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人類活動諸如溫室氣體排放等造成的氣候變化已經對全球糧食安全造成一定影響，農藥的大量使用也給人類健康和生態環境帶來了風險。日前，中國農業科學院植物保護研究所研究員馬春森及研究團隊在《自然通訊》在線發表了最新研究論文，將其多年的實驗室和田間試驗結果、未來氣候情景的計算模擬結果及40年抗藥性研究的分析結果結合在一起，團隊首次發現并提出氣候變化會通過擴大害蟲的越冬分布范圍促進害蟲抗藥性的發展，并導致農業生產遭受因氣候變化帶來的害蟲分布范圍擴大和農藥抗性增強的雙重打擊，導致害蟲防治強度增加，進而帶來更大的經濟損失。據論文介紹，小菜蛾是全球危害最嚴重的農業害蟲之一，每年在全世界對十字花科作物油菜、白菜、花椰菜、卷心菜、羽衣甘藍、芥菜、蘿卜、蕪菁、豆瓣菜、芽甘藍和其他作物造成的損失超過40億美元。
馬春森介紹，小菜蛾防治難，源于其抗藥性強，它是世界上抗藥性最強的物種之一。對小菜蛾越冬和抗藥性是否存在關聯的疑問源自于10多年前在公主嶺、沈陽、北京、武漢、駐馬店、安陽等地的田間調查工作。研究團隊注意到，我國長江以南地區小菜蛾抗藥性問題嚴重，而在北方小菜蛾無法越冬的地區幾乎不存在抗藥性問題，從而意識到小菜蛾抗藥性與越冬存活可能存在關聯。由于當時害蟲分布和抗藥性問題通常是進行獨立研究，兩者之間的關聯性尚未可知。馬春森強調，小菜蛾的越冬問題不僅是第二年春季小菜蛾蟲源基數的問題，如果在越冬地區，小菜蛾全年活動，有助于快速進化出抗藥性。
為了準確預測氣候變化下小菜蛾的越冬范圍，研究團隊通過室內模擬和田間驗證，解析出制約小菜蛾越冬的關鍵氣候因子，即低溫積溫日度（冬季日均溫11°C以下的積溫），并構建出低溫日度模型。馬春森介紹，在自然界復雜氣候環境下，其低溫日度模型能解釋小菜蛾60%以上的田間越冬存活率，主要得益于該模型可模擬決定小菜蛾低溫死亡的過程，即長期低溫損傷導致的冷死過程，而非在極低溫度下的凍死過程。此外，低溫積溫日度這個氣候因子很容易從過去的氣候數據和未來的情景中獲取。
我國河南省是小菜蛾越冬的“過渡”地帶。氣候變化將導致過渡地帶的越冬存活率增加，從而使抗藥性問題變得嚴重起來。據該研究的測算，在過去50年里，氣候變化使全球小菜蛾的越冬分布面積擴大了240萬平方公里；未來平均氣溫每上升1℃，將導致越冬分布擴大約220萬平方公里。
馬春森說，小菜蛾的越冬研究及對全球40年1806條小菜蛾抗藥性的大數據分析揭示了氣候變化如何影響了全球小菜蛾的抗藥性分布。結果表明，越冬區小菜蛾的抗藥性是非越冬區的158倍。馬春森解釋，在非越冬區，冬季種群要么死亡，要么遷出到更溫暖的地區，使得第二年春季種群是一個混合種群，這些個體從使用不同類型殺蟲劑的多個地區遷入，因而在當地抗藥性無法跨季節累積進化。相反，越冬區種群全年發生，可以快速積累抗性基因。
該研究認為，生產過程中應調整害蟲管理策略來適應不同地區害蟲冬季存活的差異。在常年越冬區，提倡使用綠色防控技術，并交替使用作用機理不同的農藥來治理，而在非越冬區盡可能使用與越冬區作用機理不一樣的農藥，以便減緩抗藥性的發展。馬春森介紹，我國有許多害蟲，如粘蟲、稻飛虱、卷葉蛾和一些蚜蟲與小菜蛾類似，在溫暖地區越冬，并每年向北方遷飛，對作物造成重大損失。本項研究的思路和結果也為這些害蟲的研究和防控提供了有價值的參考。
