二十一世纪以来我国水稻害虫治理成就与展望

水稻是我国最主要的粮食作物,对于保障粮食安全具有重要意义。本文从21世纪以来近20年我国水稻主要害虫演变及其主要影响因子、水稻害虫的非化学防控技术和应急防控技术等方面综述了进入21世纪以来的主要成就,并从进一步提高害虫预测预报水平、加快抗性品种的培育与应用、强化绿色防控技术开发、集成与创新、提高专业化服务组织能力和服务水平、加强政策保障等方面进行了展望。     

二十一世纪以来棉花害虫治理成就与展望

本文对21世纪以来的20年间我国棉花害虫治理研究进展进行了回顾,从Bt棉花害虫种群地位演替、靶标害虫对Bt棉花抗性演化、棉花-害虫-天敌化学通讯三个方面总结了棉花害虫生物学与生态学研究进展,从预测预报、棉花抗虫性利用、生态调控、理化诱控、生物防治、化学防治等方面梳理棉花害虫防控关键技术研发概况,以棉铃虫、盲蝽两大主要害虫为例介绍了棉花害虫绿色防控技术体系创新应用。最后,从我国棉花产业发展现状出发,对今后一段时间我国棉花害虫防控研究与实践进行了展望。     

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。     

稻飞虱嗅觉相关基因及功能的研究进展

稻飞虱是我国及亚洲各水稻产区的重大害虫,在我国成灾危害的种类主要为白背飞虱Sogatella furcifera、褐飞虱Nilaparvata lugens、灰飞虱Laodelphax striatellus.稻飞虱不仅通过韧皮部吸取汁液而且传播多种水稻病毒,对我国水稻每年产量巨大损失.目前,稻飞虱对多种常用化学杀虫剂产生了较高的抗性.因此,急需寻找新的绿色防治方法.当前,"反向化学生态"是化学防治的理想替代方案之一,即通过研究昆虫重要的嗅觉基因功能,揭示嗅觉感受机制,从而找到对昆虫具有吸引作用的小分子化合物,制备诱芯进行田间诱集的绿色防控方法.已有研究证实,嗅觉感受在稻飞虱对水稻植株的定位及危害中发挥重要作用,近年有关稻飞虱嗅觉感受分子机制研究方面也取得不少进展.本文对此进行综述和展望,以期为推动基于嗅觉感受的稻飞虱绿色防控技术的研发提供参考.     

中国农业害虫防治科技70年的成就与展望

新中国成立70年以来,随着农业生产方式的不断变革和科技进步,农业害虫的防治策略从20世纪50年代的农业防治发展到80年代的综合防治和现阶段的绿色防控,害虫防治越来越高效、科学和环保。中国农业昆虫学家先后研究明确了水稻、小麦、玉米、棉花、蔬菜和果树等作物主要害虫发生规律,创新了一系列监测预警、生物防治、物理防治、化学生态调控、抗药性治理和抗虫育种技术,构建了以重要作物生产过程和重大致灾害虫为对象的综合防治技术体系。研发的以农业防治为主的蝗虫防控技术体系、以异地测报治理为主的粘虫Mythimnaseparata防控技术体系、以化学农药应急防治为主的稻飞虱防控技术体系、以生物防治为主的玉米螟Ostriniafurnacalis防控技术体系和以转基因技术为主的棉铃虫Helicoverpaarmigera防控技术体系等害虫治理模式,已成为国际农业害虫防治的经典案例。展望未来,信息技术和人工智能技术、基因组技术、农业生物技术等高新技术发展正推动害虫智能化精准识别与监测预警、智能化精准对靶施药、基因诊断与快速检测、害虫种群遗传调控、区域性生态调控和转基因防治技术的不断创新与广泛应用。     

苹果蠹蛾的综合防控和遗传控制研究进展

苹果蠹蛾是仁果类水果的重要检疫害虫,在世界各地造成了巨大的经济损失。目前对其化学防治、化学生态调控、病毒等防治方法研究较多,但仍不能满足防控该害虫的需要,对新型防控技术的需求日益增强。不育昆虫释放技术(SIT)是一种可控制甚至根除靶标害虫的环境友好型防控技术,但传统SIT技术存在一定的局限性,如较难区分性别与筛选雌雄虫、辐射不育昆虫的交配竞争力和适合度降低等问题,这些缺陷随着昆虫遗传修饰技术的发展将得以解决,并将在害虫防控进程中起到积极作用。本文综述了苹果蠹蛾主要防控技术研究现状,介绍了通过遗传修饰技术改善SIT的技术策略,并综合分析了我国开展苹果蠹蛾遗传修饰研究情况和将其应用在苹果蠹蛾防控体系中的可行性及优势。     

