郭予元院士在寧夏植保防控事業中的學術貢獻
——紀念郭予元院士誕辰90周年

魏紀珍, 陳 豪, 梁革梅

(1.河南省害蟲綠色防控國際聯合實驗室,河南農業大學植物保護學院, 鄭州 450002; 2.中國農業科學院植物保護研究所, 植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京 100193)

寧夏地處西北內陸,農業是當地的主要經濟來源,在五六十年代該地區也是我國農村最困難的地區之一,糧食的畝產量和當地人均占有量都低于全國水平[1]。寧夏的引黃灌區主要種植水稻,南部西海固地區主要種植冬小麥。當時的農業生產主要靠經驗,運用科學的手段和科學成果去指導實踐的農業科學研究還十分匱乏[2]。如何靠科技吃飯,是農業面臨的重要問題。郭予元院士通過深入調查和分析研究,為當地水稻和小麥的農業生產做出了卓越的貢獻,為農業科技發展奠定了基礎。

1 郭予元院士在寧夏水稻稻瘟病預測預報及防治中的貢獻

在寧夏引黃灌區(北緯37°30′～39°30′,海拔1 100～1 200 m),水稻是當地主要農作物之一。該稻作區的特點是:緯度和地勢均較高,雨量稀少,氣候干燥,降水量歷年平均為174 mm,蒸發量為1 129 mm,是降水量的6.5倍左右,相對濕度為55%,土壤為鹽堿土類,水稻需水全靠引黃河水灌溉[3]。由于氣候特點,其他病蟲害在該地區發生較輕,主要的危害是稻瘟病。據資料記載,1953年-1963年11年間,因稻瘟病損失稻谷(大面積估計)1至3成的有7年[4-5]。其中受害最嚴重的1956年,永寧、青銅峽、靈武等地區稻田基本顆粒無收[5]。1959年正趕上國家大饑荒年代,連湖農場375.4 hm2的水稻有46.32%的面積因為稻瘟病損失30%以上,其中成片顆粒無收的面積占15.86%[4]。1961年為稻瘟病發生一般的年份,未經防治的稻田平均損失率也達到了21.21%[4]。當時稻瘟病常暴發成災,急需系統研究該病的發生規律和有效的防治對策。郭予元院士是該地區負責病蟲害防治的主要科技人員,他臨危受命,深入田間,開展系統的調查工作。他每天在稻田中調查,詳細記載田間不同田塊定點病情發展變化,定時更換病菌孢子捕捉器上的載玻片,并在室內進行盆栽試驗、查閱文獻資料、分析氣候數據與病情變化的關系、用調查數據組建稻瘟病預報模型。并開展小區試驗,進行藥劑篩選,建立了高效控制稻瘟病的藥劑防治技術規范。這些工作為當時寧夏引黃灌區的水稻增收做出了巨大貢獻。

1.1 建立稻瘟病預測預報體系

寧夏稻區降雨主要集中在7、8、9三個月。水稻于5月底或6月初種植,9月中下旬收獲。稻瘟病流行程度主要取決于水稻生長階段(7、8月份)的降雨情況[5]。為了掌握寧夏引黃灌區水稻稻瘟病的發病情況、流行規律及稻瘟病發生與降水的關系，郭予元院士自學統計分析,收集該地區氣象資料,分析天氣與病情變化的關系,通過反復地科學演算,發現能用7月雨量雨日較準確預測8月稻瘟病發生程度的規律。隨后,他對永寧農業氣象站1954年至1959年7、8月的有關氣候資料與稻瘟病損失率進行了相關性統計分析,發現降雨系數[(雨量×降雨時數)1/2]與損失率極顯著相關。分旬計算降雨系數,與損失率建立預測稻瘟病的經驗回歸式,可以預測稻瘟病病情[5]。

