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氣候變化導(dǎo)致害蟲分布更廣 抗藥性更強(qiáng) 更難防控

       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。