我國鼠害學科發展現狀與展望

王 勇, 劉曉輝, 王 登, 劉少英

(1. 中國科學院亞熱帶農業生態研究所，長沙 410125；2. 中國農業科學院植物保護研究所，雜草鼠害生物學與治理開放重點實驗室，北京 100193；3. 中國農業大學草業科學與技術學院，北京 100193；4. 四川省林業科學研究院，成都 610081)

鼠類是重要的植食性哺乳動物之一,其攝食活動和行為對人類生產活動和健康都能產生很大的影響。由于其種類多,且數量巨大,造成的危害不僅涉及國家糧食安全、生態安全,還與人民健康安全密切相關。全國農業技術推廣服務中心統計匯編數據,2011年-2020年,我國平均每年農田鼠害發生面積2 757萬hm2, 因鼠害造成的田間和農戶儲糧損失超70億kg;因鼠害導致的糧食作物與經濟作物損失最大可達到收獲量的 30%;鼠類為害的農戶數每年超過1億戶[1];在糧食儲存期間害鼠造成的損失也非常大,全國農業技術推廣服務中心對11個省的抽樣結果顯示,農戶戶均儲糧鼠害損失高達89.14 kg[2]。每年因鼠害造成草場受災面積3 644.69萬hm2[3],此外,鼠類可以傳播包括鼠疫、流行性出血熱等在內的近60種人畜共患病[4]。常發和高發鼠傳疾病包括流行性出血熱、鉤端螺旋體病和包蟲病等[5]。

氣候變化和人類生產活動是害鼠頻繁暴發危害的兩個最主要原因。氣候變暖導致的害鼠種群繁殖期延長和繁殖代數增加,棲息地范圍擴大,都直接或間接地與鼠害暴發有關。人類活動是引發鼠害的另一個關鍵因素。農區節水灌溉、免耕、溫室大棚、農林果蔬復合種植等新型農業技術的推廣與應用為鼠類的生存和繁殖提供了更為優越的條件,連年過度放牧造成的草原大面積退化導致植被更替向著有利于鼠害發生的方向發展。

國家需求的重大調整給鼠害學科提出了新的挑戰:一方面國家糧食生產和疾病控制要求采用以滅殺為主的應急性防控措施;另一方面,天然草原功能定位的轉換,要求采用以“生態優先”為主的鼠害治理策略。然而,針對糧食生產、疾病防控和草原保護而進行的鼠害控制是無法截然分開的。糧食生產、牧草生產和疾病控制需要將鼠類更嚴格地控制在較低密度,從草原生態保護的角度出發,則需要考慮生態系統的生態服務功能,防控害鼠,不僅僅是經濟閾值,更為重要的是生態系統中的生態閾值。針對這些鼠害治理需求的矛盾以及鼠害學科發展面臨的主要問題,“生態優先”和“精準監測”正在逐步成為鼠害治理領域的主流發展策略之一。

1 我國鼠害學科發展現狀

1.1 嚙齒動物基礎生物學

1.1.1種類、分布和危害區系

在系統發育研究方面,首先理清了我國鼠兔科動物的系統發育關系,澄清了一些種的分類地位。發現鼠兔科起源于青藏高原腹地,并隨著周邊區域的抬升或者冰期的到來而向寒冷區域擴散[21];白腹鼠屬起源于青藏高原東南部[22];鼢鼠類起源于我國橫斷山系南部[18]。其次開展了我國田鼠亞科嚙齒動物的起源、演化與系統發育研究,首次解決了中國田鼠亞科族級、屬級和種級的系統發育關系[23]。發現中國橫斷山系是全球田鼠亞科最豐富的區域,該區域田鼠亞科分為東、西兩大支系,兩個支系的起源與900萬年前2次歐亞大陸北部向橫斷山系的遷徙事件有關,橫斷山系成為該2個支系祖先的避難所,在800萬-500萬年前,兩個支系由于喜馬拉雅造山運動經歷了快速適應輻射和進化的歷程。松田鼠屬于700萬年前起源于青藏高原,它們和毛足田鼠屬Lasiopodomys有共同祖先,隨著青藏高原的隆升,祖先發生了分化,一支適應高寒和濕潤氣候,留在了青藏高原,一支適應干旱環境,擴散到中國北部和中東地區,進而擴散到歐洲[14]。松田鼠的快速演化發生于500萬-300萬年前,喜馬拉雅造山運動、雅魯藏布江的形成和與帕隆藏布的連通事件、高山的阻隔對松田鼠不同進化支的獨立種化起到關鍵促進作用。另外還有一些基于線粒體或者少數幾個核基因針對我國嚙齒類開展的系統發育研究[8,10,12,24]。這些研究的結論可能不完全準確,但對于我國嚙齒動物的分類與系統發育研究是很有益的。

