近日，188bet平台app官方 植物保护所研究员马春森团队关于“极端高温事件改变种群统计参数、相对适合度和群落结构”的研究结论引发广泛关注。
    5月7日，《中国科学报》记者来到马春森的实验室，就该团队研究成果的相关情况采访了马春森。
    该团队通过6年的潜心研究发现，全球气候变化打破了农业害虫群落原有的平衡，改变了害虫群落物种间的相对优势度，使优势种发生了演替，该成果发表在《全球变化生物学》上。“气候变化正在改变农业害虫群落的优势种。”马春森告诉记者。

    试验一次又一次，但结论是一样的
    “昆虫是变温动物，对气候变化极为敏感。在中国，小麦蚜虫常见的有4种，禾谷缢管蚜、麦二叉蚜、麦长管蚜，还有一种就是无网长管蚜，对温度反应最敏感，高温对其生长发育影响最大。”马春森向《中国科学报》记者介绍道。
    气候变化具有两个显著的特征，包括温度升高和温室气体浓度升高，马春森认为：“气候变化的背景下，日平均温度升高是逐渐而平缓的，但极端温度事件的强度增加和频率提高则成为气候变化重要的特征，这种短期剧变的温度会导致蚜虫等体形小、生长发育迅速、繁殖快的农业昆虫的生长发育、繁殖、存活率和相对适合度发生显著变化，最终导致昆虫种群动态发生变化。”
    马春森团队以在我国最为常见的共同取食为害的三种小麦蚜虫为研究对象，揭示了极端高温事件对共同发生的害虫群落结构和优势种演替的影响。“这三种蚜虫对温度的反应是不一样的，禾谷缢管蚜比较抗高温，而麦二叉蚜和麦长管蚜相对差一些。”马春森说。
    他们首先通过分析过去50年的气象记录，从中仔细找出极端高温的变化特征，发现极端温度事件频率越来越高，最高气温不断冲破气象记录，而田间的实测温度比气象记录还要高。在实验室里用人工气候箱模拟这些田间极端高温事件，设置24小时为周期的变温，然后把这几种蚜虫置于这样的环境，仔细考察蚜虫生长发育、存活、繁殖和适合度。“通过模拟试验发现，高温事件的频率和强度增加使禾谷缢管蚜适合度上升，麦长管蚜和二叉蚜的适合度在下降。”马春森说。
    “那么在小麦地里是不是这样的情况？”马春森接下来提出这样的疑问。
    该团队选择在高温发生频率较高的武汉做了田间试验，在麦地里用开顶式的透明生长罩（OTC）围起来，里面温度比外面的温度高1~2摄氏度，看这样的升温范围，里外蚜虫有何变化。“实验证明了我们的结论同样成立。”6年的田间调查也表明，高温频率大的年份，禾谷缢管蚜的相对优势度较大。
    “这样的情况仅在中国还是在全世界范围内也普遍存在？”马春森团队进一步对全世界小麦蚜虫发生记载的文献作了系统的调研、收集和分析，也发现了同样的规律。
    马春森提起了15年前，在德国作博士研究时就发现，短时间的极端温度对小麦蚜虫影响非常大。他当时花了两年多时间，做了小麦蚜虫种群动态模拟模型，并通过反复调整参数，改善模型的结构，想让模型更准确，但效果并不理想。后来通过仔细研究高温强度，持续时间和作用于蚜虫的阶段对其发育、繁殖和存活的影响，发现这种温度变化对昆虫影响的精细研究对提高害虫预测的准确性至关重要。2001年回国后，他围绕这一问题展开了系统研究。
    他在反复的试验过程中切身体会到：温度对蚜虫等昆虫的影响决不是传统的恒温条件下的研究就能把真实的情况预测出来的，必须把细节的东西考虑清楚，如一天温度有多高、这样的高温持续几天、作用的阶段如何、高温的频率等。
    通过该研究，马春森认为，优势种变化不是突然变化，而是随着温度变化不停在变，总体趋势是随着气候变暖，耐热的害虫种类逐渐取代对热敏感的害虫种类成为当地的优势种。“越来越多的迹象显示，禾谷缢管蚜的优势度将从南到北逐渐增加，在南方麦区逐步变为优势种。”

