我国蝗虫暴发成灾的现状及其持续控制对策

概述并分析了我国蝗虫暴发成灾的现状及原因 ,认为全球气候变暖和区域性气候异常、人类活动的影响、监测预警技术手段落后、成灾蝗种增多和发生为害类型复杂、蝗虫研究队伍锐减及基础理论与高新技术研究滞后导致了近年来蝗虫的暴发成灾。对此 ,作者从蝗虫灾害的规律性、监测预警高新技术和综合治理技术等方面提出了实现蝗灾可持续控制的对策     

新疆蝗虫及其监控技术研究进展

因蝗虫种群种类多、分布范围广,导致新疆是我国蝗虫灾害发生最突出、最典型的地区,也是遭受邻国蝗虫跨境危害最严重的地区。本文概述了几十年来新疆蝗虫基础理论研究及监测预警与防控技术进展,同时总结了中哈边境蝗虫跨境迁飞过程及雷达监测的最新研究结果,并就中亚迁飞场理论和实证研究、区域迁飞害虫监测网络平台建立和生物防治技术三个方面进行了展望,以期为监测和治理新疆本地蝗虫及西北边境迁飞害虫提供科学依据和技术支撑。     

蚜虫新型预警网络的构建及其绿色防控技术研究

在公益性行业（农业）科研专项的支持下,项目组在我国大豆和小麦主产区进行了蚜虫监测预警及绿色防控技术的研究。构建了基于吸虫塔的蚜虫监测预警网络系统,在蚜虫基础生物学研究、天敌资源普查及其控蚜作用研究的基础上,研发了多项以生物防治为主体的蚜虫绿色防控技术,包括天敌人工助迁、人工饲养天敌释放、作物邻间作措施、物理防控、隐蔽性施药等。相关技术措施在我国的东北、华北等大豆蚜、麦蚜为害严重的大豆产区和小麦主产区共建立了4个规模较大的试验示范区,取得了较好的综合效益。     

我国农业害虫综合防治研究进展

农业害虫综合防治是昆虫学的一门应用科学,旨在明确农作物害虫的发生危害与暴发成灾规律,提出害虫监测预警和可持续治理的理论与方法。在2012-2016年的5年间,我国提出了基于生态系统服务和多尺度空间管理的害虫生态调控新理论,发展了害虫行为调控技术和化学防治新技术,并在棉铃虫对Bt棉花抗性治理对策、稻飞虱的监测预警和综合防控技术、小菜蛾抗药性诊断及治理技术、青藏高原农牧害虫发生规律和分区治理等防治实践中取得了重要进展。根据国际上害虫综合防治学科发展趋势和我国的研究现状,将来还需要在害虫灾变机制研究、害虫绿色防控技术创新研发以及集成应用等方面进行深入探索,为我国农业害虫可持续治理以及化学农药减量使用提供有力的科技支撑。     

蝗虫灾害的特点、成因和生态学治理

介绍了蝗虫灾害发生的特点与发生动态,分析了蝗虫害害形成和再猖獗的主要原因。探讨了黄河流域和广大特区蝗虫灾害特点,提出了蝗虫灾害的可持续控制研究建议与生态学治理对策。     

新疆典型蝗虫适生区分布预测

新疆草原面积广阔,农牧业地位突出,蝗灾对当地经济、生态威胁很大,近年新疆极端天气日渐频发,蝗灾监测与防治任务艰巨。以意大利蝗、西伯利亚蝗和亚洲飞蝗为代表的蝗虫数据为基础,综合考虑对蝗虫各生命周期有重要影响的环境因素,运用BIOCLIM模型、领域模型（DOMAIN）、马氏距离模型（MAHAL）、广义线性模型（GLM）、随机森林模型（RF）、提升回归树模型（BRT）、支持向量机模型（SVM）、最大熵模型（MaxEnt）等八种经典物种分布模型及集成模型对新疆典型蝗虫适生区展开了预测。结果表明：（1）不同模型对新疆典型蝗虫适生区预测存在差异,其中DOMAIN最差（曲线下面积（AUC）=0.688,真实技巧统计（TSS）=0.301）,而提升回归树（BRT）最佳（AUC=0.920,TSS=0.910）,基于BRT、SVM和MaxEnt 3个集成模型预测的新疆蝗虫适生区可靠性更高;（2）新疆典型蝗虫不同等级适生区面积约56.844万km²,占新疆总面积的36%,其中高适生区面积16.568万km²;（3）新疆典型蝗虫适生区主要集中于北疆阿勒泰、塔城地区,此外东部哈密地区及南疆绿洲边缘地带亦有分布。研究可为新疆草原工作部门推进蝗虫监测防治工作提供支持。     

