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本文回顾了加拿大西部社区科学在作物生产和害虫管理方面的历史贡献，阐述当前社区参与农业科学的状况，探讨其局限并展望未来。社区科学在优化作物生产、监测害虫等方面成果显著，未来将助力生物警戒（biovigilance）等新举措。
1. 引言
在过去十年，公众参与的科学研究日益受到关注，其中 “社区科学（community science）” 是指非科学家自愿为科学数据做出贡献并参与研究项目的研究方法。在农业领域，社区科学家主要包括农民、顾问、农业及相关产业工作者和农业代表等。社区科学在农业生产中发挥了重要作用，如提高作物产量、保护作物免受病虫害侵害、保护农业生物多样性、改善食品安全以及增强营养和粮食安全等。将社区科学与作物生物警戒（biovigilance）相结合，有助于提升加拿大及其他地区的粮食系统安全性。
加拿大草原农业区面积广阔，占加拿大农场总面积的 81%。但目前生物警戒和作物监测的工作人员和资金不断减少，因此让生产者和社区参与农业研究，并提高他们对研究和监测重要性的认识至关重要。本文旨在回顾加拿大西部社区科学对作物生产和害虫管理的贡献历史，评估当前社区在农业科学中的参与状况，并为未来植物健康研究中利用社区科学提供建议。
2. 加拿大作物生产中社区科学的历史
2.1 早期农业危机与社区科学的兴起
加拿大早期，殖民地农业发展面临诸多问题。19 世纪，北美文学中提到的主要害虫包括黑森瘿蚊（Mayetiola destructor (Say)）和小麦吸浆虫（Sitodiplosis mosellana (Géhin)），它们对小麦生产造成了严重破坏。1836 年，黑森瘿蚊在美国引发小麦短缺和价格飙升，导致了 “1837 年恐慌”；在加拿大，1805 年黑森瘿蚊就在下加拿大（现魁北克）部分地区肆虐。此外，气候条件也对农业生产造成影响，如 1855 年，下加拿大三分之一的小麦因吸收地面水分在田间发芽，无法收割。
为应对这些问题，当时的加拿大省农业和统计局发起了一项征集活动，为关于小麦病虫害的最佳论文提供奖金。此次活动收到 22 篇论文，三位获奖者分别是亨利?尤尔?欣德（Henry Youle Hind）、乔治?S?J?希尔牧师（Reverend George S.J. Hill）和莱昂?阿贝尔?普罗旺谢尔神父（l’abbé Léon Abel Provancher）。他们的论文提出了应对植物病害、害虫和天气问题的实际解决方案，如建议生产者将收割的小麦扎成捆并在田间堆放以保持麦穗干燥，防止发芽；晚播并放牧或割草以打破黑森瘿蚊的生命周期；还包含了针对锈病、黑穗病、腥黑穗病、麦角病和仓储害虫的防治方法。这些建议对缓解当时加拿大的农业危机起到了重要作用。
2.2 宗教社区与农业科学发展
在加拿大早期，宗教社区在促进生物科学和自然历史发展方面发挥了重要作用。例如，在魁北克植物保护协会（Société de Protection des Plantes du Québec）中，神职人员在会员中占比颇高。像罗伯特?坎贝尔牧师（Reverend Dr. Robert Campbell）、托马斯?法伊尔斯牧师（Reverend Dr. Thomas Fyles）、维克托 - 阿尔方斯?于阿尔院长（the abbot Victor-Alphonse Huard）和玛丽 - 维克托兰修士（the Brother Marie-Victorin）等，他们在植物学、昆虫学等领域都有重要贡献。
2.3 早期农业研究中的社区科学家
19 世纪 80 年代，加拿大联邦和省级政府用于农业研究的资金有限，早期专家的工作条件也较为艰苦。詹姆斯?弗莱彻（James Fletcher）作为加拿大第一位专业昆虫学家，被任命为荣誉 Dominion Entomologist and Botanist。他自学自然科学，建立了一个由农民和园丁组成的观察网络，以监测昆虫相关问题。这些观察者为他提供了大量关于害虫和防治方法的报告，极大地推动了加拿大昆虫学的发展。他还创建了加拿大国家维管束植物收藏馆和加拿大国家昆虫收藏馆，如今这些收藏馆在世界上都颇具影响力。
