我國草地螟發(fā)生趨勢與防控策略

我國草地螟發(fā)生趨勢與防控策略張蕾，江幸福（植物病蟲害生物學國家重點實驗室，中國農業(yè)科學院植物保護研究所,北京100193）草地螟Loxostegesticticalis是我國“三北”地區(qū)農牧業(yè)重大遷飛性害蟲［1］。2022年農業(yè)農村部公布了我國《一類農作物病蟲害名錄》,草地螟位列10種（類）一類農作物蟲害中第3位，僅次于草地貪夜蛾和飛蝗［2］。草地螟具有暴發(fā)性、多食性和周期性發(fā)生為害特點，寄主植物超過35科200多種［3］,我國草地螟大發(fā)生年份局部造成的作物產量損失可達到60%,嚴重發(fā)生地區(qū)甚至會導致作物絕收，對國家糧食、油料和牧草等作物生產安全造成重大威脅［4］。如2022年我國草地螟大發(fā)生，二代幼蟲為害面積達1106.7萬*2,橫跨東西7個省，為歷年、歷代最重。豆類、向日葵等雙子葉作物受害最重，嚴重地塊幾乎絕產［5］。同時，草地螟也是一種世界性農業(yè)害蟲，在亞洲、歐洲和北美洲多個國家曾多次周期性暴發(fā)成災［6-7］。周期性發(fā)生是草地螟發(fā)生為害的重要特點，自新中國成立以來已3次周期性暴發(fā),共計約28年發(fā)生為害，第3個周期的暴發(fā)勢頭大約于2022年結束,此后草地螟種群數(shù)量大幅下降，2022年-2022年一直處于低密度狀態(tài)［8］o2022年以來，草地螟種群開始在我國內蒙古自治區(qū)快速回升,此后發(fā)生區(qū)域進一步擴大，內蒙古、山西、河北等多地多次出現(xiàn)高密度種群，密度之高為歷史罕見。據(jù)專家研判和全國農業(yè)技術推廣服務中心監(jiān)測，當前我國草地螟已進入第4個發(fā)生周期，種群數(shù)量和全國發(fā)生面積逐年增加，嚴重威脅我國農牧業(yè)生產安全和國家生物安全［9-10］o根據(jù)全球氣候變化、我國農作物結構調整，結合草地螟生物學習性以及當前發(fā)生現(xiàn)狀，本文研判了本輪周期我國草地螟的發(fā)生發(fā)展趨勢,并對其監(jiān)測預警和防控策略提出建議。1我國草地螟發(fā)生趨勢分析我國草地螟發(fā)生現(xiàn)狀本輪周期草地螟種群數(shù)量大約于2022年顯著上升，特別是在內蒙古、黑龍江、吉林三省交界處突發(fā)高密度種群，其中內蒙古自治區(qū)和黑龍江省越冬代成蟲發(fā)生面積大，種群密度高，一代幼蟲在內蒙古中東部重發(fā)，一代成蟲在內蒙古東北部和河北局部地區(qū)高發(fā)［10］。2022年全國草地螟發(fā)生區(qū)域進一步擴大，在內蒙古、黑龍江、遼寧、山西、河北等地相繼發(fā)生［11］。2022年草地螟在內蒙古、山西、河北等華北地區(qū)多地多次出現(xiàn)高密度種群，最高峰時高空燈下單日誘蛾量接近百萬頭，其種群密度之高為歷史罕見，為典型的重發(fā)年份［12］。2022年全國草地螟發(fā)生面積進一步擴大，并有向西部地區(qū)擴展趨勢，內蒙古巴彥淖爾、寧夏回族自治區(qū)等地出現(xiàn)高密度種群［13-14］。因此，當前我國草地螟已進入第4個發(fā)生周期，迫切需要加強對草地螟早期監(jiān)測預警和綠色可持續(xù)治理。