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[中国科学报]30年,为入侵豚草找到两种天敌

       点击数: 次      发布时间:2018-09-20

 

与会专家现场考查豚草生物防治效果。 秦志伟摄

万方浩团队经过30年的系统研究,不仅揭示了豚草适应性广、竞争力强、扩散速度快的种群扩张机制,还阐明了豚草在我国广泛分布与暴发成灾的主要原因,为豚草的系统治理提供了理论基础和科学依据。

■本报记者 秦志伟

 

看着即将枯死的恶性入侵杂草豚草,中国农业科学院植物保护研究所研究员、生物入侵防控创新团队首席科学家万方浩有了些许欣慰。他感叹,“三代人利用30年,干了一件事”。

简单地说,这件事就是利用两种天敌昆虫,成功治理了恶性入侵杂草豚草。

看似简单,其实并不简单。9月15日,在湖北武汉召开的全国豚草生物防治展示及现场观摩会上,中国工程院院士陈剑平、宋宝安、康振生等专家认为,豚草生物防治与生态治理技术研究成果整体达到同类研究国际领先水平,其应用是我国乃至全世界入侵杂草区域减灾持续治理的成功范例。

除掉这种杂草到底有多难,竟然花去科学家30年的时间?《中国科学报》记者将带你了解令人厌恶的杂草和神奇的两种虫子。

入侵杂草成为公害

从武汉驱车行驶近两个小时,参会代表来到了黄冈市红安县永佳和镇金家村。走在乡间土路上,到处可见即将枯死的杂草。公路旁的一片杂草间竖立一块醒目的展示牌,“全国豚草生物防治技术示范基地”。

即将枯死的杂草便是参观的“主角”豚草。豚草又名艾叶破布草、美洲艾,属于菊科豚草属,起源于北美洲索诺兰地区,是一种广泛传播的世界性重大恶性入侵杂草。

20世纪30年代,豚草传入我国东南沿海地区,“由于其脱离了原产地天敌等生物因子的制约,扩散蔓延尤为迅速”。万方浩告诉《中国科学报》记者,目前豚草已在我国华中、华东、华南、华北及东北22省(市、自治区)广泛分布。

万方浩介绍,不少地区把根除豚草当作一场人民战争。

刚开始接触豚草时,中国农科院植保所研究员周忠实误以为患了感冒,治疗一段时间不见好转,后来才发现是由于豚草花粉过敏导致的。这是豚草的危害之一。

这也不是个案。上世纪80年代中后期,北京北安河中学时常群发重度、顽固型“感冒”,同一时间内,几十上百人剧烈打喷嚏、咳嗽甚至哮喘,并伴有眼睛奇痒;当做感冒治疗并未治好。后来发现是因学校附近一大片豚草引发的花粉过敏,加以清除后才恢复正常。

“豚草花粉毒性很强。”万方浩表示,据统计,豚草花粉过敏患者占豚草发生区人口总数的2%~3%,过敏症人群达1450余万人,年直接医疗费用14.5亿元。

跟这类显性损失相比,豚草对生态带来的危害更大。

据研究显示,豚草具备很高的生态环境适应性,耐盐碱、贫瘠、干旱,有极强的生态资源竞争力,极易形成优势群落;豚草还具有强大的繁殖力,种子量最高可达3万粒/株,并且种子有二次休眠特性,休眠期可达40年。

探明豚草生物学特性与灾变机制,是开展工作的第一步。

万方浩团队经过30年的系统研究,不仅揭示了豚草适应性广、竞争力强、扩散速度快的种群扩张机制,还阐明了豚草在我国广泛分布与暴发成灾的主要原因,为豚草的系统治理提供了理论基础和科学依据。

