劉曉輝

(中國農業(yè)科學院植物保護研究所，北京 100193)

在我國鼠害主要發(fā)生于農村和草原地區(qū),鼠害治理事關國家糧食安全、生態(tài)安全和生物多樣性保護、生物安全和人民生命健康[1-2]。隨著我國生態(tài)文明建設指導思想下對天然草原功能的重新定位以及《中華人民共和國生物安全法》的頒布,中國鼠害治理的理念和需求正在發(fā)生著重大轉變,本文根據鼠害發(fā)生及治理的特點從技術層面探討了新形勢下中國鼠害治理的瓶頸和短板,及其給鼠害生物學與治理學科發(fā)展帶來的機遇。

1 鼠害治理的特殊性

絕大多數鼠類是植食性小型哺乳動物,這一特點決定了鼠害治理與其他農作物有害生物防控有截然不同的特性,這些特性則決定了鼠害治理技術研發(fā)的根本方向。

首先,鼠類植食性取食行為是鼠類威脅糧食安全的主要生物學特性,化學滅殺是有效控制鼠類為害最直接有效的方式。殺鼠劑是我國有效成分種類最少的農藥類型,中國農業(yè)信息網(http:∥www.icama.org.cn/zwb/dataCenter)登記信息顯示,有效期截止日期至2028年8月20日,我國殺鼠劑有效成分種類共13種,其中包括一種非化學作用方式殺鼠劑(地酚硫酸鋇),一種非滅殺型不育劑(莪術醇)。在我國,抗凝血殺鼠劑(共6種)是種類最多應用最廣的種類,從20世紀70年代開始在我國登記并廣泛應用,而嚴重困擾歐美的抗凝血殺鼠劑抗性問題,在我國目前僅在黃胸鼠Rattustanezumi一個鼠種中發(fā)現(xiàn)[3-6]。因此從滅殺控制需求看,不多的殺鼠劑種類已足以滿足各類害鼠的治理需求,從藥物有效成分角度,新的滅殺型殺鼠劑種類研發(fā)并不急迫。

第二,與其他農作物有害生物防控過程中藥劑多數直接施用于農作物表面或者有害生物體表不一樣,殺鼠劑需與餌料混合并被鼠類取食后方可發(fā)揮作用。這一特點決定了:1)基礎餌料能否高效吸引鼠類取食是決定殺鼠劑效率最重要的因素;2)殺鼠劑與其他農作物有害生物化學防治有截然不同的殘留風險特征,即由于殺鼠劑的特殊施用方式,總體上不存在和農作物直接接觸而形成的高殘留風險,尤其是殘留導致的取食農作物的中毒風險。殺鼠劑殘留風險主要來源于殘留毒餌被非靶標動物取食或誤食,以及二次毒性在食物鏈傳播所造成的風險[7]。

第三,化學作用方式的殺鼠劑存在廣譜性特征。由于哺乳動物生理及代謝過程的高度相似性,現(xiàn)有殺鼠劑(包括不育劑)盡管在作用效果上的確存在種屬差異,某些藥物種類甚至存在對一些鼠類效果甚微的現(xiàn)象,然而總體上講,只要是化學作用方式的殺鼠劑,幾乎對所有害鼠種類都有效,并且對同為脊椎動物的其他哺乳類和鳥類存在風險。美國環(huán)境保護署(United States Environmental Protection Agency)對3種第二代抗凝血殺鼠劑(大隆、噻鼠靈和溴敵隆),3種第一代抗凝血殺鼠劑(敵鼠、氯敵鼠和殺鼠靈)和3種非抗凝血殺鼠劑(磷化鋅、溴鼠胺和膽鈣化醇)的風險評估結果表明,殺鼠劑應用的安全風險主要源于沒有靶標特異性,對于誤食各類毒餌的鳥類及非靶哺乳動物都有潛在的風險[8]。

