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本研究针对迁徙性害虫（如塞内加尔小车蝗 Oedaleus senegalensis）难以管理、农药依赖性强的问题，开展了一项基于害虫营养生态学（Geometric Framework for Nutrition）的大规模田间实验。研究人员与100名农户合作，通过施用无机肥料（NPK和尿素）提高小米植株氮含量，成功证明土壤改良剂能显著降低田间迁徙性害虫丰度、减少作物损害，并使小米产量翻倍。该研究为区域害虫综合治理（AW-IPM）提供了一种环境可持续的底部调控新策略。
在广袤的萨赫勒地区，农民们世代种植着耐旱的小米，这是他们赖以生存的主粮。然而，一种名为塞内加尔小车蝗（Oedaleus senegalensis）的迁徙性害虫，自二十世纪中后期起成为该地区的噩梦。它们能形成松散的迁徙群，在作物生长的关键季节席卷农田，造成高达20%至90%的毁灭性减产。传统的管理手段主要依赖化学农药，但面对这些能够跨越广阔景观的害虫，其效果有限且带来环境代价。更根本的挑战在于，我们能否从害虫自身的生物学特性出发，找到一种更可持续的治理之道？
以往在实验室和田间笼罩中的研究发现，迁徙性蝗虫（包括塞内加尔小车蝗）具有极高的能量需求，它们需要大量碳水化合物和脂质来支持其耗能巨大的迁徙行为。然而，这些害虫对氮（主要以蛋白质形式存在）的需求相对较低。当取食高蛋白、低碳水化合物的植物时（即高蛋白质:碳水化合物比率， high protein-to-carbohydrate ratio, p:c），它们会迅速满足蛋白质需求，随后面临蛋白质过量摄入的负面影响，如生长受阻、存活率下降和繁殖力降低。相反，低p:c比的植物（即低氮环境下的植物）反而能促进蝗虫的生长发育和种群扩张，因为这更符合其偏好的营养摄入目标（intake target）。大范围的野外调查也证实，蝗虫的爆发往往与低氮环境相关。这提出了一个诱人的假设：能否通过土壤改良剂（如施肥）提高作物氮含量，从而改变植物的p:c比，使其不再适宜迁徙性害虫取食，进而抑制其种群？尽管小规模控制实验支持这一想法，但在真实的、开放的大田环境中，面对高度移动的害虫种群，这一策略是否依然有效？是否会因吸引其他喜氮害虫而得不偿失？这些问题尚未有答案。
为了回答这些问题，由Mamour Touré、Arianne J. Cease等研究人员组成的研究团队，在塞内加尔中部的Gossas和Gniby两个村庄区域，与100名农户合作，开展了一项大规模田间实验。这项名为“Bay Sa Waar”（沃洛夫语，意为“各尽其责”）的研究，旨在验证土壤改良剂在真实农业生态系统中控制迁徙性害虫和提升产量的双重潜力。研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为每位参与者提供了两公顷改良小米种子（Souna 3），并将其中一公顷设定为施肥处理区，另一公顷作为对照区。施肥方案遵循塞内加尔农业研究所的建议，分三次进行：发芽后15天施用150 kg/ha的NPK（15-10-10）肥料；分蘖期（发芽后30-35天）施用75 kg/ha的尿素（46-0-0）；开花期（发芽后60-65天）再次施用75 kg/ha的尿素。对照区则按农户常规方式管理，不施用提供的化肥。在整个生长季节，研究人员对所有田块进行了三次害虫丰度和损害调查，并在收获时测定了小米产量。
主要关键技术方法概述
