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  食品安全关乎人民健康。随着生活水平的不断提高,人民群众对于绿色无公害食品的需求愈加强烈。但是,作为农业大国,我国的农作物害虫种类繁多、队伍庞大、繁殖力惊人。凭借高效、速效等特点,农药仍是我国防治农作物害虫的主要手段。而农药残留问题则备受关注。绿色防治技术成为农业科技领域集中攻关的重要课题。

  南开大学生命科学学院的一支学生创业团队——“自然卫士”,在导师的指导下,充分发挥专业优势,研获了一种“以虫治虫”的生物防治技术,有效解决了农药残留、害虫易抗药、环境污染等问题。地下防治效率超80%,助农增收的同时切实守卫了食品安全。

  目前,这支学生团队已将这种“以虫治虫”生物防治技术,推广至国内9省13市的4500余亩试验田,在韭菜、番茄、土豆、花生、烟草等农作物害虫防治方面取得良好效果;累计助农300余户,获得经济效益超1500万元。

农业生产亟待绿色防治

  我国常见的农业害虫约有730余种。每年,我国因虫害造成的粮食损失高达600万吨,直接经济损失超20亿元。化学防治目前仍是使用最广泛的害虫防治方法。统计数据显示,2011年至2019年,杀虫剂占农药使用总量的30-40%。然而,因农药残留问题造成的食品安全事件时有发生。

  “以韭菜为例,虫害主要是韭蛆,幼虫会聚集在韭菜地下部的鳞茎和柔嫩茎部,导致韭菜产量降低80%甚至绝产。一般喷洒农药对韭蛆无效,只能采用农药灌根的方式。韭菜每割一次后,一定要灌根施药。因此,韭菜的农残问题比较典型。市场购买的普通韭菜一定要反复清洗,祛除农残。”“自然卫士”团队负责人、南开大学生命科学学院博士生李晶晶说,大量施用农药,不仅会导致高农残,还存在一定程度的致癌风险,同时害虫易产生抗药性,也对土壤和地下水存在一定污染。

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  团队成员正在进行线虫分离

  经过十余年的探索试验,南开大学生命科学学院的师生团队,研获了一种用昆虫病原线虫(EPN)侵染、杀灭农作物害虫的新型生物防治技术,可以实现人畜安全、零污染,害虫不产生抗药性,且可以主动搜寻害虫。

  “以虫治虫”的原理是,昆虫病原线虫以侵染期线虫存在于土壤中,主动搜寻害虫,进入害虫体内后,将体内共生细菌释放到害虫的血腔中,导致害虫患败血症死亡。随后,利用害虫体内的营养物质进行发育、繁殖,释放回土壤后开始新一轮侵染,达到循环控制害虫的效果。

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  EPN防治(左)花生蛴螬结果对比

  “如果把线虫比作核潜艇,共生细菌就相当于核弹头,EPN相当于装有核弹头的核潜艇,极具杀伤力,兼具了天敌昆虫和病原微生物的双重优点。我们的EPN品系可以防治200多种有害昆虫,涉及上百种常见农产品,基本覆盖中国人民的餐桌。”李晶晶说。

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  团队成员正在进行黄粉虫虫尸剂的制作

  EPN可以有效防控害虫。那么EPN资源从哪里来?以什么样的方式应用到田间?如何大批量生产?围绕这些技术难点,研究团队展开科研攻关,他们赴全国各地进行资源调查,用大蜡螟诱捕EPN,开展系统性的评价、鉴定、储存,建立了全国最大、世界前列的昆虫病原线虫资源库。

  “为了将EPN用到田间,进行虫尸剂(昆虫病原线虫感染的昆虫尸体)的批量化生产的研究,我们调整原料配比,解决虫体粘连问题。在国际上,首次实现了昆虫病原线虫虫尸剂的规模化生产,日产超过1000亩用量。”李晶晶介绍,他们还尝试添加昆虫粉等,成功实现了线虫体外培养,有效地解决了虫源的问题。

从实验室到大田间

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  团队师生手把手教菜农施用病原线虫

  实验室的技术成熟后,李晶晶和团队成员们开启了虫尸剂防治韭蛆的田间试验。

  在合作企业的支持下,他们为农户提供虫尸剂并开展培训示范。“施用一个月后,我们可以明显地看到韭菜长势良好。收获后的韭菜经农残检测,68项指标均合格,达到无公害标准。”李晶晶说。

  目前,在国内外同行的支持下,南开团队虫尸剂防治地下害虫的技术已辐射国内9个省份,13个城市,开展农技培训100余次。在脱贫攻坚战中,南开团队在河北阜平、甘肃庄浪等地区开展“以虫治虫”技术培训,帮助农户售卖无公害土豆,助农增收。疫情期间,团队在天津、辽宁、北京等地持续开展工作,58天在田间,累计项目培训15次,推动解决300人就业问题。

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  团队师生通过生物防治技术除番茄烟青虫

  “我们的虫尸剂产品与其他害虫防治产品相比,价格最低,防控效率可达到80%以上。农民施用后,相比施用农药收益提高5倍以上。”李晶晶说,我国现阶段蔬菜面积约3亿亩,韭菜面积约1100万亩,还可推广到草莓、玉米、中草药、城市林木、高尔夫球场等,市场应用前景十分广阔。

  经过近十年的研究,南开研究团队申请专利多项,在国内外学术期刊发表文章30余篇,其中国际合作10余篇。

知中国服务中国

  南开大学素有“知中国服务中国”的学术传统。“自然卫士”团队希望通过创新创业将“以虫治虫”的生物防治技术普及推广,守卫食品安全和绿水青山。

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  团队师生为天津地区农户科普昆虫病原线虫防治害虫原理,并培训施用技术

  经过一段时间的摸索,这支学生团队逐步打通了生产线、销售网络并建立了较为成熟的推广模式。

  “我们同农技公司合作,主要提供虫源,委托农技公司生产虫尸剂,通过农技公司在全国覆盖的网点推广技术,销售虫源。此外不仅给农户提供杀虫产品,还可以帮助其销售农产品。将利用‘以虫治虫’技术的农产品冠以‘阮博士’品牌,通过多个电商平台进行销售,为提高农民收入提供有力保障。”李晶晶说。

  “自然卫士”团队还拥有一支强大的专家、顾问团队。南开大学生命科学学院教授阮维斌受邀担任团队的首席科学家。近十年来,他始终致力于“以虫治虫”技术推广,已发表论文30余篇, 国家授权发明专利1项,国家发明专利受理申请1项,建立了国内最大的昆虫病原线虫资源库。同时,长期致力资源环境与粮食安全研究的中国工程院院士、发展中国家科学院院士、中国农业大学教授张福锁,美国农业部昆虫病原线虫研究专家David,也应邀为团队专家顾问支持。

  谈到未来,李晶晶信心满满。现阶段,他们主攻黄粉虫虫尸剂田间试验和固体培养方法优化,完成公司注册;预计今年10月完成北方地区推广,固体培养线虫产量提升。2022年10月,可以稳定获得虫源,建立生产线。2023年1月正式投产大批量生产虫源。预计投产首年可以供应300万亩蔬菜用量,助农收益提高200%以上。

  “十年来,我们专注进行昆虫病原线虫的研究,一批又一批研究生在实验室和田间开展试验,立志将‘以虫治虫’的绿色防控技术用到实处,弘扬百年南开精神,将‘知中国、服务中国’的优良传统书写到祖国大地上,切实提高农民收入,保护生态环境,助力乡村振兴。”李晶晶说。

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