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“幺蛾子”兵临城下?昆虫测报“黄埔军校”大数据预测迁飞路线

2019-05-13来源:植物保护学院作者:许天颖

近日,我国云南、广西、贵州、广东、湖南5个省区112个县(市、区)发现玉米受到草地贪夜蛾的侵蚀,初步统计发生面积超过12.74万亩。南京农业大学植物保护学院昆虫信息生态课题组早在去年5月,就开始密切关注其扩散动向,并于2018年12月率先做出准确预测,判断2019年春季草地贪夜蛾将入侵我国云南,5月2日,课题组最新研究成果《基于轨迹分析方法对我国东部地区入侵性害虫草地贪夜蛾迁飞路径的预测》在bioRxiv服务器发布,对该虫在我国东部的迁飞路线进行预测,为进一步科学防控提供精准依据。

图1(左)草地贪夜蛾幼虫为害玉米;(右)草地贪夜蛾具有极强的迁飞能力,通过东、西两条迁飞路径直达我国北方玉米主产区

根据预测结果,草地贪夜蛾将通过东、西两条路径进入我国北方玉米主产区,将严重威胁我国玉米生产。其西线路径,从缅甸进入云南,经贵州进入四川、重庆、河南,甚至到达陕西、山西。东线路径,从越南、老挝、泰国进入两广,依靠强劲的西南风,直达长江流域、淮河流域,进入我国玉米主产区华北平原,甚至东北平原。

那么,这是哪儿飞来的“幺蛾子”?为何一夜之间就兵临城下?据了解,草地贪夜蛾是原发于中南美洲热带和亚热带地区的一种杂食性和迁飞性害虫,19世纪中叶入侵美国、加拿大,其更为人知的名字是“秋粘虫”,因为在北美,夏末秋初为害,且幼虫常成群结队、行军般地转移取食,故名行军虫(Armyworm)。

据南京农业大学植物保护学院昆虫信息生态课题组胡高教授介绍,这只“幺蛾子”早在2016年就开始在境外“肆虐”,它首次出现在尼日利亚和加纳,两年内入侵非洲44个国家,由于几乎没有天敌,横扫非洲各地玉米,造成玉米年减产830万到2060万吨。2018年5月草地贪夜蛾入侵印度,3个月蔓延全印度。2018年8月联合国粮农组织向全球发出预警,2018年11月下旬进入孟加拉和斯里兰卡,2018年12月中旬入侵缅甸,截至1月29日,在缅甸9个邦(市)发生面积80多万亩。

胡高告诉记者,2019年1月11日,我国云南省普洱市江城县植保人员田间普查第一次发现了草地贪夜蛾幼虫危害玉米,而且其蔓延速度出乎预期;3月11日,广西河池市发现草地贪夜蛾成虫。

胡高所在的南京农业大学植物保护学院昆虫信息生态课题组于2018年12月率先做出准确预测,并判断2019年春季草地贪夜蛾将入侵我国,那么,率先预知与探测的“秘笈”在哪儿?胡高介绍,课题组引入了大数据的分析方法,基于过去5年由美国NOAA数据库提供的气象数据,通过自主设计的昆虫迁飞轨迹算法,将昆虫自身的飞行能力作为参数进行数据运算与分析,因而能够率先准确预测。

这种“幺蛾子”为何一入境,就飞满了庄稼地?南农大昆虫信息生态课题组翟保平教授告诉记者,草地贪夜蛾的特征是“能吃”、“能生”、“能飞”,祸害“特别快”,还特别容易肆虐。据他介绍,草地贪夜蛾寄主超过300种,吃玉米、水稻最狠,仅在非洲地区造成的经济损失就达到130亿美元;特别能生,一只母蛾子每次可产卵100-200粒,一生可产卵900-1000粒,每个卵只要两三周就长大生娃了;还特别能飞,母蛾子在产卵前可迁飞500公里,有报道说草地贪夜蛾成虫在30小时内从美国的密西西比州迁飞到加拿大南部,路程达1600公里。此外,草地贪夜蛾祸害还特别快,它的特性是暴食害虫,群体作战,一天能啃光一片玉米地,啃完后列队迁移下一片地,外号“行军虫”。

