新疆是我国最早植棉的地区之一。由于当地热量丰富，日照充足，降水稀少，空气干燥，昼夜温差大和利用雪水人工灌溉，为棉花的生长提供了我国其他棉区所不及、最适于植棉的自然环境条件。但新疆绿洲农业生态系统比较脆弱、稳定性差，病虫害容易暴发成灾。随着棉花种植面积的不断扩大，以及大面积连作、覆膜、滴灌、果棉套作等栽培新模式的实施，新疆棉花病虫害发生了相关变化，分析其变化规律及影响关键因子，提出应对治理措施和技术，对保障新疆棉花健康发展具有重要意义。
1演变动态
1）病虫害总体发生为害呈逐渐加重态势。据《全国植保专业统计资料》统计，新疆棉区（指自治区、不含生产建设兵团，下同）1991—2014年棉花病虫害发生面积和产量损失情况（图1），1991年发生面积为54万hm2，产量损失（指挽回损失和实际损失之和）为2.5万t。其中，1991—2003年期间，年平均发生面积为68.9万hm2，年平均产量损失为5.8万t；2004—2014年期间，年发生面积都在110万hm2以上，年产量损失在8万t以上，年平均发生面积为151.6万hm2，年平均产量损失为21.6万t。此期间，2014年发生面积达194.5万hm2，产量损失达43.6万t，发生面积和产量损失均达历史最高。按1991—2000、2001—2010、2011—2014年3个时段统计，病虫害发生面积占棉花种植面积［1］比率分别为83.7%、85.6%和105.0%，产量损失占棉花产量［2］的比率分别为4.7%、6.5%和8.4%。可见，随着棉花种植面积的增长，病虫害发生面积明显扩大，且造成的产量损失比率成倍增长。2）主要害虫时段性交替猖獗。棉蚜、棉叶螨、棉铃虫是新疆棉花生产历史上最重要的害虫。以单一害虫发生面积占棉花病虫害总的发生面积的比率，作出1991—2014年三大害虫发生面积比率动态曲线（图2）。从曲线图可以看出，前期（1991—1996年期间）棉蚜是棉花上最突出的害虫，其发生面积比率在30%以上，1995年高达43%，而在此期间棉铃虫发生面积比率在25%以下。之后的1997—2002年期间，棉蚜明显下降，其发生面积比率降到21%或以下，2000年仅有9%，在此时期棉铃虫为害上升为首位，其发生面积比率在24%以上，2000年最高达32%。到2003—2014年期间，棉蚜有所上升，但年份间波动小，基本维持在20%上下，而棉铃虫总体呈下降趋势，2003年下降至次要位置，随后的2006—2009年又升至首位，2010年以后呈下降之势，至2014年比率降至12%。棉叶螨也呈时段性波动，1991—2003年发生面积比率都在20%以下（13年年平均为11%），年度间波动大，1993和2000年最低为7%，1992和1997年则为17%；2004—2014年棉叶螨呈平稳上升态势，年平均发生面积比率为19%，2014年达29%，为当年三大害虫发生面积比率中的最高值。可见棉蚜、棉叶螨、棉铃虫为害呈此起彼伏、交替猖獗态势。棉蚜由历史上早期的绝对高位演变为相对平稳的发展，棉铃虫为中间时段的高位呈持续下降至最低位，棉叶螨呈平稳上升发展的势头。3）次要害虫和新传入害虫为害上升。影响新疆棉花生产的除棉蚜、棉叶螨、棉铃虫三大害虫外，还有棉蓟马、烟粉虱和棉盲蝽等次要害虫，以及玉米螟、双斑萤叶甲、地老虎、三叶草夜蛾（旋幽夜蛾）、蝗虫、白星花金龟、眩灯蛾等害虫。20世纪90年代以前，棉蓟马为新疆棉花苗期的主要害虫，在隐蔽施药等措施的应用下，其为害逐年减轻，成为次要害虫。但是，自90年代后期开始，棉蓟马逐年上升为害，2011—2014年期间，年发生面积均在23万hm2以上，年平均发生面积比率为14%，其发生面积仅次于棉铃虫（图3）。烟粉虱是1998年首先在乌鲁木齐市的一品红花卉上发现，1999年在吐鲁番的棉田发现并造成危害，2006年在阿克苏、轮台的棉田都可见到烟粉虱为害，至今在各棉区普遍发生，部分棉区虫量较高。