乔治?泰勒牧师（Reverend George Taylor）是不列颠哥伦比亚省的荣誉省级昆虫学家，也是加拿大西部的第一位官方昆虫学家。诺曼?克里德尔（Norman Criddle）和哈里?范恩（Harry Vane）则致力于控制落基山蝗虫（Melanoplus spretus (Walsh)），他们改进了 “hopper - dozer”，发明了 “burner”，还改良了毒饵配方，即 “克里德尔混合物（Criddle mixture）”，并开发了保护捆绳不被蝗虫等啃食的技术。
2.4 农业教育与种子改良
詹姆斯?罗伯逊（James Robertson）和威廉?麦克唐纳爵士（Sir William Macdonald）发起了麦克唐纳种子谷物竞赛，鼓励学童参与。孩子们从父母的麦田或燕麦田中挑选最好的谷穗，用其种子种植自己的土地，经过三年的筛选，这些作物的产量显著提高。之后，他们成立了加拿大种子生产者协会，推动了种子的改良和生产。
2.5 西部草原地区的社区科学贡献
在加拿大西部草原地区，许多社区科学家为作物生产做出了重要贡献。E. 科拉?欣德（E. Cora Hind）在 1904 年小麦锈病爆发时，通过实地考察准确估计了小麦产量，比其他机构的报告更准确。她随后组织了对西部加拿大小麦种植区的年度调查，为农业生产提供了重要数据。
马尔科姆?麦克默奇（Malcolm McMurachy）在 1930 年发现了一株抗茎锈病的 “石榴石（Garnet）” 小麦，并对其进行选育。他培育的品种 “McMurachy” 为后续小麦育种提供了抗茎锈病的基因，在 20 世纪 50 年代挽救了因茎锈病可能造成的数百万美元损失。
西格尔?惠勒（Seager Wheeler）虽然没有接受过正规科学训练，但他通过选择具有优良性状的小麦植株，对早期小麦品种进行改良，培育出了 “Marquis 10B”“Red Bobs” 等受欢迎的小麦品种。
3. 加拿大西部作物生产中社区科学的现状
3.1 农民主导的研究资助组织
加拿大西部的农民认识到科学研究对农业发展的重要性，通过资助和参与各种组织来支持作物改良和农业管理实践研究。这些组织包括国家商品团体（如加拿大油菜理事会（Canola Council of Canada）、加拿大豆类协会（Pulse Canada）和加拿大小麦协会（Cereals Canada））、地区团体（如西部谷物研究基金会（Western Grains Research Foundation））和许多省级商品团体（如艾伯塔省豆类种植者委员会（Alberta Pulse Growers Commission）、萨斯喀彻温省油菜发展委员会（Saskatchewan Canola Development Commission）和曼尼托巴省作物联盟（Manitoba Crop Alliance））。这些组织通过多种资金来源资助研究项目，部分还开展自己的研究项目，如在农场进行实地试验，让农民和农学家参与其中。
3.2 农民对植物育种的贡献
农民与植物育种家合作，参与确定育种目标、测试育种品系和成品品种的适应性和性能，有时还参与选择过程。例如，有机生产者根据农场的实际表现直接选择小麦育种品系，选出了一些高产且适合有机生产的品系。
加拿大的育种家、种子公司和生产者还参与了国际开源种子倡议（Open Source Seed Initiative），旨在开发植物品种并实现种质的开放交换。不列颠哥伦比亚省生态种子合作社（British Columbia Eco Seed Co - op）是该倡议的合作伙伴，有 20 多名生产者为加拿大人提供蔬菜、草药、花卉和谷物种子。此外，还有一些致力于种子生物多样性和种子交换的生产者网络，如加拿大种子多样性组织（Seeds of Diversity）。
3.3 农民参与研究：害虫调查