    发生期不同，防治上也有区别
    由于三种麦蚜的危害部位及其造成的经济损失明显不同，相对优势度的改变将显著影响麦蚜防治经济阈值的制定。在上述三种蚜虫中，麦长管蚜前期主要生长在叶子上，吸取小麦叶面韧皮部的营养物质，抽穗后转移到穗子上，影响小麦的产量；禾谷缢管蚜主要在小麦下部叶片和叶鞘危害，加速下部叶片老化；麦二叉蚜介于两者之间，以叶片危害为主。三种蚜虫都传播小麦上的病毒病，特别是小麦黄矮病（BYDV），但这三种麦蚜在传播麦类作物病毒病的效率上有显著差异，二叉蚜的传毒效率较高。因此其群落结构和相对优势度的改变能显著影响麦类作物的病毒感染率及病害的发生流行，进而影响病害发生预测和防控策略的制定。
    “针对传播小麦病毒病为主的麦蚜防治上，在麦子出苗以后，通过防治蚜虫控制病毒传播，主要是针对二叉蚜、禾谷缢管蚜。”马春森说，“如果是针对以保千粒重为主的麦长管蚜防治，为了节约成本和保护生态环境，最好是在小麦扬花期打药，要是药效好，打药周到，一般一次就够了，特别严重时，过两个星期再打一次。”事实上，在生产实际中，农民难以分清麦蚜种类，“通常采用一个标准，当小麦处在扬花期，一株小麦达到5头蚜虫，就需要喷药防治。”马春森指出，国内麦蚜是以麦长管蚜为主，在南方，由于极端高温事件频发，以禾谷缢管蚜居多；西部以麦二叉蚜为主。
    “其实，麦类作物上的蚜虫的优势种还与湿度有关，但目前的研究尚未将其作为主要指标来考虑。”马春森告诉记者。

    气候变暖不仅影响蚜虫，还影响其他害虫
    气候变暖拓宽了农业病虫害的适生区域，导致地理分布扩大。温度是限制病虫害特别是虫害在地球上分布的主要因子之一，温度升高为标志的气候变暖必然对虫害的地理分布产生重要影响。
    “从长期数据观测，全球气候变暖是不争的事实。”马春森说。
    历史数据表明，在1960年至2000年期间，由于温度升高，日本主要水稻害虫稻绿蝽的分布北界从日本和歌山北移至大阪，向北移动了70千米。由于受限于冬季最低温，桔小实蝇目前主要分布在非洲南部、中美洲等热带和亚热带地区，在气候变暖情境下，向美国南部、欧洲地中海南部等温带地区扩展。
    “气候变化不仅影响小麦蚜虫，而且对大多数病虫害都有不同程度的影响。”马春森说，“我们实验室就选择了三类典型害虫为研究对象，十几年来系统开展了气候变暖对害虫的影响和害虫对气候的适应研究，以揭示气候变化条件下病虫害的发生规律，提高预测预报的水平”。
    “小麦蚜虫个体特别小、繁殖特别快、对温度特别敏感。”马春森说，“如果是大一些的昆虫生物，热几个小时影响不太大，但蚜虫、粉虱、叶螨、红蜘蛛等小型害虫则不然，因此我们选择小麦蚜虫为代表，研究这类气候变化对这类害虫的影响。”
    “另一类害虫是具有远距离迁移习性，且无滞育习性的突发性害虫，如黏虫和小菜蛾等，我们选择世界性害虫小菜蛾作为代表，研究冬季气候变暖对这类害虫越冬分布和夏季种群消亡的影响。”他向记者表示，冬季变暖已经使小菜蛾越冬界限整体往北迁移。
    对于全球气候变暖对农业病虫害影响的总体趋势，马春森认为，对北方病虫害发生加重，对南方喜温病虫害种类会加重发生，喜凉种类则会减轻，主要发生区会向高纬度、高海拔迁移。
    “我们团队主要是针对气候变暖中的温度升高对农业重大害虫的影响展开研究。”马春森说，“温度升高的几个特征比较突出，一个是冬季变暖比夏季显著，二是北方气温升高比南方明显，三是夜间变暖比日间变暖明显，四是极端高温事件增加。我们针对这几个特征展开了系统而有新意的研究，并取得了显著进展，近年来，已经开始得到国际上一些知名实验室和专家的认可。”
    该团队对夜间温度升高对小麦蚜虫影响的相关成果在2014年7月发表在英国《动物生态学》上，并作为“新发现”推荐到“Faculty of 1000（F 1000Prime）”。而Faculty of 1000是由生物学和医学国际顶尖科学家组成的团队，该机构对全球每年发表的SCI论文中不足0.2%的极具科学价值和学术贡献的优秀论文进行推荐和点评。
    “气候变暖对农业重大害虫影响的相关成果将陆续发表，我相信会推动农业生产病虫害监测与预报迈向一个新台阶。”马春森说。