如2014年8月上旬吐鲁番市调查，平均百株3叶虫量2090头。其中，成虫单片叶最高20头。2011—2014年烟粉虱年平均发生面积比率约为2%。盲蝽在新疆棉区发生面积增长态势明显，2001—2010年、2011—2014年年平均发生面积比1991—2000年年平均发生面积分别增长33%和120%，2014年7月初阿克苏地区库车县、阿克苏市平均百株虫量分别为26头、24头，远远超过2代百株虫量10头的指标。4）苗病和黄萎病发生为害突出。新疆棉区病害主要有苗病、黄萎病和枯萎病，铃病、角斑病、炭疽病和生理性早衰等其他病害在一些年份和区域也有发生，为害相对较轻。苗病为新疆棉区最重要的病害，2014年调查，沙湾县病田率最高达75%，病株率最高达50%；玛纳斯病田率最高达64%，病株率最高达86%。黄萎病和枯萎病在新疆多混合发生，为害仅次于苗病，主要发生在塔城、昌吉、巴州、阿克苏、哈密等地。枯萎病于1963年在莎车长绒棉试验站首先发现，到1997年该病已扩展到了整个新疆棉区，近年哈密发生较重，病田率达40%；黄萎病发生更为普遍，近年博州、哈密病株率最高达40%，阿克苏为18%。由于品种无抗性，随着棉花连作年限的延长，黄萎病的上升趋势更为明显。统计各病害发生面积比率，苗病1998年达19%，2011—2014年维持在10%以下；2011—2014年黄萎病和枯萎病分别为4%和3%；铃病为害较轻，1993年为4%，近几年在2%以下（图4）。
2发生影响因子分析
1）棉花种植面积扩大为病虫害发生提供了基础条件。国家统计局统计全国和新疆棉区棉花种植面积及产量，新疆1991年种植面积为54.7万hm2，为新疆农作物总播种面积的18%，产量为64万t，面积和产量约为全国的10%；以后逐年发展，2010年种植面积为146.1万hm2，为新疆农作物总播种面积的31%，产量为248万t，分别为全国种植面积和产量的30%和40%；2014年种植面积达197.8万hm2，产量达368万t，分别为全国种植面积和产量的47%和60%，成为全国最大的棉花种植区域。单一作物的大面积种植，为各种病虫害发生提供了优良的营养条件，使得生物种群得到充分扩大。另外，种植面积的扩大，造成作物轮作困难，新疆很多地方同一地块棉花连续种植20～30年，自然会造成具有长期存活能力的枯萎病和黄萎病病菌在土壤中逐年积累，造成两种病害成为生产上越来越突出的问题。总体上，新疆虫害明显重于病害，单一病虫为害情况由高至低顺序：棉蚜>棉叶螨>棉铃虫>棉蓟马>苗病>黄萎病>枯萎病>烟粉虱>棉盲蝽>铃病。以上结果需要说明的是如棉蓟马、烟粉虱、黄萎病、枯萎病等病虫害缺乏2008年前的数据，相关资料的系统性不如其他病虫。同时，这些多为新上升为害对象，生产上对其发生认知的水平有限，会影响发生面积和损失情况的估计，造成结果的偏差，有待今后不断完善。2）种植抗虫棉减轻了棉铃虫的为害。我国政府于1997年正式批准商业化种植抗虫棉（Bt棉）［3］。首先在黄河流域和长江流域棉区广泛种植。随着2000年前后棉铃虫在新疆的严重为害，当地积极种植抗虫棉。据李雪源等［4］报道，东疆2001年开始种植抗虫棉，该年抗虫棉种植面积占棉花种植面积的91%，随后持续6年种植面积比率均在85%以上，之后随着虫害的减轻抗虫棉种植面积逐渐减小，2012年抗虫棉种植面积比率降到54.2%。南疆于2003年开始种植抗虫棉，当年种植面积占棉花种植面积的19.8%，以后种植面积不断扩大，到2012年抗虫棉种植面积比率达到69.2%。北疆2005年开始种植抗虫棉，当年抗虫棉种植面积占棉花种植面积的11%，以后种植面积不断扩大，2012年抗虫棉种植面积比率达到35%。可见，2008年以来棉铃虫为害的显著下降，与抗虫棉的种植及其对棉铃虫的控制作用直接相关。3）覆膜滴灌措施促病虫害早发重发。