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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(jìn)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(yán)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(jìn)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(dá)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(jìn)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(xì)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(yán)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(biāo)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(jìn)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(yán)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(jìn)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(zhǔn)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(dāng)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(dá)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(hù)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(dá)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(tuán)的部分棉花團(tuán)場進(jìn)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(dá)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)棉蚜進(jìn)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(dá)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(yán)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(jìn)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(tuán)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(dāng)?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(jìn)行科學(xué)防治，以達(dá)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
