我國(guó)草地螟發(fā)生趨勢(shì)與防控策略

張 蕾， 江幸福

(植物病蟲害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所， 北京 100193)

草地螟Loxostegesticticalis是我國(guó)“三北”地區(qū)農(nóng)牧業(yè)重大遷飛性害蟲[1]。2020年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布了我國(guó)《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》，草地螟位列10種(類)一類農(nóng)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(diǎn)，寄主植物超過35科200多種[3]，我國(guó)草地螟大發(fā)生年份局部造成的作物產(chǎn)量損失可達(dá)到60%，嚴(yán)重發(fā)生地區(qū)甚至?xí)?dǎo)致作物絕收，對(duì)國(guó)家糧食、油料和牧草等作物生產(chǎn)安全造成重大威脅[4]。如2008年我國(guó)草地螟大發(fā)生，二代幼蟲為害面積達(dá)1 106.7萬hm2，橫跨東西7個(gè)省，為歷年、歷代最重。豆類、向日葵等雙子葉作物受害最重，嚴(yán)重地塊幾乎絕產(chǎn)[5]。同時(shí)，草地螟也是一種世界性農(nóng)業(yè)害蟲，在亞洲、歐洲和北美洲多個(gè)國(guó)家曾多次周期性暴發(fā)成災(zāi)[6-7]。周期性發(fā)生是草地螟發(fā)生為害的重要特點(diǎn)，自新中國(guó)成立以來已3次周期性暴發(fā)，共計(jì)約28年發(fā)生為害，第3個(gè)周期的暴發(fā)勢(shì)頭大約于2010年結(jié)束，此后草地螟種群數(shù)量大幅下降，2014年-2016年一直處于低密度狀態(tài)[8]。2018年以來，草地螟種群開始在我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)快速回升，此后發(fā)生區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，內(nèi)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(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心監(jiān)測(cè)，當(dāng)前我國(guó)草地螟已進(jìn)入第4個(gè)發(fā)生周期，種群數(shù)量和全國(guó)發(fā)生面積逐年增加，嚴(yán)重威脅我國(guó)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)安全和國(guó)家生物安全[9-10]。

根據(jù)全球氣候變化、我國(guó)農(nóng)作物結(jié)構(gòu)調(diào)整，結(jié)合草地螟生物學(xué)習(xí)性以及當(dāng)前發(fā)生現(xiàn)狀，本文研判了本輪周期我國(guó)草地螟的發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)其監(jiān)測(cè)預(yù)警和防控策略提出建議。

1 我國(guó)草地螟發(fā)生趨勢(shì)分析

1.1 我國(guó)草地螟發(fā)生現(xiàn)狀

本輪周期草地螟種群數(shù)量大約于2018年顯著上升，特別是在內(nèi)蒙古、黑龍江、吉林三省交界處突發(fā)高密度種群，其中內(nèi)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(nèi)蒙古中東部重發(fā)，一代成蟲在內(nèi)蒙古東北部和河北局部地區(qū)高發(fā)[10]。2019年全國(guó)草地螟發(fā)生區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，在內(nèi)蒙古、黑龍江、遼寧、山西、河北等地相繼發(fā)生[11]。2020年草地螟在內(nèi)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(shí)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]。2021年全國(guó)草地螟發(fā)生面積進(jìn)一步擴(kuò)大，并有向西部地區(qū)擴(kuò)展趨勢(shì)，內(nèi)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(dāng)前我國(guó)草地螟已進(jìn)入第4個(gè)發(fā)生周期，迫切需要加強(qiáng)對(duì)草地螟早期監(jiān)測(cè)預(yù)警和綠色可持續(xù)治理。

1.2 本輪周期我國(guó)草地螟發(fā)生區(qū)域可能更廣

盡管草地螟抗寒能力很強(qiáng)，且具有滯育越冬習(xí)性，滯育越冬的老熟幼蟲過冷卻點(diǎn)可低到-30℃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(guó)后第1、2個(gè)發(fā)生周期，其主要越冬區(qū)為山西雁北、內(nèi)蒙古中西部和河北北部的較低海拔區(qū)[17-18]，第3個(gè)發(fā)生周期時(shí)，隨著全球氣候變暖，草地螟除主要越冬區(qū)外，還在內(nèi)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(kuò)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(jìn)了草地螟越冬代種群的羽化和數(shù)量增長(zhǎng)。據(jù)對(duì)全國(guó)604個(gè)氣象站多年(1979年-2010年)氣溫變化資料分析，我國(guó)草地螟發(fā)生區(qū)(東北、華北和西北)是全國(guó)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[20-21]。與限制草地螟越冬的最為相關(guān)的最冷月(1月份)的均溫(1951年-2011年)也呈明顯增高趨勢(shì)[22]。這可能導(dǎo)致草地螟第3個(gè)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(zhǎng)發(fā)育的范圍擴(kuò)大，原本不能完成世代發(fā)育的低溫地區(qū)會(huì)隨著全球變暖演變成適宜的發(fā)生區(qū)域，從而擴(kuò)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(kuò)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(kuò)展，目前內(nèi)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(kuò)大趨勢(shì)。

