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據(jù)報道，2020年新疆全年病蟲害累計發(fā)生面積為145.99萬公頃次。如果不對棉花病蟲害進行有效防治，不但其發(fā)生面積會持續(xù)擴大蔓延，造成局部棉田產(chǎn)量和質(zhì)量大幅度下降，甚至絕產(chǎn)，更會成為來年棉花豐產(chǎn)豐收的障礙。
在這場棉花保衛(wèi)戰(zhàn)中，科學(xué)家起到了非常關(guān)鍵的作用。
2020年新疆棉花種植面積為2501.9千公頃（3752.9萬畝），面積比2019年下降1.5%，但得益于良好管理，單位面積產(chǎn)量比2019年增加93.8公斤/公頃（6.3公斤/畝）。圖片來源：中央廣播電視總臺
覬覦新疆棉花的“魑魅魍魎”
“知己知彼，百戰(zhàn)不殆。”想要打贏這場仗，就得先知道有哪些蟲子、“瘟神”在作怪。覬覦新疆棉花的害蟲有多種。我們先揪出棉蚜、棉盲蝽、棉葉螨、煙粉虱這四種蟲豸，看看它們都用了什么“雕蟲小技”。
1. 棉蚜
新疆地區(qū)發(fā)生的棉蚜主要是棉黑蚜、棉長管蚜及棉蚜，是體形較小的一類害蟲，無翅胎生雌蚜體長不到2毫米，是棉花苗期的主要害蟲之一。棉蚜主要以刺吸式口器刺吸棉花的生長點和嫩葉，在受害部位會出現(xiàn)淡黃色的失綠小斑點或葉片卷縮，影響葉片的光合作用，嚴重時葉片變形、卷縮、干枯或落葉。此外，棉蚜還能夠產(chǎn)生蜜露，導(dǎo)致煤污病的發(fā)生。作為媒介昆蟲，它們還能協(xié)助傳播一些植物病毒。
從左到右依次為無翅棉蚜、棉葉被害狀。圖片來源：天山植保
棉蚜的適應(yīng)能力很強，蚜蟲能夠根據(jù)不同的地域和寄主，以不同的生活方式進行生存。棉蚜在合適的溫度下，一般不到10天就繁殖一代，如果條件合適，一頭蚜蟲的后代可達百萬余頭（包括后代產(chǎn)生的后代）。近年來，棉蚜的抗藥性有增加的趨勢，值得我們警惕。
2. 棉盲蝽
棉盲蝽也是一種以刺吸式口器為害棉花的害蟲。在新疆為害較重的棉盲蝽主要為牧草盲蝽、苜蓿盲蝽和綠盲蝽。棉盲蝽只有卵、若蟲（幼蟲）和成蟲3個蟲態(tài)，成蟲和若蟲都能為害棉花，其主要以口針刺吸頂芽、邊心、花蕾及幼鈴，吸食棉株汁液。
對于頂芽、幼葉、幼蕾，棉盲蝽的侵害主要以“抹黑”的方式進行——棉花頂芽受害后會枯焦發(fā)黑成無頭苗或破頭瘋；幼葉被害則形成破葉瘋；幼蕾被害則由黃變黑，幾天后脫落。如果是棉花的成蕾被侵害則形成張口蕾，不久即脫落；幼鈴被侵害則傷口呈水漬狀斑點，重則僵化脫落；頂心或旁心受害，就會形成掃帚棉。
從左到右依次為綠盲蝽、棉葉被害狀。圖片來源：天山植保
3. 棉葉螨
又稱棉花紅蜘蛛，是我國各棉區(qū)普遍為害較重的一類害蟲，在新疆棉區(qū)，其優(yōu)勢種是截形葉螨和土耳其斯坦葉螨，葉螨體形較小，一般為1毫米左右，肉眼不仔細觀察也較難看見。
棉花紅蜘蛛主要在棉葉的背面吸食營養(yǎng)汁液，為害初期時葉片正面出現(xiàn)較多黃白點，幾天后葉柄處變紅，重則落葉光稈，狀如火燒，造成大面積減產(chǎn)或絕收。即使不導(dǎo)致光桿，也將嚴重影響棉花的光合作用，使棉株不能正常生長，植株矮小，造成減產(chǎn)。棉葉螨的“野心”不僅在棉花上，還會把目標放在其他糧食作物和經(jīng)濟作物上。
從左到右依次為棉葉螨、棉葉被害狀。圖片來源：天山植保
4. 煙粉虱
煙粉虱也是一類刺吸式口器的害蟲，農(nóng)民稱“小白蟲”，體形也較小，約1毫米左右，具有傳播速度快、繁殖能力強、為害重、抗藥性強、防治難度大的特點。
