新疆地區蝗蟲發生與監控問題探析,植物保護論文內容摘要：因蝗蟲種群種類多、分布范圍廣，導致新疆是我們國家蝗蟲災禍發生最突出、最典型的地區，也是遭受鄰國蝗蟲跨境危害最嚴重的地區。本文概述了幾十年來新疆蝗蟲基礎理論研究及監測預警與防控技術進展，同時總結了中哈邊境蝗蟲跨境遷飛經過及雷達監測的最新研究結果，并就中亞遷飛場理論和實證研究、區域遷飛害蟲監測網絡平臺建立和生物防治技術三個方面進行了瞻望，以期為監測和治理新疆本地蝗蟲及西北邊境遷飛害蟲提供科學根據和技術支撐。本文關鍵詞語：蝗蟲;適應機理;跨境遷飛;昆蟲雷達;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禍發生最突出、最典型的地區之一，也是遭受鄰國蝗蟲跨境危害最嚴重的地區之一。新疆草原蝗蟲種類多、分布廣、數量大、災禍頻發，每年平均發生草原蝗災約2106hm2，經濟損失達7106元，嚴重影響到新疆畜牧業的可持續健康發展〔熊玲，2002〕。據報道，1986-1991年新疆蝗蟲發生面積3.95106hm2，華而不實嚴重地區面積2.71106hm2，蝗蟲發生面積占新疆草原可利用面積的8.5%〔熊玲，2018〕。1992-2001年期間，蝗害發生面積為7.06105hm2，嚴重危害面積為4.49105hm2，華而不實1999年、2000年新疆蝗蟲災禍最為嚴重，蝗災發生面積高達2.67106hm2，嚴重發生面積高達1.33106hm2〔楊洪升和楊婷，2006〕。與此同時，鄰國哈薩克斯坦境內的蝗蟲常跨境遷飛至新疆邊境區域危害，突發性的蝗災給新疆邊境區域造成嚴重的經濟、社會和生態損失〔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在塔城地區的擴散面積高達106hm2，嚴重危害面積3.56106hm2，華而不實農田1.39106hm2，草場2.17106hm2，并導致2.01105hm2農田絕收，直接經濟損失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重性，2002年兩國共同簽署(中國農業部和哈薩克斯坦共和國農業部關于防治蝗蟲及其它農作物病蟲害合作的協議〕。近幾十年來，經過幾代人的努力，與周邊國家加強國際合作，聯合攻關，新疆蝗蟲基礎研究及監控技術獲得了長足發展。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，新疆蝗蟲區系分布與植被類型關系進行研究，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〕，這些研究結果對新疆蝗蟲開展后續研究具有重要參考價值。隨著對新疆蝗蟲不斷深切進入研究，截至當前報道新疆蝗蟲種類有65屬177種〔龔建寧，2001〕。20世紀70年代前，亞洲飛蝗是新疆最主要的致災類群，20世紀80年代后，新疆草原優勢蝗蟲群落組成發生了明顯的地域性和生態地理分異變化，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余種蝗蟲演變為優勢種類〔龔建寧，2001〕，新疆草原蝗蟲種群由單優向多優的演替規律，總體呈現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重發生。以新疆7種優勢蝗蟲為例，研究得出不同蝗蟲其口器、消化道構造及其消化道內微生物菌群與其取食不同寄主有密切關系〔曾獻春等，2007；何雪青等，2008；王晗等，2018a,2018b〕。2溫度對蝗蟲發生的影響及其適應機理自20世紀70年代新疆氣候變暖趨勢明顯，據研究報道新疆蝗蟲持續嚴重發生與同期氣候變暖有顯著相關性。隨溫度升高，春季蝗卵孵化時間提早，秋季產卵時間延長，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育的關鍵因子〔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現，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，保證卵子正常發生進程〔向敏等，2021a,2021b〕。蝗卵具較強的耐寒能力是保證其安全越冬的重要策略之一。越冬經過中，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，體內含水量逐步增加，且與抗寒能力呈正相關，脂肪、天冬氨酸Asp、谷氨酸Glu等是蝗卵越冬的主要耐寒物質，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節生理生化物質含量、調整呼吸代謝水平、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。蝗蟲對高溫耐受差異是長期適應進化的結果，在新疆氣候持續變暖條件下，不同生境的蝗蟲類群將在空間分布格局上產生較大變化。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、高緯度區域遷移，危害范圍將進一步擴大。研究結果為地方制定和調整當下區域蝗蟲災禍防控策略提供了科學根據。3蝗蟲遷飛及新疆蝗蟲發生與周邊相鄰國際區域間的關系3.1中哈邊境蝗蟲遺傳多樣性及基因流研究中哈邊境區域都處在中亞干旱區，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〕，在區域盛行西北氣流的作用下，中哈邊境區域蝗蟲常因種群密度、食物或生理因素等發生遷飛擴散。