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    近日，中國農業科學院植物保護所研究員馬春森團隊關于“極端高溫事件改變種群統計參數、相對適合度和群落結構”的研究結論引發廣泛關注。
    5月7日，《中國科學報》記者來到馬春森的實驗室，就該團隊研究成果的相關情況采訪了馬春森。
    該團隊通過6年的潛心研究發現，全球氣候變化打破了農業害蟲群落原有的平衡，改變了害蟲群落物種間的相對優勢度，使優勢種發生了演替，該成果發表在《全球變化生物學》上。“氣候變化正在改變農業害蟲群落的優勢種。”馬春森告訴記者。

    試驗一次又一次，但結論是一樣的
    “昆蟲是變溫動物，對氣候變化極為敏感。在中國，小麥蚜蟲常見的有4種，禾谷縊管蚜、麥二叉蚜、麥長管蚜，還有一種就是無網長管蚜，對溫度反應最敏感，高溫對其生長發育影響最大。”馬春森向《中國科學報》記者介紹道。
    氣候變化具有兩個顯著的特征，包括溫度升高和溫室氣體濃度升高，馬春森認為：“氣候變化的背景下，日平均溫度升高是逐漸而平緩的，但極端溫度事件的強度增加和頻率提高則成為氣候變化重要的特征，這種短期劇變的溫度會導致蚜蟲等體形小、生長發育迅速、繁殖快的農業昆蟲的生長發育、繁殖、存活率和相對適合度發生顯著變化，最終導致昆蟲種群動態發生變化。”
    馬春森團隊以在我國最為常見的共同取食為害的三種小麥蚜蟲為研究對象，揭示了極端高溫事件對共同發生的害蟲群落結構和優勢種演替的影響。“這三種蚜蟲對溫度的反應是不一樣的，禾谷縊管蚜比較抗高溫，而麥二叉蚜和麥長管蚜相對差一些。”馬春森說。
    他們首先通過分析過去50年的氣象記錄，從中仔細找出極端高溫的變化特征，發現極端溫度事件頻率越來越高，最高氣溫不斷沖破氣象記錄，而田間的實測溫度比氣象記錄還要高。在實驗室里用人工氣候箱模擬這些田間極端高溫事件，設置24小時為周期的變溫，然后把這幾種蚜蟲置于這樣的環境，仔細考察蚜蟲生長發育、存活、繁殖和適合度。“通過模擬試驗發現，高溫事件的頻率和強度增加使禾谷縊管蚜適合度上升，麥長管蚜和二叉蚜的適合度在下降。”馬春森說。
    “那么在小麥地里是不是這樣的情況？”馬春森接下來提出這樣的疑問。
    該團隊選擇在高溫發生頻率較高的武漢做了田間試驗，在麥地里用開頂式的透明生長罩（OTC）圍起來，里面溫度比外面的溫度高1~2攝氏度，看這樣的升溫范圍，里外蚜蟲有何變化。“實驗證明了我們的結論同樣成立。”6年的田間調查也表明，高溫頻率大的年份，禾谷縊管蚜的相對優勢度較大。
    “這樣的情況僅在中國還是在全世界范圍內也普遍存在？”馬春森團隊進一步對全世界小麥蚜蟲發生記載的文獻作了系統的調研、收集和分析，也發現了同樣的規律。
    馬春森提起了15年前，在德國作博士研究時就發現，短時間的極端溫度對小麥蚜蟲影響非常大。他當時花了兩年多時間，做了小麥蚜蟲種群動態模擬模型，并通過反復調整參數，改善模型的結構，想讓模型更準確，但效果并不理想。后來通過仔細研究高溫強度，持續時間和作用于蚜蟲的階段對其發育、繁殖和存活的影響，發現這種溫度變化對昆蟲影響的精細研究對提高害蟲預測的準確性至關重要。2001年回國后，他圍繞這一問題展開了系統研究。
    他在反復的試驗過程中切身體會到：溫度對蚜蟲等昆蟲的影響決不是傳統的恒溫條件下的研究就能把真實的情況預測出來的，必須把細節的東西考慮清楚，如一天溫度有多高、這樣的高溫持續幾天、作用的階段如何、高溫的頻率等。
    通過該研究，馬春森認為，優勢種變化不是突然變化，而是隨著溫度變化不停在變，總體趨勢是隨著氣候變暖，耐熱的害蟲種類逐漸取代對熱敏感的害蟲種類成為當地的優勢種。“越來越多的跡象顯示，禾谷縊管蚜的優勢度將從南到北逐漸增加，在南方麥區逐步變為優勢種。”