通过地膜覆盖植棉，人工改变棉株生态条件，协调土壤水、肥、气、热的供应状况，满足棉花生长发育的生理需求，是取得苗全、苗齐、苗壮、早发的有效措施；滴灌技术可提高水资源的使用效率，有助于提高农作物的产量，促进生态环境的可持续发展，“九五”后期在新疆得到快速发展。目前，棉花地膜覆盖率达100%，棉花滴灌面积近80万hm2。两项技术在增温、节水、控盐、促进棉花生长的同时，也带来病虫害问题。其中，最为明显的是棉花黄萎病的为害加重。其原因在于地膜覆盖和滴灌措施满足了棉花黄萎病发病的适宜湿度（49%以上）和温度（23～26℃）条件。胡明芳等［5］研究认为，窄膜或宽膜覆盖分别使棉花生育前期（4月下旬至6月底）棉田土壤积温增加105℃和195℃，土壤温度提高0.7～3.2℃，由此促使黄萎病早发；地膜栽培还具有提墒和保湿的作用，有利黄萎病菌的生长、繁殖和侵染，故与不铺膜棉田相比，黄萎病发生早而重，其中宽膜植棉的病情又明显重于窄膜。张丽萍［6］研究认为，采用滴灌和常规沟灌这两种方式，在黄萎病发病初期，两者病指无明显差别；但进入8月份以后滴灌田病情明显高于沟灌，因为滴灌棉田灌水次数较多，且整个生长期都不揭膜，故土壤表层湿度相对较高，生长期中25cm以内土壤表层中利于病菌生长繁殖的湿度优于沟灌；而沟灌一般强调揭膜，头水前地膜揭去易导致水分蒸发，从而降低土壤湿度。另外，滴灌棉田无法冬灌和翻耕，也为棉铃虫、棉叶螨的安全越冬提供了有利条件。4）果（菜）棉混作和设施农业发展导致次要害虫为害上升。30多年来，新疆果（菜）种植面积同棉花面积一样呈逐年扩大态势。1991年果园和蔬菜种植面积分别为12.5hm2和5.7万hm2，到2000—2012年期间分别扩大至超过990hm2和30万hm2，分别达到1991年的5倍和8倍。新疆的果树主要有葡萄、梨、苹果、杏、枣等，蔬菜则是以茄科、十字花科种类为主。这些种类是棉叶螨、棉蚜、棉蓟马、烟粉虱、棉盲蝽等害虫的为害寄主和越冬寄主。棉花与其邻作、轮作、间作，害虫可在寄主作物间辗转为害，有利于害虫种群增长，造成害虫在多种作物上为害加重。如绿盲蝽在新疆地区首次发现并严重为害农作物，分析认为是葡萄等寄主资源丰富造成绿盲蝽形成高密度种群的原因［7］。另外，2013年新疆设施农业总规模已达6万hm2，分布于各地州（县、市）中心城镇的周边，冬季设施内的小气候和环境条件，提供了烟粉虱等害虫安全越冬的适合场所和丰富的食源，造成近年烟粉虱为害上升。吐鲁番、喀什、和田等设施农业规模发展较快区域，棉田烟粉虱为害呈逐年加重之势，已成为生产上日益严重的问题。5）气温升高和降水增多促进病虫害发生为害。新疆气候变化受温室气体、区域内土地利用状况改变（包括城市化、农业灌溉等）和人类活动的影响明显。《新疆区域气候变化评估报告》中分析了新疆各区域的气候要素变化。其中，以气温升高和降水量增加对农业及其病虫害发生影响最为直接和突出。1961—2010年，新疆年平均气温升温速率约为每10年0.32℃，高于全国和全球同期变化水平，四季平均气温均呈上升趋势，冬季升温趋势最明显，升温速率达每10年0.45℃，区域间以北疆东部和天山山区东部升温最为明显，升温速率为每10年0.6℃至0.8℃；年降水量增加速率为每10年6.51%，四季降水呈现一致的增加趋势，夏季增加趋势最明显。冬季气温的增加，棉铃虫和棉蚜等害虫越冬存活率提高，增加了越冬虫源基数；春季温度的升高，导致病虫害发生明显提早。同时，温度升高导致积温的增加，可缩短害虫的发育历期，增加棉蚜、烟粉虱等昆虫的发生世代数，进而增加了害虫种群数量，加剧其对棉花的为害。降水量增加，弥补了新疆极度干旱的不足，总体对棉花病虫害的发生为害起到促进作用。可见气候总体向利于病虫害发生的方向变化。
3治理建议