明確了降雨量與稻瘟病的關系,接下來就是通過有效的指標來預測稻瘟病的發生。郭予元院士經過多年田間調查發現葉瘟在6月中旬出現,此時病情發展極慢;至7月20日左右(拔節至孕穗期)出現急性型病斑,形成發病中心;至8月上旬(抽穗期)葉瘟才普遍嚴重發生,達到高峰,以后病勢減退,至8月中旬末基本停止發展。由此總結出,稻瘟病流行過程的特點是葉瘟發病晚,發展慢,與穗瘟期連接起來。而造成水稻產量損失的主要是穗瘟。因此在寧夏引黃灌區稻瘟病的流行也應以穗瘟為指標。當時對于葉瘟與穗瘟有無聯系,從葉瘟能否預知穗瘟的發生情況,各方面意見很不一致。郭予元院士對幾年辛苦得來的田間調查資料進行分析,證實了穗瘟的病情與葉瘟存在聯系。接下來,他又對搜集到的歷年調查的46塊稻田的病情指數資料進行統計分析,獲得了葉瘟指數與穗瘟指數的相關系數,建立了預測模型。該統計模型極大地方便了普通技術人員及當地農戶進行稻瘟病的預測預報,他們只需要在每年葉瘟到達頂峰時期(8月15日左右)調查葉瘟指數,即可推測出穗瘟發生高峰—9月10日左右的穗瘟指數[5-6]。該稻瘟病預測預報體系的建立為當時及早地預測稻瘟病的發生,并進行及時防治提供了數據支持。因此也為水稻的豐收奠定了很好的基礎。

1.2 建立了高效控制稻瘟病的藥劑防治技術規范

在精準預測水稻稻瘟病發病情況的基礎上,郭予元院士又建立了高效控制稻瘟病的藥劑防治技術規范。1954年-1956年,他在永寧地區對幾種藥劑及配方進行了防效比較試驗,確定了賽力散石灰粉(1∶5)防治效果最好,且比其他藥劑使用方便[5]。1956年,他又利用賽力散石灰粉(1∶5)在原寧朔縣李俊鄉,原金積縣馬蓮渠鄉進行了示范防治,防治后每667m2比不防治的增產了51～79.1 kg,得到了群眾的普遍歡迎。結合預測預報及試驗經驗,郭予元院士針對稻瘟病在當地建立了高效控制稻瘟病的藥劑防治技術規范:1)控制發病中心。一般在水稻的大扁秧時期,即7月25日前,葉瘟急性型或慢性型病斑出現前,對生長茂密的糞堆底、水嘴、田角、樹蔭和綠肥田等重點撒藥控制發病中心。2)在水稻懷苞快要抽穗時(一般7月25日到8月2日這段時間),對規劃防治的稻田如輪作稻田、綠肥稻田、生長好的常年稻田,全面噴藥防治。3)在水稻剛抽穗時(8月5日-10日),對規劃防治的稻田再全面防治1次。8月中旬在遲熟稻田的抽穗期和局部生長過旺的稻田的灌漿期再防治1次。這些工作給當地水稻的增產增收起到了保駕護航的作用,也得到農戶、業務領導和省內農技推廣部門的認可。

郭予元院士通過對引黃灌區水稻稻瘟病的發病情況、流行規律及稻瘟病發生與降水的關系的科學研究,不僅很好地用農業科學技術解決了農業生產問題,更是通過建立高效控制稻瘟病的藥劑防治技術規范,精準地指導了農戶對水稻稻瘟病的防治。通過對當地降雨量與稻瘟病發生的關聯分析及稻瘟病特點研究,構建了預測預報體系。這些研究成果不僅一直指導著該地區水稻稻瘟病的防治工作,而且由于引黃灌區稻瘟病預測預報和防治的成功開展,1956年末他參加了全國主要稻區稻瘟病防治考察團,對當時指導全國范圍內因地制宜防治稻瘟病提供了很好的借鑒和參考。

2 郭予元院士在西北冬小麥預測預報及防治中的貢獻

寧夏南部西海固地區是回族聚居地,是西吉、海原和固原3地的簡稱。該地區是歷史上災害頻繁、干旱出名的地區,也是我國當時最困難的農村地區之一。該地區地處黃土高原干旱和半干旱地帶,終年干旱少雨,土地貧瘠,自然環境十分惡劣,礦產資源匱乏,生態基礎薄弱,到處是開墾了卻沒有耕種的土地[7]。這里有限的耕作地成了當地賴以生存的經濟來源,但是自然條件差,抗御災害的能力低;經濟單一,農業生產水平低[1]。1956年,隨著國民經濟的發展和回族自治區的成立,寧夏各方面條件都發生了很大變化,但是新劃入自治區的西海固地區農業生產水平依然很低,農民生活依然很貧困,糧食作物病蟲害發生嚴重,亟待解決。為此郭予元院士被派到西海固蹲點進行病蟲害調查和開展試驗示范,他對當地的小麥病蟲害的發生及防治進行了常年的調查和研究,對當時小麥重要的蟲害—麥種蠅Deliacoarctata(Fallén)和病害—小麥麥腥黑穗病進行了系統的分析和調查,破除了當時對小麥病蟲害的錯誤認識,為當地糧食增產增收做出了重要的貢獻。更重要的一點,他切實地為當地農戶解決了很多重大的農業生產問題,得到了當地百姓的信任和愛戴,為當地民族團結也做出了重要貢獻。

