我国数字草原上的蝗虫灾害

我国数字草原上的蝗虫灾害

蝗虫灾害（蝗虫灾害）是影响农业、林业和草地植被的全球生物危害。全世界约1/3的大陆,近100个国家或地区不同程度地受到蝗灾威胁。世界已知蝗虫1万种以上。其中,对农、林、牧业可造成为害的有300种左右,常年发生面积达4680万km2。目前,在我国分布的蝗虫有900种以上。其中,能对农、林、牧业造成为害的有60种以上。在我国3000年以上历史中有记载的蝗灾就超过800次,给我国农、牧业生产和人民生活造成过深重灾难。因此,在我国历史上,蝗灾与水灾、旱灾并称为三大自然灾害。由于蝗虫的高密度群居性,特别是飞蝗和沙漠蝗的远距离迁飞,大面积发生,可造成巨大的经济损失。特别是对农、牧业的为害更是十分严重。一般可造成粮食减产30%~70%,发生严重时甚至绝收。因此,从古至今,蝗灾的发生都备受各国政府和公众的高度关注,各国都把对蝗灾的防控纳入政府和决策机构的行动计划之中。近年来,全球气候变化异常频繁,水热季节性分配失调,导致旱、涝灾害交替发生,以及人类活动对自然资源的过度开发利用,造成生态条件与环境的破坏,过度放牧导致部分草场退化和沙化,给蝗虫的发生繁衍创造了有利条件,加重了蝗灾的发生频率和发生程度。如1998年澳大利亚蝗虫大发生,造成上百万公顷草场被毁;2010年该国蝗虫再次大暴发,吃掉了维多利亚州高达1/4的农作物,造成的农业经济损失高达20亿澳元;2013年埃及大量蝗群飞往以色列,蝗虫铺满约800hm2的沙漠;2013年马达加斯加一半地区遭遇蝗虫侵袭,严重为害当地主要农作物稻米的生产安全。我国1998~2001年间,东亚飞蝗在局部地区连续大发生;2003~2004年我国草原蝗虫严重发生,成灾面积达1800亿hm2,造成牧草损失超过70亿kg;2008~2009年天津连续两年暴发,每平方米万头以上的东亚飞蝗蝗灾面积超过0.67万hm2;2009年黑龙江局部地区发生高密度亚洲飞蝗(LocustamigratoriamigratoriaLinnaeus)2万hm2以上,每平方米有蝗蝻2000~10000头;2011年山西省永济和吉林大安突发0.67万hm2高密度飞蝗。此外,境外蝗虫也频繁侵入我国为害。2003~2004年,在新疆阿勒泰地区吉木乃县,境外蝗虫多次迁入,为害面积3.33万hm2以上。近年来,蝗灾频繁发生,严重威胁着我国农、牧业生产安全。为有效控制蝗虫为害,推进蝗灾可持续治理,笔者就目前蝗灾绿色防控技术的研究与应用情况进行综述,并对未来的发展方向和趋势进行展望。1绿色信号技术的研究和应用1.1可选用的防治药物近年来,已经有多种生物防治技术应用于蝗灾的防控。主要有蝗虫病原微生物(真菌、细菌、原生动物等)治蝗,以及植物源农药(印楝素、苦参碱、鱼藤酮等)治蝗。1)原生动物治蝗。主要是蝗虫微孢子虫(NosemalocustaeCanning),其为蝗虫等直翅目昆虫的专性寄生物,对其他生物和环境安全。早在20世纪80年代初,美国开发的蝗虫微孢子虫是第1个商品化生产的治蝗生物产品。主要用于防治草原和花园中的蝗虫。其在加拿大和中美洲的阿根廷也得到广泛应用,取得较好的效果。我国于1986年由北京农业大学首先从美国引入蝗虫微孢子虫,经过20年以上的研究与应用,目前已经开发出可以用于防治草原和农田蝗虫的产品,作为可持续控制蝗灾的技术在推广使用。使用后微孢子虫在蝗虫种群中长期流行,可以控制蝗虫种群数量长期保持在较低的水平。