引 言
2016年以来,草地贪夜蛾先后入侵非洲、亚洲和大洋洲的许多国家,成为影响全球粮食安全的重大虫害。
据联合国粮食与农业组织(FAO)报道,草地贪夜蛾可在12个非洲国家造成玉米每年减产830万至2060万吨,相当于4000万至1亿人口粮的损失。此外,大量化学杀虫剂的使用也会给人类健康和环境安全带来隐患。
鉴于草地贪夜蛾危害的严重性,FAO于2019年12月发起全球防控行动,旨在动员组织各方力量,建立全球性合作机制,有效控制草地贪夜蛾的发生危害,并降低其向新地区扩散的风险。
2018年12月草地贪夜蛾入侵我国,党中央、国务院对此高度重视。农业农村部按照中央的决策部署,组织各地全力采取防控措施,有效遏制草地贪夜蛾暴发成灾,成功打赢了2019年“虫口夺粮”的应急攻坚战。
到2020年当今节点,我国的草地贪夜蛾虫害是否已经完全控制?未来全球范围内的草地贪夜蛾虫害短期能否恢复平静?
本专题将重点探讨上述问题。
一、草地贪夜蛾的分布与危害
草地贪夜蛾属于昆虫纲、鳞翅目、夜蛾科、夜盗蛾属,是一种原生于美洲热带和亚热带地区的农业害虫。
在北美洲,草地贪夜蛾的周年繁殖区北至美国佛罗里达州和德克萨斯州的南部地区,春夏季可向北进行季节性“接力”迁飞(如图1),最远曾到达加拿大的安大略和魁北克地区。
草地贪夜蛾在南美洲的周年繁殖区可南至秘鲁的拉潘帕,通过迁飞可到达智利和阿根廷的北部地区。
图1 草地贪夜蛾在美国的季节性分布
来源:《佛罗里达昆虫学家(Florida Entomologist)》杂志,凯丰投资
图2 草地贪夜蛾的成虫(左)与幼虫(右)
来源:互联网,凯丰投资
为了了解草地贪夜蛾的危害,我们首先从它的英文名说起。
草地贪夜蛾的英文名称为“Fall Armyworm”,字面意思是“秋季行军虫”。
“Fall”表示秋季,草地贪夜蛾由美国南部飞抵中西部玉米带的时间通常为夏末或秋初,因此其在秋季对美国玉米等农作物的危害最大。
“Armyworm”则是描述该物种在幼虫阶段的大规模入侵行为。
由此可见,虽然该物种的中文翻译为“蛾”,但草地贪夜蛾的英文名称实则对应其“幼虫”。中文名称中的“夜”主要反映了幼虫和成虫的趋光性特征,其重要活动(取食、迁飞、交配、产卵等)都主要发生在夜间。
草地贪夜蛾为杂食性害虫。
根据权威文献记载,其幼虫可取食76科350多种植物,包括玉米、高粱、小麦、水稻、甘蔗、大麦等106种禾木科植物。草地贪夜蛾主要可分为“玉米型”和“水稻型”。其中“玉米型”主要危害玉米、棉花和高粱等作物,“水稻型”主要危害水稻和各种牧草。
入侵我国的草地贪夜蛾种群为来自美国东南部佛罗里达一带的“玉米型”。草地贪夜蛾幼虫嗜食玉米的细嫩部位和繁殖器官,并且能够钻蛀苗期的玉米根茎、雄穗、果穗,往往能够导致玉米出现“枯心苗”、果穗缺粒、产量损失甚至绝收。
与沙漠蝗虫不同,草地贪夜蛾的幼虫对农作物的危害远甚于成虫。主要的原因在于,草地贪夜蛾是一种完全变态发育的昆虫(类似蚕),幼虫与成虫具有完全不同的形态结构和生理功能。
草地贪夜蛾的幼虫具有咀嚼式口器(类似蝗虫),适合啃食多种农作物,因此对于作物的危害很大。而成虫(即 “蛾”)则具有虹吸式口器,通常以吸食植物花蜜为生,因此对于农作物的直接损害较轻微。
二、草地贪夜蛾的生命周期
草地贪夜蛾是一种完全变态发育的昆虫,其发育经历受精卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段(如图3),幼虫的形态结构和生理功能与成虫的显著不同。
图3 草地贪夜蛾生长周期(即虫卵、幼虫、蛹、成虫)
来源:互联网,凯丰投资