中国稻田昆虫群落多样性及生态调控功能研究进展

稻田昆虫群落是农业昆虫群落总体的重要组成部分,也是稻田生态系统的重要结构。本文综述了我国稻田昆虫群落多样性及生态调控功能研究进展。显示,我国的稻田昆虫群落研究,主要围绕天敌资源利用与水稻害虫防治两个方面,且基于水稻害虫防治中心目标开展。而且,稻田昆虫群落常被分为捕食性昆虫、寄生性昆虫、中性昆虫、水稻害虫等亚群落或功能团被研究,且昆虫群落中重要天敌昆虫种群与重要水稻害虫种群密切联系。为此,本文主要就我国稻田昆虫群落与组成、稻田昆虫多样性与资源、水稻害虫发生动态、防治方法策略与害虫生态调控、食物网营养关系与能流、采样技术方法、稻田生态安全性评价指示生物等进展进行了介绍,并指出了未来发展的方向。     

豆野螟的生物防治研究进展与展望

豆野螟Maruca vitrata是豇豆等豆类作物的世界性重要害虫,常年在亚热带地区严重发生,防控难度很大。传统的化学防治方法难以对其进行长久且有效的控制,因而造成害虫抗药性增强、超范围使用化学农药等诸多不良现象,严重威胁人民群众身体健康与生态安全。而生物防治作为减少化学农药用量与残留的关键技术之一,在当前我国绿色农业高速发展期更应引起研究人员的高度重视。因此,本文围绕豆野螟生物防治的研究现状与进展,分别从昆虫性信息素、天敌昆虫资源、昆虫病原物、植物源农药等4个方面进行了概述,并深入探讨了我国豆野螟生物防治领域的研究前景与方向,为豆野螟绿色防控体系的全方位建设提供参考,助力我国绿色农业高质量发展。     

水稻害虫化学生态调控研究进展

自然界中,在昆虫和植物种内与种间都存在着复杂的化学联系。开发利用生态系统中这些调控生物种内种间关系的生态功能分子,可望有效降低害虫的种群密度,从而减少化学农药的使用。本文根据目前国内外在利用生态功能分子调控水稻害虫方面的最新研究成果,分别就利用昆虫性信息素、水稻挥发物、非寄主植物提取物、化学激发子以及遗传改良水稻品种等在调控水稻害虫及其天敌中作用的研究进展进行了综述,并提出了今后的研究重点与方向。希望通过本文能促进化学生态调控技术在水稻害虫治理中的应用,以减轻水稻害虫治理对化学农药的依赖。     

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。     

稻飞虱灾变机理及可持续治理的基础研究

稻飞虱(褐飞虱、白背飞虱和褐飞虱)是威胁我国粮食安全最大的生物灾害。本文基于稻飞虱致害能力的高度变异性、对农药的高适应性、传播病毒病和具有远距离迁飞能力等特点,以及研究中存在的稻飞虱迁飞动态、致害性变异和种间互作关系等灾变机理机制不清楚,提出了稻飞虱迁飞时空动态、致害性变异、稻飞虱传播的病毒病、农药对稻飞虱及其天敌的生态毒理效应、稻飞虱基因组数据分析和稻田生态系统对稻飞虱种群数量调控功能6个研究发展方向以阐明稻飞虱灾变的内在机理,为稻飞虱可持续治理体系建设提供理论依据。     

Reprint of: Biological control of rice insect pests in China

Rice is one of the most important food crops in the world. China has the second largest area of the rice growing in the world and the highest yield of rice produced. Infestation by insect pests, especially rice planthoppers, stem borers and leaf folders, is always a serious challenge to rice production in China. Current methods for controlling insect pests in China mainly include good farming practices, biological control, breeding and growing resistant varieties, and the use of chemical insecticides. However, for farmers, the favorite method for insect pest control is still the application of chemical insecticide, which not only causes severe environmental pollution and the resurgence of herbivores but also reduces populations of the natural enemies of herbivores. To control insect pests safely, effectively and sustainably, strategies encouraging biological control are currently demanded. Here we review the progress that has been made in the development and implementation of biological controls for rice in China since the 1970s. Such progress includes the species identification of the natural enemies of rice insect pests, the characterization of their biology, and the integration of biological controls in integrated pest management. To develop effective ecological engineering programs whose aim is to implement conservation biological controls, further research, including the evaluation of the roles of plants in non-crop habitats in conservation biological controls, volatiles in enhancing efficiency of natural enemies and natural enemies in manipulating insect pests, and education to increase farmers’ knowledge of biological controls, is proposed.     