1）加强新疆棉区病虫害发生演变规律的基础性研究。新疆是我国特殊的农业生态区，病虫害发生为害机制与内地地区不同，且目前总体研究基础相对薄弱，尤其在气候变化、耕作和灌溉制度革新、作物布局改变等环境条件下，棉蚜、棉叶螨、棉蓟马、棉铃虫、烟粉虱、黄萎病等棉花病虫害成为多种作物的重大病虫害。目前急需建立国家级科研队伍，对新疆棉区病虫害发生演变规律进行重点研究。通过景观生态学、群落生态学和个体生态学、分子生态学、化学生态学等方法和手段，研究新疆荒漠绿洲生态区害虫群落演替规律及其生态学机制，研究荒漠绿洲棉田、玉米田和果园主要害虫群落的演替规律和灾变机制，研究害虫与寄主植物及捕食性天敌种间的互作机制、环境胁迫下的生理生化与行为响应，研究昆虫重要生命活动的调控机理，揭示害虫协同进化的内在遗传变异机制，为新疆病虫害可持续治理提供理论基础。2）大力推进新疆病虫害监测技术进步。做好病虫害的监测预报是进行科学防治的基础。由于新疆棉区病虫害发生种类及其为害规律、棉花种植模式、棉花品种及其布局与全国其他棉区有较大不同，而我国现已有的病虫害测报和防治技术规范多根据黄河流域和长江流域棉区制定的，且棉盲蝽、黄萎病、烟粉虱等病虫为害明显加重，对多种作物的安全生产威胁增大，但目前害虫发生代次划分时间、发生程度分级指标等技术参数及其信息汇报制度的内容有很多不适于新疆棉区情况，因此，制定适合当地棉区测报技术标准是当务之急。为有效改进新疆棉区监测技术手段，近年重点在新疆进行测报工具的试验示范。其中，新型诱捕器及其自动计数系统在棉铃虫监测中的应用取得较好效果［8］，适于新疆棉区推广应用。还有必要加强新疆抗虫棉棉田病虫害种群动态监测，对新上升为害对象监测技术的开发，重点开发自动化、智能化的监测工具，进而推进新疆病虫害监测技术进步，适应新疆棉花生产的需要。3）建立新疆棉区重大病虫害持续控制体系。新疆的绿洲农业生态相对脆弱，但新疆的生物多样性较为明显，尤其是天敌种类繁多的特点是病虫害控制的优势。因此，应建立科学、适于当地生态条件的重大病虫害的控制体系。各棉区病虫害防治上应遵循“预防为主，综合防治”的方针，即从各棉区农田生态系统的整体出发，发挥以作物为主体的自然控害能力，避免见病见虫即打药的现象，充分利用棉花的抗虫性、耐虫性和超补偿性，合理调整作物布局，增加棉田生态环境的物种多样性。充分利用自然天敌的控制作用，进行越冬场所保护、春季提供充足食物、夏秋季助迁等方式保护自然天敌，减少化学农药使用量；繁育适宜当地气候条件的天敌种群进行人工繁殖和释放。充分利用新疆生态多样的优势，以病虫害的绿色防控为主线，研发自然控害技术、生态调控技术、化学生态调控技术、农药安全高效使用技术、有害生物抗药性早期诊断及其治理技术、生物农药与化学农药协调应用技术等，并在南疆、北疆和东疆不同生态区进行合理组装，实现新疆农业病虫害的综合持续防控。4）充实新疆棉区基层专业人员和强化技术培训。2014年统计，新疆全自治区、地、县和乡级植保技术人员数量分别为53、133、557和410人，对于棉区广阔的区域而言力量明显不足，且人员在不断流动，影响了病虫测报和防治工作的开展，加之生产上不断有新问题出现，往往也困扰专业人员的工作进行。因此，2011、2014、2015年借助国家相关科研项目的支持，分集中讲课、田间实习和座谈、讨论等形式，培训区、地、县和部分乡级技术人员累计超450名，重点讲授新疆上升为害棉花病虫如盲蝽、烟粉虱、黄萎病等病害发生为害规律、新疆棉花种植结构对病虫害发生的影响和应对措施、测报基础知识和新型测报工具应用内容，对当地棉花病虫害监测与防控技术水平起到一定积极作用。尽管如此，由于受资金等方面条件的限制，培训的范围和人员仍显不足，需要进一步加大对生产一线基层人员的轮训，更新知识结构、提高技能水平，由此更好地带动新疆农作物病虫害总体治理水平的进步，更好地保障农业生产的可持续发展。
作者：姜玉英 陆宴辉 李晶 刘建 曾娟 刘杰 单位：全国农业技术推广服务中心 中国农业科学院植物保护研究所 新疆维吾尔自治区植物保护站 新疆农业科学院植物保护研究所