本輪周期我國草地螟發(fā)生區(qū)域可能更廣盡管草地螟抗寒能力很強，且具有滯育越冬習性，滯育越冬的老熟幼蟲過冷卻點可低到-3（rc左右［15-16］,但低溫仍然是限制其越冬區(qū)分布和影響越冬存活率的重要因素。草地螟在建國后第1、2個發(fā)生周期，其主要越冬區(qū)為山西雁北、內蒙古中西部和河北北部的較低海拔E［17-18］,第3個發(fā)生周期時，隨著全球氣候變暖，草地螟除主要越冬區(qū)外，還在內蒙古自治區(qū)東部和黑龍江省西部地區(qū)形成次要越冬區(qū)［5,19］,這在一定程度上擴大了草地螟適宜的越冬區(qū)域并提高了其越冬存活率，促進了草地螟越冬代種群的羽化和數(shù)量增長。據(jù)對全國604個氣象站多年（1979年-2022年）氣溫變化資料分析，我國草地螟發(fā)生區(qū)（東北、華北和西北）是全國氣候變暖最為顯著的地區(qū)，年均增溫是其他地區(qū)的1.5?3倍［20-2口。與限制草地螟越冬的最為相關的最冷月（1月份）的均溫（1951年-2022年）也呈明顯增高趨勢［22］。這可能導致草地螟第3個發(fā)生周期的幼蟲越冬面積比第2周期更大，越冬北界更北，越冬幼蟲存活率更高。另外，積溫提高還可能使適宜草地螟生長發(fā)育的范圍擴大，原本不能完成世代發(fā)育的低溫地區(qū)會隨著全球變暖演變成適宜的發(fā)生區(qū)域，從而擴大發(fā)生區(qū)范圍［23］。本輪周期全球氣候變暖將有利于草地螟越冬區(qū)范圍的擴大，增加發(fā)生區(qū)范圍,也有利于草地螟2?3代區(qū)向西部高海拔地區(qū)擴展，目前內蒙古巴彥淖爾和寧夏等西部地區(qū)草地螟發(fā)生區(qū)域呈擴大趨勢。本輪周期我國適宜草地螟暴發(fā)為害的喜食作物可能更多隨著中央對農業(yè)供給側結構性改革的需求，我國現(xiàn)階段大力統(tǒng)籌調整、優(yōu)化農牧業(yè)種植結構，《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》《東北大豆振興計劃》《馬鈴薯主糧化》以及《促進草食畜牧業(yè)加快發(fā)展》等一系列種植業(yè)結構調整和產業(yè)振興的政策措施開始實施。我國三北地區(qū)在有序調減非優(yōu)勢區(qū)玉米的基礎上，進一步擴大大豆和馬鈴薯的生產規(guī)模［24-25］。內蒙古河套地區(qū)2022年建設向日葵產業(yè)集群，大豆、馬鈴薯、向日葵的種植面積也逐年增加。同時，內蒙古草原肉羊和黑龍江雪花肉牛等產業(yè)集群建設需求也使得三北地區(qū)苜蓿等牧草種植面積迅速擴大［26］o與玉米相比，草地螟對大豆、馬鈴薯、向日葵和苜蓿等人工牧草的嗜好性遠強于玉米，這些作物對草地螟生長發(fā)育、產卵以及種群增長的作用遠強于玉米［27-31］。因此可以預期，隨著我國北方地區(qū)農牧業(yè)結構調整，草地螟適宜的寄主植物面積呈增加趨勢，寄主植物對草地螟的適合度也顯著增加，從而導致本輪草地螟可能嚴重為害的作物種類更多，并有利于促進高密度種群的恢復性增長。本輪周期我國草地螟暴發(fā)年份持續(xù)時間可能更長草地螟周期性發(fā)生的持續(xù)時間一般為10年左右。前蘇聯(lián)專家根據(jù)60年的種群監(jiān)測資料分析認為草地螟的大發(fā)生周期一般為10?13年［32］。