以中哈邊境區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等作為分子標記，結果表示清楚中哈邊境不同地理種群間、種群內的蝗蟲遺傳分化水平低，種群間和種群內基因溝通頻繁〔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級發育程度，其遷飛能力最強〔任金龍等，2021b〕，且雌蟲的飛行能力強于雄蟲〔劉瓊，2021〕，蝗蟲遷飛時能夠通過改變本身的飛行肌構造以適應飛行〔竇潔等，2021〕。昆蟲遷飛是一個耗能經過，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，糖類快速產生能量，長距離飛行主要依靠消耗甘油酯提供能量。蝗蟲遷飛經過中其體內能源物質積累、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，甘油三酯積累量與飛行能力顯著相關〔竇潔等，2021〕。基于歷史數據和資料，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、阿勒泰等邊境區域〔Yuetal.,2022，已接受〕，亞洲飛蝗跨境遷飛時的風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〕。研究結果為把握蝗蟲遷飛關鍵經過及遷飛規律奠定了基礎，同時為建立中哈邊境害蟲遷飛雷達監測技術平臺提供決策根據。4新疆蝗蟲預警研究及中哈邊境害蟲遷飛雷達監測技術平臺建立與應用新疆蝗蟲發生面積與大氣環流74項特征值的相關性分析，建立新疆蝗蟲發生的長期預測模型，以提高蝗蟲發生預測預報的準確性和時效性〔楊洪升等，2008；傅瑋東等，2018〕。利用多年新疆蝗區遙感MODIS-NDVI數據，建立蝗災遙感監測模型，確定了蝗蟲發生面積與區域NDVI呈顯著負相關〔楊洪升，2007；于非，2008；楊洪升等，2020〕。基于歷史數據，利用GIS技術結合多準則分析法和馬爾可夫鏈方式方法，擬合新疆蝗蟲發生情況，結果表示清楚，蝗蟲危害面積擬合的準確率較高，但異常年份擬合的效果則欠佳〔鄭淑丹，2021〕。利用MaxEm模型預測西伯利亞蝗蟲在新疆的潛在分布區，預測結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重性和持續性，新疆科研工作者與蟲源國專家聯合攻關，解決區域間實際生態問題為導向，加強合作溝通，聯防聯治，降低損失，減少國際爭端。2021年新疆師范大學中亞區域跨境有害生物聯合控制國際研究中心野外監測實驗站〔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。實驗站內有昆蟲雷達、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測和開展相關實驗的研究工作。借助實驗站野外監測及室內研究得出，中哈邊境塔城區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1500m，并發現寬脛夜蛾Protoschiniascutosa、甘薯天蛾Agriusconvolvuli、旋歧夜蛾Anartatrifolii和谷婪步甲Ophonuscalceatus數量具有明顯的突增突減現象，誘蟲數量與近地面溫度密切相關。5瞻望新疆蝗蟲研究和防控獲得了突出成績，但關于蝗蟲發生規律、遷移擴散機制及境外蝗蟲遷飛關鍵經過等領域的研究仍比擬薄弱。利用當代昆蟲雷達技術及軟件開發、中亞區域遷飛害蟲監測網建立等與國內外尚有較大差距。新疆蝗蟲防治方式方法主要包括化學防治、生物防治和物理防治等，華而不實以化學防治為主，生物防治為輔。隨著對草原生態環境保衛的不斷加強，生物防治日趨得到重視，當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行草原蝗蟲防治在新疆得到推廣應用，因而適應新疆蝗區干旱環境條件的生物制劑選擇和推廣應用仍需加強。根據昆蟲遷飛場的基本條件及中亞區域昆蟲遷飛數據和資料，提出中亞遷飛場〔InsectmigrationzoneinCentralAsia〕，其理論和實證需進一步研究。因而，多層次、多角度、跨學科研究解析新疆蝗蟲種群消長與災變規律及其機制，使新疆蝗蟲得到持續有效控制，以實現新疆畜牧業的可持續健康發展。以下為參考文獻[]ChenYL,1981.Locuststudyautonomousregion:locustdistributioninUrumqi,Xinjiang.ActaEntomologicaSinica,24(2):17-27.[陳永林,1981.新疆維吾爾自治區的蝗蟲研究:蝗蟲的分布.昆蟲學報,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.草業科學,34(8):1721-1726.][]FanFL,2018.TheLocustsDisasterManagementinXinjiang.Urumqi:XinjiangScienceandTechnologyPublishingHouse.[范福來,2018.新疆蝗蟲災禍治理.烏魯木齊:新疆科學技術出版社.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.新疆草原蝗蟲發生面積與大氣環流特征量指數模型的研究.草業科學,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.新疆農業科學,51(10):1840-1844.][]GongJN,2001.GrasshoppersandpestrathazardingrasslandofXinjiangandtheircontrollingstrategy.JournalofCatastrophology,16(2):65-69.