人類活動(dòng)諸如溫室氣體排放等造成的氣候變化已經(jīng)對全球糧食安全造成一定影響，農(nóng)藥的大量使用也給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來了風(fēng)險(xiǎn)。日前，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究員馬春森及研究團(tuán)隊(duì)在《自然通訊》在線發(fā)表了最新研究論文，將其多年的實(shí)驗(yàn)室和田間試驗(yàn)結(jié)果、未來氣候情景的計(jì)算模擬結(jié)果及40年抗藥性研究的分析結(jié)果結(jié)合在一起，團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)并提出氣候變化會(huì)通過擴(kuò)大害蟲的越冬分布范圍促進(jìn)害蟲抗藥性的發(fā)展，并導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)遭受因氣候變化帶來的害蟲分布范圍擴(kuò)大和農(nóng)藥抗性增強(qiáng)的雙重打擊，導(dǎo)致害蟲防治強(qiáng)度增加，進(jìn)而帶來更大的經(jīng)濟(jì)損失。
據(jù)論文介紹，小菜蛾是全球危害最嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)害蟲之一，每年在全世界對十字花科作物油菜、白菜、花椰菜、卷心菜、羽衣甘藍(lán)、芥菜、蘿卜、蕪菁、豆瓣菜、芽甘藍(lán)和其他作物造成的損失超過40億美元。
馬春森介紹，小菜蛾防治難，源于其抗藥性強(qiáng)，它是世界上抗藥性最強(qiáng)的物種之一。對小菜蛾越冬和抗藥性是否存在關(guān)聯(lián)的疑問源自于10多年前在公主嶺、沈陽、北京、武漢、駐馬店、安陽等地的田間調(diào)查工作。研究團(tuán)隊(duì)注意到，我國長江以南地區(qū)小菜蛾抗藥性問題嚴(yán)重，而在北方小菜蛾無法越冬的地區(qū)幾乎不存在抗藥性問題，從而意識(shí)到小菜蛾抗藥性與越冬存活可能存在關(guān)聯(lián)。由于當(dāng)時(shí)害蟲分布和抗藥性問題通常是進(jìn)行獨(dú)立研究，兩者之間的關(guān)聯(lián)性尚未可知。馬春森強(qiáng)調(diào)，小菜蛾的越冬問題不僅是第二年春季小菜蛾蟲源基數(shù)的問題，如果在越冬地區(qū)，小菜蛾全年活動(dòng)，有助于快速進(jìn)化出抗藥性。
為了準(zhǔn)確預(yù)測氣候變化下小菜蛾的越冬范圍，研究團(tuán)隊(duì)通過室內(nèi)模擬和田間驗(yàn)證，解析出制約小菜蛾越冬的關(guān)鍵氣候因子，即低溫積溫日度（冬季日均溫11°C以下的積溫），并構(gòu)建出低溫日度模型。馬春森介紹，在自然界復(fù)雜氣候環(huán)境下，其低溫日度模型能解釋小菜蛾60%以上的田間越冬存活率，主要得益于該模型可模擬決定小菜蛾低溫死亡的過程，即長期低溫?fù)p傷導(dǎo)致的冷死過程，而非在極低溫度下的凍死過程。此外，低溫積溫日度這個(gè)氣候因子很容易從過去的氣候數(shù)據(jù)和未來的情景中獲取。
我國河南省是小菜蛾越冬的“過渡”地帶。氣候變化將導(dǎo)致過渡地帶的越冬存活率增加，從而使抗藥性問題變得嚴(yán)重起來。據(jù)該研究的測算，在過去50年里，氣候變化使全球小菜蛾的越冬分布面積擴(kuò)大了240萬平方公里；未來平均氣溫每上升1℃，將導(dǎo)致越冬分布擴(kuò)大約220萬平方公里。
馬春森說，小菜蛾的越冬研究及對全球40年1806條小菜蛾抗藥性的大數(shù)據(jù)分析揭示了氣候變化如何影響了全球小菜蛾的抗藥性分布。結(jié)果表明，越冬區(qū)小菜蛾的抗藥性是非越冬區(qū)的158倍。馬春森解釋，在非越冬區(qū)，冬季種群要么死亡，要么遷出到更溫暖的地區(qū)，使得第二年春季種群是一個(gè)混合種群，這些個(gè)體從使用不同類型殺蟲劑的多個(gè)地區(qū)遷入，因而在當(dāng)?shù)乜顾幮詿o法跨季節(jié)累積進(jìn)化。相反，越冬區(qū)種群全年發(fā)生，可以快速積累抗性基因。
該研究認(rèn)為，生產(chǎn)過程中應(yīng)調(diào)整害蟲管理策略來適應(yīng)不同地區(qū)害蟲冬季存活的差異。在常年越冬區(qū)，提倡使用綠色防控技術(shù)，并交替使用作用機(jī)理不同的農(nóng)藥來治理，而在非越冬區(qū)盡可能使用與越冬區(qū)作用機(jī)理不一樣的農(nóng)藥，以便減緩抗藥性的發(fā)展。馬春森介紹，我國有許多害蟲，如粘蟲、稻飛虱、卷葉蛾和一些蚜蟲與小菜蛾類似，在溫暖地區(qū)越冬，并每年向北方遷飛，對作物造成重大損失。本項(xiàng)研究的思路和結(jié)果也為這些害蟲的研究和防控提供了有價(jià)值的參考。