為害棉花時，煙粉虱以成蟲、若蟲刺吸植物，造成葉片退綠、變黃、萎蔫，甚至整株枯死，另外還可傳播黃斑病毒病，造成作物減產(chǎn)；尤其值得注意的是，其成蟲、若蟲會分泌大量蜜露，污染植物，極易導(dǎo)致煤污病的發(fā)生，并且會污染棉絮，使纖維含糖量增加，影響紡織工藝流程的進行。
煙粉虱是一種危害性極大的入侵性害蟲。這種來自美國的害蟲可以說是跑遍了全球。據(jù)報道，煙粉虱最早于1962年在美國亞利桑那州發(fā)現(xiàn)，在這之后，傳至南美洲、歐洲、非洲、亞洲、大洋洲的很多國家和地區(qū)。其中蘇丹、土耳其、埃及、以色列等國以及80年代之后的蘇聯(lián)中亞諸國棉花受害最為嚴重。1998年，我國科技工作者首先在新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市南昌路盆景花卉批發(fā)市場出售的一品紅上發(fā)現(xiàn)煙粉虱；1999年在吐魯番長絨棉研究所棉花試驗田也發(fā)現(xiàn)了此蟲。近年來，新疆維吾爾自治區(qū)吐魯番市、哈密市、克州、喀什地區(qū)煙粉虱的發(fā)生相對較重。
從左到右依次為煙粉虱若蟲、煙粉虱成蟲。圖片來源：天山植保
除了這幾種蟲子，為害新疆棉花的害蟲還有棉鈴蟲、棉薊馬、雙斑螢葉甲等害蟲。一些“瘟神”也不甘寂寞，它們傳播迅速，會給棉花帶來“滅頂之災(zāi)”，比如棉花枯萎病和黃萎病。
棉花枯萎病和黃萎病都是真菌性病害?？菸『忘S萎病菌主要在病殘體、土壤、糞肥中越冬，有病棉田耕地、耙耢、中耕、澆水、農(nóng)事操作等是近距離傳播的主要途徑。發(fā)病后主要為害棉花的維管束等部位，一旦發(fā)生，很難根除，被稱為“棉花癌癥”。目前新疆黃萎病的發(fā)病面積超過播種面積的50%，其中重病田面積超過100萬畝。
可以說，覬覦新疆棉花的害蟲和“瘟神”都懂得如何快速繁殖，傳播有害物質(zhì)，加上其不斷提高的耐藥性，著實給防治工作帶來了一定的困難。
科學(xué)家上！阻止蟲子們的陰謀
棉花是如此寶貴，自然不容蟲子和“瘟神”肆意妄為。針對棉花病蟲害，人們采用了多種防治措施，包括植物檢疫、物理防治、化學(xué)防治、生物防治、農(nóng)業(yè)防治等等。
前三種方法大家比較容易理解，比如植物檢疫是防止部分檢疫性病蟲害的傳入或傳出；物理防治是采用燈光誘殺一些有趨光性的害蟲；化學(xué)防治則是根據(jù)田間病蟲種類，施用相應(yīng)的農(nóng)藥進行防治。
不過，我們既要有效防治病蟲害，又要克服化學(xué)農(nóng)藥的不良作用，避免生物資源和環(huán)境受到破壞。在新疆，科學(xué)家遵循可持續(xù)發(fā)展的原則和“預(yù)防為主，綜合治理”的植保理念，做了這些嘗試，取得了不錯的效果。
1. 生物防治——生物農(nóng)藥，精準打擊
自然界有很多棉花害蟲的自然天敵。我們要利用好這些天敵。比如在苗蚜發(fā)生期，當棉田天敵單位（以1頭七星瓢蟲、2頭蜘蛛、2頭蚜獅、4頭食蚜蠅、120個蚜繭蜂為1個天敵單位）與蚜蟲種群量比高于1:150時，不施藥防治，利用自然天敵控制蚜蟲。此外我們可以繁殖釋放瓢蟲、赤眼蜂、蚜繭蜂等天敵，以達到直接壓制害蟲種群的目的。
此外，在棉鈴蟲卵孵化初始階段，噴施昆蟲病毒、Bt等生物農(nóng)藥，不僅具有良好的防治效果，還可有效保護天敵；為了預(yù)防苗病、枯萎病、黃萎病，可以采用枯草芽孢桿菌、氨基寡糖素、乙蒜素處理種子，苗期和花蕾期隨水滴灌施藥或葉面噴霧。
中國科學(xué)院動物研究所秦啟聯(lián)研究組成功研發(fā)了棉鈴蟲核型多角體病毒殺蟲劑。這種病毒殺蟲劑每克原藥中病毒含量高達5000億個病毒粒子，超過同類產(chǎn)品20多倍，是目前國際上已知的含量最高的病毒殺蟲劑。使用這種生物農(nóng)藥，每畝棉田只需2～3克即能控制害蟲。
