景观尺度下农田结构与害虫发生的关系：基于丹麦和瑞典甜菜害虫五年监测数据的分析

本研究针对欧盟新烟碱类种子处理剂禁用后甜菜害虫防控难题，通过五年134块田地的监测数据，揭示了农田景观结构（作物多样性、边缘密度等）对五种主要甜菜害虫（黑豆蚜、跳甲等）的不同调控作用。研究发现害虫危害总体较低（仅20%田地超阈值），但景观因子通过影响天敌群落和害虫栖息地可用性产生显著影响，为可持续害虫治理提供了景观尺度调控新思路。

　　

随着新烟碱类杀虫剂在欧洲的全面禁用，甜菜种植正面临前所未有的害虫防控挑战。这种富含糖分的作物是温带地区的重要经济作物，全球年产量超过2.6亿吨，占世界糖产量的20%。然而，超过150种害虫威胁着甜菜的生长，其中40多种会周期性地造成严重损害。在欧盟2018年禁用新烟碱类种子处理剂后，种植者不得不依赖效果有限的拟除虫菊酯类种子处理剂（如含tefluthrin的Force 20CS）和叶面喷洒来控制害虫，但抗药性问题日益严重。

在此背景下，一个国际研究团队在丹麦和瑞典的甜菜主产区开展了为期五年的系统性研究，试图解答一个关键问题：农田景观的结构特征是否能够预测甜菜害虫的发生和危害？这项研究最近发表在《Agriculture, Ecosystems 》期刊上。

研究人员采用了多尺度景观生态学分析方法，结合长期田间监测数据。他们从2019-2023年持续监测了134块甜菜田，每周记录五种主要害虫的发生情况和作物损害程度：黑豆蚜（Aphis fabae）、跳甲（主要为Chaetocnema concinna）、甜菜潜叶蝇（Pegomya spp.）、侏儒芒果甲虫（Atomaria linearis）和蓟马（Thrips spp.）。通过地理信息系统（ArcGIS Pro）分析三个空间尺度（500米、1000米和2000米半径）的景观特征，包括作物多样性、边缘密度、耕地覆盖率等指标。使用零膨胀伽马模型（zero-inflated gamma models）进行统计分析，考虑了国家差异和年度变异性的随机效应。

研究结果呈现出丰富的空间格局和种间差异：

3.1. 害虫发生与损害的国别差异

研究发现两国害虫发生存在明显差异。丹麦的蓟马损害更为严重，损害概率比瑞典高21%，损害程度高出109%。相反，瑞典的跳甲损害概率高出124%，潜叶蝇卵的植株比例更是高出199%。这种差异可能与两国的种植制度（瑞典有更多跳甲的替代寄主如油菜）和气候条件（丹麦更有利于蓟马发生）有关。

3.2. 景观预测因子与害虫发生的关系

研究揭示了景观因子对害虫的不同影响：寄主作物覆盖的年际变化在500米尺度上与跳甲损害呈正相关，甜菜面积每增加10个百分点，跳甲损害增加15.4%。耕地覆盖率对害虫有双重影响：高耕地覆盖率增加了黑豆蚜发生和蓟马损害的概率，但降低了跳甲和侏儒芒果甲虫的损害程度。边缘密度也表现出相反效应：高边缘密度降低了黑豆蚜发生率（每万米边缘长度降低11.9-45.2%），却增加了跳甲损害（每万米边缘长度增加11.0%）。前作作物多样性在2000米尺度上与潜叶蝇发生正相关，多样性每增加0.1个单位，潜叶蝇发生增加27.4%，这主要与马铃薯和其他蔬菜作为替代寄主有关。

研究结论强调，甜菜害虫在禁用新烟碱类后总体危害有限，仅20%的田地需要干预，但偶尔的爆发仍会造成重大经济损失。景观尺度驱动因子通过不同的生态机制影响各类害虫：耕地覆盖率可能通过影响景观尺度管理强度和杀虫剂使用来抑制某些害虫；边缘密度则同时具有提供天敌栖息地和害虫越冬场所的双重功能；作物多样性通过提供替代寄主增加某些害虫的持续性。

这些发现对可持续害虫治理具有重要指导意义：首先，表明没有单一的景观管理策略能同时控制所有害虫，需要针对主要害虫采取定制化措施；其次，揭示了景观因子通过影响天敌群落（自上而下）和害虫栖息地可用性（自下而上）的双重途径来调节害虫种群；最后，为开发基于景观的害虫风险预测工具提供了科学基础，帮助种植者针对高风险田地加强监测和管理。

该研究由Fabian A. Boetzl、Nika Jachowicz、Anne Lisbet Hansen和Ola Lundin合作完成，涵盖了实验设计、数据收集、分析和论文撰写全过程。研究结果不仅为甜菜害虫管理提供了新见解，也为其他作物系统的可持续害虫治理提供了可借鉴的框架。未来研究需要整合景观尺度驱动与田间管理措施，并考虑病毒传播等间接危害，最终实现甜菜害虫的经济与环境可持续调控。