蝗虫的发生与防控

蝗虫暴发引起的灾害是全球重要的生物灾害,可影响到全世界十分之一的人口。自2019年,东部非洲、西亚、南亚多个国家遭遇严重的沙漠蝗虫灾害,这场蝗灾不但对该区域的粮食安全构成严重威胁,而且还有可能引发严重的人道主义危机。为了制定合理的防治方案,实施有效防控,避免大规模蝗灾的发生,需要掌握蝗虫的生物学、生态学、暴发和为害规律、防治策略和技术特点及其进展等。本文介绍了世界各地包括沙漠蝗、飞蝗、澳大利亚疫蝗在内的11种可以引起灾害的重要种类的主要分布、为害和特性,并对国内外蝗虫防治策略、技术进展进行了重点综述。最后,针对目前蝗虫防治存在的问题提出了相应建议。     

973项目“重大农业害虫猖獗危害的机制及可持续控制的基础研究”简介

2006年9月,国家重点基础研究发展计划(973)农业领域2006年度项目“重大农业害虫猖獗危害的机制及可持续控制的基础研究”经科技部批准正式立项启动。该项目以全系统管理思想为指导,在基因、个体、种群、生态系统等不同层次,阐明我国重大农业害虫种群分化与暴发的分子基础,解析害虫与寄主作物及天敌间的相互作用机制,建立害虫监测与预警系统,提出重大农业害虫可持续控制的新途径和新方法,为我国农业减灾、经济的可持续发展奠定科学基础。项目的主要研究内容包括:害虫生长发育与生殖调控的分子机制;害虫对环境胁迫的适应机制;杀虫药剂诱导害虫再猖獗的机制;害虫与寄主植物的协同进化;天敌与害虫的互作及控害机制;作物-害虫-天敌食物网关系及其调控机理;重大害虫区域性暴发监测与预警。项目的总体目标为:阐明害虫生长发育、种群分化的分子基础,揭示害虫种群调节的内在机制;解析作物、害虫及天敌间的互作机制,丰富和发展植物-害虫-天敌协同进化理论;阐明主要害虫区域性灾变机理,发展害虫预警新技术;发展与环境相容的、增强自然控害功能的新技术,提出重大农业害虫可持续控制的新途径和新方法;凝炼一支害虫控制基础研究的创新团队,丰富和发展我国害虫管理的科学理论与实践,提升我国有害生物防控的原始创新和集成创新能力,扩大国际影响。     

蝗虫微孢子虫的生产及田间应用现状

蝗虫微孢子虫是国际上商品化的微孢子虫杀虫剂,在对蝗虫的生物防治方面具有重要作用。介绍了关于蝗虫微孢子虫的基础理论知识、大规模生产技术及田间应用现状,同时对利用蝗虫微孢子虫进行害虫生物防治提出了一些有益的建议。     

云南省林地薇甘菊防控研究进展

薇甘菊是世界十大有害杂草之一,引起广泛关注,因其入侵能力强,给入侵地的生态系统造成了极大威胁。本文系统总结云南省林地薇甘菊防治研究进展:开发出"林地薇甘菊监测预警信息系统"和"薇甘菊风险评估管理信息系统",提高了薇甘菊在云南省潜在分布区域预测的可靠性;筛选及复配出林地防效好的森草净+2,4-D钠盐,对土壤相对较为安全的2,4-D+敌草快复合药剂;选用旱冬瓜、千果榄仁、柱花草等替代控制薇甘菊,防控的同时还能创造更大的经济效益;发现薇甘菊颈盲蝽是控制薇甘菊的专化性强且取食量大的重要天敌昆虫,实现了对薇甘菊种子扩散和无性传播的有效控制。对薇甘菊的防治,集成了监测预警、应急除治、生物防治、生态修复技术,形成林地薇甘菊绿色防控技术体系,但其防控仍是局部的,未来还需要不断突破,使对薇甘菊的局部应急防控逐步转为大面积的持续生态控制。     

国内外蝗害治理技术现状与展望

本文首先概述了国内外蝗虫发生与为害的态势,总结了现阶段我国蝗虫发生与为害的主要特点:即农田飞蝗暴发频繁而且严重,草原土蝗的发生时常造成严重的经济损失,而且侵入城市干扰市民生活,我国与周边国家之间蝗虫过境迁移频繁,使用化学农药污染环境和农产品;分析了国内外蝗虫防治对策与技术的发展现状,重点介绍了应急防治和可持续治理对策、...     

