我国草地螟发生趋势与防控策略

我国草地螟发生趋势与防控策略张蕾，江幸福（植物病虫害生物学国家重点实验室，中国农业科学院植物保护研究所,北京100193）草地螟Loxostegesticticalis是我国“三北”地区农牧业重大迁飞性害虫［1］。2022年农业农村部公布了我国《一类农作物病虫害名录》,草地螟位列10种（类）一类农作物虫害中第3位，仅次于草地贪夜蛾和飞蝗［2］。草地螟具有暴发性、多食性和周期性发生为害特点，寄主植物超过35科200多种［3］,我国草地螟大发生年份局部造成的作物产量损失可达到60%,严重发生地区甚至会导致作物绝收，对国家粮食、油料和牧草等作物生产安全造成重大威胁［4］。如2022年我国草地螟大发生，二代幼虫为害面积达1106.7万*2,横跨东西7个省，为历年、历代最重。豆类、向日葵等双子叶作物受害最重，严重地块几乎绝产［5］。同时，草地螟也是一种世界性农业害虫，在亚洲、欧洲和北美洲多个国家曾多次周期性暴发成灾［6-7］。周期性发生是草地螟发生为害的重要特点，自新中国成立以来已3次周期性暴发,共计约28年发生为害，第3个周期的暴发势头大约于2022年结束,此后草地螟种群数量大幅下降，2022年-2022年一直处于低密度状态［8］o2022年以来，草地螟种群开始在我国内蒙古自治区快速回升,此后发生区域进一步扩大，内蒙古、山西、河北等多地多次出现高密度种群，密度之高为历史罕见。据专家研判和全国农业技术推广服务中心监测，当前我国草地螟已进入第4个发生周期，种群数量和全国发生面积逐年增加，严重威胁我国农牧业生产安全和国家生物安全［9-10］o根据全球气候变化、我国农作物结构调整，结合草地螟生物学习性以及当前发生现状，本文研判了本轮周期我国草地螟的发生发展趋势,并对其监测预警和防控策略提出建议。1我国草地螟发生趋势分析我国草地螟发生现状本轮周期草地螟种群数量大约于2022年显著上升，特别是在内蒙古、黑龙江、吉林三省交界处突发高密度种群，其中内蒙古自治区和黑龙江省越冬代成虫发生面积大，种群密度高，一代幼虫在内蒙古中东部重发，一代成虫在内蒙古东北部和河北局部地区高发［10］。2022年全国草地螟发生区域进一步扩大，在内蒙古、黑龙江、辽宁、山西、河北等地相继发生［11］。2022年草地螟在内蒙古、山西、河北等华北地区多地多次出现高密度种群，最高峰时高空灯下单日诱蛾量接近百万头，其种群密度之高为历史罕见，为典型的重发年份［12］。2022年全国草地螟发生面积进一步扩大，并有向西部地区扩展趋势，内蒙古巴彦淖尔、宁夏回族自治区等地出现高密度种群［13-14］。因此，当前我国草地螟已进入第4个发生周期，迫切需要加强对草地螟早期监测预警和绿色可持续治理。本轮周期我国草地螟发生区域可能更广尽管草地螟抗寒能力很强，且具有滞育越冬习性，滞育越冬的老熟幼虫过冷却点可低到-3（rc左右［15-16］,但低温仍然是限制其越冬区分布和影响越冬存活率的重要因素。草地螟在建国后第1、2个发生周期，其主要越冬区为山西雁北、内蒙古中西部和河北北部的较低海拔E［17-18］,第3个发生周期时，随着全球气候变暖，草地螟除主要越冬区外，还在内蒙古自治区东部和黑龙江省西部地区形成次要越冬区［5,19］,这在一定程度上扩大了草地螟适宜的越冬区域并提高了其越冬存活率，促进了草地螟越冬代种群的羽化和数量增长。据对全国604个气象站多年（1979年-2022年）气温变化资料分析，我国草地螟发生区（东北、华北和西北）是全国气候变暖最为显著的地区，年均增温是其他地区的1.5〜3倍［20-2口。与限制草地螟越冬的最为相关的最冷月（1月份）的均温（1951年-2022年）也呈明显增高趋势［22］。