1.1.2主要區域害鼠群落結構變化

區域性的鼠類群落結構變化是一個地區害鼠暴發危害的重要因素之一,優勢鼠種的變化打破了原有種間的相對平衡,使其數量劇增,并造成危害。在這方面,中國科學院亞熱帶農業生態研究所在洞庭湖區對東方田鼠Microtusfortis進行了長達30年的研究,近期的研究分析了影響湖灘小獸群落的一些相關因素,探討了群落形成機理,取得一些階段性進展[25-30]。對小獸群落主要成員的水生運動適應能力分析可以全面評估環境對鼠類群落結構的影響,擁有相應水生運動能力的鼠類只能適應相應水環境條件[31],如大水面洪水、小水面池塘稻田等,若鼠類所處生境的水環境條件格局發生時空變化,則其群落也會發生相應的演替。廣東省農業科學院馮志勇團隊對華南地區農業害鼠進行了多年研究,結果表明:黃毛鼠Rattuslosea是華南農區的優勢鼠種及主要害鼠,約占農區鼠類數量的50%～80%,生物量約占農區鼠類總生物量的40%～60%[32]。而板齒鼠Bandicotaindica個體大,其數量占比約為10%～30%,但生物量占比高達30%～50%。這兩種鼠的生物量之和占華南農區鼠類總生物量的80%以上,是該地區主要的農業害鼠。隨著農村城鎮化和種植結構的調整,板齒鼠的數量顯著增加并呈現北擴的趨勢,家鼠類如褐家鼠R.norvegicus和黃胸鼠R.tanezumi在農田的棲息分布也有所增加,而黃毛鼠的優勢度下降,導致農業鼠害明顯加重,對糧食作物、油料作物及瓜果類蔬菜的危害較大。20世紀60-70年代小家鼠曾在新疆農區暴發成災,隨褐家鼠進入新疆,逐步取代小家鼠成為新疆農區優勢鼠種[33-34]。中國科學院動物研究所張知彬研究員帶領的團隊在科技部科技基礎資源調查項目“農牧交錯區有害動物多樣性調查(2019FY1003)”的支持下,對我國華北、東北地區與內蒙古接壤的農牧交錯區,共6省125個旗縣進行了調查,采用統一的規范和標準,針對華北和東北地區農牧交錯區按照100 km×100 km的網格,共建立了172網格化抽樣與重抽樣調查體系,目前項目還在進行中,項目的完成可摸清該區域內嚙齒動物的空間分布、棲息環境、種群數量、為害狀況,同時建立DNA條形碼快速鑒定系統,可實現調查數據的網絡共享,對于該區域的害鼠發生、危害和指導防控都具有十分重要的作用。

1.1.3主要危害鼠種種群數量暴發及其調控機制

在農區重大害鼠褐家鼠的入侵暴發機制、洞庭湖區東方田鼠種群數量暴發機制等方面取得了重要進展。褐家鼠環境適應性極強,1975年,褐家鼠隨鐵路侵入新疆[35],2018年以來在南疆4地州暴發成災。中國農業科學院植物保護研究所劉曉輝研究員團隊對從新疆地區捕獲的162只褐家鼠開展了線粒體基因分析,并與我國其他23省份的616只褐家鼠,世界其他國家的111只褐家鼠和51只自交系大鼠的線粒體基因進行比對分析。結果表明,南疆地區捕獲的褐家鼠47.1%的個體來源于歐洲,43.7%的個體來自北疆種群的擴散,5.7%的個體與印度、美國及日本有較高的同源性(數據整理中,待發表)。據分析,歐洲褐家鼠主要為典型指名亞種,與我國蘭州地區褐家鼠為甘肅亞種明顯不同,所以南疆地區褐家鼠基本可以確認為外來入侵種。洞庭湖區東方田鼠種群數量變動機制研究結果表明,湖灘是東方田鼠的最適棲息地,每年汛期,湖灘被淹,大量東方田鼠遷入農田,對作物造成嚴重危害,其危害程度取決于遷入農田的東方田鼠數量[27]。隨著人類大型工程的實施,洞庭湖生態環境的變化,湖灘植被的演替,黑線姬鼠Apodemusagrarius種群數量有逐年增多的趨勢[29]。中國農業大學王登團隊構建整合種群模型(IPM)分析了貴州省4個縣超過30年間氣候因子對黑線姬鼠種群月密度、繁殖相關的種群動態參數的影響。結果發現,貴州省黑線姬鼠種群數量在過去30年間總體呈下降趨勢;模型結果表明,30年間,當地春季溫度升高,降低了雌性黑線姬鼠的懷孕率,進而導致了黑線姬鼠種群數量的下降。但春季溫度升高對不同地區種群數量影響的作用效應存在差異。該團隊還對全國38個農區縣級監測點捕獲的褐家鼠體型大小與空間上溫度變化的關系進行分析,揭示了由于褐家鼠分布區跨越廣闊的溫度帶,其體型隨緯度降低而顯著增大[36]。由于體型大的個體具有更高的存活力和繁殖能力,根據褐家鼠的體型空間變化規律,他們預測,南方的褐家鼠壽命更長和繁殖能力更高,種群大發生的概率更高。

