新疆地區(qū)蝗蟲發(fā)生與監(jiān)控問題探析,植物保護(hù)論文

新疆地區(qū)蝗蟲發(fā)生與監(jiān)控問題探析,植物保護(hù)論文內(nèi)容摘要：因蝗蟲種群種類多、分布范圍廣，導(dǎo)致新疆是我們國家蝗蟲災(zāi)禍發(fā)生最突出、最典型的地區(qū)，也是遭受鄰國蝗蟲跨境危害最嚴(yán)重的地區(qū)。本文概述了幾十年來新疆蝗蟲基礎(chǔ)理論研究及監(jiān)測預(yù)警與防控技術(shù)進(jìn)展，同時總結(jié)了中哈邊境蝗蟲跨境遷飛經(jīng)過及雷達(dá)監(jiān)測的最新研究結(jié)果，并就中亞遷飛場理論和實證研究、區(qū)域遷飛害蟲監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)平臺建立和生物防治技術(shù)三個方面進(jìn)行了瞻望，以期為監(jiān)測和治理新疆本地蝗蟲及西北邊境遷飛害蟲提供科學(xué)根據(jù)和技術(shù)支撐。本文關(guān)鍵詞語：蝗蟲;適應(yīng)機(jī)理;跨境遷飛;昆蟲雷達(dá);中哈邊境;AdvancesinresearchonlocustsandlocustmonitoringtechnologyinXinjiangYUBing-JieChenJi-JunJIRongCollegeofLifeSciences,XinjiangNormalUniversity,KeyLaboratoryofConservationandManagementofSpeciesDiversityinXinjiang,InternationalResearchCenterofCross-borderPestManagementinCentralAsiaXinjiangUygurautonomousRegionlocustPestPredictionandControlCenterAbstract：Becauseithasbothalargenumberofspeciesandawidedistributionoflocusts,andalsosuffersseriouscross-borderinvasionsoflocustsfromneighboringcountries,Xinjiangisthemostprominent,andtypical,locustplagueareainChina.Thispapersummarizesadvancesintheoreticalresearchonearlywarningmethodsfor,andintegratedmanagementof,locustsinXinjiangoverthepastdecade,andreviewsrecentresearchoncross-bordermigrationandradarmonitoring.Inaddition,theoreticalandempiricalstudiesontheinsectmigrationzoneinCentralAsia,theestablishmentofregionalpestmonitoring,constructionofaforewarningnetworkplatformandbiologicalcontroltechnologyarediscussedindetail.WehopethisinformationprovidesascientificbasisandtechnicalsupportforthecontroloflocustsinXinjiangandformonitoringmigratorypestsonChinasnorthwesternborder.新疆是我們國家蝗蟲災(zāi)禍發(fā)生最突出、最典型的地區(qū)之一，也是遭受鄰國蝗蟲跨境危害最嚴(yán)重的地區(qū)之一。