2005年起，研究人員開始在新疆建設(shè)兵團的部分棉花團場進行了多點多地的新型超高含量昆蟲病毒殺蟲劑大田藥效對比試驗，對棉鈴蟲的控制效果優(yōu)于常規(guī)的化學(xué)農(nóng)藥。特別是在化學(xué)農(nóng)藥幾乎完全殺滅田間棉鈴蟲天敵的時候，這一病毒殺蟲劑對棉鈴蟲天敵幾乎沒有任何影響，使用后能夠在自然界中自行降解，不會造成農(nóng)藥殘留，其總體防治效果達80%，減少了近百噸化學(xué)農(nóng)藥釋放于環(huán)境中，生態(tài)效益顯著。
2. 農(nóng)業(yè)防治——不但滅蟲，還要增產(chǎn)
這是生物防治的進階版。植物在生態(tài)系統(tǒng)中天敵的保存和增殖，以及害蟲的自然控制中發(fā)揮了重要作用。農(nóng)業(yè)防治可以利用植物調(diào)節(jié)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的生物關(guān)系，它區(qū)別于傳統(tǒng)生物防治之處就在于間接利用自然天敵，而不是直接人工繁殖釋放天敵。農(nóng)業(yè)防治通過作物布局、間作套種、棉田間作套種，既能減少病蟲害的發(fā)生，又能互相促進增產(chǎn)。
中國科學(xué)院動物研究所和中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所的專家根據(jù)對新疆植棉歷史與棉花害蟲發(fā)生規(guī)律的研究，發(fā)現(xiàn)新疆棉蚜成為主要害蟲的原因是冬小麥種植面積大量減少，從而導(dǎo)致棉田棉蚜的天敵來源減少，充足的食物和不足的自然天敵造成了新疆棉蚜成災(zāi)。
高產(chǎn)的新疆棉花 圖片來源：偉大的變革——慶祝改革開放40周年大型展覽
經(jīng)過多年探索和深入研究，他們發(fā)現(xiàn)苜蓿、苦豆子等具有最大的食物昆蟲涵養(yǎng)量，并且可以作為自然天敵繁殖庫，由此創(chuàng)造了誘導(dǎo)棉田邊緣植物帶自然天敵進入棉田控制棉蚜的簡便途徑：在棉田邊緣林蔭下種植苜蓿帶，當棉蚜進入棉田開始為害棉花的時候，割除苜蓿帶，將割倒的苜蓿在棉田邊緣放置，從而達到人為協(xié)助情況下充分利用自然天敵控制棉花蚜蟲的目的。而且苜蓿是優(yōu)質(zhì)牧草，適合發(fā)展農(nóng)區(qū)畜牧業(yè)，作為豆科植物的苜蓿還有利于提高地力。
3. 新品種的推廣——轉(zhuǎn)基因棉花，RNAi棉花
如果得到能夠?qū)Σ∠x害有抵抗力的品種，那就根本上解決了病蟲害的問題。
2007年，由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟作物研究所與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所合作選育的新疆第一個轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種新陸棉1號通過國家審定，2011年合作選育的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉品種桑塔6號通過了國家審定。而根據(jù)調(diào)研，2012年新疆轉(zhuǎn)基因抗蟲棉種植面積已經(jīng)過半。自轉(zhuǎn)基因抗蟲棉大規(guī)模種植以來，新疆棉鈴蟲沒有發(fā)生嚴重危害，處于可控狀態(tài)，充分顯示了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的技術(shù)效果。有關(guān)研究分析表明：農(nóng)民可從轉(zhuǎn)基因抗蟲棉技術(shù)獲得直接收入。對1999年到2001年種植轉(zhuǎn)基因棉花的研究表明，每公頃轉(zhuǎn)基因棉花可以提高收入1800多元。