第四,毒性高低是判斷殺鼠劑風險的第一因素。化學作用方式殺鼠劑對包括人類在內的非靶標哺乳動物和鳥類存在毒性風險。半致死劑量(LD50)和半致死濃度(LC50)是評價殺鼠劑風險的關鍵指標[8],而毒性作用時間對于人類風險評價非常重要。作用時間短是目前我國已禁用殺鼠劑最重要的共同特征,2019年前禁用的5種神經毒性類劇毒殺鼠劑(毒鼠強、氟乙酰胺、氟乙酸鈉、甘氟和毒鼠硅)中,起作用時間最長的甘氟,對大鼠LD50為30 mg/kg,作用時間僅需要2～3 h,毒鼠強和毒鼠硅僅需要10～30 min即可導致死亡[9]。2019年列入禁用藥物名單的磷化鋅,對大鼠LD50為40.5 mg/kg,致死時間小于24 h[9]。致死時間極短導致來不及救治,是劇毒殺鼠劑對人類最大的風險。鑒于生物源農藥對環(huán)境友好的特征,我國目前大力倡導生物源農藥制劑,然而殺鼠劑毒性高低與是否生物源無關。如雷公藤甲素對小鼠經口毒性的LD50為0.788 mg/kg,死亡高峰16 h[10];曾用作殺鼠劑的海蔥素對大鼠經口毒性的LD50為1.8～2.5 mg/kg,12～24 h出現(xiàn)死亡[9]。殘留時間長短是殺鼠劑風險的重要因素[7],盡管生物源農藥存在殘留時間較短的優(yōu)勢,由于殺鼠劑風險主要來源于毒性,而我國目前滅殺型化學殺鼠劑(包括生物源殺鼠劑)起作用的高峰時間一般不超過5～7 d,并且對鳥類和非靶標哺乳動物特異性不足,因此在沒有對非靶標生物安全風險可靠數據支持的情況下,應當將毒性(包括LD50及作用時間)而非是否生物源作為殺鼠劑風險的最基本判斷標準。這一特性對于指導殺鼠劑研發(fā)及科學管理尤其重要。

第五,鼠害治理需同時考慮糧食生產安全(包括牧草生產)、生態(tài)保護和疾病控制,存在治理需求差異的矛盾?？傮w來講,糧食安全和疾病控制要求將鼠類控制在盡可能低的發(fā)生水平,生態(tài)保護要求鼠類不宜一味滅殺和過度控制,鑒于鼠類在食物鏈網中的特殊性以及其他重要的生態(tài)功能,保持適當的鼠類種群數量,有利于生態(tài)平衡的保護和恢復,對實現(xiàn)草原可持續(xù)發(fā)展和利用具有極其重要的意義[2]。

2 鼠害治理的主要問題、短板及瓶頸

由于殺鼠劑對哺乳動物和鳥類的毒殺作用也很強,因此此類藥劑是我國管理最為嚴格的農藥類型。2019年農業(yè)農村部農藥管理司頒布的《禁限用農藥名錄》中,禁止(停止)使用的農藥共46種,其中殺鼠劑占6種;在目前登記(有效期截止日期至2028年8月20日)的13種殺鼠劑(有效成分)中,有8種列入了農業(yè)農村部公告第2567號《限制使用農藥名錄(2017)版》。這也反映了殺鼠劑對人類及其他非靶標動物的風險。在實際應用中, “一刀切”現(xiàn)象是我國鼠害治理存在的主要問題。鼠害治理一刀切現(xiàn)象可以簡單歸納為無視鼠害發(fā)生特征(鼠害發(fā)生的環(huán)境、種類、發(fā)生程度等)簡單一滅了之的行為。過去40年來,在農、林、牧、衛(wèi)領域,對鼠害的治理都以簡單的廣譜滅殺方式為主,忽視了鼠類在生態(tài)系統(tǒng)中重要的生態(tài)功能,造成很多草原地區(qū)鼠類過度控制現(xiàn)象,這種治理方式除了對天敵等動物類群繁衍造成直接影響,已經開始對草原植被生長產生負面效應,尤其在荒漠草原,隨著鼠類和鼠洞的消失,導致土壤保水能力和肥力顯著下降,嚴重影響草地植被生長,天然草原牧草生產正受到嚴重威脅。在水肥條件相對較好的草原地區(qū),如青藏高原,鼠類活動同樣對草地植物多樣性起著重要的作用[11-13]。世界其他地區(qū)的研究也證明鼠類作為生態(tài)系統(tǒng)工程師的重要角色[14-17]。由于草原生態(tài)環(huán)境脆弱,一旦鼠類種群由于過度滅殺無法恢復,將對草原生物多樣性、生態(tài)穩(wěn)定性和可持續(xù)性造成不可逆的嚴重后果;而生態(tài)平衡及生物多樣性的破壞將進一步加劇鼠害以至其他有害生物災害的發(fā)生。