在加拿大西部，农民在作物研究和害虫监测中发挥着积极作用。他们通常是最早发现病虫害爆发、新杂草出现、除草剂抗性杂草演变和害虫扩散等问题的人，并向诊断实验室和研究人员提交样本。
在植物病害监测方面，2002 - 2004 年，阿尔伯塔省大麦委员会与农业和农业食品加拿大（Agriculture and Agri - Food Canada，AAFC）合作开展了一项植物病害调查，农民提交大麦叶样本，研究人员分析后向农民提供数据总结和建议。近年来，AAFC 草原生物警戒网络（Prairie Biovigilance Network，PBN）对小麦叶病害进行了类似的调查。
在杂草监测方面，社区科学家通过提供土地用于系统调查或提交杂草种子样本进行抗药性测试，在监测杂草数量和除草剂抗性方面发挥了关键作用。例如，通过长期的系统调查，发现了杂草种群的变化，如狗尾草（Setaria pumila (Poir.) Roem. & Schult.）和野大麦（Hordeum jubatum L.）的数量变化。同时，社区科学家的参与也有助于早期发现新的除草剂抗性杂草生物型，如在艾伯塔省发现的抗草甘膦的旱雀麦（Bromus tectorum L.）和抗氟草烟的地肤（Bassia scoparia (L.) A.J. Scott）。
在昆虫害虫监测方面，社区科学家和研究人员对一些害虫（如蝗虫）的监测已有一百多年历史。近年来，为防止瑞典麦瘿蚊（Contarinia nasturtii (Kieffer)）在加拿大西部定殖，研究人员开展了大规模的信息素监测项目，依靠志愿者在油菜田边缘设置诱捕点。此外，加拿大植物健康委员会（Canadian Plant Health Council，CPHC）的昆虫监测实践社区发起了一项新倡议，邀请社区参与报告重点入侵和迁徙昆虫。
3.4 农场研究试验
农场作物研究试验是农业研究的重要组成部分，有助于农民采用新技术和实践。在加拿大，许多田间研究由 AAFC、大学、省级机构、行业和应用研究组织进行，部分研究直接在生产者的田地上开展。这些研究涉及保护耕作播种系统、耕作方式比较、品种测试和农药使用试验等。
保护耕作（尤其是直接播种）的推广是农场研究的一个成功案例。研究人员、推广人员、农场设备制造商、早期采用者和生产者保护耕作协会共同努力，通过研究、示范和技术转移，让农民认识到保护耕作在土壤质量、燃料、劳动力、农场物流和生产经济等方面的优势，从而促进了其广泛应用。
农民还直接参与了许多作物和疾病相关的研究项目，如在豆类和油菜病害管理中，农民与研究人员合作进行杀菌剂应用和花瓣测试等研究，为农业生产提供了重要数据和实践经验。此外，AAFC 还发起了农业气候解决方案 —— 生活实验室倡议，与农民在私人土地上合作应对气候变化和农业环境影响问题。
4. 社区科学的局限性
社区科学项目虽然取得了一些成功，但也存在一些局限性，主要包括时间、资金报酬、专业知识、数据碎片化、保密性和数据可用性等方面。
在农业社区，每个人的时间都很有限，尤其是在生长季节较短的时期，因此在设计项目时需要充分考虑参与者的时间投入。
社区科学项目的参与者大多是志愿者，没有资金报酬。虽然研究项目产生的信息和反馈可能对参与者有益，但对于一些需要大量时间投入的项目，可能需要提供经济激励措施，如利用加拿大的税收抵免政策来鼓励参与。
志愿者通常缺乏专业研究人员的专业知识，因此科学家和其他专家的领导至关重要。他们需要与志愿者进行清晰的沟通，提供易于遵循的指导，并协调好各项工作。同时，数据收集工具也应简单易懂。
由于参与数据收集和处理的人员和组织众多，可能导致数据碎片化，难以整合大型数据库。在数据处理过程中，还需要尊重数据的隐私和保密性，制定合理的数据管理计划，以避免数据收集偏差，确保项目目标的实现。
随着农业数字化的发展，农业数据的商业化可能导致农民无法获取自己土地的数据，也缺乏分析和利用这些数据进行农场决策的工具。因此，提高农民的数据管理和分析能力，有助于促进研究人员与社区科学家的进一步合作。
5. 加拿大作物生产中社区科学的未来
本文回顾了加拿大社区科学在作物生产中的重要贡献