1.3 本輪周期我國(guó)適宜草地螟暴發(fā)為害的喜食作物可能更多

隨著中央對(duì)農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的需求，我國(guó)現(xiàn)階段大力統(tǒng)籌調(diào)整、優(yōu)化農(nóng)牧業(yè)種植結(jié)構(gòu)，《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》《東北大豆振興計(jì)劃》《馬鈴薯主糧化》以及《促進(jìn)草食畜牧業(yè)加快發(fā)展》等一系列種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)振興的政策措施開始實(shí)施。我國(guó)三北地區(qū)在有序調(diào)減非優(yōu)勢(shì)區(qū)玉米的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大大豆和馬鈴薯的生產(chǎn)規(guī)模[24-25]。內(nèi)蒙古河套地區(qū)2020年建設(shè)向日葵產(chǎn)業(yè)集群，大豆、馬鈴薯、向日葵的種植面積也逐年增加。同時(shí)，內(nèi)蒙古草原肉羊和黑龍江雪花肉牛等產(chǎn)業(yè)集群建設(shè)需求也使得三北地區(qū)苜蓿等牧草種植面積迅速擴(kuò)大[26]。與玉米相比，草地螟對(duì)大豆、馬鈴薯、向日葵和苜蓿等人工牧草的嗜好性遠(yuǎn)強(qiáng)于玉米，這些作物對(duì)草地螟生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)卵以及種群增長(zhǎng)的作用遠(yuǎn)強(qiáng)于玉米[27-31]。因此可以預(yù)期，隨著我國(guó)北方地區(qū)農(nóng)牧業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，草地螟適宜的寄主植物面積呈增加趨勢(shì)，寄主植物對(duì)草地螟的適合度也顯著增加，從而導(dǎo)致本輪草地螟可能嚴(yán)重為害的作物種類更多，并有利于促進(jìn)高密度種群的恢復(fù)性增長(zhǎng)。

1.4 本輪周期我國(guó)草地螟暴發(fā)年份持續(xù)時(shí)間可能更長(zhǎng)

草地螟周期性發(fā)生的持續(xù)時(shí)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(cè)資料分析認(rèn)為草地螟的大發(fā)生周期一般為10～13年[32]。我國(guó)草地螟建國(guó)后前3次暴發(fā)周期分別是在1953年-1959年、1979年-1985年和1996年-2009年，持續(xù)時(shí)間分別為7、7年和14年，和前2個(gè)周期相比，第3個(gè)周期持續(xù)的時(shí)間明顯延長(zhǎng)[8、33]。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(diào)節(jié)以及太陽黑子周期性均會(huì)影響其周期性發(fā)生與持續(xù)時(shí)間，但本輪周期無論是從寄主植物調(diào)整、全球變暖以及太陽黑子第25周期的可持續(xù)時(shí)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(zhǎng)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(huì)影響草地螟周期性發(fā)生的持續(xù)時(shí)間，如極端低溫多雨天氣對(duì)我國(guó)草地螟第2個(gè)發(fā)生周期的結(jié)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(shí)間具有很大的不確定性。

1.5 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(gè)周期在我國(guó)發(fā)生為害區(qū)劃分別為華北地區(qū)的常發(fā)區(qū)、內(nèi)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(diǎn)和草地螟為害的寄主植物確定的[23]。為害最嚴(yán)重的主要是一代幼蟲和二代幼蟲，而第1、2個(gè)周期主要以一代幼蟲發(fā)生為害，第3個(gè)周期二代幼蟲發(fā)生為害比例和程度呈上升趨勢(shì)。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(gè)周期的溫度較高，導(dǎo)致草地螟一代幼蟲滯育率顯著下降，而繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育為二代幼蟲的比例增加，從而延長(zhǎng)了草地螟幼蟲發(fā)生時(shí)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(huì)在一定程度上促進(jìn)草地螟遷飛與產(chǎn)卵為害[35-36]。本輪周期全球變暖趨勢(shì)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(huì)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(diào)增，北方綠肥、草原植被等生態(tài)恢復(fù)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(duì)環(huán)境因子特別是產(chǎn)卵期間的溫濕度響應(yīng)敏感，不適宜的溫濕度會(huì)顯著影響草地螟產(chǎn)卵量及種群增長(zhǎng)[37-38]。因此，產(chǎn)卵期間短時(shí)的不利氣象因子也會(huì)對(duì)草地螟發(fā)生程度帶來不確定性。

1.6 境外蟲源遷入的不確定性導(dǎo)致草地螟預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)困難