2)病原真菌治蝗。绿僵菌(Metarhiziumanisopliaevar.acridumBosenbergetStrand)、白僵菌[Beauveriabassiana(Balsamo)Vuillemin]和黄绿僵菌(MetarhiziumflavovirideGams)是蝗虫寄生性病原真菌,可从蝗虫体内分离菌株进行筛选,选育出高效菌株,用于蝗虫防治。目前,应用较多的是绿僵菌制剂。绿僵菌是目前国际上研究与开发的热点产品之一。英国、澳大利亚等已相继有产品问世。澳大利亚已筛选出了产孢量高、对蝗虫致病性强的新品系,并开始大量生产,主要用于近水源地区和有机农场、牧场的蝗虫防治。从20世纪80年代我国开始绿僵菌防蝗制剂的研发,到目前我国重庆大学已开发出防蝗产品,并得以大面积应用。3)细菌治蝗。我国四川联合大学研究人员从黄脊竹蝗体内分离出一种类产碱假单胞菌(Pseudomonaspseudoaligenes),经试验证明对蝗虫有很高的感染力和致死效果,并在草原蝗虫防治中进行了试验,灭蝗效果可达80%左右。此外,研究人员还筛选了几株苏云金芽孢杆菌,对草原蝗虫有较强的感染力和致死效果。试验证明细菌制剂对寄主专一,对其他动物和蝗虫天敌安全,可选择用于防控蝗虫。4)植物源农药治蝗。植物源农药已广泛应用于防治蔬菜、果树、茶叶、烟草等作物的一些害虫。近年来,我国专家开展了苦参碱、印楝素、鱼藤酮等植物源农药对蝗虫的防治试验研究,通过室内和田间试验证明其对蝗虫有较好的防治效果,并在草原蝗虫防治中得到推广应用。生物农药虽然杀蝗虫速度较化学农药见效慢,但其不杀伤天敌,有利于保持田间的自然控制作用,符合环保和蝗区生物多样性的要求,有很好的推广应用前景。5)蝗虫信息素治蝗。20世纪50年代,科学家开始主要针对非洲飞蝗和沙漠蝗开展信息素的研究,到目前已发现蝗虫有多种信息素。如促成熟信息素、产卵聚集信息素、群居信息素和聚集信息素等。在聚集信息素方面,已证明沙漠蝗具有蝗蝻和成虫2种不同的聚集信息素,并在非洲开展了利用信息素对沙漠蝗防治的试验。应用信息素的主要作用是破坏飞蝗的群集行为,防止其群居起飞和迁飞。中国农业大学在20世纪末开始对东亚飞蝗信息素的相关研究,目前已发现了多个行为信息化合物,可作为未来的生物治蝗产品的开发与应用。1.2b生物治东南角1)粉红椋鸟治蝗。粉红椋鸟(SturnusroseusLinnaeus)属雀形目椋鸟科椋鸟属,是迁徙性候鸟。粉红椋鸟在我国新疆沿天山一带的草原广为分布,每年3~4月,从南亚的印度、斯里兰卡一带的越冬地飞行数千公里,来到我国新疆繁殖后代,雏鸟育成后迁徙返回。粉红椋鸟是蝗虫的天敌鸟类之一,以蝗虫为主食,有很强的捕食能力。一般在筑巢15~20km范围内每日捕食蝗虫120~180头。据报道,每对成年鸟及其育成的雏鸟在1个防治期可以消灭蝗虫达7万头以上。如果蝗虫虫口密度按30头/m2计算,每1对粉红椋鸟可防治蝗虫面积达0.23hm2。在粉红椋鸟捕食的地区,蝗虫密度明显下降,对蝗虫有很好的控制作用。从20世纪90年代初开始,我国新疆开始探索招引粉红椋鸟来防治蝗虫的技术。分别采用石头堆砌、修建砖混结构鸟巢等方法,每年招引粉红椋鸟的数量达到数十万羽,有效控制蝗灾面积达到6.67万hm2。目前,粉红椋鸟已经沿新疆天山北坡自西向东逐步迁徙,种群数量不断增加,分布范围不断扩大。利用人工筑巢招引粉红椋鸟控制蝗灾面积已经达到66.67万hm2。