新疆草原蝗蟲種類多、分布廣、數(shù)量大、災(zāi)禍頻發(fā)，每年平均發(fā)生草原蝗災(zāi)約2106hm2，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7106元，嚴(yán)重影響到新疆畜牧業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展〔熊玲，2002〕。據(jù)報道，1986-1991年新疆蝗蟲發(fā)生面積3.95106hm2，華而不實嚴(yán)重地區(qū)面積2.71106hm2，蝗蟲發(fā)生面積占新疆草原可利用面積的8.5%〔熊玲，2018〕。1992-2001年期間，蝗害發(fā)生面積為7.06105hm2，嚴(yán)重危害面積為4.49105hm2，華而不實1999年、2000年新疆蝗蟲災(zāi)禍最為嚴(yán)重，蝗災(zāi)發(fā)生面積高達(dá)2.67106hm2，嚴(yán)重發(fā)生面積高達(dá)1.33106hm2〔楊洪升和楊婷，2006〕。與此同時，鄰國哈薩克斯坦境內(nèi)的蝗蟲?？缇尺w飛至新疆邊境區(qū)域危害，突發(fā)性的蝗災(zāi)給新疆邊境區(qū)域造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)損失〔黃輝和朱恩林，2001〕。1999年由哈薩克斯坦國遷飛入境的亞洲飛蝗Locustamigratoriamigratoria在塔城地區(qū)的擴(kuò)散面積高達(dá)106hm2，嚴(yán)重危害面積3.56106hm2，華而不實農(nóng)田1.39106hm2，草場2.17106hm2，并導(dǎo)致2.01105hm2農(nóng)田絕收，直接經(jīng)濟(jì)損失3.26108元〔范福來，2018；哈瑪爾和韓小虎，2020〕。鑒于中國與哈薩克斯坦邊境〔后文簡稱為中哈邊境〕蝗蟲跨境遷飛危害的嚴(yán)重性，2002年兩國共同簽署(中國農(nóng)業(yè)部和哈薩克斯坦共和國農(nóng)業(yè)部關(guān)于防治蝗蟲及其它農(nóng)作物病蟲害合作的協(xié)議〕。近幾十年來，經(jīng)過幾代人的努力，與周邊國家加強(qiáng)國際合作，聯(lián)合攻關(guān)，新疆蝗蟲基礎(chǔ)研究及監(jiān)控技術(shù)獲得了長足發(fā)展。1新疆蝗蟲種類多樣性陳永林〔1980〕和陳永林等〔1981〕及劉舉鵬〔1995〕對新疆蝗蟲的形態(tài)特征包括成蟲的辨別、卵塊的辨別、蝗蝻的辨別作了較全面的描繪敘述，記載蝗蟲種類有62屬157種，新疆蝗蟲區(qū)系分布與植被類型關(guān)系進(jìn)行研究，而且新疆蝗蟲群落具有明顯的垂直分布格局〔黃人鑫和何斌，1984；喬永民等，2001〕，這些研究結(jié)果對新疆蝗蟲開展后續(xù)研究具有重要參考價值。隨著對新疆蝗蟲不斷深切進(jìn)入研究，截至當(dāng)前報道新疆蝗蟲種類有65屬177種〔龔建寧，2001〕。20世紀(jì)70年代前，亞洲飛蝗是新疆最主要的致災(zāi)類群，20世紀(jì)80年代后，新疆草原優(yōu)勢蝗蟲群落組成發(fā)生了明顯的地域性和生態(tài)地理分異變化，意大利蝗Calliptamusitalicus、黑腿星翅蝗C.barbarus、西伯利亞蝗Gomphocerussibiricus、寬須蟻蝗Myrmeleotettixpalpalis、黑條小車蝗Oedaleusdecorus、紅脛戟紋蝗Dociostauruskraussikraussi等10余種蝗蟲演變?yōu)閮?yōu)勢種類〔龔建寧，2001〕，新疆草原蝗蟲種群由單優(yōu)向多優(yōu)的演替規(guī)律，總體呈現(xiàn)出棲息于荒漠草原和山地草原的旱生、中生的蝗蟲類群趨于嚴(yán)重發(fā)生。以新疆7種優(yōu)勢蝗蟲為例，研究得出不同蝗蟲其口器、消化道構(gòu)造及其消化道內(nèi)微生物菌群與其取食不同寄主有密切關(guān)系〔曾獻(xiàn)春等，2007；何雪青等，2008；王晗等，2018a,2018b〕。