小，因而，可直达“靶标”。经活化的“活性成份”可在害虫、植物体内转运，直达“病灶”。

三、国内外植保发展趋势及新技术

植物诱导抗病性物质、诱导抗虫基因的调控，是当前国际上新兴的重要研究领域，并被认为是很有前景的“植保”的新途径。其原理是利用外源性化学物质，诱导植物体产生抗性反应，通过自身广泛的生理机制防御机体免受病原体的侵染。其中“系统获得抗性（Systemic Acquired Resistance，SAR）”是一个广泛的生理免疫，由植物体感染的某种病原体所诱导产生，也能被某些天然或合成的化学物质激发。SAR具有以下几个优点：①抗菌谱广，一经诱导产生能抵抗多种病原细菌、真菌、病毒的侵害；②属于植物机体自身的生理代谢反应，对环境和人畜安全；③抗病机制复杂，病原体不宜产生抗药性。由以上特点可知：SAR制剂的研发，具有广阔的市场前景。将对植物病害的治理带来深远影响。

国际上先进国家高度重视农作物有害治理新理论、新技术的研究，加强了基因组、蛋白质组学、分子遗传学等方面的基础研究，还开展了农田系统食物网的协同进化、转基因作物利用等领域的研究。相比之下，我国在基础研究的系统性、连续性和深入性等方面存在差距，缺乏统一规划，造成了农作物有害生物可控制机制的建立与实施相对滞后。

目前，植物诱导抗病性已成为植物病理学、植物生理学乃至生物化学领域研究的热点，为植物“病害”的防治开辟了一条新途径。有些研究成果已在生产上开始推广应用。如：

① 瑞士诺华公司植物抗病诱导剂“Bion”，又叫活化酯，其本身并无杀菌活性，但它能激发植物产生系统获得性抗性。在水稻、小麦、蔬菜、香蕉等作物上防治白粉病、叶枯病、霜霉病和稻瘟病等。

② 美国EDEN公司的微生物蛋白（康壮素Messenger）对40多种作物约60种病害都具有不同程度的“抗病”作用。诱抗效果为40～85%，EPA 列为免检残留的农药产品，准许在所有作物上使用。

③ 中科院大连物化所研制的“植物疫苗”在24种果蔬作物上，进行了36种病害诱抗试验。

④ 中科院昆明植物研究所AHO抗病毒诱导剂防控病毒病，水稻黑条矮缩病等植物病毒。

大田试验表明：上述诱导剂主要“抗病”，无防虫功能或效果差，且抗病持效期短通常为7~14天，抗病效果50~85%居多。目前，国内外已商业化的制剂寥寥无几，且仅能“抗病”，而在自然环境下栽培作物，通常多种“病虫害”同时发生，因而，还需补加杀虫、杀菌剂协同作用。

我们研制的“诱导植物（作物）防御病虫害种群”系列，“定向诱导”具有“抑卵控繁”、驱避、抑菌抗虫功能的次生代谢物产量、防御植物（作物）病虫害，延长持效期。大田试验表明：与上述国内外“诱导植物抗病”技术，具有持效期长、可同时防控多种病虫害种群。

四、“生态防控”研究及示范

“生态防控”技术及制剂，经湖南、江西、海南、河南等省、地区在水稻、果蔬等作物试验，与国内外诱导技术相比，能防控作物主要病虫害种群，且持效期长。

① 研制的“生态防控水稻害虫种群——水基化微乳剂”，已完成湖南长沙县、永州零陵区、华容县；江西省修水县等地进行生态防控水稻害虫种群的大田应用试验。

② 研制的“生态防控果蔬病虫害种群——水基化微乳剂”系列，已完成湖南长沙县、零陵区、华容县；河南临颍、江西省修水、海南、四川等地，进行辣椒、甘蓝、豇豆、芒果、柑橘等大田应用试验。

③ 研制的“生态防控白蚁种群——水基化微乳剂”系列，应夏咸柱院士邀请，已完成成都军区峨眉山疗养院约400亩林区防控白蚁的应用试验。

④ 研制的“诱导作物防御病虫害种群——水基微乳剂”系列，不含国内外“农药残留限量标准”中的“农药成份”，已完成湖南长沙县、零陵区、华容县；河南临颍、江西修水、海南、四川等地，进行水稻、辣椒、甘蓝、豇豆、芒果、柑橘大田应用试验。