翟保平表示,在此之前,世界上从未有过像秋粘虫这样具有如此广泛的寄主植物、又有如此强大的迁飞能力、且对多种农药高抗的外来入侵生物,其势不可挡的狂暴入侵和前所未有的扩张速度以及“超级害虫”的诸多特征将对整个中国的玉米、小麦、水稻等主粮作物生产和粮食安全形成巨大冲击。

翟保平告诉记者,由于是新迁入的害虫,农民们对它的认知以及防范方法都缺乏了解,又会在一定程度上阻碍防治的有效时机,如果只是单纯使用药剂防控,会增加农药的投入,危害生态环境。

基于上述情况,课题组建议要加强科学研究,特别是防控药剂的筛选、进一步预测明确迁飞路线、寻找害虫天敌等生物防治方法。首先要强化预警监测,各地应强化成虫监测,及时掌握迁飞发生动态,发布虫情预报信息。其次加强虫情普查,特别是南方省份应加强监测调查,组织各地开展田间普查,确保虫情发生的第一时间掌握情况。

此外,要科学指导防控,组织制定防控技术方案,抓住成虫、低龄幼虫防控的最佳时期,优先选用物化诱控、生物防控措施。同时要加强宣传培训,使得农技人员、广大农户认识该虫的识别、调查方法、生物学特征、发生危害和防治技术等,争取早发现、早防治。

据了解,南京农业大学植物保护学院从20世纪70年代开始,就密切关注昆虫的迁飞与暴发规律,1975年,程遐年、陈若篪教授课题组成立并开始立项研究我国稻褐飞虱的远距离迁飞规律和预测预报,先后荣获江苏省首届科学大会奖、国家科技进步一等奖。1978年,张孝羲教授团队首次证实并探明了稻纵卷叶螟的迁飞特征及迁飞路径,填补了稻纵卷叶螟为本源性害虫的历史记载空白。

1979年,全国第一期农作物病虫测报人员培训班在南京农学院(南京农业大学的前身)正式举办,1989年,由农业部批准,全国农作物病虫测报培训中心也在南京农业大学设立,41年来,南京农业大学培养了一批专业的测报人员,大大提升了农作物病虫灾害预警的准确率和时效性,为我国的粮食安全和科学防灾决策做出了重要贡献,被称为昆虫测报的“黄埔军校”。

为了更加精准地预报全国农作物病虫形势,近年来南农大校植物保护学院昆虫信息生态课题组不断升级“新装备”,通过大数据、地理信息系统(GIS)、遥感技术等先进的技术手段,对重大迁飞性害虫稻飞虱(褐飞虱、白背飞虱)宏观迁飞规律和暴发机制进行重新阐释,明确了长江中下游稻区褐飞虱暴发种群的形成机制、越南中部稻飞虱春季种群对我国早期迁入的贡献,以及转向路径类登陆台风对褐飞虱迁飞的影响,为稻飞虱早期预警和科学防控提供理论依据。指得一提的是,该课题组首次测算了英国南部空中迁飞昆虫的数量和生物量,揭示了昆虫迁飞对生态系统物质流和能量流的影响,成果于2017年1月发表在国际权威学术期刊《科学》上。

据胡高介绍,课题组目前正与英国埃克塞特大学、英国洛桑研究所、以色列海法大学等多家研究机构开展合作,将研究对象从害虫扩展至益虫,研究其迁飞路线和时间,同时进一步探究益虫的迁飞对生态系统和生态功能带来的影响。

论文链接https://www.biorxiv.org/content/10.1101/625632v1


编辑:王亦凡

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