2溫度對蝗蟲發(fā)生的影響及其適應(yīng)機(jī)理自20世紀(jì)70年代新疆氣候變暖趨勢明顯，據(jù)研究報道新疆蝗蟲持續(xù)嚴(yán)重發(fā)生與同期氣候變暖有顯著相關(guān)性。隨溫度升高，春季蝗卵孵化時間提早，秋季產(chǎn)卵時間延長，有效積溫增加，蝗蟲危害期延長〔任金龍等，2020,2021a〕。溫度、降水是影響蝗蟲生長發(fā)育的關(guān)鍵因子〔楊洪升等，2007；李煥等，2018；李新燕等，2018〕，尤其溫度對新疆蝗蟲的發(fā)生具有明顯影響〔楊洪升等，2008；齊貴英等，2018；王晗等，2020〕。通過對新疆典型代表種類意大利蝗和西伯利亞蝗的研究發(fā)現(xiàn)，敏感溫度和脅迫溫度下，意大利蝗通過大量合成熱激蛋白HSP70，以提高卵巢耐熱性，保證卵子正常發(fā)生進(jìn)程〔向敏等，2021a,2021b〕。蝗卵具較強(qiáng)的耐寒能力是保證其安全越冬的重要策略之一。越冬經(jīng)過中，蝗卵的過冷卻點〔Super-coolingpoint,SCP〕和冰點〔Freezingpoint,FP〕呈先下降后上升的趨勢，體內(nèi)含水量逐步增加，且與抗寒能力呈正相關(guān)，脂肪、天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu等是蝗卵越冬的主要耐寒物質(zhì)，華而不實脂肪含量總體呈下降趨勢，總游離氨基酸的含量呈先下降后上升趨勢，呼吸代謝變化呈上升趨勢〔葛婧等，2020；何立志等，2021；閆蒙云等，2021a,2021b〕。隨溫度升高，意大利蝗和西伯利亞蝗的成蟲均能夠通過調(diào)節(jié)生理生化物質(zhì)含量、調(diào)整呼吸代謝水平、改變呼吸形式和縮短交配時間等提高蟲體的耐高溫能力〔李娟等，2020；王冬梅等，2020,2021a,2021b；李爽等，2021,2021；任金龍等，2021c；錢雪等，2021,2021〕。研究得出以意大利蝗為代表的棲息在荒漠半荒漠草原的蝗蟲類群具有更強(qiáng)的高溫耐受能力，以西伯利亞蝗為代表的棲息在高山亞高山草原蝗蟲類群的高溫耐受能力則相對較弱?；认x對高溫耐受差異是長期適應(yīng)進(jìn)化的結(jié)果，在新疆氣候持續(xù)變暖條件下，不同生境的蝗蟲類群將在空間分布格局上產(chǎn)生較大變化。棲息于荒漠半荒漠草原、高山亞高山草原的蝗蟲類群將隨溫度升高逐步向高海拔、高緯度區(qū)域遷移，危害范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。研究結(jié)果為地方制定和調(diào)整當(dāng)下區(qū)域蝗蟲災(zāi)禍防控策略提供了科學(xué)根據(jù)。3蝗蟲遷飛及新疆蝗蟲發(fā)生與周邊相鄰國際區(qū)域間的關(guān)系3.1中哈邊境蝗蟲遺傳多樣性及基因流研究中哈邊境區(qū)域都處在中亞干旱區(qū)，地理位置相距較近，海拔高度和小氣候類似，年均氣溫、降水量無顯著差異〔劉瓊等，2021〕，在區(qū)域盛行西北氣流的作用下，中哈邊境區(qū)域蝗蟲常因種群密度、食物或生理因素等發(fā)生遷飛擴(kuò)散。以中哈邊境區(qū)域不同地理種群意大利蝗、黑腿星翅蝗為研究對象，利用線粒體COⅠ、COⅡ、Cytb等作為分子標(biāo)記，結(jié)果表示清楚中哈邊境不同地理種群間、種群內(nèi)的蝗蟲遺傳分化水平低，種群間和種群內(nèi)基因溝通頻繁〔麥季瑋等，2022；徐葉等，2022;Xuetal.,2022〕。3.2蝗蟲遷飛生理及蝗蟲跨境遷飛軌跡與境外蟲源地研究研究表示清楚，蝗蟲卵巢處于Ⅱ級發(fā)育程度，其遷飛能力最強(qiáng)〔任金龍等，2021b〕，且雌蟲的飛行能力強(qiáng)于雄蟲〔劉瓊，2021〕，蝗蟲遷飛時能夠通過改變本身的飛行肌構(gòu)造以適應(yīng)飛行〔竇潔等，2021〕。