鼠害治理一刀切現(xiàn)象的普遍存在有很多歷史原因,從鼠害治理的理論和技術層面,可以歸結為兩個方面的原因:1)“生態(tài)優(yōu)先”鼠害治理的理論支撐不足是目前鼠害治理一刀切問題發(fā)生的主要根源之一。這一點在草原鼠害治理的實踐中尤為突出。數據支撐不足導致了我國草原鼠害治理“生態(tài)閾值”空白與制定的困境,阻礙了“生態(tài)優(yōu)先”鼠害治理策略的推進。2)鼠類在響應化學殺鼠劑方面的高度相似性是鼠害治理一刀切現(xiàn)象的生物學基礎。相對于其他農作物有害生物的治理,殺鼠劑應用簡單易行。由于我國只對殺鼠劑的登記環(huán)節(jié)進行管理,對殺鼠劑使用過程監(jiān)管嚴重不足,加之鼠類對化學殺鼠劑高度敏感,可以無視種類、環(huán)境等差異以滅殺方式簡單地加以實施,從而導致目前草原鼠害治理一刀切現(xiàn)象大行其道,而殺鼠劑的廣譜性則為鼠害治理一刀切現(xiàn)象的大行其道提供了可能。

從目前我國鼠害治理問題的特殊性可知,加強對鼠類生態(tài)功能的研究,逐步制定與完善草原鼠害治理的生態(tài)閾值,將是我國生態(tài)文明思想指導下“生態(tài)優(yōu)先” 鼠害治理理論的主要發(fā)展方向。針對鼠害治理的行業(yè)需求差異及殺鼠劑應用缺乏科學性的現(xiàn)象,以提高鼠害治理的靶標性為根本目標,以“一地一策、一鼠一策”為鼠害治理策略研究發(fā)展方向,以“精準監(jiān)測指導精準防控”,將是未來我國鼠害學科及監(jiān)測治理技術研發(fā)的重要方向和目標。面向這一目標,目前我國鼠害治理主要短板和瓶頸主要體現(xiàn)在:

第一,鼠害監(jiān)測效率低、準確度不夠是制約鼠害治理生態(tài)閾值研究與制定,鼠害精準監(jiān)測和預報,鼠害治理決策及治理效果科學評價的最主要瓶頸。我國歷史上及當前獲取鼠害監(jiān)測數據都主要是依賴夾捕、堵洞法、TBS(圍欄+陷阱系統(tǒng))等傳統(tǒng)鼠害監(jiān)測技術,這些技術過度依賴人工,致使鼠害監(jiān)測效率低下、精準度不足[2, 18],遠遠無法滿足鼠害發(fā)生的個性化差異對鼠害監(jiān)測的需求[2]。尤其在草原地區(qū),鼠害發(fā)生范圍廣[1],鼠害治理最適期在每年3-5月份害鼠懷孕高峰期,在鼠害治理開始前完成鼠害監(jiān)測對于鼠害治理的科學決策極為重要,然而受監(jiān)測技術限制以及這一時期惡劣天氣的影響,對于如何在短時間內完成大范圍高效、準確的鼠害監(jiān)測提出了極高的要求。

第二,生態(tài)友好型種群調控技術的缺乏是我國鼠害防控的主要短板之一。盡管近年來我國鼠害防控技術取得了長足的進步,天敵防控類的招鷹架技術,物理防控類的TBS(如圍欄+陷阱)技術,化學防控類的不育技術和以毒餌站為代表的殺鼠劑施用技術等,都是具有代表性的生態(tài)友好型技術,但這些技術尚遠遠無法滿足“生態(tài)優(yōu)先”鼠害治理的需求[2, 18-19],目前以廣譜性滅殺為主的模式仍嚴重威脅著我國生物多樣性及生態(tài)安全。

