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为探究欧盟农药减量目标可行性，研究人员以花粉甲虫为例建模研究，发现气候变化影响大，意义重大。
一、研究背景
在全球生态保护的大浪潮下，欧盟积极推动农业领域的变革，出台了一系列旨在保护生物多样性的政策，其中减少化学植物保护产品（CPPP）的使用成为关键举措之一。德国的巴登 - 符腾堡州更是走在前列，率先制定了严格的目标，计划到 2030 年将 CPPP 的使用量减少 40 - 50%。
然而，实现这一目标面临着诸多挑战。一方面，农民们担忧减少农药使用会导致农作物减产，进而影响收入，毕竟农药在防治害虫、保障作物产量方面一直发挥着重要作用。另一方面，目前用于评估农药减量措施对农业经济影响的数据十分匮乏，这使得制定合理的政策和规划变得困难重重。在这样的背景下，研究气候变化、农药使用与农业生产之间的关系迫在眉睫，它关乎着生物多样性的保护和粮食安全的保障。
巴登 - 符腾堡州的农业以种植多种作物为主，其中冬油菜是重要的油料作物，其种植面积和产量对当地农业经济有着重要影响。而花粉甲虫作为油菜的主要害虫之一，常常在油菜生长季节大肆啃食花朵，造成严重减产。过去，农民们主要依靠喷洒杀虫剂来控制花粉甲虫的数量，但随着害虫抗药性的增强，这种方法的效果越来越不理想。与此同时，气候变化带来的温度和降水变化，又给花粉甲虫的生存和繁殖创造了新的条件，让问题变得更加复杂。
为了解决这些问题，来自德国霍恩海姆大学（University of Hohenheim）的研究人员展开了一项极具意义的研究。他们的研究成果发表在《Journal of Plant Diseases and Protection》上，为我们理解气候变化下的农业害虫防治和农药减量策略提供了重要依据。
二、研究方法
研究人员主要运用了以下关键技术方法：
- 耦合作物 - 昆虫模型：采用 EPIC - GILSYM 模型，该模型将作物生长模型 EPIC 与昆虫种群动态模型 GILSYM 相结合，能够模拟昆虫生长、取食与作物生长、应激之间的每日反馈，从而分析害虫对作物产量的影响。
- 实地试验数据：利用 2011 - 2017 年巴登 - 符腾堡州不同地点的油菜田实地试验数据，这些数据涵盖了花粉甲虫造成的产量损失、不同杀虫剂的防治效果以及经济收益等方面，为模型校准和验证提供了重要依据。
- 气候数据：从 ISIMIP 数据库获取每日气候数据，包括五种全球环流模型（GFDL - ESM4、IPSL - CM6ALR、MPI - ESM1 - 2 - HR、MRI - ESM2 - 0 和 UKESM1 - 0 - LL）在三种 IPCC 社会经济发展路径（SSP1 - 2.6、SSP3 - 7.0 和 SSP5 - 8.5）下的气候预测数据，用于模拟不同气候情景下的油菜生长和花粉甲虫动态。
三、研究结果
- 模型校准与验证：通过将模拟产量和昆虫数量与实地试验数据对比，发现模拟产量与实测产量分布无显著差异，但模型在模拟甲虫数量时存在一定偏差，部分情况下会低估甲虫数量，在气候条件利于种群增长时又会出现高估，导致产量模拟异常，这表明模型存在一定局限性12。
- 气候变化对油菜产量的影响：在未考虑昆虫影响时，模拟结果显示，在近期（2040 - 2060），油菜产量最多下降 7%，也可能增加 2%，平均变化为 - 3%；在远期（2080 - 2100），产量最多下降 10%，也可能增加 20%，平均变化为 - 0.5%。不同气候情景下产量变化不同，如在 SSP1 - 2.6 情景下，近期降水减少导致产量下降；而在 UKESM1 气候投影下，远期较高的冬季温度使油菜生长季提前，产量有所增加34。
- 花粉甲虫动态及其对油菜产量的影响：当前，若不使用杀虫剂，花粉甲虫达到每株 10 只的危害阈值的情况平均出现在 4 - 5% 的模拟案例中；使用杀虫剂后，该比例降至 0.75%。在近期，不使用杀虫剂时，达到阈值的比例升至 23 - 53%；使用杀虫剂后，仍有 9 - 35% 的案例达到阈值。在远期，不使用杀虫剂时，该比例高达 37 - 96%；使用杀虫剂后，也有 24 - 94%。花粉甲虫数量增加导致油菜产量大幅下降，近期不使用杀虫剂时产量下降 17 - 40%，远期可达 90%；即便使用杀虫剂，产量损失在近期仍有 10 - 33%，远期为 23 - 93%567。
- 空间格局变化：气候变化对花粉甲虫动态的影响，使得巴登 - 符腾堡州油菜产量的空间格局发生变化。在近期，该州西北部温暖地区和南部靠近康斯坦茨湖的地区产量下降幅度较大，而中部 - 东部较凉爽地区产量相对稳定。在远期，整个地区产量都呈现出强烈的下降趋势，尤其是在 SSP3 - 7.0 和 SSP5 - 8.5 气候情景下89。
四、研究结论与讨论
这项研究表明，气候变化对巴登 - 符腾堡州油菜种植和花粉甲虫防治产生了深远影响。随着温度升高，花粉甲虫的种群动态发生变化，其越冬阶段提前结束滞育，种群增长提前且密度增大，使得害虫威胁加剧。尽管目前的综合虫害管理（IPM）策略建议农民在花粉甲虫达到危害阈值时使用杀虫剂，但研究显示，未来仅靠这种方法可能不足以保障油菜产量。
此外，研究还发现当前用于减少农药使用的策略在未来可能不再适用。由于花粉甲虫对杀虫剂的抗药性不断增强，需要探索新的防治方法。例如，交替使用不同作用方式的杀虫剂、混合使用杀虫剂、创建保护区减少害虫适应压力、加强监测提高防治措施的及时性和准确性、培育抗虫品种以及利用害虫的天敌等。
同时，研究也证实了利用多地点、多年份的实地试验数据结合耦合作物 - 昆虫模型，可以补充和扩展农药减量措施效果的数据集。但模型存在一定局限性，在缺乏足够实地数据校准的情况下，如测试新农药或新应用方法时，模型结果的可靠性会受到影响。
总体而言，这项研究为农业政策制定者、农民和科研人员提供了重要参考。它强调了在制定未来农药减量策略时，必须充分考虑气候变化的因素，探索更加可持续和有效的害虫防治方法，以实现生物多样性保护和农业可持续发展的双重目标。这不仅有助于保障农民的经济收益，还对维护全球生态平衡和粮食安全具有重要意义。