昆虫内共生菌沃尔巴克氏体抗病毒研究进展

植物病毒病是危害我国蔬菜生产的第一大病害,而烟粉虱Bemisia tabaci Gennadius、蓟马和蚜虫等小型昆虫是蔬菜病毒病的主要传播媒介.虫传病毒病害的防控策略复杂且难度大,目前生产上主要依赖化学农药防治介体昆虫,预防与控制蔬菜病毒病.种植户化学杀虫药剂的不合理使用、甚至滥用,导致媒介昆虫抗药性、杀虫剂污染与残留等问题,严重威胁农产品安全与生态安全.发展高效控制媒介昆虫及其传播重大病毒病害防控技术是保障食品安全、蔬菜产业健康可持续发展的迫切需求.内共生菌沃尔巴克氏体Wolbachia是节肢动物体内广泛存在并经卵传播的革兰氏阴性胞内次生共生细菌,约65％的昆虫天然携带沃尔巴克氏体.沃尔巴克氏体对宿主昆虫具有胞质不亲和、产雌孤雌生殖、雌性化或者杀雄作用等生殖调控作用,同时抑制虫媒病毒病在昆虫体内的复制和传播.基于沃尔巴克氏体的蚊媒及蚊媒病毒病控制研究与应用取得了重大进展,现就沃尔巴克氏体抗病毒及其应用的最新进展和未来发展进行综述,为发展蔬菜害虫及其传播病毒病防控技术提供新思路.     

转基因水稻外源基因向近缘种群漂流和渐渗的研究进展

水稻是我国最重要的粮食作物之一,我国有8亿以上的人口以稻米作为主食。但在水稻生产中,由于病、虫、草害及不良气候等逆境因子的影响,严重制约了水稻的高产、稳产。转基因生物技术的迅速发展,为水稻抗性育种提供了新途径。自20世纪80年代以来,我国全方位地开展了转基因水稻的研发,目前已经培育出大量的抗病、抗虫、抗除草剂和抗逆的转基因水稻品种,这将为提高我国水稻的生产力和确保粮食安全做出重要的贡献。但转基因水稻的基因漂流及其可能带来的生物安全问题备受关注。已有报道证明,外源转基因可以通过异交向非转基因品种和野生近缘种漂流。在不同的试验条件下,抗除草剂基因有0．05％-0．53％逃逸的可能,其向不育系的最大漂移频率可达4．518％。抗虫基因向相邻非转基因水稻的平均漂移频率最高为0．875％。因此,本文对水稻与其近缘野生种的杂交情况,转基因水稻外源基因向非转基因品种、野生近缘种以及野生非近缘种的漂流和渐渗及其潜在的生态环境风险等方面进行了简要分析,并对转基因水稻的发展进行了展望,以期为转基因水稻的安全应用提供参考。     

Integrated rice insect pest control in the Guangdong Province of China

There are about 13 species of rice insect pests which are common and of major significance in Guangdong Province, China. Rice pest management in China is based on cultural practices, biological control, insecticides, light traps, varietal resistance and other control methods. Natural control by preservation of natural enemies of pests plays a very positive role in the integrated control of rice pests. The major measures and techniques of these control methods are mentioned in this paper. A list of main insect pests of rice, their natural enemies and some examples of the results of rice pest integrated control in Guangdong Province, China, are also given.     

Impact of insect-resistant transgenic rice on target insect pests and non-target arthropods in China

Progress on the research and development of insect-resistant transgenic rice, especially expressing insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis （Bt）, in China has been rapid in recent years. A number of insect-resistant transgenic rice lines/varieties have passed restricted and enlarged field testing, and several have been approved for productive testing since 2002 in China, although none was approved for commercial use until 2006. Extensive laboratory and field trials have been conducted for evaluation of the efficiency of transgenic rice on target lepidoteran pests and potential ecological risks on non-target arthropods. The efficacy of a number of transgenic rice lines currently tested in China was excellent for control of the major target insect pests, the rice stem borers （Chilo suppressalis, Scirpophaga incertulas, Sesamia inferens） and leaffolder （ Cnaphalocrocis medinalis）, and was better than most insecticides extensively used by millions of farmers at present in China. No significantly negative or unintended effects of transgenic rice on non-target arthropods were found compared with non-transgenic rice. In contrast, most of the current insecticides used for the control of rice stem borers and leaffolders proved harmful to natural enemies, and some insecticides may directly induce resurgence of rice planthoppers. Studies for developing a proactive insect resistance management of transgenic rice in the future are discussed to ensure the sustainable use of transgenic rice.     

