马春森：气候变化导致害虫分布更广 抗药性更强 更难防控

人类活动诸如温室气体排放等造成的气候变化已经对全球粮食安全造成一定影响，农药的大量使用也给人类健康和生态环境带来了风险。日前，中国农业科学院植物保护研究所研究员马春森及研究团队在《自然通讯》在线发表了最新研究论文，将其多年的实验室和田间试验结果、未来气候情景的计算模拟结果及40年抗药性研究的分析结果结合在一起，团队首次发现并提出气候变化会通过扩大害虫的越冬分布范围促进害虫抗药性的发展，并导致农业生产遭受因气候变化带来的害虫分布范围扩大和农药抗性增强的双重打击，导致害虫防治强度增加，进而带来更大的经济损失。

据论文介绍，小菜蛾是全球危害最严重的农业害虫之一，每年在全世界对十字花科作物油菜、白菜、花椰菜、卷心菜、羽衣甘蓝、芥菜、萝卜、芜菁、豆瓣菜、芽甘蓝和其他作物造成的损失超过40亿美元。

马春森介绍，小菜蛾防治难，源于其抗药性强，它是世界上抗药性最强的物种之一。对小菜蛾越冬和抗药性是否存在关联的疑问源自于10多年前在公主岭、沈阳、北京、武汉、驻马店、安阳等地的田间调查工作。研究团队注意到，我国长江以南地区小菜蛾抗药性问题严重，而在北方小菜蛾无法越冬的地区几乎不存在抗药性问题，从而意识到小菜蛾抗药性与越冬存活可能存在关联。由于当时害虫分布和抗药性问题通常是进行独立研究，两者之间的关联性尚未可知。马春森强调，小菜蛾的越冬问题不仅是第二年春季小菜蛾虫源基数的问题，如果在越冬地区，小菜蛾全年活动，有助于快速进化出抗药性。

为了准确预测气候变化下小菜蛾的越冬范围，研究团队通过室内模拟和田间验证，解析出制约小菜蛾越冬的关键气候因子，即低温积温日度（冬季日均温11°C以下的积温），并构建出低温日度模型。马春森介绍，在自然界复杂气候环境下，其低温日度模型能解释小菜蛾60%以上的田间越冬存活率，主要得益于该模型可模拟决定小菜蛾低温死亡的过程，即长期低温损伤导致的冷死过程，而非在极低温度下的冻死过程。此外，低温积温日度这个气候因子很容易从过去的气候数据和未来的情景中获取。

我国河南省是小菜蛾越冬的“过渡”地带。气候变化将导致过渡地带的越冬存活率增加，从而使抗药性问题变得严重起来。据该研究的测算，在过去50年里，气候变化使全球小菜蛾的越冬分布面积扩大了240万平方公里；未来平均气温每上升1℃，将导致越冬分布扩大约220万平方公里。

小菜蛾越冬存活最优模型和田间验证（数据来源于马春森团队论文）

马春森说，小菜蛾的越冬研究及对全球40年1806条小菜蛾抗药性的大数据分析揭示了气候变化如何影响了全球小菜蛾的抗药性分布。结果表明，越冬区小菜蛾的抗药性是非越冬区的158倍。马春森解释，在非越冬区，冬季种群要么死亡，要么迁出到更温暖的地区，使得第二年春季种群是一个混合种群，这些个体从使用不同类型杀虫剂的多个地区迁入，因而在当地抗药性无法跨季节累积进化。相反，越冬区种群全年发生，可以快速积累抗性基因。

该研究认为，生产过程中应调整害虫管理策略来适应不同地区害虫冬季存活的差异。在常年越冬区，提倡使用绿色防控技术，并交替使用作用机理不同的农药来治理，而在非越冬区尽可能使用与越冬区作用机理不一样的农药，以便减缓抗药性的发展。马春森介绍，我国有许多害虫，如粘虫、稻飞虱、卷叶蛾和一些蚜虫与小菜蛾类似，在温暖地区越冬，并每年向北方迁飞，对作物造成重大损失。本项研究的思路和结果也为这些害虫的研究和防控提供了有价值的参考。

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