除了轉(zhuǎn)基因棉花，RNAi棉花也在大顯身手。為治好有“棉花癌癥”之稱的棉花黃萎病，中國科學(xué)院微生物所郭惠珊研究組在20年從事植物抗病毒RNAi研究的基礎(chǔ)上，經(jīng)過十余年的努力，在棉花黃萎病菌的侵染生物學(xué)、植物-真菌跨RNAi的理論和抗病應(yīng)用以及廣譜、快速的棉花遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的建立等方面取得了一系列重要進展，通過技術(shù)集成，建立了跨界RNAi介導(dǎo)的陸地棉種質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)體系，成功在早熟陸地棉中實現(xiàn)了抗黃萎病的種質(zhì)創(chuàng)新。
中科院微生物所郭惠珊課題組在新疆建立的棉花黃萎病、枯萎病田間工作站揭牌。圖片來源：中國科學(xué)院大學(xué)網(wǎng)站
多年、多點連續(xù)的抗性鑒定結(jié)果表明，RNAi棉花的抗黃萎病性較受體品種提高了55.7%。2017年研究團隊利用創(chuàng)制的抗原結(jié)合雜交選育，成功培育出具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高抗黃萎病早熟陸地棉新品系（中科棉1號），經(jīng)國家西北內(nèi)陸棉區(qū)的抗病性鑒定和生產(chǎn)性試驗結(jié)果表明，新品系抗黃萎病性相對于區(qū)試點對照品種提高了22.25%，在重病田的產(chǎn)量較對照品種（當?shù)刂髟云贩N）提高了41.7%。
新科技助力棉花保衛(wèi)戰(zhàn)
棉花病蟲害情況復(fù)雜，與地域和人為操作關(guān)系密切，同時每一年的氣候條件可能不盡相同，因此棉花病蟲害的防治應(yīng)因地制宜，建立科學(xué)預(yù)測預(yù)報技術(shù)并進行科學(xué)防治，以達到綠色防控、豐產(chǎn)豐收的目的。
隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新科技可能在棉花病蟲害的防治中得到更廣泛的應(yīng)用：如新的棉花優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源應(yīng)用，包括更多的抗蟲抗病高產(chǎn)轉(zhuǎn)基因棉花；3S技術(shù)（3S是GIS、RS和GPS，即地理信息系統(tǒng)、遙感及全球定位系統(tǒng)的統(tǒng)稱）在病蟲害預(yù)測預(yù)報中的應(yīng)用；病蟲害數(shù)字化識別及監(jiān)測預(yù)警技術(shù)在病蟲監(jiān)測和預(yù)報中的應(yīng)用；大數(shù)據(jù)和5G技術(shù)在一些重要害蟲監(jiān)測、預(yù)報和防治中的應(yīng)用；植物無人機在更廣泛范圍內(nèi)的推廣等。
這些技術(shù)能夠讓“詭計多端”的蟲子與“瘟神”無處遁形，相信我們終將能取得棉花保衛(wèi)戰(zhàn)的勝利。
科學(xué)大院