生态安全研究进展

随着全球变化的不断加速,生态安全研究已成为国内外研究的热点。国外对生态安全的研究始于1970年代末,按照时间顺序和研究内容可以分为安全定义的扩展、环境变化与安全的经验性研究、环境变化与安全的综合性研究及环境变化与安全内在关系研究四个阶段,当前已进入环境变化和安全内在关系的探讨。我国生态安全研究始于1990年代,研究处于起步阶段,理论和实践研究尚待深入。生态安全应是指人与自然这一整体免受不利因素危害的存在状态及其保障条件,并使得系统的脆弱性不断得到改善。生态安全的本质有两个方面,一个是生态风险,另一个是生态脆弱性。生态安全的科学本质是通过脆弱性分析与评价,利用各种手段不断改善脆弱性,降低风险。生态安全与可持续发展是直接相关的,主要表现在以下方面:生态安全是可持续发展的基石,它是可持续发展追求的目标之一;生态安全与可持续发展具有内涵和目标的一致性;生态安全是对可持续发展概念的补充和完善。今后我国的生态安全研究应注意的四个方面是:概念与学科体系研讨、建立和完善;技术与方法;重点研究领域和重点研究区域;生态安全维护与生态环境管理调控     

绿肥在我国旱地农业生态系统中的服务功能及其应用

旱地农业分布面积广、增产潜力大,在保障我国粮食安全方面占有重要地位,但也面临着水资源短缺、土壤贫瘠、水土流失严重和不可再生资源利用效率低等问题。绿肥不仅具有提高土壤质量、调节土壤养分和增强土壤水分蓄纳能力,从而改善作物生长环境,促进作物持续高产稳产的作用,而且在增加农田生态系统生物多样性、提高地表覆盖度、减少养分向环境中的无效损失、增强农田系统气体调节功能、提高病虫草害的生物防控等方面也具有显著的生态效益。在全球气候变化加剧、生态环境恶化和农产品需求改变等新形势下,以肥用为主要目的的传统绿肥种植应用技术已不能满足当前农业发展的需求,需要加强旱地绿肥种质资源的选育工作,通过研制新的适应新形势的全国绿肥区划,构建适应不同区域的绿肥种植模式,优化和研发适应现代化生产水平的耕作栽培技术,探究绿肥综合效益评价体系,为旱地农业区改善生态环境、提高经济效益,构建资源节约、生态保育型的绿肥应用模式,充分挖掘绿肥效益提供科学依据和技术支撑。     

转基因抗虫水稻对生物多样性的影响

水稻是我国最重要的粮食作物,然而虫害造成的产量损失每年高达一千万吨以上。研究表明,转基因抗虫水稻对二化螟、三化螟和稻纵卷叶螟等水稻主要鳞翅目害虫具有高抗性,可以大幅度减少化学杀虫剂的使用。在不使用农药的情况下,在抗虫转基因水稻田中的害虫密度大幅度减少的同时,可以显著地增加中性昆虫及捕食性天敌数量和种类,显示出稻田生态系统和生物多样性的向良性发展的趋势。转基因水稻花粉向非转基因水稻品种的基因飘流实验表明,随着栽种距离的增大而显著减小,到间隔6.2 m时基因飘流频率已低于0.01%。转基因抗虫水稻的应用,对于保障我国粮食安全,保持农业可持续发展,保护生物多样性和生态环境尤其是在大幅度减少农药使用量方面具有重要意义。文章综述了转基因抗虫水稻研制进展及其对生物多样性的影响,并对农作物害虫防治的未来研究方向和发展趋势进行展望,以期为转基因抗虫水稻更好的应用提供借鉴。     

山水林田湖草生态保护修复的理论支撑体系研究

山水林田湖草生态保护修复关系到我国生态文明建设和美丽中国建设进程,关系到国家生态安全和中华民族永续发展。开展山水林田湖草生态保护修复是生态文明建设的重要内容,是贯彻绿色发展理念的有力举措,也是破解当前生态环境与经济发展之间难题的必然要求。通过总结梳理当前我国山水林田湖草生态保护修复工作的进展与概况,立足于“山水林田湖草是生命共同体”的理论核心,详细阐释了山水林田湖草生态保护修复的内涵及理论体系。山水林田湖草生命共同体的基础理论是以生态系统生态学为支撑,基于流域生态学、恢复生态学和景观生态学的理论诠释山水林田湖草生命共同体的时空区域尺度及流域内部各生态系统之间的耦合机制,通过复合生态系统理论构建山水林田湖草生命共同体的社会、经济、自然生态系统的“架构”体系,明确了流域可持续发展是山水林田湖草生命共同体的最终发展目标。在构建山水林田湖草生态保护修复理论支撑体系的基础上,进一步总结凝练了山水林田湖草生态保护修复的技术体系,包括生态保护、修复与恢复技术、生态建设技术、生态功能提升技术、生态服务优化技术与监督管理技术等,为我国山水林田湖草生态保护修复工作提供坚实的理论和技术支撑体系。