其生态效益和经济效益十分显著,已成我国新疆生物治蝗的重要措施之一。2)牧鸡、牧鸭治蝗。牧鸡、牧鸭治蝗是应用家禽捕食昆虫的生物学特性来控制蝗虫种群增长以达到生态平衡的治蝗技术。据报道,不同的鸡、鸭品种最多日捕食1~2龄期的蝗虫数量从300头到2000头不等,随着蝗虫龄期的增长,采食蝗虫的数量有所下降。近年来,在我国新疆、内蒙古和青海等省、自治区的草原蝗虫防治中,开始大力推广牧鸡、牧鸭治蝗技术,不仅能有效控制蝗虫为害,减少牧草损失,而且不污染草原生态环境和牲畜,牧鸡、牧鸭产生的鸡粪、鸭粪还能够增加草原土壤肥力,促进牧草良好生长。同时,牧鸡、牧鸭通过取食蝗虫育肥后,进入市场销售,还能增加牧民的收入,实现生态效益、经济效益和社会效益的有机统一。但是,牧鸡、牧鸭治蝗对地理条件有一定的选择性,而且野外环境恶劣,在实施过程中选择适合当地生态环境的鸡、鸭品种和放牧措施对于长期开展牧鸡、牧鸭治蝗具有重要实际意义。1.3其他国家的生态治东南角生态治蝗是通过改造蝗区生态环境、种植蝗虫不喜食植物或保护与吸引天敌等技术来创造不利于蝗虫栖息、繁殖,而有利于蝗虫天敌繁殖的良性生态环境,从而减少蝗虫滋生面积的治蝗技术。生态治蝗技术在我国应用比较早。在美国也提倡种植一些蝗虫不喜食的植物,或者可以吸引天敌的植物来控制蝗虫,其他国家应用生态治蝗技术的报道比较少。20世纪50年代末,我国提出了“改治并举”的治蝗对策,通过改土整地,种植苜蓿、冬枣、中草药等蝗虫不取食的植物,或通过上枣下草,种植替代性特种植物等,提高植被覆盖度等措施,改造了300万hm2以上的蝗区,有效压缩了东亚飞蝗的滋生面积,取得了显著成效。从1993年开始,我国进一步示范、推广蝗虫生态控制技术。如在山东、河北等沿海蝗区,重点推广了封育草场、蓄水养苇、垦荒植棉、种植苜蓿等改变植被为主的生态控制技术;在河北等的内涝蝗区采取“排涝行洪—精耕细作—上粮下鱼”技术模式改造蝗虫滋生环境;在河南、山西等的河泛蝗区开展了种植大豆、油菜、芦笋等蝗虫非喜食作物来调整蝗区植被结构;安徽、天津等的滨湖蝗区利用加强对飞蝗黑卵蜂、蜘蛛、蛙类等蝗虫天敌的保护利用技术来控制蝗虫。近年来,四川省通过在甘孜地区种植沙棘来控制西藏飞蝗,也取得了较好的效果,产生了良好的生态效益。2天敌昆虫防治技术应进一步发展近年来,蝗灾在世界范围内频繁发生,对农、牧业生产安全和世界的粮食安全构成严重威胁,防治蝗虫灾害发生与蔓延显得十分重要。目前,世界上大多数国家主要依靠喷洒化学农药来防治蝗灾。尽管化学农药防控蝗灾可以取得较快的防治效果。但是,大量使用化学农药不仅污染环境,而且造成蝗虫天敌大量减少,导致蝗区的生态环境进一步恶化。因此,研究并推广使用绿色治蝗技术,促进蝗灾可持续治理显得十分紧迫和重要。目前,已知可以寄生或捕食蝗虫的天敌昆虫有25种,其他可以捕食蝗虫的动物有27种,寄生蝗虫的病原微生物有10种以上,包括真菌、细菌、病毒、原生动物、线虫、立克次氏体等,然而目前可用于防治蝗害的种类还不多。其中,发展最快、应用最广泛的是绿僵菌和蝗虫微孢子虫。由于蝗虫的绿色防治技术还不成熟、不配套,许多技术措施都还处于探讨之中,在短时期内还难以完全替代化学农药来防治蝗灾。这需要科研工作者今后加强对蝗灾绿色防治技术的研究工作。就我国而言,生态控制技术需要的投入较大,而且蝗虫发生地多为荒野、湿地及草原地带,通过大面积生态改造来控制蝗虫的空间十分有限。招引粉红椋鸟、牧鸡、牧鸭等天敌保护利用