编者按
《现代农药》2020年第19卷第2期刊载了中国农业科学院植物保护研究所董丰收和张泽华团队的综述文章《蝗虫化学防控研究进展》,该项研究由国家自然科学基金(31671485)和现代农业产业技术体系项目(CARS-34-07)共同资助。
蝗虫是世界性农业重大害虫,除南极大陆、北纬55°以北区域,均发生过蝗虫灾害,全球常年发生面积4 680万km2,约1/8的人口遭受蝗灾的影响。在我国历史上蝗灾、水灾和旱灾并称为三大自然灾害。公元前976年至今,我国共发生蝗灾1 200余次,平均3~5年一次大发生。2020年2月10日,联合国粮农组织(FAO)向全球发布了沙漠蝗灾害预警,希望全球高度戒备正在肆虐的蝗灾,防止被入侵国家出现粮食危机。这也再次提醒人们,蝗灾依然是粮食生产和生态安全的严重威胁。
蝗灾暴发,化学防治往往是首选的技术手段。近百年来,总体上蝗虫防治紧紧跟随了绿色环保发展的脚步,但也存在农药不合理使用现象及对非靶标生物的影响。该文章简述了世界蝗虫灾害概况,回顾了蝗虫化学防治的发展历程,探讨了存在的问题及对策。
高风险化学农药用于防控蝗虫引发的环境污染及健康损害问题。1985—1986年,呋喃丹被广泛用于加拿大蝗虫防治,分别占艾伯塔省总喷洒面积的57%(44.06万hm2)和65%(46.87万hm2),导致大量动物、鸟类因取食植物而死亡,大量海鸥等天敌捕食蝗虫二次中毒。萨勒赫地区因化学防治蝗虫后禁令管理不善,导致民众出现了头晕、头痛、呕吐等症状,呼吸系统、神经系统、消化系统等均受到了影响。
化学防控剂型技术落后导致环境污染及生态损害问题。1970年以前,化学防治蝗虫的油剂和饵剂以现场配制为主。油剂多以二线油为载体,对喷施设备有腐蚀作用,对环境影响较大;饵剂配制管理粗放,导致非靶标生物中毒事件时有发生。悬浮剂易发生变化,如分层、絮凝、结块等。可湿性粉剂用于蝗虫防治,但影响土壤理化性质,对土壤中蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶及细菌等微生物有明显的抑制作用。乳油助剂多为苯、甲苯、甲醇等,比例占到30%~60%,对防治区人畜、鸟类影响严重,导致环境安全问题。
化学防控技术落后造成的3R问题。防治措施单一和过度依赖化学农药导致的抗性、残留和再猖獗问题,已成为世界公认亟待解决的难题。经检测,东亚飞蝗对马拉硫磷已产生抗性,其中天津地区的东亚飞蝗抗性水平为2.9倍,海南为14.8倍,河北为57.5倍。部分区域生态保护意识落后,农药使用量逐年增加,蝗虫天敌等有益昆虫迅速减少,导致生态系统失衡进而引发蝗灾再次暴发。另外,飞机和无人机缺乏精准控制、漂移严重、环境残留污染问题严重。2015年前,北美、澳大利亚、非洲部分地区已经使用GPS导航系统,但仍存在定位精度不够、设备匹配不到位问题,并未实现真正意义上的精准施药。
新型高效低风险化学药剂研制开发为蝗虫的有效防控提供物质基础。我国化学农药创新平台建设日趋完善,高效低风险农药设计理念已经形成。未来针对分子靶标设计开发的新药将会有巨大的商业前景,包括以发育抑制、不育诱导、滞育调控等为目的的新靶点药物研发将会有重大突破,其特点是专一性强,理想状态可以一虫一药,环境友好,对人畜无害。另外,缓控释型新剂型具有良好的开发价值。针对目前防治蝗虫应用成熟的高效低毒化学农药,如拟除虫菊酯类、新烟碱类等常规农药开发新剂型,能够显著克服原有助剂污染环境、有效利用率低的局限,为蝗虫高效精准防控提供有力支撑。
大力发展精准高效施药技术为蝗虫应急快速精准防控提供技术基础。利用红外传感和3D识别技术,研发基于施药场景和靶标生物特征识别技术,研制人工智能精准变量施药装备。蝗灾发生区面积大,识别困难,无人机遥感平台可以轻易实现大面积监测与防控。通过土壤特征及理化性质分析,建立蝗卵密度、发育进度预测模型,可以准确描述发生区及其蝗卵分布特征。既可以减少工作量,又能弥补卫星遥感分辨率低的缺陷。无人机用于防治蝗虫单机一天作业量超过66.67 hm2,实现省水90%、省药30%,有效解决了漏喷、重喷的问题。对于局部高密度蝗群防治,具有重要的应用价值。
蝗虫具有突发性、暴发性、迁飞性特征,化学防治是应急治理的主要技术手段,而有蝗无害,实现生态系统平衡是未来蝗灾绿色可持续防控的理想目标,因此,应推广与应用绿色可持续防控技术。① 构建蝗虫防治生态经济阈值,蝗灾防控不能只考虑经济,还要兼顾生态;② 化学防治要考虑与生物农药互补应用,既可以快速压低蝗虫种群又能够实现持续。同时要保护天敌,实现生态治理;③ 实行分级分区策略,应根据蝗灾的不同发生区域和危害程度采取相应的防治手段,多种防治措施相结合建立蝗虫综合防控技术体系,才能从根本上控制蝗害。
此次沙漠蝗灾害引起世界各国的关注,因涉及粮食安全、生态安全,属全球公共事件。如果蝗灾导致粮食供给短缺,势必会波及全球市场,没有人能置身事外。现阶段,草原蝗虫仍然是我国面临的重大威胁。如果草原生态遭到破坏,将会造成结构性失衡,进而引发草原沙化、荒漠化的恶性循环,或导致生态移民。因此,坚持“预防为主,绿色防控,系统平衡,和谐共生”的新理念,坚持“生态与经济并重,生态优先”的防控策略,是实现生态系统平衡、有蝗无害的根本保障。我们只有一个地球,希望加强国际合作,共同应对蝗虫灾害!
蝗虫化学防治的发展历程详见《现代农药》2020年第19卷第2期。