[龔建寧,2001.新疆草原蝗、鼠災禍與控制策略.災禍學,16(2):65-69.][]HaME,HanXH,2020.ThecurrentsituationofthegrasslandlocustsandthestrategiesforpreventionandtreatmentintheborderareaofTachengregion,Xinjiang.JournalofAgriculture,4(3):7-10.[哈瑪爾,韓小虎,2020.新疆塔城地區邊境草原蝗蟲發生現在狀況及防治對策.農學學報,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律研究.應用昆蟲學報,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造比擬.新疆師范大學學報,27(1):100-102.][]HuangH,ZhuEL,2001.SeriousoccurrenceoflocustinKazakhstan.WorldAgriculture,(6):46-47.[黃輝,朱恩林,2001.哈薩克斯坦蝗災嚴重發生.世界農業,(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蝗蟲垂直分布.應用昆蟲學報,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,2018.新疆阿勒泰地區西部蝗蟲發生特征分析.沙漠與綠洲氣象,5(4):58-62.][]LiJ,LiS,WangDM,JiR,2020.ChangesinthecontentsofstressresistantsubstancesinGomphocerussibiricus(Orthoptera:Acrididae)underhightemperaturestress.ActaEntomologicaSinica,57(10):1155-1161.[李娟,李爽,王冬梅,季榮,2020.高溫脅迫下西伯利亞蝗體內抗逆物質含量變化.昆蟲學報,57(10):1155-1161.][]LiS,CaiMT,MaWY,JiR,2021.DifferenceinheattoleranceandenzymeactivitybetweenCalliptamusitalicus(Orthopera:Acrididae)andGomphocerussibiricus(Orthopera:Acrididae).ChineseJournalofAppliedEntomology,53(5):1077-1083.[李爽,蔡夢婷,馬婉穎,季榮,2021.意大利蝗和西伯利亞蝗高溫耐受能力及酶活性比擬研究.應用昆蟲學報,53(5):1077-1083.][]LiS,WangDM,LiJ,HuHX,JiR,2021.Differencesinheattoleranceandphysio-biochemicalmechanismsbetweenadultfemaleandmaleCalliptamusitalicus(Orthopera:Acrididae).ChineseJournalofAppliedEntomology,52(4):960-967.[李爽,王冬梅,李娟,扈鴻霞,季榮,2021.雌雄意大利蝗耐高溫差異及其生理生化響應對策.應用昆蟲學報,52(4):960-967.][]LiXY,FengJP,LiuHH,2018.AnalysisonclimaticcharacteristicsofgrasshopperdisasterinChangjiprefecture.ModernAgriculturalSciencesandTechnology,(15):180-181.[李新燕,馮俊平,劉海紅,2018.昌吉州蝗蟲災禍的氣候特征分析.當代農業科技,(15):180-181.][]LiuJP,1995.StudiesonthefaunaofAcridoideainXinjiang,China.Entomotaxonomia,(S1):117-127.[劉舉鵬,1995.新疆蝗總科區系研究.昆蟲分類學報,(S1):117-127.][]LiuQ,2021.StudyonthedifferenceofecologicalcharacteristicsandtheflyingabilityofCalliptamusitalicusinChina-Kazakhstan.Masterthesis.Urumqi:XinjiangNormalUniversity.[劉瓊,2021.中哈邊境毗鄰蝗區生態特征差異及意大利蝗飛行能力研究.碩士學位論文.烏魯木齊:新疆師范大學.][]LiuQ,HeLZ,ZhangYJ,RomanJ,JiR,2021.EcologicalcharacteristicsoflocustsbreedingplaceandlocalityinChinaKazakhstanborder.JournalofEnvironmentalEntomology,39(2):365-371.[劉瓊,何立志,張永軍,RomanJashenko,季榮,2021.中哈邊境蝗區蝗蟲孳生和發生地的重要生態學特征.環境昆蟲學報,39(2):365-371.][]MaiJW,XuY,ShiY,WangTX,RomanJ,ZhaoW,WangH,2022.GeneticdiversityandgeneticdifferentiationofCalliptamusbarbarusinSino-Kazakhborderareas.ChineseJournalof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