⑤ 诱导防御柑橘病虫害种群，在湖南永州进行的试验表明：施药一次，持效期≥60天。

⑥ 生态防控香蕉巴拿马病（见附件）；

⑦ 生态防控毛豆病虫害种群（见附件）；

⑧ 诱导防御木瓜病虫害种群（见附件）；

⑨ 生态防控和诱导防御甘蓝病虫害种群（见河南省植保站试验报告）

⑩ 生态防控宠物虱、蚤种群，年施药2次，可保持宠物体表无虱、蚤、螨类侵染，降低、消除“人兽共患病”危害

⑾ 鉴于近年国内外“人兽共患病（Zoonosis）”的传播，危害面广，我公司及时开发了“人兽共患病传播媒介系列防控药剂”。主要用于公共场所、园林、城市绿化、海关检疫、运输工具（轿车、大巴、火车、飞机、轮船等）、小区、宾馆、学校、餐厅、家庭；和宠物、畜牧和养殖场等，人兽共患疾病传播媒介（蚤、虱、螨、蜱、蚊、蝇、蚁、蟑螂等）的防控。在海南春雷现代农业公司办公区（20亩）施药一次，防控蚊蝇，持效期3个月。

1、生态防控水稻害虫种群水基微乳剂大田示范：

目前，国内外水稻杀虫剂持效周期短（10~20天，单季稻需施药3~5次，单季施药人工费60~100元/亩，且仅防治螟类害虫，稻飞虱需另外施药；国内制剂7~15天，通常仅防控几种害虫），且抗药性逐年增加，通常同药剂连续施用2~4年，其杀虫效率仅为第一施用的30~60%。

本技术以害虫生活习性、农药剂量及LD50、残留量限量、农药在不同植物、土壤、环境中半衰期等为基础，依据不同地区、不同植物、不同栽培模式采用不同配方和施药方式，确保生态安全。

采用“生态防控水稻害虫种群”水基微乳复配制剂，连续施用三年实践证明：其施药剂量与第一次相比，下降15~30%，暂未体现抗药性。单季施药2次，可降低施药人工成本10~30元/亩。具有施药次数少，高效、低毒、低残留、环境友好特点，有利稻田生态环境修复。

2、诱导植物（作物）防御病虫害种群水基微乳剂大田示范：

采用诱导植物（作物）防御病虫害种群，在湖南开慧、永州、沅江进行了诱导水稻防御病虫害试验（其中开慧由湖南植保所主持，永州由县农植保站指导试验），施药一次，100ml/亩，加水30L稀释防控水稻主要病虫害（虫害：二代螟、三代螟、稻丝卷叶螟、稻飞虱等，病害：纹枯病、稻瘟病），持续36~47天（见鉴定报告）。同期我们相继在湖南、海南、重庆进行果蔬（芒果、柑橘、辣椒、豆角）诱导防御病虫害试验，可防控上述作物主要病虫害，持续期≥30天（为国内外对此制剂3~8倍），特别适合大面积机械化和飞机喷洒。

3、诱导果蔬防御病虫害种群水基微乳剂：

目前，国内外果蔬杀虫剂在海南地区持效期短（跨国公司5~15天；国内制剂3~10天，且杀虫谱窄），抗药性逐年增加，通常同药剂连续施用2~4年，其杀虫效率仅为第一施用的30~60%。由于持效周期短、用药量次数多、剂量大，导致蔬菜、水果农药残留超标时有发生，给食品带来安全隐患。采用不含国内外“农残限量标准”定义的农药成份的“诱导植物防御病虫害种群水基微乳剂”，防御甘蓝、辣椒、豇豆、芒果、柑橘主要病虫害，持效期25~35天。

五、经济效益和社会效益、推广前景概要

1、无农残”之虞、确保农产品安全，逐步恢复农田有益生物种群

我们研制的“诱导植物防御‘病虫害种群’——水基微乳剂”，其“激发子”从天然植物中提取，不含国内外“农药残留标准”中的成份，大田试验证明：诱导植物（作物）防御病虫害技术，能有效的防控作物常见“病虫害种群”，LD50≥5000 mg/kg（即毒性低于食盐LD50＝3000 mg/kg），因此，无“农残”之虞。可确保作物安全、逐步恢复农田有益生物种群。

2、提高农产品品质

“生态防控”的广泛、持效的应用，将恢复、改善生态环境，逐步恢复农田有益生物种群。提升我国农产品品质，为我国农产品出口突破“绿色壁垒”创造条件，适合我国国情，为社会所急需，具有重大经济价值和社会效益，具有广阔的市场前景。

3、大幅度削减、替代“农药”

经水稻、果蔬田间试验证实：“诱导植物防御病虫害种群制剂”可同时防控果蔬多种病虫害（虫害：鳞翅目、同翅目、鞘翅目、半翅目、双翅目；病害：疫病、炭疽病、病毒病、枯萎病、煤烟病等），且防效高、持效期长。该技术的广泛应用，预计未来5~10年内可削减或替代30~70%的“农药（杀虫、杀菌剂）”，逐步恢复农田有益生物种群。提升农产品品质，适合发展趋势，为社会所急需。