植物病虫害测报学(科学出版社十四五普通高等教育本科规划教材)

全书思维导图 　　**章 绪论 　　思维导图 　　本章概要 　　植物病虫害测报学是在认识病虫害发生和发展规律的基础上，利用已知规律展望未来的思维活动。本章主要介绍历史上植物病虫害发生为害的案例，病虫害测报的发展历程，主要作物重大病虫害的预测模型，重要学术著作，以及病虫害测报的原理和要素，测报的类别，测报的一般步骤，测报的内容和方法概述，与其他学科间的关系等。 　　**节 历史上病虫害发生为害的案例 　　农业生产为人类的基本生存提供了保障，而病虫害测报则是农业生产过程中一个非常重要的环节。自古以来，人类一直在同为害人类衣食住行的病虫害进行着不懈地斗争。随着科学技术的进步和社会生产力的发展，防治病虫害的技术和手段不断得到改进，而病虫害的发生为害规律也在不停地发生着变化。这场协同进化的斗争经历了漫长的时期，今后还要继续下去，没有止境。世界上众多的科学家都在探索，如何做到既能长期、经济、有效地控制有害生物的为害，又能避免防治带来的不良副作用。有害生物综合治理（ integrated pest management，IPM）策略就是在这种情况下出现的。实践证明，有效的植物保护策略不仅符合我国和世界农业生产不断发展要求的长期策略，也是世界范围内实现可持续农业发展不可缺少的重要环节。 　　人类开始从事农业生产活动以来，就始终面临病、虫、草、鼠害问题，与有害生物的斗争过程时刻伴随着人类的农业生产活动。历史上有许多关于植物病虫害暴发流行危及人类生活的记载（表 1-1）。例如， 1845～1846年，马铃薯晚疫病在爱尔兰大流行，导致了举世震惊的爱尔兰饥荒，饿死了约 100万人，约 200万人被迫移民海外； 19世纪，葡萄根瘤蚜在法国暴发成灾，导致当时法国葡萄酒产业几乎倒闭； 1870～1880年，咖啡锈病摧毁了斯里兰卡的全部咖啡产业，迫使英国人放弃喝咖啡的习惯，改饮茶水； 1888年以前，柑橘吹绵蚧在美国加州柑橘园为害严重，导致其柑橘产业几乎毁于一旦； 1942年，水稻胡麻斑病在孟加拉大流行，饿死了近 200万人； 1970年，玉米小斑病在美国大流行，损失玉米 165亿 kg；非洲历年遭受沙漠蝗灾而“赤壁千里，饥民载道”；我国自公元前 707年到 1935年共记载蝗灾 796次，平均 3年成灾 1次，人们将蝗灾、旱灾和黄河水患并列为那个时期制约中华民族发展的三大自然灾害。 　　表1-1 植物病虫害暴发流行的主要事例 　　随着人类农业生产活动的发展，农作物种植日益规模化，农产品交流贸易也日渐频繁，导致有害生物暴发成灾问题突出，经济损失严重。据联合国粮食及农业组织（ Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）估计，全世界每年因病虫草害造成的粮食损失占总产量的 30%左右，其中因虫害常年损失 18%，因病害损失 16%，因草害损失 11%；农作物每年因病虫草害造成的经济损失为 700亿～ 900亿美元，其中虫害占 40%、病害占 33%、杂草占 27%。我国地域辽阔，气候复杂，病、虫、草、鼠种类繁多，危害极大。据统计，我国为害农作物的有害生物种类多达 3238种，包括病原体（病原物） 599种、害虫 1929种、杂草 644种、害鼠 66种。每种农作物从播种、出苗、开花、结果直至收获、贮藏、运输，都有可能遭受病、虫、草、鼠危害，使其产量和质量受到损失。我国农作物每年因病虫害造成的粮食损失为 5%～10%，棉花损失约 20%，蔬菜、水果损失为 20%～30%，平均每年损失粮食约 5000万 t、棉花 100多万 t。草原和森林每年发生病虫鼠害面积分别为 2000万 hm2和 800万 hm2。