草地贪夜蛾的发育速度受到气温的影响,通常表现出显著的季节性差异。
一般来说,北半球夏季气温较高,草地贪夜蛾完成从卵到成虫的发育只需要30天时间。而在温度较低的春秋季或者冬季,这个发育过程通常需要持续60天或80至90天。
01、卵
草地贪夜蛾产卵方式为块产,每次可产卵100至200个,卵粒紧密排列,一般有2至3层,卵块表面覆盖着雌虫腹部的鳞毛,形成保护层(如图3)。
卵粒顶部稍隆起,底部扁平,呈圆顶形,直径约为0.4 mm,高约为0.3 mm。一只成年雌性草地贪夜蛾一生可产500至1500粒卵。在适宜的温度条件下,卵在2至4天内能够完成孵化。
02、幼虫
正常情况下,幼虫有6个龄期,在低温等逆境下可能出现7龄现象。
幼虫龄期的主要划分依据为蜕皮次数,龄期=蜕皮次数+1,头壳的大小是判断龄期的重要依据,同时在形态特征上不同龄期幼虫也存在较大差异。
典型的识别特点为:头部蜕裂缝和第一胸节背中线形成白色倒“Y”形纹路,腹部第8腹节背面的4个黑色毛瘤呈正方形排列(图3)。
幼虫是草地贪夜蛾的整个生命周期中对作物破坏性最强的阶段。初孵幼虫聚集为害,趋嫩性明显,可吐丝随风迁移扩散至周围植株的幼嫩部位或生长点。
幼虫白天潜藏于植株心叶、茎秆或果穗内部、土壤表层,夜晚出来取食为害。幼虫在发育进入第3龄后,具有自相残杀的习性。若低龄和高龄幼虫共存,低龄幼虫一般会被高龄幼虫杀死。
和多数鳞翅目害虫不同,草地贪夜蛾幼虫还具有捕食特性,可驱赶、攻击和取食一些种类的幼虫。
03、蛹
草地贪夜蛾的老熟幼虫一般会钻入土壤化蛹。
受土壤质地、温度与湿度的影响,化蛹深度一般为2至8cm,虫蛹体长约15至17mm,宽4.5mm,化蛹初期呈淡绿色,逐渐变成红棕色至黑褐色(如图3)。
夏季,虫蛹期一般持续8至9天,但低温条件下可长达30天。
04、成虫
草地贪夜蛾成虫主要在夜间羽化,并进行迁飞、取食、交配和产卵等活动,具有趋光性,对绿光、黄光、白光(即可见光)的行为选择性较强。一般在温暖、潮湿的夜晚较为活跃,取食花蜜后的飞行和繁殖能力显著增强。
成虫羽化后1至5天具有较强的飞行能力,20至25摄氏度和60%至90%的相对湿度是草地贪夜蛾成虫飞行的最适环境。
成虫具有较强的迁飞能力,飞行活动可以促进卵巢和精巢的发育。成虫可连续迁飞1至3个夜晚,单个夜晚可随风迁飞100公里以上,在缺乏合适的产卵寄主植物,下一个夜晚将继续迁飞。
一般来说,成虫的寿命可持续7至21天,羽化后即可取食花蜜并开始迁飞活动。交配多发生在首次迁飞降落后,可1次或多次交配。单只雌虫一生可产5至10个卵块,约500至1500粒卵,卵主要产于植株顶部叶片的正面或背面。
三、草地贪夜蛾的主要特点
01、适生性广
全球来看,适宜草地贪夜蛾生存的区域十分广泛(最低气温18至26摄氏度,年降雨量500至700毫米,少森林),能够在美洲、非洲、南亚、东南亚、澳大利亚等热带、亚热带地区广泛地生存。
02、繁殖能力强
在气候环境适宜的情况下,每30天即可繁殖一代。
03、飞行能力强
成虫每晚可迁飞100公里,一代可迁飞500公里。
04、破坏能力强
幼虫可导致玉米出现明显减产甚至绝收。
图4 全球范围内适合草地贪夜蛾生存的区域
来源:国际应用生物科学中心(CABI),凯丰投资
四、草地贪夜蛾入侵非洲和亚洲
2016年1月,草地贪夜蛾首先入侵了非洲西部的尼日利亚,随后蔓延至喀麦隆、加纳、多哥、贝宁、尼日尔等国(如图5)。
图5 草地贪夜蛾在非洲大陆的蔓延
来源:《科学(Science)》杂志,凯丰投资
注:2016年1月至2017年4月