昆蟲遷飛是一個耗能經(jīng)過，意大利蝗飛行中同時利用糖類與脂類，起飛與短距離飛行時，糖類快速產(chǎn)生能量，長距離飛行主要依靠消耗甘油酯提供能量?；认x遷飛經(jīng)過中其體內(nèi)能源物質(zhì)積累、飛行能力均先上升后下降，糖原積累量與飛行速度顯著相關(guān)，甘油三酯積累量與飛行能力顯著相關(guān)〔竇潔等，2021〕?；跉v史數(shù)據(jù)和資料，利用HYSPLIT和ArcGIS分析中哈邊境亞洲飛蝗的遷飛軌跡與境外蟲源地分布，得出亞洲飛蝗境外蟲源地主要分布在哈薩克斯坦境內(nèi)的齋桑泊、巴爾喀什湖、阿拉湖、阿亞古茲河和哈薩克斯坦境內(nèi)的額爾齊斯河等周圍，并通過不同途徑遷飛至中國新疆的塔城、阿勒泰等邊境區(qū)域〔Yuetal.,2022，已接受〕，亞洲飛蝗跨境遷飛時的風(fēng)向與亞洲飛蝗遷飛方向基本一樣，飛行高度介于300-500m(Yuetal.,2022，已接受〕。研究結(jié)果為把握蝗蟲遷飛關(guān)鍵經(jīng)過及遷飛規(guī)律奠定了基礎(chǔ)，同時為建立中哈邊境害蟲遷飛雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)平臺提供決策根據(jù)。4新疆蝗蟲預(yù)警研究及中哈邊境害蟲遷飛雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)平臺建立與應(yīng)用新疆蝗蟲發(fā)生面積與大氣環(huán)流74項特征值的相關(guān)性分析，建立新疆蝗蟲發(fā)生的長期預(yù)測模型，以提高蝗蟲發(fā)生預(yù)測預(yù)報的準(zhǔn)確性和時效性〔楊洪升等，2008；傅瑋東等，2018〕。利用多年新疆蝗區(qū)遙感MODIS-NDVI數(shù)據(jù)，建立蝗災(zāi)遙感監(jiān)測模型，確定了蝗蟲發(fā)生面積與區(qū)域NDVI呈顯著負(fù)相關(guān)〔楊洪升，2007；于非，2008；楊洪升等，2020〕。基于歷史數(shù)據(jù)，利用GIS技術(shù)結(jié)合多準(zhǔn)則分析法和馬爾可夫鏈方式方法，擬合新疆蝗蟲發(fā)生情況，結(jié)果表示清楚，蝗蟲危害面積擬合的準(zhǔn)確率較高，但異常年份擬合的效果則欠佳〔鄭淑丹，2021〕。利用MaxEm模型預(yù)測西伯利亞蝗蟲在新疆的潛在分布區(qū)，預(yù)測結(jié)果與實際擬合度較好〔楊會楓等，2021〕。鑒于中哈邊境害蟲跨境遷飛危害的嚴(yán)重性和持續(xù)性，新疆科研工作者與蟲源國專家聯(lián)合攻關(guān)，解決區(qū)域間實際生態(tài)問題為導(dǎo)向，加強(qiáng)合作溝通，聯(lián)防聯(lián)治，降低損失，減少國際爭端。2021年新疆師范大學(xué)中亞區(qū)域跨境有害生物聯(lián)合控制國際研究中心野外監(jiān)測實驗站〔后文簡稱為實驗站〕建立。該站位于中哈邊境新疆塔城境內(nèi)的庫魯斯臺草原南部，距離中哈邊境邊界限約3km(4638?N,8252?E〕，海拔443m，占地面積約20000m2。實驗站內(nèi)有昆蟲雷達(dá)、吸蟲塔、高空和地面昆蟲誘捕裝置及小型氣象站等，試驗站完全能夠知足野外監(jiān)測和開展相關(guān)實驗的研究工作。借助實驗站野外監(jiān)測及室內(nèi)研究得出，中哈邊境塔城區(qū)域昆蟲遷飛時段集中在22:00-03:00，遷飛高度介于200-600m，有的遷飛昆蟲種類飛行高度到達(dá)1500m，并發(fā)現(xiàn)寬脛夜蛾P(guān)rotoschiniascutosa、甘薯天蛾Agriusconvolvuli、旋歧夜蛾Anartatrifolii和谷婪步甲Ophonuscalceatus數(shù)量具有明顯的突增突減現(xiàn)象，誘蟲數(shù)量與近地面溫度密切相關(guān)。