本研究的关键方法包括：1) 大规模田间实验设计：与100名农户合作，每位农户的田块内设置处理区与对照区，有效控制个体管理差异。2) 害虫种群监测：通过百米样线法统计成虫（计数飞行个体）和一米方框法统计若虫（计数跳出的个体），估算塞内加尔小车蝗的种群密度。3) 作物损害评估：在选定田块中，沿小米行划定路径，详细统计分蘖数和叶片数，并估算被害虫取食的叶片百分比。4) 产量测定：邀请所有参与者采用标准化的收获和脱粒流程，称重记录每公顷小米籽粒产量。5) 统计分析：使用广义线性混合模型（Generalized Linear Mixed Models, GLMMs）分析施肥处理对害虫丰度和产量的影响，并考虑农户和村庄区域的随机效应。
研究结果
土壤改良剂降低了蝗虫丰度和损害，并提高了小米产量
研究结果清晰地表明，施肥处理有效地实现了害虫防控和增产的双重目标。在施肥处理前进行的第一次调查中，所有田块的蝗虫丰度都较高。但在第二次（施肥期间）和第三次（施肥完成后）调查中，施肥处理田块的蝗虫丰度显著低于对照田块。
几乎所有的参与农户都观察到，施肥田块的害虫丰度低于其对照田块。同时，施肥田块的小米受害程度也显著降低。最终，施肥田块的小米产量平均是对照田块的两倍以上。环境因子（如绿植覆盖率、湿度）与蝗虫数量无明显关联，环境温度仅有微小影响。
讨论
本研究首次在开放的农业生态系统尺度上证实，通过土壤改良剂提高植物氮含量，可以有效地抑制自由活动的迁徙性害虫种群，并显著提高作物产量。这一发现验证了基于营养生态学的底部调控策略在实际农田环境中的可行性。其核心机制在于改变了植物的营养组成。施肥后的小米叶片p:c比从大约1.7:1升高至约3:1，这远高于塞内加尔小车蝗偏好的摄入目标（约1:1.3至1:1.6）。取食高p:c比植物的害虫，会因迅速满足蛋白质需求后面临蛋白质过量的代价，以及难以获取足够能量（碳水化合物）来支持其高耗能的迁徙活动，从而导致其生长、存活和繁殖受到抑制。对于需要长距离飞行的蝗虫而言，飞行增加了对碳水化合物的需求而非蛋白质，取食偏向碳水化合物的 diets 能使它们飞行更长时间。因此，高p:c比的植物无法满足其迁徙的能量储备需求。
尽管提高植物氮含量理论上可能吸引其他喜氮害虫，但在本研究中，参与者并未报告其他害虫或病害的爆发，且产量获得了显著提升，表明施肥的益处占绝对优势。这项研究是“Bay Sa Waar”项目的一部分，该项目鼓励农民通过监测和预防措施“各尽其责”地参与蝗虫治理。该计划源于该地区早期的小规模研究，当地农民在观察到土地利用、土壤和植物营养与蝗虫丰度之间的明显关联后，建议扩大研究规模，从而促成了本研究。
结论与意义
该研究成功地将在实验室和笼罩中验证的害虫营养生态学原理，应用于大规模、开放的真实农田环境。它证明，即使是在与农田相关的局部尺度上提高植物氮含量，也足以降低植物适口性，减少自由活动的咀嚼式口器迁徙性害虫的丰度。这不仅深化了我们对迁徙性植食动物营养生态学的理解，更重要的是，为可持续害虫管理策略库添加了一个强有力的工具。通过改善土壤，种植蛋白质含量相对较高（高p:c比）的作物，可以利用迁徙性害虫（如塞内加尔小车蝗）的高能量需求这一弱点，从而抑制其种群。本研究展示了社区如何通过土壤改良剂积极参与迁徙性害虫治理，而不仅仅是被动承受。虽然本研究使用化学肥料作为概念验证，但其成本和环境影响可能限制其在地区的广泛应用。未来的研究正在探索堆肥等替代性土壤改良剂的效果，以期在抑制害虫的同时改善土壤有机质。在土壤退化、产量下降且易发蝗虫的塞内加尔及类似萨赫勒地区，基于社区的、旨在提高长期土壤肥力的项目，很可能通过抑制迁徙性害虫、减少农药依赖和提高产量等多重途径，改善粮食安全和生计。总之，这项研究为将害虫营养生态学知识转化为可持续管理实践提供了范例，提供了一种实用的、可扩展的工具，可作为区域害虫综合治理（Area-Wide Integrated Pest Management, AW-IPM）计划的一部分进行区域协调。