截至2017年2月,草地贪夜蛾已经覆盖非洲南部的主要国家(如南非、博兹瓦纳、纳米比亚、津巴布韦、马拉维、赞比亚、莫桑比克)。
2017年春季,草地贪夜蛾进一步入侵了非洲东部多国(如安哥拉、斯威士兰、坦桑尼亚、布隆迪、肯尼亚、埃塞俄比亚、乌干达、卢旺达、刚果民主共和国)。
截至2017年4月,草地贪夜蛾入侵了非洲撒哈拉沙漠以南的23个国家(如图6)。
图6 西半球草地贪夜蛾基因型与非洲多哥的样本比较
来源:《美国科学公共图书馆(PLoS ONE)》杂志,凯丰投资
进一步的统计数据显示,截至2017年底,非洲撒哈拉沙漠以南的44个国家全部沦陷(如图7)。
图7 西半球草地贪夜蛾基因型与非洲多哥的样本比较
来源:联合国粮食与农业组织(FAO),凯丰投资
来自联合国粮食与农业组织(FAO)的统计数据表明,在西南季风的助力下,草地贪夜蛾在2018年5月成功越过红海,由非洲东部入侵了亚洲的也门和印度等国。
随后在2018至2019年间,进一步扩散到孟加拉国、老挝、斯里兰卡、缅甸、泰国、越南、马来西亚、印尼等亚洲国家。
五、草地贪夜蛾入侵中国
2018年12月草地贪夜蛾从缅甸迁飞进入我国云南普洱地区,至2019年10月已蔓延至西南、华南、华中、西北和华北地区的26省(区、市),成为影响中国粮食安全和生态安全的重大问题。
图8 2019年中国草地贪夜蛾危害面积和迁飞扩散进程
来源:联合国粮食与农业组织(FAO),凯丰投资
2019年全国受草地贪夜蛾影响的农作物面积达到110万公顷(约1600万亩),其中98%的面积是玉米(如图8)。
由此可见,本次入侵中国的草地贪夜蛾种群为来自美国东南部佛罗里达一带的“玉米型”。
2020年2月20日,农业农村部发布了《2020年全国草地贪夜蛾防控预案》(简称《预案》)。根据全国农作物病虫害监测网调查监测和专家会商分析,草地贪夜蛾在中国西南、华南六省(云南、贵州、四川、广东、广西、海南)成功越冬并定殖。
2020年冬春季,我国东部地区温暖湿润,适宜的环境条件使草地贪夜蛾越冬繁殖面积更大、基数更大、繁殖速度更快、北迁时间提前。
截止2020年2月10日,我国南方地区的见虫面积超过60万亩,是2019年同期的90倍。在本地、外来虫源的双重压力下,2020年我国的草地贪夜蛾虫害形势可能更加严峻。
《预案》提出2020年全国草地贪夜蛾的防治面积可能达到0.8至1亿亩,而2019年的见虫面积仅1600万亩(如图8)。
7月3日农业农村部召开全国草地贪夜蛾防控推进落实视频会议。会议指出,前期草地贪夜蛾防控有效,害虫北扩速度慢于去年。发生区域主要在长江以南地区,冬春玉米危害损失控制在3%以内,防控工作取得了阶段性成效。
据调查,截至7月2日,全国草地贪夜蛾见虫面积786万亩,防治面积951万亩次。
六、草地贪夜蛾的常态化及应对
草地贪夜蛾原产美洲热带、亚热带地区。
2016年以来,非洲、亚洲、大洋洲等地区历史首次遭遇草地贪夜蛾的入侵。根据此前经验,非洲、阿拉伯半岛、南亚、东南亚、中国南方、澳大利亚均属于适宜草地贪夜蛾生存的地区(如图4)。
这意味着草地贪夜蛾的威胁将常态化,每年随着气温、风向的变化在非洲、亚洲大陆进行大范围的季节性迁飞。
同时,在气候变暖的大趋势下,草地贪夜蛾的活动范围仍有不断增加的风险。因此,草地贪夜蛾可能是非洲、亚洲主要玉米生产国需要长期面对的问题。
由于玉米是亚洲、非洲的重要口粮,而且上述地区多种植非转基因玉米,在气候适宜的年份,虫害可能导致亚洲、非洲玉米产量的显著减少。
短期防控手段可能提升化学农药或生物防治的需求量。但长期来看,建立长效的防控机制或将需要转基因技术的使用。