这可能导致草地螟第3个发生周期的幼虫越冬面积比第2周期更大，越冬北界更北，越冬幼虫存活率更高。另外，积温提高还可能使适宜草地螟生长发育的范围扩大，原本不能完成世代发育的低温地区会随着全球变暖演变成适宜的发生区域，从而扩大发生区范围［23］。本轮周期全球气候变暖将有利于草地螟越冬区范围的扩大，增加发生区范围,也有利于草地螟2〜3代区向西部高海拔地区扩展，目前内蒙古巴彦淖尔和宁夏等西部地区草地螟发生区域呈扩大趋势。本轮周期我国适宜草地螟暴发为害的喜食作物可能更多随着中央对农业供给侧结构性改革的需求，我国现阶段大力统筹调整、优化农牧业种植结构，《乡村振兴战略规划》《东北大豆振兴计划》《马铃薯主粮化》以及《促进草食畜牧业加快发展》等一系列种植业结构调整和产业振兴的政策措施开始实施。我国三北地区在有序调减非优势区玉米的基础上，进一步扩大大豆和马铃薯的生产规模［24-25］。内蒙古河套地区2022年建设向日葵产业集群，大豆、马铃薯、向日葵的种植面积也逐年增加。同时，内蒙古草原肉羊和黑龙江雪花肉牛等产业集群建设需求也使得三北地区苜蓿等牧草种植面积迅速扩大［26］o与玉米相比，草地螟对大豆、马铃薯、向日葵和苜蓿等人工牧草的嗜好性远强于玉米，这些作物对草地螟生长发育、产卵以及种群增长的作用远强于玉米［27-31］。因此可以预期，随着我国北方地区农牧业结构调整，草地螟适宜的寄主植物面积呈增加趋势，寄主植物对草地螟的适合度也显著增加，从而导致本轮草地螟可能严重为害的作物种类更多，并有利于促进高密度种群的恢复性增长。本轮周期我国草地螟暴发年份持续时间可能更长草地螟周期性发生的持续时间一般为10年左右。前苏联专家根据60年的种群监测资料分析认为草地螟的大发生周期一般为10〜13年［32］。我国草地螟建国后前3次暴发周期分别是在1953年T959年、1979年-1985年和1996年-2022年，持续时间分别为7、7年和14年，和前2个周期相比，第3个周期持续的时间明显延长［8、33］o尽管影响草地螟周期性发生的因子很多，极端的环境条件如高低温、天敌和病原微生物、种群密度自调节以及太阳黑子周期性均会影响其周期性发生与持续时间，但本轮周期无论是从寄主植物调整、全球变暖以及太阳黑子第25周期的可持续时间来看，均未发现有不利于草地螟持续发生的因素。相反，还存在有利于种群增长的全球变暖的气象条件和喜食作物增加的食物条件。值得提出的是，极端气象因子的不确定性也会影响草地螟周期性发生的持续时间，如极端低温多雨天气对我国草地螟第2个发生周期的结束起到重要作用［34］。这也表明,草地螟周期性发生的持续时间具有很大的不确定性。本轮周期草地螟二代幼虫的发生程度可能更重草地螟前3个周期在我国发生为害区划分别为华北地区的常发区、内蒙古东部和东北地区西部的重发区以及西北地区的偶发区。这主要是根据不同地区的气候特点和草地螟为害的寄主植物确定的［23］。为害最严重的主要是一代幼虫和二代幼虫，而第1、2个周期主要以一代幼虫发生为害，第3个周期二代幼虫发生为害比例和程度呈上升趋势。这主要是由于草地螟具有滞育特性，一代幼虫和二代幼虫均可发生滞育，且低温有利于滞育率增加，第3个周期的温度较高，导致草地螟一代幼虫滞育率显著下降，而继续生长发育为二代幼虫的比例增加，从而延长了草地螟幼虫发生时间，增加了二代幼虫发生为害程度［13,33-34］,而滞育持续期的缩短也会在一定程度上促进草地螟迁飞与产卵为害［35-36］。本轮周期全球变暖趋势依然存在，温度增高依然有利于降低一代幼虫而增加二代幼虫的滞育比例，二代幼虫发生为害程度会继续加重。