    發生期不同，防治上也有區別
    由于三種麥蚜的危害部位及其造成的經濟損失明顯不同，相對優勢度的改變將顯著影響麥蚜防治經濟閾值的制定。在上述三種蚜蟲中，麥長管蚜前期主要生長在葉子上，吸取小麥葉面韌皮部的營養物質，抽穗后轉移到穗子上，影響小麥的產量；禾谷縊管蚜主要在小麥下部葉片和葉鞘危害，加速下部葉片老化；麥二叉蚜介于兩者之間，以葉片危害為主。三種蚜蟲都傳播小麥上的病毒病，特別是小麥黃矮病（BYDV），但這三種麥蚜在傳播麥類作物病毒病的效率上有顯著差異，二叉蚜的傳毒效率較高。因此其群落結構和相對優勢度的改變能顯著影響麥類作物的病毒感染率及病害的發生流行，進而影響病害發生預測和防控策略的制定。
    “針對傳播小麥病毒病為主的麥蚜防治上，在麥子出苗以后，通過防治蚜蟲控制病毒傳播，主要是針對二叉蚜、禾谷縊管蚜。”馬春森說，“如果是針對以保千粒重為主的麥長管蚜防治，為了節約成本和保護生態環境，最好是在小麥揚花期打藥，要是藥效好，打藥周到，一般一次就夠了，特別嚴重時，過兩個星期再打一次。”事實上，在生產實際中，農民難以分清麥蚜種類，“通常采用一個標準，當小麥處在揚花期，一株小麥達到5頭蚜蟲，就需要噴藥防治。”馬春森指出，國內麥蚜是以麥長管蚜為主，在南方，由于極端高溫事件頻發，以禾谷縊管蚜居多；西部以麥二叉蚜為主。
    “其實，麥類作物上的蚜蟲的優勢種還與濕度有關，但目前的研究尚未將其作為主要指標來考慮。”馬春森告訴記者。

    氣候變暖不僅影響蚜蟲，還影響其他害蟲
    氣候變暖拓寬了農業病蟲害的適生區域，導致地理分布擴大。溫度是限制病蟲害特別是蟲害在地球上分布的主要因子之一，溫度升高為標志的氣候變暖必然對蟲害的地理分布產生重要影響。
    “從長期數據觀測，全球氣候變暖是不爭的事實。”馬春森說。
    歷史數據表明，在1960年至2000年期間，由于溫度升高，日本主要水稻害蟲稻綠蝽的分布北界從日本和歌山北移至大阪，向北移動了70千米。由于受限于冬季最低溫，桔小實蠅目前主要分布在非洲南部、中美洲等熱帶和亞熱帶地區，在氣候變暖情境下，向美國南部、歐洲地中海南部等溫帶地區擴展。
    “氣候變化不僅影響小麥蚜蟲，而且對大多數病蟲害都有不同程度的影響。”馬春森說，“我們實驗室就選擇了三類典型害蟲為研究對象，十幾年來系統開展了氣候變暖對害蟲的影響和害蟲對氣候的適應研究，以揭示氣候變化條件下病蟲害的發生規律，提高預測預報的水平”。
    “小麥蚜蟲個體特別小、繁殖特別快、對溫度特別敏感。”馬春森說，“如果是大一些的昆蟲生物，熱幾個小時影響不太大，但蚜蟲、粉虱、葉螨、紅蜘蛛等小型害蟲則不然，因此我們選擇小麥蚜蟲為代表，研究這類氣候變化對這類害蟲的影響。”
    “另一類害蟲是具有遠距離遷移習性，且無滯育習性的突發性害蟲，如黏蟲和小菜蛾等，我們選擇世界性害蟲小菜蛾作為代表，研究冬季氣候變暖對這類害蟲越冬分布和夏季種群消亡的影響。”他向記者表示，冬季變暖已經使小菜蛾越冬界限整體往北遷移。
    對于全球氣候變暖對農業病蟲害影響的總體趨勢，馬春森認為，對北方病蟲害發生加重，對南方喜溫病蟲害種類會加重發生，喜涼種類則會減輕，主要發生區會向高緯度、高海拔遷移。
    “我們團隊主要是針對氣候變暖中的溫度升高對農業重大害蟲的影響展開研究。”馬春森說，“溫度升高的幾個特征比較突出，一個是冬季變暖比夏季顯著，二是北方氣溫升高比南方明顯，三是夜間變暖比日間變暖明顯，四是極端高溫事件增加。我們針對這幾個特征展開了系統而有新意的研究，并取得了顯著進展，近年來，已經開始得到國際上一些知名實驗室和專家的認可。”
    該團隊對夜間溫度升高對小麥蚜蟲影響的相關成果在2014年7月發表在英國《動物生態學》上，并作為“新發現”推薦到“Faculty of 1000（F 1000Prime）”。而Faculty of 1000是由生物學和醫學國際頂尖科學家組成的團隊，該機構對全球每年發表的SCI論文中不足0.2%的極具科學價值和學術貢獻的優秀論文進行推薦和點評。
    “氣候變暖對農業重大害蟲影響的相關成果將陸續發表，我相信會推動農業生產病蟲害監測與預報邁向一個新臺階。”馬春森說。