3 鼠害學科發(fā)展的機遇和急需重點關注的研究領域

鼠害治理不僅事關我國糧食生產安全,還事關人民生命健康,事關生態(tài)安全及草原可持續(xù)發(fā)展。生態(tài)文明理念的發(fā)展,鼠害治理的行業(yè)需求差異,給鼠害治理帶來了巨大挑戰(zhàn)的同時,也意味著鼠害學科發(fā)展的重大機遇。以鼠害科學治理為目標,未來幾年鼠害學科發(fā)展需重點關注的問題和領域包括:

3.1 客觀評價草原生態(tài)系統(tǒng)中鼠類的“害”與“益”

對鼠類發(fā)生的科學評價是鼠害科學治理的根本依據。從對糧食生產安全(包括對牧草生產的危害)及人類健康安全的影響看,鼠類的危害是毋庸置疑的,然而越來越多的證據表明,鼠類在維持生態(tài)系統(tǒng)正常運轉中具有重要的功能,與人類社會可持續(xù)發(fā)展有不可分割的聯(lián)系。在生態(tài)系統(tǒng)中,以植物為主的自養(yǎng)生物類群是維持生態(tài)系統(tǒng)運轉的基礎[20],因此從鼠害治理的目的出發(fā),應將是否有利于草原植被發(fā)生作為評價草原生態(tài)系統(tǒng)中鼠類的“害”與“益”的根本標準。這也是草原鼠害治理生態(tài)閾值制定的主要依據。

3.2 以草原生態(tài)系統(tǒng)的植被和鼠類為核心要素,開展長期性觀測與分析

我國在鼠害治理生態(tài)閾值研究方面幾乎處于空白狀態(tài)[2]。歷史數據的缺乏和觀測的系統(tǒng)性不足是目前阻礙我國鼠害治理生態(tài)閾值研究和制定的主要原因。一個生態(tài)系統(tǒng)中,作為生產者和初級消費者,除了兩者之間的直接互作,植被生長和鼠類種群動態(tài)還受到生物因素(如昆蟲、鼠類天敵等)、季節(jié)、氣候、土壤理化性質等眾多因素的影響[20-21]。以客觀評價鼠類對植被生長的影響為目標,系統(tǒng)考慮影響鼠類種群數量波動的各類因子,開展長期性觀測與分析,對于草原鼠害治理生態(tài)閾值制定及鼠害發(fā)生預測預報精準度的提高極其重要。

3.3 急需拓展地域及害鼠種類特異性智能監(jiān)測技術及產品

鼠害治理生態(tài)閾值的制定要求對鼠類與植被進行觀測。我國草原生態(tài)類型復雜多樣,如內蒙古地區(qū)中東部以典型草原為主,青藏高原以高寒草甸為代表,從內蒙古西部沿河西走廊直至新疆兩盆周邊以荒漠、半荒漠草原為主,不同類型草原生態(tài)系統(tǒng)中植物、鼠類、天敵種類差異巨大,氣候特征各不相同。盡管以機器學習為代表的開源算法[22]為智能監(jiān)測技術的發(fā)展提供了廣闊的空間,然而以植物及鼠類生物學特性為基礎的原始觀測數據是實現(xiàn)智能監(jiān)測的基礎。尤其是針對鼠類活動的時空動態(tài),如何設計符合鼠類行為習性的終端設備,捕獲與鼠類種群數量相關的實時數據,將是影響鼠類智能監(jiān)測技術發(fā)展的關鍵。智能監(jiān)測的主要目的是服務于鼠害治理,因此如何根據鼠害危害特征、鼠害治理對監(jiān)測的要求、鼠害防治效果評價等實際應用需求,以解決目前草原鼠害監(jiān)測效率低、準確度不夠為目標,合理配置和獲取具有地域和害鼠種類個性化的基礎監(jiān)測數據,將是未來幾年智能監(jiān)測技術發(fā)展需要重點解決的問題。