2014年，我国草原鼠害危害面积约 3481万 hm2，部分地区草地因害鼠破坏而出现不同程度的退化和沙化，导致牧草产量下降，畜牧业生产损失严重，造成部分地区牧民失去生存环境，形成“生态移民”。从总体来看，世界发达国家农产品的损失至今仍占总产量的 25%左右。有害生物除造成农作物的直接损失外，还会降低农作物品质，引起人畜食用农作物后中毒。例如，甜菜受害，含糖量降低；感染小麦赤霉病的麦粒加工成面粉，人食用后会导致恶心、呕吐、惊厥甚至死亡；甘薯黑斑病病薯被牲畜食用后能诱发气喘病，严重时也会引起牲畜死亡；棉花受害，纤维变劣；粮食和油料种子在贮藏期如感染黄曲霉，被食用后有致癌作用等。 　　近年来，随着经济全球化、国际旅游业与现代交通的快速发展，入侵生物在各国之间不断传入扩散，给世界各国造成了严重的经济损失和生态灾难，也对人民健康和社会稳定带来巨大影响。外来入侵物种是指生物由原来的生存地，经过自然的或者人为的途径侵入到另一个新环境，并对入侵地的生物多样性、农林牧渔业生产、人类健康造成损失或者生态灾难的物种。我国是世界上遭受生物入侵*严重的国家之一，目前我国外来入侵物种已达 630余种，每年造成的直接经济损失超过 2000亿元。常见重要的种类有微甘菊、水葫芦、一枝黄花、飞机草、大米草、紫茎泽兰、松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾、稻水象甲、美洲斑潜蝇、马铃薯甲虫、红火蚁、甘薯长喙壳菌等。外来有害生物侵入适宜区域后，其种群会迅速繁殖，并逐渐发展成为当地新的“优势种”，严重破坏当地的生态安全。由于各地在防治这些入侵物种时缺乏必要的技术指导和统一协调，虽然投入了大量的人力和资金，但有的防治效果并不理想。已传入的入侵物种继续扩散危害，新的危险性入侵物种不断出现并构成潜在威胁。 　　通过预测预报可以掌握防治病虫害的有利时机。防治适期是指病虫害在整个生育期或侵染过程中*薄弱、对农药*敏感的防治时期，此时施药防治可收到事半功倍的效果。例如，水稻二化螟在孵化后 10d内集中为害叶鞘，幼虫长到 2～3龄就分散蛀食，且处于幼龄期（ 3龄前）时对农药较敏感。因此，结合二化螟的发育进度和气象因素，推算出幼虫盛发期的具体时间，进行统一防治，不仅能有效防治二化螟，而且可以降低成本。棉铃虫的施药关键期是从卵盛期到卵孵化盛期，根据棉铃虫蛾卵调查结果，结合气候特点，及时预测预报施药关键期的具体时间，可以有效地指导防治工作。小麦赤霉病是典型的气候型重大流行性病害，扬花期遇连阴雨天气，病害则快速流行，高温高湿天气导致发生加重；小麦齐穗至扬花初期喷施药剂是预防控制赤霉病的*佳时期，一旦错过就会导致防治效果大幅下降、造成产量损失和毒素污染。 　　总之，植物病虫害测报学是在掌握病虫害发生发展规律的基础上，结合气象因素、寄主抗性及种植面积等，进行预测预报，科学指导病虫害防控，实现农业生产的可持续发展。进入 21世纪以来，由于全球气候、耕作制度和栽培品种的变化等原因，农作物病虫害呈多发、重发和频发态势，跨国境、跨区域的迁飞性和重大流行性病虫害暴发频率增加，一些地域性和偶发性病虫害发生范围扩大、发生频率增加且危害程度加重。例如，棉铃实夜蛾、小麦条锈病、小麦赤霉病、稻瘟病、稻飞虱、作物黄萎病等频繁大发生；小麦吸浆虫、麦蚜、水稻纹枯病、稻螟、玉米大/小斑病、大豆孢囊线虫病以及农田鼠害等都有明显加重的趋势；暴发性害虫草地螟、黏虫和蝗虫等在一些地区再度猖獗发生。 2016年，全国农作物病虫草鼠害发生面积 4.47亿 hm2，防治面积 5.41亿 hm2，挽回粮食损失 9170万 t（《中国农业年鉴 2017》）。显然，植物保护对挽回农作物产量损失，改进品质，减少环境污染和农产品中的有害物质残留，提高经济、社会和生态效益，实现农业可持续发展等都有不可替代的作用。植物病虫害预测测报工作是植保工作的重要组成部分，是实现作物病害科学精准防控，减少农药使用量的重要技术保障之一。