5瞻望新疆蝗蟲研究和防控獲得了突出成績，但關(guān)于蝗蟲發(fā)生規(guī)律、遷移擴(kuò)散機(jī)制及境外蝗蟲遷飛關(guān)鍵經(jīng)過等領(lǐng)域的研究仍比擬薄弱。利用當(dāng)代昆蟲雷達(dá)技術(shù)及軟件開發(fā)、中亞區(qū)域遷飛害蟲監(jiān)測網(wǎng)建立等與國內(nèi)外尚有較大差距。新疆蝗蟲防治方式方法主要包括化學(xué)防治、生物防治和物理防治等，華而不實以化學(xué)防治為主，生物防治為輔。隨著對草原生態(tài)環(huán)境保衛(wèi)的不斷加強(qiáng)，生物防治日趨得到重視，當(dāng)前新疆常用的生物制劑包括蝗蟲微孢子蟲NosemalocustaeCanning、茚楝素、綠僵菌等，另外，多年來人工招引粉紅椋鳥進(jìn)行草原蝗蟲防治在新疆得到推廣應(yīng)用，因而適應(yīng)新疆蝗區(qū)干旱環(huán)境條件的生物制劑選擇和推廣應(yīng)用仍需加強(qiáng)。根據(jù)昆蟲遷飛場的基本條件及中亞區(qū)域昆蟲遷飛數(shù)據(jù)和資料，提出中亞遷飛場〔InsectmigrationzoneinCentralAsia〕，其理論和實證需進(jìn)一步研究。因而，多層次、多角度、跨學(xué)科研究解析新疆蝗蟲種群消長與災(zāi)變規(guī)律及其機(jī)制，使新疆蝗蟲得到持續(xù)有效控制，以實現(xiàn)新疆畜牧業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展。以下為參考文獻(xiàn)[]ChenYL,1981.Locuststudyautonomousregion:locustdistributioninUrumqi,Xinjiang.ActaEntomologicaSinica,24(2):17-27.[陳永林,1981.新疆維吾爾自治區(qū)的蝗蟲研究:蝗蟲的分布.昆蟲學(xué)報,24(2):17-27.][]ChenYL,LiuJP,HuangCM,SunLB,1980.ControlofGrasshoppersinXinjiang.Urumqi:XinjiangPeoplesPublishingHouse.23-34.[陳永林,劉舉鵬,黃春梅,孫立幫,1980.新疆蝗蟲及其防治.烏魯木齊:新疆人民出版社.23-34.][]DouJ,ZhangRY,LiuM,QianX,XiaoHW,RomanJ,JiR,2021.Comparisonofflightmuscleandenergyconsumptionofpreandpost-flightinCalliptamusitalicus(Orthoptera:Acrididae).PrataculturalScience,34(8):1721-1726.[竇潔,張若燕,劉敏,錢雪,肖宏偉,RomanJashenko,季榮,2021.飛行前后意大利蝗飛行肌及能源消耗比擬.草業(yè)科學(xué),34(8):1721-1726.][]FanFL,2018.TheLocustsDisasterManagementinXinjiang.Urumqi:XinjiangScienceandTechnologyPublishingHouse.[范福來,2018.新疆蝗蟲災(zāi)禍治理.烏魯木齊:新疆科學(xué)技術(shù)出版社.97-99.][]FuWD,YaoYL,LiXJ,LiuJ,2018.Studyonthemodelbetweentheareaofgrasshopperoccurrenceandindexesofatmosphericcirculation.PrataculturalScience,26(12):124-130.[傅瑋東,姚艷麗,李新建,劉靜,2018.新疆草原蝗蟲發(fā)生面積與大氣環(huán)流特征量指數(shù)模型的研究.草業(yè)科學(xué),26(12):124-130.][]GeJ,RenJL,ZhaoL,2020.PreliminaryinvestigationchangesinthefreeaminoacidsoverwinteringeggofCalliptamusitalicus(L.)