我國草地螟建國后前3次暴發(fā)周期分別是在1953年T959年、1979年-1985年和1996年-2022年，持續(xù)時間分別為7、7年和14年，和前2個周期相比，第3個周期持續(xù)的時間明顯延長［8、33］o盡管影響草地螟周期性發(fā)生的因子很多，極端的環(huán)境條件如高低溫、天敵和病原微生物、種群密度自調節(jié)以及太陽黑子周期性均會影響其周期性發(fā)生與持續(xù)時間，但本輪周期無論是從寄主植物調整、全球變暖以及太陽黑子第25周期的可持續(xù)時間來看，均未發(fā)現(xiàn)有不利于草地螟持續(xù)發(fā)生的因素。相反，還存在有利于種群增長的全球變暖的氣象條件和喜食作物增加的食物條件。值得提出的是，極端氣象因子的不確定性也會影響草地螟周期性發(fā)生的持續(xù)時間，如極端低溫多雨天氣對我國草地螟第2個發(fā)生周期的結束起到重要作用［34］。這也表明,草地螟周期性發(fā)生的持續(xù)時間具有很大的不確定性。本輪周期草地螟二代幼蟲的發(fā)生程度可能更重草地螟前3個周期在我國發(fā)生為害區(qū)劃分別為華北地區(qū)的常發(fā)區(qū)、內蒙古東部和東北地區(qū)西部的重發(fā)區(qū)以及西北地區(qū)的偶發(fā)區(qū)。這主要是根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點和草地螟為害的寄主植物確定的［23］。為害最嚴重的主要是一代幼蟲和二代幼蟲，而第1、2個周期主要以一代幼蟲發(fā)生為害，第3個周期二代幼蟲發(fā)生為害比例和程度呈上升趨勢。這主要是由于草地螟具有滯育特性，一代幼蟲和二代幼蟲均可發(fā)生滯育，且低溫有利于滯育率增加，第3個周期的溫度較高，導致草地螟一代幼蟲滯育率顯著下降，而繼續(xù)生長發(fā)育為二代幼蟲的比例增加，從而延長了草地螟幼蟲發(fā)生時間，增加了二代幼蟲發(fā)生為害程度［13,33-34］,而滯育持續(xù)期的縮短也會在一定程度上促進草地螟遷飛與產卵為害［35-36］。本輪周期全球變暖趨勢依然存在，溫度增高依然有利于降低一代幼蟲而增加二代幼蟲的滯育比例，二代幼蟲發(fā)生為害程度會繼續(xù)加重。此外，大豆、馬鈴薯、向日葵和牧草等嗜好寄主植物調增，北方綠肥、草原植被等生態(tài)恢復等均有利于草地螟適宜棲息地增加和為害程度加重。但由于草地螟對環(huán)境因子特別是產卵期間的溫濕度響應敏感，不適宜的溫濕度會顯著影響草地螟產卵量及種群增長［37-38］。因此，產卵期間短時的不利氣象因子也會對草地螟發(fā)生程度帶來不確定性。境外蟲源遷入的不確定性導致草地螟預測預報困難由于草地螟發(fā)生分布的跨國性，與我國相鄰的俄羅斯、蒙古國以及哈薩克斯坦等均有草地螟發(fā)生為害。加之草地螟具有較強的遠距離遷飛行為習性，跨境遷飛現(xiàn)象普遍發(fā)生。歷史上境外蟲源對我國草地螟發(fā)生為害產生重要影響。如2022年我國一代草地螟幼蟲發(fā)生面積約為70萬hm2,且幼蟲的密度很低，但隨后境外俄羅斯亞洲部分及蒙古國一代成蟲大規(guī)模遷入，造成了二代幼蟲發(fā)生面積達到1100萬hm2,對農作物造成了嚴重的為害［5］。境外蟲源除一代成蟲突發(fā)性遷入我國造成二代幼蟲暴發(fā)以外，俄羅斯和蒙古國的越冬代成蟲還是我國東北地區(qū)一代幼蟲的主要境外蟲源［19］。