3.4 化學殺鼠劑的靶向問題

化學殺鼠劑存在環(huán)境風險的根源在于其對鳥類和非靶標哺乳動物也具有毒性的廣譜性特征。鼠害治理過程的靶向性可以概括為對害鼠高密度發(fā)生區(qū)的高效精準定位以及藥物對鼠類作用的靶向性。盡管藥物作用靶向(害鼠種類特異的藥物)可以從根本上解決鼠害治理的靶向性,然而鼠類哺乳動物的特性以及我國鼠類的物種多樣性決定了很難在一個地區(qū)找到一種藥物僅僅對少數害鼠種類有特異滅殺效果。如前些年新西蘭曾研發(fā)了鼠種特異性藥物,但在我國對多個鼠種的測試表明特異性有限。然而,借助高效準確的監(jiān)測技術,則有希望從殺鼠劑施用技術層面,通過對治理區(qū)域的準確定位,結合毒餌站等施藥技術,大幅度提高治理過程的靶向性。另外,從殺鼠劑施用方法角度,探索種類特異的引誘劑和驅避劑,也將是提高殺鼠劑靶向的重要突破方向。

3.5 非滅殺型鼠類種群調控技術

從廣義上說,以化學防治為主的滅殺型技術同樣可以起到鼠類種群調控的作用,然而非滅殺型技術更有利于天敵種群的繁衍及生態(tài)平衡的保護和恢復。招鷹滅鼠技術的環(huán)境友好特性決定了該技術在我國的大規(guī)模普及應用,然而該技術的被動性特征[2]限制了其在鼠類種群調控中的作用。從人類可以主動和高效操控的角度,盡管不育劑也存在廣譜性作用風險,然而在科學使用的前提下,面向我國目前對于鼠害防控生態(tài)優(yōu)先的重大需求,以不育劑為代表的長效緩控技術是最適合草原鼠害防控的技術之一[2]。然而從藥物作用機制可知,不育劑對于施藥時間具有更嚴苛的限制,需要在鼠類種群進入繁殖高峰期之前使用方可獲得更好的效果。目前我國利用不育劑控制害鼠的研究更多集中在控制效果評價及與傳統(tǒng)控制效果的比較,尤其是探索如何獲得比滅殺方式更好的控制效果[23]。盡管這些研究為如何應用不育劑控制害鼠種群數量提供了重要的線索,但尚需要從應用技術層面在主動和高效操控方面取得更大突破?？傮w上講,鑒于生態(tài)系統(tǒng)各類因素互作的復雜性,通過加強鼠類繁殖特性的研究,同時提高藥物靶向的施藥技術研發(fā),結合招鷹架等各類環(huán)境友好型技術,形成地域和害鼠種類特異的技術體系,有望在非滅殺型鼠類種群調控技術方面取得更大的突破。

總之,近年來我國鼠害治理需求與理念的轉變給鼠害科學研究和治理技術研發(fā)帶來了重大的挑戰(zhàn),以簡單滅殺為主的治理模式已經遠遠無法滿足我國對鼠害治理的需求。監(jiān)測技術效率不高、準確度不夠是限制鼠害治理生態(tài)閾值研究與制定、鼠害治理科學決策與評價的主要瓶頸,針對不同生態(tài)環(huán)境和鼠種特性的智能監(jiān)測技術的研發(fā)將會成為推動鼠害學科飛躍發(fā)展的基石;殺鼠劑的廣譜性及不科學應用是威脅生物多樣性及生態(tài)安全的核心問題,如何解決這些問題與短板也將是鼠害治理技術研發(fā)的主要方向。鼠害主要發(fā)生于我國邊遠農村及草原的貧困地區(qū),科學治理鼠害對于促進我國社會發(fā)展,推進我國鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略具有極其重要的意義。面向國家對鼠害治理的需求,解決和跨越目前我國鼠害治理存在的問題和技術瓶頸,是鼠害學科發(fā)展的重要機遇。