两种天敌有分工且互补

既然豚草扩张迅速主要原因是逃离原产地天敌的制约,那么引进天敌进行防控就成为最有效和绿色环保的治理方式。

记者了解到,从1987年开始,万方浩便开始了寻找天敌昆虫之旅。他先后从加拿大、美国和前苏联等国家引进7种天敌昆虫,最终成功筛选两种具有应用潜力的天敌。

会议现场,两块易拉宝上“豚草克星”和“豚草终结者”字眼格外醒目,分别对应的是豚草卷蛾和广聚萤虫甲两种天敌昆虫。

实际上,天敌昆虫的引进并非难事,难在要确保所引进的天敌昆虫只吃豚草。

于是,万方浩团队针对豚草卷蛾选取15科37种植物、广聚萤叶甲选取14科53种植物进行试验,并经过连续多年的野外跟踪观察(豚草卷蛾25年、广聚萤叶甲10年),进一步证实了两种天敌昆虫的寄主专一性,确证其对农作物、果蔬、观赏植物及其他有益生物高度安全。

在示范基地,科研人员找到了“正在工作”的天敌昆虫。周忠实向《中国科学报》记者介绍,两种天地昆虫各有分工且又互补。广聚萤叶甲蚕食叶片,阻断光合作用;豚草卷蛾蛀食茎秆,截流营养供应。

天敌昆虫的释放是另一个值得关注的话题。

据植保所副研究员陈红松介绍,5月底前在华南、华中、华北等豚草重灾区,每亩分别释放广聚萤叶甲和豚草卷蛾各80、200和300头控制豚草;7月中下旬,天敌昆虫在释放区自然增殖2~3代后,采用远距离人工助迁的方法,可扩大控制区域40~60倍。

“据估算,豚草卷蛾可使豚草种子量降低20%~30%,广聚萤叶甲对豚草的控制效果达95%以上。”陈红松告诉记者。

接下来,科研人员便开始探明广聚萤叶甲、豚草卷蛾规模化生产的环境参数,准备工厂化生产。

据悉,万方浩团队已建立两种天敌昆虫“冬季保种—室内扩繁—大棚增殖”三步简易规模化生产技术流程,可实现每个240平方米的大棚年产290万头广聚萤叶甲和190万头豚草卷蛾的生产规模。目前,在湖南长沙、福建福州、海南海口以及广西南宁、柳州等地建立天敌昆虫规模化生产基地9个,每种天敌昆虫年生产达2亿多头,生产效率提高40~50倍。

区域减灾治理成功典范

经多年大面积推广应用,两种天敌昆虫在22个省(市、自治区)成功建立自然种群,并由中心释放区域逐年向周边扩散。正像记者在金家村乡间土路上见到的豚草,呈大面积“火烧状”死亡状。

除了利用引进天敌昆虫防治豚草,万方浩团队还首次建立入侵杂草生态屏障拦截和替代修复技术。

万方浩向记者介绍,经过10余年研究,他们从50种植物中筛选出紫穗槐、小冠花、杂交象草等10余种具有经济或生态利用价值的替代植物及其组合,用于豚草发生扩散前沿的拦截与重灾区的替代修复,其替代控制效果均达85%以上。

比如,在果园与林地、草场与林地、撂荒地、河滩、退化草地等建立了10个豚草重灾区的植物替代修复示范点,修复区域生物量降低97.8%。

值得一提的是,该团队建立了豚草区域治理技术体系。即在华北及周边地区以替代植物拦截与生态修复技术为主,在华东、华南、华中豚草发生区以生物防治技术为主,在西南以植物替代控制与生物防治联合控制技术为主。

治理效果正如万方浩所预料的,该技术体系区域防效达85%~95%。

自2004年农业农村部开展“全国十省百县灭毒除害行动”以来,相关成果一直作为豚草治理的主推技术大面积推广应用。

截至2017年底,相关研究成果已在22个省(市、自治区)累计推广应用达6314万亩次,总增收节支达58.3亿元,取得了巨大的生态、经济和社会效益。

此外,在技术推广过程中,对基层技术人员和农民进行技术培训一直是项目组重点工作之一。据统计,2007~2017年,项目组先后在各地培训技术人员和农民累计达10万人次,发放各类技术资料120多万份。

有治更要有防,即控制住豚草的扩张趋势。

“让没有的地区一直没有”,这是康振生希望看到的结果。而防治所有外来入侵生物的最佳效果也应该是这样的。

《中国科学报》 (2018-09-19 第6版 科研)