HISTORICAL EVIDENCE FOR POPULATION DYNAMICS OF TIBETAN MIGRATORY LOCUST AND THE FORECAST OF ITS OUTBREAK*

Abstract The Tibetan migratory locust (Locusta migratoria tibetensis Chen) is the highest altitude distributed subspecies among the 10 subspecies of migratory locusts. It was discovered and described as new subspecies in 1963. It is mostly distributed above an elevation of 3 000 m, with the highest up to 4 600 m, on the “Roof of the World,” viz. the Qinghai-Xizang Plateau in southwestern China. Recent study on the historic literature revealed ancient records of locust plagues caused by Locusta migratoria tibetensis Chen in many regions of Xizang (Tibet). These disasters took place during 124 years stretching from 1828 to 1952. Forty-five places were infested by locust swarms, and from 1846 to 1857 locust disasters occurred sucessively in 12 years, and affected 18 places of Xizang. At the severe disaster regions crops were damaged by locusts in such a degree that there was no harvest at all. At the same time, locust plagues due to another subspecies also occurred in the plains between the Yellow River and Huaihe and Haihe Rivers in East China. The disasters in Xizang were caused by the Tibetan migratory locust, while in Huang-Huai-Hai Plain disasters were due to the Oriental migratory locust Locusta migratoria manilensis (Meyen). This study not only provides the evidence that the Tibetan migratory locust has been existing as a separate subspecies with a long history, but also reveals the relevant years of locust plagues, their regional distribution and intermittent rules of locust plagues. It also offers a scientific basis for forecasting Tibetan migratory locust disasters and related monitoring strategies; as well as understanding the close relationship between the outbreak of the migratory locust and drought.     

Development of strategies for the incorporation of biological pesticides into the integrated management of locusts and grasshoppers

• 1 Effective biological pesticides based on oil formulation of deuteromycete fungal spores have been developed for use against locusts and grasshoppers. The isolate IMI 330189 of Metarhizium anisopliae (flavoviride) var. acridum has been registered, extensively field tested and its operating characteristics explored. It should form an powerful component technology in the integrated management of locust and grasshopper pests.
• 2 The particular advantages of Metarhizium anisopliae were found to be efficacy and persistence, low vertebrate toxicity, little environmental impact, conservation of natural enemies and potential for recycling. Additional socio-economic advantages include the possibility of local production, ease of disposal and versatility in use. The principal disadvantages relate to operating characteristics such as slower speed of kill and slightly greater lability in storage than chemical pesticides.
• 3 Strategies are being developed to integrate biological control agents into locust and grasshopper management schemes; for Metarhizium the accent is placed on: (i) treating the pest before it invades crops and (ii) situations with a high premium on environmental issues.
• 4 For some pest situations, fast-acting chemical pesticides will still be necessary for crop protection.
• 5 A cheaper biological agent, such as Nosema locustae, with the capacity to persist in the pest insect population would be useful. Research is recommended on the long-term impact of Nosema in Africa.
• 6 An evaluation of the utility of the manual destruction of egg pods leads to the conclusion that we should consider the possibility of importing egg parasitoids, such as Scelio parvicornis from Australia, into Africa.
• 7 Further development work is needed to clarify the economics and politics of locust and grasshopper control; to improve the regulatory framework for biopesticides; to inform key decision makers of the availability and potential of Metarhizium; and to implement the bio-intensive IPM strategies described.

     

我国农业害虫综合防治研究现状与展望

害虫综合防治作为农业生产的一项重要策略,在农业可持续发展中具有举足轻重的作用。近年来,针对我国害虫防治所存在的技术需求,科技部等部门先后通过973计划、863计划、科技支撑计划和农业行业专项等对重要害虫防治研究立项支持。通过这些项目的实施,我国建成了一支由国家和省级科研单位和大学组成的专业科研队伍和研究平台,对害虫监测预警技术、基于生物多样性保护利用的生态调控技术、害虫生物防治技术、化学防治技术、抗虫转基因作物利用技术等方面的研究取得了一系列的重要进展,研究建立了棉花、水稻、玉米、小麦和蔬菜等作物重要害虫的综合防治技术体系,并在农业生产中发挥了重要作用。以基因工程和信息技术为代表的第二次农业技术革命的到来,推动了害虫综合防治的理论发展,为害虫综合防治技术的广泛应用提供了新的机遇。地理信息系统、全球定位系统等信息技术和计算机网络技术的应用,提高了对害虫种群监测和预警的能力和水平,转基因抗虫作物的商业化种植等技术的应用显著增强了对害虫种群的区域性调控效率。针对产业结构调整和全球气候变化所带来的害虫新问题,进一步发展IPM新理论与新技术将成为我国农业昆虫学研究的重要方向之一。     