(Orthoptera:Catantopidae).XinjiangAgriculturalSciences,51(10):1840-1844.[葛婧,任金龍,趙莉,2020.意大利蝗越冬卵游離氨基酸變化研究.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),51(10):1840-1844.][]GongJN,2001.GrasshoppersandpestrathazardingrasslandofXinjiangandtheircontrollingstrategy.JournalofCatastrophology,16(2):65-69.[龔建寧,2001.新疆草原蝗、鼠災(zāi)禍與控制策略.災(zāi)禍學(xué),16(2):65-69.][]HaME,HanXH,2020.ThecurrentsituationofthegrasslandlocustsandthestrategiesforpreventionandtreatmentintheborderareaofTachengregion,Xinjiang.JournalofAgriculture,4(3):7-10.[哈瑪爾,韓小虎,2020.新疆塔城地區(qū)邊境草原蝗蟲發(fā)生現(xiàn)在狀況及防治對策.農(nóng)學(xué)學(xué)報,4(3):7-10.][]HeLZ,LiuYP,YanMY,LiuQ,LiZW,JiR,YeXF,2021.TherespiratorymetabolismofoverwinteringGomphocerussibiricus(Orthoptera:Acrididae)eggs.ChineseJournalofAppliedEntomology,54(1):92-99.[何立志,劉余平,閆蒙云,劉瓊,李占武,季榮,葉小芳,2021.西伯利亞蝗越冬卵的呼吸代謝規(guī)律研究.應(yīng)用昆蟲學(xué)報,54(1):92-99.][]HeXQ,JiR,YangZJ,LiSZ,2008.AcomparativestudybetweenintestinesstructureofGomphocerussibiricusandCalliptamusitalicus.JournalofXinjiangNormalUniversity,27(1):100-102.[何雪青,季榮,楊志江,李淑珍,2008.西伯利亞蝗和意大利蝗腸道構(gòu)造比擬.新疆師范大學(xué)學(xué)報,27(1):100-102.][]HuangH,ZhuEL,2001.SeriousoccurrenceoflocustinKazakhstan.WorldAgriculture,(6):46-47.[黃輝,朱恩林,2001.哈薩克斯坦蝗災(zāi)嚴(yán)重發(fā)生.世界農(nóng)業(yè),(6):46-47.][]HuangRX,HeB,1984.VerticaldistributionoflocustsinGuozigoumountainarea,westernTianshan,Xinjiang.ChineseJournalofAppliedEntomology,48(1):1-6.[黃人鑫,何斌,1984.新疆天山西部果子溝山區(qū)蝗蟲垂直分布.應(yīng)用昆蟲學(xué)報,48(1):1-6.][]LiH,ZhuHT,TongZ,BaiSZ,2018.AnalysisofthefeaturesonlocustoutbreakinthewestofAletaiinXinjiang.DesertandOasisMeteorology,5(4):58-62.[李煥,朱海棠,童忠,白松竹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