此外，大豆、马铃薯、向日葵和牧草等嗜好寄主植物调增，北方绿肥、草原植被等生态恢复等均有利于草地螟适宜栖息地增加和为害程度加重。但由于草地螟对环境因子特别是产卵期间的温湿度响应敏感，不适宜的温湿度会显著影响草地螟产卵量及种群增长［37-38］。因此，产卵期间短时的不利气象因子也会对草地螟发生程度带来不确定性。境外虫源迁入的不确定性导致草地螟预测预报困难由于草地螟发生分布的跨国性，与我国相邻的俄罗斯、蒙古国以及哈萨克斯坦等均有草地螟发生为害。加之草地螟具有较强的远距离迁飞行为习性，跨境迁飞现象普遍发生。历史上境外虫源对我国草地螟发生为害产生重要影响。如2022年我国一代草地螟幼虫发生面积约为70万hm2,且幼虫的密度很低，但随后境外俄罗斯亚洲部分及蒙古国一代成虫大规模迁入，造成了二代幼虫发生面积达到1100万hm2,对农作物造成了严重的为害［5］。境外虫源除一代成虫突发性迁入我国造成二代幼虫暴发以外，俄罗斯和蒙古国的越冬代成虫还是我国东北地区一代幼虫的主要境外虫源［19］。但由于草地螟国际合作研究薄弱，境外草地螟发生的虫源资料没有系统掌握，这些境外虫源构成我国草地螟越冬代和一代成虫虫源基数难以准确掌握、其影响难以估测,也给草地螟异地测报带来困难。2防控策略目前，由迁飞性害虫所引起的重大新发、突发植物疫情已纳入我国《生物安全法》的管控范围。为有效防治重大害虫生物灾害，实现“虫口夺粮”，未来在迁飞性害虫综合治理中应从多学科、多角度加强种群迁飞规律与灾变机制研究，建立自动化、智能化空天地一体化监测预警技术体系，做好精准的本地和异地测报；集成应用基于生态文明的区域化生态治理模式，从而实现草地螟可持续治理，保障国家农牧业生产安全和生物安全。具体建议如下：2.1加强草地螟宏观成灾规律和微观成灾机制研究，为精准监测预报提供理论依据针对草地螟发生为害特点，未来应加强草地螟在全球气候变化与农作物结构调整背景下越冬、迁飞规律的变化，特别是跨境迁飞与滞育越冬规律、境内外虫源交流及其关键影响因子研究；揭示草地螟周期性发生规律及其关键影响因子。在此基础上，应用行为学、生理与分子生物学等系统揭示草地螟迁飞与生殖、迁飞定向、迁飞与免疫等迁飞致灾机制变化，从而精准掌握草地螟迁飞成灾规律、行为机制以及关键影响因子，为做好草地螟监测与预报提供理论依据。2.2构建草地螟自动化、智能化空天地一体化监测预警体系，适时做出本地和异地测报草地螟等迁飞性害虫的实时、精准监测对于有效防控意义重大。针对草地螟越冬代虫源，除传统上加强我国草地螟主要越冬区虫源监测外,还需要加强内蒙古东部以及黑龙江省西部等次要越冬区的越冬调查与成虫监测。同时，要设法做好境外如蒙古、俄罗斯、哈萨克斯坦的草地螟越冬虫源基数监测，逐步建立境内外草地螟虫源信息交流长期合作机制。对于一、二代成虫，除根据迁飞通道监测迁飞虫源在国内的迁飞种群动态外，还需加强跨境迁飞以及境外虫源的种群监测，并结合迁出、迁入地的气象因素和寄主植物等环境条件，适时做出本地和异地预测预报。监测方法要适应生产力的发展，构建草地螟自动化、智能化监测技术，如雷达、遥感、高空灯、地面灯、性诱剂、食诱剂等空天地一体化监测预警体系，同时要加强物联网、大数据等现代信息平台与专家系统建设，从而实现草地螟早期监测预警和异地测报与区域联防联控。2.3以监测预警为指导，构婕基于生态治理的区域化草地螟可持续治理模式草地螟发生为害的区域格局分布明显，未来可研发集成农业防治、理化诱控、生物防治和应急高效化学防治等多种防治技术的区域化可持续治理模式，集成适宜草地螟常发区、重发区和偶发区综合防治模式，加强卵、幼虫和成虫一体化防治。对于迁飞虫源，