河北省黄骅市三个重点蝗区两个时段土壤湿度的遥感提取

蝗灾是人类历史上重要的自然灾害之一,影响蝗灾爆发的因素很多,其中土壤湿度是重要的影响因素之一。以位于河北省黄骅市境内的3个重点蝗区——黄灶、杨官庄和藤南大洼为监测样区,利用高时间分辨率MODIS遥感影像数据,分别提取2002年(东亚飞蝗大发生年)秋蝗产卵期到夏蝗孵化期间的土壤湿度信息以及2004年(东亚飞蝗轻为害年)相同时段的土壤湿度信息,发现蝗灾大爆发年份的土壤湿度明显低于轻发生年份,在秋蝗的产卵期(9—10月)和夏蝗的孵化期(3—5月)差异尤为明显。     

飞蝗嗅觉的细胞与分子机制研究进展

生命的进化依赖于其周边的化学环境,通过对这些化学物质的感受,适应环境,生命得以繁衍。直到现在,各种有机体仍然保留着这种古老而有效的感知方式。飞蝗是世界性的农业大害虫,其很多行为如远距离迁飞、聚集、取食、产卵等是其造成灾害的重要生物学因素,而这些行为都与其感受化学信息相关。深入研究飞蝗感受化学信息的机制对于揭示生物感受化学信息的分子和细胞机制的多样性,设计出可以激发或钝化这些蛋白质的引诱剂或忌避剂,进而防治害虫等具有重要意义。该文主要介绍了该课题组在东亚飞蝗(Locusta migratoria manilesis)感受化学信息机制方面的一些进展。通过超微结构研究发现在飞蝗触角上至少有毛形、锥形、腔锥形和刺形4种类型的化学感受器,明确了各种感受器的超微结构特征,其中毛形和锥形是重要的嗅觉感受器。以此为基础,单感受器电位记录试验结果表明飞蝗触角上的毛形感受器至少有7种功能亚型,其中5种亚型每个感受器含有2个神经原,2种亚型每个感受器含有3种神经原。初步明确了飞蝗毛形感受器神经原对一些化学信息的编码特征。在飞蝗的触角中鉴定出了飞蝗气味分子结合蛋白(LmigOBP1),通过免疫细胞化学定位实验证明该蛋白特异表达在飞蝗毛形和锥形感受器的淋巴液中,而且在胚胎即将孵化前就开始表达,此后在各个胚后发育时期都表达,说明该蛋白可能参与飞蝗胚后发育的所有阶段的嗅觉活动。采用荧光竞争结合实验方法,明确了LmigOBP1对有15～17个碳原子的直链的脂肪族醇、酯或醛有很强的亲和力,说明该蛋白有结合特异性。采用生物信息学技术模拟出了更为合理的LmigOBP1的三维结构,通过对接实验,提出了飞蝗气味分子结合蛋白结合腔中可能参与结合十五醇的氨基酸残基。之后通过定点氨基酸突变将59位的丝氨酸、74位的天冬酰氨和87位的缬氨酸分别用丙氨酸替代获得三个突变体蛋白(S59A、N74A、V87A),通过与野生型蛋白荧光竞争结合实验结果的比较,发现突变体S59A的结合模式与野生型相同,N74A几乎丧失了全部结合能力,而V87A则对有些气味分子的结合能力有较大改变。因此,位于结合腔开口处的74位天冬酰氨是该蛋白的重要结合位点,而位于结合腔底部的87位缬氨酸也是结合位点。结合前人的结果,我们首次提出了昆虫气味分子结合蛋白依赖位于结合腔开口处的亲水性氨基酸实现对气味分子的初始识别的假说。文章最后对今后研究的一些重点进行了讨论。     

Analysis of the development of major plagues of the Australian plague locust Chortoicetes terminifera (Walker) using a simulation model

The development and decline of all the past major plagues of Chortoicetes terminifera in Australia has been analysed using all available locust data and a simulation model to estimate the course of events for periods when few locusts were reported. The model is based on the developmental biology of the locust and includes methods of estimating the duration of egg, nymphal and adult development and uses a pasture growth index and potential night displacement index to assess likely survival and migration. The analysis shows that five of the six plagues originated in the arid interior, where good spring and summer rain allowed two or three consecutive generations of successful breeding, before emigration to the agricultural country occurred in the late summer or early autumn. This is contrary to the idea held previously that most plagues developed from local breeding in established outbreak areas in the agricultural belt. The applications of these results, to improve population monitoring and control strategy by suggesting the best timing for surveys and when control would have most effect, are discussed.