但由于草地螟國際合作研究薄弱，境外草地螟發(fā)生的蟲源資料沒有系統(tǒng)掌握，這些境外蟲源構成我國草地螟越冬代和一代成蟲蟲源基數(shù)難以準確掌握、其影響難以估測,也給草地螟異地測報帶來困難。2防控策略目前，由遷飛性害蟲所引起的重大新發(fā)、突發(fā)植物疫情已納入我國《生物安全法》的管控范圍。為有效防治重大害蟲生物災害，實現(xiàn)“蟲口奪糧”，未來在遷飛性害蟲綜合治理中應從多學科、多角度加強種群遷飛規(guī)律與災變機制研究，建立自動化、智能化空天地一體化監(jiān)測預警技術體系，做好精準的本地和異地測報；集成應用基于生態(tài)文明的區(qū)域化生態(tài)治理模式，從而實現(xiàn)草地螟可持續(xù)治理，保障國家農牧業(yè)生產安全和生物安全。具體建議如下：2.1加強草地螟宏觀成災規(guī)律和微觀成災機制研究，為精準監(jiān)測預報提供理論依據(jù)針對草地螟發(fā)生為害特點，未來應加強草地螟在全球氣候變化與農作物結構調整背景下越冬、遷飛規(guī)律的變化，特別是跨境遷飛與滯育越冬規(guī)律、境內外蟲源交流及其關鍵影響因子研究；揭示草地螟周期性發(fā)生規(guī)律及其關鍵影響因子。在此基礎上，應用行為學、生理與分子生物學等系統(tǒng)揭示草地螟遷飛與生殖、遷飛定向、遷飛與免疫等遷飛致災機制變化，從而精準掌握草地螟遷飛成災規(guī)律、行為機制以及關鍵影響因子，為做好草地螟監(jiān)測與預報提供理論依據(jù)。2.2構建草地螟自動化、智能化空天地一體化監(jiān)測預警體系，適時做出本地和異地測報草地螟等遷飛性害蟲的實時、精準監(jiān)測對于有效防控意義重大。針對草地螟越冬代蟲源，除傳統(tǒng)上加強我國草地螟主要越冬區(qū)蟲源監(jiān)測外,還需要加強內蒙古東部以及黑龍江省西部等次要越冬區(qū)的越冬調查與成蟲監(jiān)測。同時，要設法做好境外如蒙古、俄羅斯、哈薩克斯坦的草地螟越冬蟲源基數(shù)監(jiān)測，逐步建立境內外草地螟蟲源信息交流長期合作機制。對于一、二代成蟲，除根據(jù)遷飛通道監(jiān)測遷飛蟲源在國內的遷飛種群動態(tài)外，還需加強跨境遷飛以及境外蟲源的種群監(jiān)測，并結合遷出、遷入地的氣象因素和寄主植物等環(huán)境條件，適時做出本地和異地預測預報。監(jiān)測方法要適應生產力的發(fā)展，構建草地螟自動化、智能化監(jiān)測技術，如雷達、遙感、高空燈、地面燈、性誘劑、食誘劑等空天地一體化監(jiān)測預警體系，同時要加強物聯(lián)網、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息平臺與專家系統(tǒng)建設，從而實現(xiàn)草地螟早期監(jiān)測預警和異地測報與區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。2.3以監(jiān)測預警為指導，構婕基于生態(tài)治理的區(qū)域化草地螟可持續(xù)治理模式草地螟發(fā)生為害的區(qū)域格局分布明顯，未來可研發(fā)集成農業(yè)防治、理化誘控、生物防治和應急高效化學防治等多種防治技術的區(qū)域化可持續(xù)治理模式，集成適宜草地螟常發(fā)區(qū)、重發(fā)區(qū)和偶發(fā)區(qū)綜合防治模式，加強卵、幼蟲和成蟲一體化防治。對于遷飛蟲源，