因此，为了确保农业生产的高产、优质、高效，促进农业生产的可持续发展，对农业有害生物及时发现和有效控制，把握好农业生产中有害生物防治的关键环节，促进国民经济健康发展，就成了植物病虫害测报工作及其从业者的主要任务和目的。 　　第二节 植物病虫害测报的概念与发展历史 　　一、植物病虫害测报的概念 　　“凡事预则立，不预则废。”这里，“预”指预测；“立”指成功。它是人类古已有之的一种活动，只不过在古代科学技术尚不发达时常被披上神秘的袈裟甚至带有迷信色彩。 　　自古以来，中国就有《易经》《八卦》，西方有《诺查旦马斯大预言》等，人们早就开始了预测活动。在科学技术远未发达的时期，尽管人类十分重视预测，但是由于对客观世界只是一知半解，只能凭借个人的历史经验和直觉进行简单的逻辑推断。那时候的预测往往被少数预言家、占卜者、星相学家垄断并披上神秘的袈裟。直到 19世纪 40年代，随着社会对预测的需求不断增加，科学知识的不断积累，如日心学说打破了宗教迷信思想的束缚，预测才开始采取科学和理性的逻辑推理展望未来，形成了一门真正的学科。 1943年，德国政治学教授弗勒希特海姆创建了“未来学”（ the future study），它包括未来预测和未来研究两方面，将人类社会今天来自各方面的变化加以认真的分析、研究和综合，预测未来发展趋势，描绘人类社会明天的轮廓。这一时期，预测学仍处在萌芽时期，不可避免地带有经院哲学的味道。 20世纪 60年代，预测学从纯理论转向实际应用，研究领域从社会科学转向自然科学和工程技术，从而取得了长足的发展。进入 70年代，多学科理论和技术得到了飞速的发展，一方面提供了日益成熟的预测方法，大大提高了预测的可靠性，从而带来可观的社会、经济效益；另一方面现代化社会生产也带来一些令人担忧的全球性问题，如人口问题、粮食问题、能源问题、环境污染问题、生态问题、不可再生资源利用问题等。预测学和未来学更加受到人们的重视。世界各国政府、各种企事业单位纷纷投入大量的人力、物力和财力进行范围广泛的预测研究。预测也成为每一个现代人不能回避的课题。预测学与未来学在很大程度上是相通的，与情报学、管理科学有着十分密切的联系。预测在当代社会、经济、科学技术领域的许多重大活动中发挥着越来越重要的作用。 　　植物病虫害测报是在认识病虫害发生和发展规律的基础上，利用已知规律展望未来的思维活动。其具体是指植物保护工作人员根据病虫害发生规律及相关的环境因素（作物的物候期和气象因素等），对病虫害的发生期、发生量、发生范围、危害程度等做出估计，以便于预测病虫害未来的发生动态和发展趋势，并提前向有关领导、植物保护部门、一线植保工作人员以及种植业者提供情况报告。在植物病虫害发生为害以前，人们根据研究和实践所掌握的病虫害发生消长规律，对影响病虫害发生的各种因素进行调查监测，取得数据，结合历年观察资料和气象预报，应用多 　　种预测方法进行分析、综合，估计病虫害未来的发生期、发生量、危害程度以及扩散分布与流行趋势，这叫作预测；由县级以上植保机构把预测的结果通过广播电视、报刊等媒体途径予以发布，这叫作预报。通常把预测预报简称“测报”。预测的本质是对某一尚不确知的病虫害事件发生的概率做出相对准确的推测。病虫害预测是实现科学管理的先决条件，在现代有害生物综合治理中具有重要地位。 　　植物病虫害测报学的研究对象是对植物造成危害损失的各类害虫和病原菌群体，是在研究病虫害发生规律和动态的基础上，提出病虫害监测与预测技术方法，提高预测预报的时效性、准确性，为制订植保长远规划、病虫治理对策及近期田间防治提供科学依据，从而达到预防灾害，将病虫害的危害控制在经济损害水平（ economic injury level，EIL）之下的目的，确保病虫害防治经济、安全、有效，以获得*佳效益。