由于草地螟發(fā)生分布的跨國(guó)性，與我國(guó)相鄰的俄羅斯、蒙古國(guó)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(qiáng)的遠(yuǎn)距離遷飛行為習(xí)性，跨境遷飛現(xiàn)象普遍發(fā)生。歷史上境外蟲源對(duì)我國(guó)草地螟發(fā)生為害產(chǎn)生重要影響。如2008年我國(guó)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(guó)一代成蟲大規(guī)模遷入，造成了二代幼蟲發(fā)生面積達(dá)到1 100萬hm2，對(duì)農(nóng)作物造成了嚴(yán)重的為害[5]。境外蟲源除一代成蟲突發(fā)性遷入我國(guó)造成二代幼蟲暴發(fā)以外，俄羅斯和蒙古國(guó)的越冬代成蟲還是我國(guó)東北地區(qū)一代幼蟲的主要境外蟲源[19]。但由于草地螟國(guó)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(gòu)成我國(guó)草地螟越冬代和一代成蟲蟲源基數(shù)難以準(zhǔn)確掌握、其影響難以估測(cè)，也給草地螟異地測(cè)報(bào)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(guó)《生物安全法》的管控范圍。為有效防治重大害蟲生物災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)“蟲口奪糧”，未來在遷飛性害蟲綜合治理中應(yīng)從多學(xué)科、多角度加強(qiáng)種群遷飛規(guī)律與災(zāi)變機(jī)制研究，建立自動(dòng)化、智能化空天地一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)體系，做好精準(zhǔn)的本地和異地測(cè)報(bào)；集成應(yīng)用基于生態(tài)文明的區(qū)域化生態(tài)治理模式，從而實(shí)現(xiàn)草地螟可持續(xù)治理，保障國(guó)家農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)安全和生物安全。具體建議如下：

2.1 加強(qiáng)草地螟宏觀成災(zāi)規(guī)律和微觀成災(zāi)機(jī)制研究，為精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)

針對(duì)草地螟發(fā)生為害特點(diǎn)，未來應(yīng)加強(qiáng)草地螟在全球氣候變化與農(nóng)作物結(jié)構(gòu)調(diào)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(nèi)外蟲源交流及其關(guān)鍵影響因子研究；揭示草地螟周期性發(fā)生規(guī)律及其關(guān)鍵影響因子。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用行為學(xué)、生理與分子生物學(xué)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(zāi)機(jī)制變化，從而精準(zhǔn)掌握草地螟遷飛成災(zāi)規(guī)律、行為機(jī)制以及關(guān)鍵影響因子，為做好草地螟監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)提供理論依據(jù)。

2.2 構(gòu)建草地螟自動(dòng)化、智能化空天地一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，適時(shí)做出本地和異地測(cè)報(bào)

草地螟等遷飛性害蟲的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)對(duì)于有效防控意義重大。針對(duì)草地螟越冬代蟲源，除傳統(tǒng)上加強(qiáng)我國(guó)草地螟主要越冬區(qū)蟲源監(jiān)測(cè)外，還需要加強(qiáng)內(nèi)蒙古東部以及黑龍江省西部等次要越冬區(qū)的越冬調(diào)查與成蟲監(jiān)測(cè)。同時(shí)，要設(shè)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(cè)，逐步建立境內(nèi)外草地螟蟲源信息交流長(zhǎng)期合作機(jī)制。對(duì)于一、二代成蟲，除根據(jù)遷飛通道監(jiān)測(cè)遷飛蟲源在國(guó)內(nèi)的遷飛種群動(dòng)態(tài)外，還需加強(qiáng)跨境遷飛以及境外蟲源的種群監(jiān)測(cè)，并結(jié)合遷出、遷入地的氣象因素和寄主植物等環(huán)境條件，適時(shí)做出本地和異地預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。監(jiān)測(cè)方法要適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，構(gòu)建草地螟自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)技術(shù)，如雷達(dá)、遙感、高空燈、地面燈、性誘劑、食誘劑等空天地一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警體系，同時(shí)要加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息平臺(tái)與專家系統(tǒng)建設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)草地螟早期監(jiān)測(cè)預(yù)警和異地測(cè)報(bào)與區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控。

2.3 以監(jiān)測(cè)預(yù)警為指導(dǎo)，構(gòu)建基于生態(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(nóng)業(yè)防治、理化誘控、生物防治和應(yīng)急高效化學(xué)防治等多種防治技術(shù)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(qiáng)卵、幼蟲和成蟲一體化防治。對(duì)于遷飛蟲源，研究并應(yīng)用草地螟特異性燈光誘殺技術(shù)，在越冬區(qū)、遷飛通道和邊境地區(qū)建立高效燈光攔截帶，降低空中成蟲數(shù)量，減少田間落卵量與幼蟲發(fā)生量。越冬蟲源區(qū)要明確草地螟天敵資源及其控害功能，篩選草地螟優(yōu)勢(shì)天敵類群，建立草地螟天敵保護(hù)和釋放控害技術(shù)。遷入?yún)^(qū)要開展草地螟農(nóng)業(yè)防治、理化誘控、生物農(nóng)藥與高效安全化學(xué)農(nóng)藥應(yīng)用等綜合防治技術(shù)。同時(shí)，研發(fā)草地螟智能化、規(guī)?；笾行图盁o人機(jī)等現(xiàn)代植保機(jī)械與配套使用技術(shù)，從而及時(shí)遏制本輪周期草地螟的發(fā)生危害，為保障國(guó)家糧食安全和生物安全提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。