2.1 提出西北冬小麥麥種蠅田間防控技術

寧夏南部山區和甘肅隴東、隴南等地的冬麥(黑麥)是當地的主要糧食作物。冬麥死苗問題是影響這些地區冬麥增產的重要因素之一,郭予元院士及同事通過幾年的努力,發現陜甘寧交界區冬麥死苗主要是由麥種蠅引起的,麥種蠅是一種地下害蟲,在冬小麥和黑麥返青后為害,造成大量枯心腐爛而使麥田缺苗斷壟,每年因缺苗造成的減產達20%～30%[8]。在明確了防治對象后,他和同事對麥種蠅的發生規律進行了詳細地研究,發現每年9月中旬開始雌成蟲將卵散產于麥田土中,卵胚約經1個月發育為幼蟲,但仍留在卵殼中過冬。翌年3月下旬幼蟲鉆出卵殼,從分蘗處侵入正在返青的麥苗。麥種蠅的田間發生規律的發現為麥種蠅的防治奠定了基礎[8]。此外,要掌握麥種蠅發生程度和防治效果,必須先弄清它在田間的分布特點,采用科學的取樣技術,才能得到符合實際的結果。為此,郭予元院士及同事又對麥種蠅進行了大量的田間調查工作,確定了麥種蠅幼蟲在田間基本上呈核心分布,有的向嵌紋分布過渡,所以以長條形進行采樣調查較合適。在此基礎上,又根據麥種蠅危害小麥產量損失試驗確定了麥種蠅的防治閾值。清楚了這些基本的防治指標后,他們又進行了大量的防治試驗研究,并針對麥種蠅的特殊生活習性,制定防治對策:1)小麥灌漿期,傍晚是成蟲在麥株上部活躍活動時段,應及時噴灑殺蟲劑滅蠅,以壓低土內蟲卵密度;2)播種前用辛硫磷拌種防止返青期幼蟲蛀食麥苗。該方法在隆德縣大面積推廣,收到顯著的防治效果。針對麥種蠅的防治技術使其為害得到有效控制,使六盤山區冬麥死苗嚴重問題得以解決,提高了甘、寧兩省(區)陰濕-半陰濕地區冬小麥產量。此項成果切實地提高了小麥產量,獲1986年寧夏科技進步二等獎。

2.2 發展西北冬小麥麥腥黑穗病田間防控技術

西北冬小麥上除了麥種蠅發生較重外,還有一類病害—小麥腥黑穗病(灰疽)發生也非常嚴重,它是一種世界性病害,據西海固同心地區統計,春麥區一般均會發生小麥腥黑穗病,發病率在15%～20%,嚴重的達40%～60%。鑒于土壤傳染是該病主要傳播途徑,郭予元院士及同事進行了大量藥劑篩選,發現用六氯代苯處理種子可大面積減輕小麥腥黑穗病的發生,可將病穗率由20%～40%壓低到0.1%以下,有效地幫助了當地農戶防治小麥腥黑穗病。

3 郭予元院士對西北農業相關貢獻在農業生產中的指導意義

郭予元院士在寧夏工作近30年,從水稻稻瘟病的防治,到小麥麥種蠅和腥黑穗病的防治,無不體現著郭予元院士帶動當地用科學指導農業生產的實踐。他結合當地具體情況、生產實際、氣候特點、昆蟲種群分布,病蟲害發生和流行規律,采用數量統計的方法把一個個預測和防治指標躍然紙上,開展科學的田間示范,制定詳盡可行的操作規范,很好地指導了農業生產。從這些具體的防治實踐中,他還促進了數理統計方法在農業中的應用和研究[9-12],他完成的“正交多項式配線求殺蟲劑的致死中量”和“多元回歸分析的因子相關選擇法”兩項成果獲1983年寧夏技術改進獎二等獎和寧夏優秀科技成果獎三等獎。這些成果提高了試驗設計的科學性,分析數據的精確性,為我國植保數理統計學的建立奠定了基礎。郭予元院士在寧夏的研究由實踐到理論,再由理論指導實踐,為寧夏地區應用農業科學指導生產,乃至全國的農業科學指導起到了引領的指導作用。