劉曉輝團隊研究了布氏田鼠Lasiopodomysbrandtii種群的周期性發生規律[37],發現光周期是布氏田鼠種群繁殖調控的首要影響因素,對溫度變化具有上位效應,研究結果為布氏田鼠及其他典型季節性繁殖鼠類的精準預測預報提供了重要理論支撐[38-39]。中國科學院動物研究所王德華團隊發現腸道菌群可以通過腦腸軸通路調控鼠類繁殖,特定腸道菌群可以調控布氏田鼠、長爪沙鼠Merionesunguiculatus等鼠類關鍵基因表達進而影響鼠類繁殖狀態,為鼠類新型控制技術研發提供了重要線索[40-43]。甘肅農業大學花立民團隊研究了高原鼢鼠Eospalaxfontanierii等鼠類與草原植被多樣性關系,證明鼠類在改善草原土壤理化性質以及高寒草甸植被生長及演替的重要生態學意義及價值,為草原鼠害治理生態閾值的探索與制定提供了重要支持[44]。

1.2 害鼠監測預警技術研究

害鼠監測技術主要著眼于通過調查害鼠種群密度的變化,建立害鼠種群密度變化與環境因子的相互關系,實現鼠害發生的預測預報。在這方面,除了傳統的害鼠監測方法外,運用現代信息技術對害鼠的監測取得了長足進步。

害鼠種群數量智能化監測技術取得了重大突破,圍繞鼠類傳統監測方法效率低、準確度不足等核心問題,開展了無人機低空遙感、物聯網智能終端識別等監測技術的研究,為突破鼠害治理的核心瓶頸問題提供了支撐。在害鼠圖像識別算法、終端監測設備、大型監測網絡平臺上取得了重大突破,張知彬團隊和青島清數科技有限公司合作,成功研發出鼠類智能標記重捕設備,在草原和林區運用取得了較好的效果[45];在農區害鼠物聯網智能監測網絡方面,全國農業技術推廣服務中心與青島清數科技有限公司合作,建立了害鼠智能監測的物聯網終端設備,構建了基于圖像的害鼠種類、年齡結構、種群數量和活動頻次識別等的國家級農區害鼠智能監測平臺和害鼠種類數據庫,做到了害鼠種類自動識別、群落結構、年齡結構、種群數量變化等與危害預警相關的數據自動收集、處理、上報等自動化管理[46-48]。草原鼠害監測終端設備也取得了一批自主產權產品授權發明專利(如,一種基于深度學習模型的草原鼠情識別與量化方法和鼠情記錄儀,專利號:202210454046.5),并結合草原鼠害監測站網絡體系構建開展了應用推廣,結合草地植被及天敵種群等草原生態系統進行整體監測,對于解決草原鼠害的監測難題、研究與制定生態閾值、推進生態優先的草原鼠害治理起到了重要的支撐作用。在川西草原,四川省草原科學研究院與青島清數科技有限公司合作,針對川西草原危害嚴重的鼢鼠和鼠兔,通過無人機拍攝取樣、自動傳輸、圖像自動識別等技術,實現了對草原鼠害的智能監測功能[49]。同時,建立了川西草原鼢鼠和鼠兔危害數據庫,實現了對草原鼠害、植被狀況、斑塊等自動處理,可為草原生態保護提供科學支持。劉曉輝團隊針對內蒙古地區草原鼠害發生特征及鼠害監測環節存在的問題,利用無人機、手持機等技術對布氏田鼠等鼠洞圖像進行智能識別,為突破草原鼠害監測效率低、準確度不夠的瓶頸提供了支撐。劉曉輝團隊與新疆林草局治蝗辦合作,開展了黃兔尾鼠Eolagurusluteus發生面積、鼠密度、鼠洞凸斑與植被變化、天敵數量變化的全生態系統化智能監測體系研發,在環新疆準格爾盆地籌建了黃兔尾鼠智能監測網絡體系。王登團隊利用無人機多光譜遙感圖像結合衛星環境特征遙感圖像,建立了草原群居性害鼠洞口密度與環境特征指數值間的定量關系模型,進而預測出草原上大尺度區域內每單位分辨率面積(如30 m×30 m=900 m2)內的目標鼠洞口數量,獲得了相應地表分辨率的草原鼠洞口數量分布圖[50],解決了目前使用的大尺度空間草原鼠害發生情況人工或無人機遙感調查以點帶面,粗糙評估的窘況。

1.3 害鼠危害定量評估技術研究

鼠類在整個作物生長周期內都能造成危害,不同階段的危害對最終收獲產生的影響不一,將害鼠種群數量、時間動態和作物生長動態對產量的影響結合建模,可以獲得整個作物生長期內的危害量,但其多涉及目標鼠種種群動態過程及作物生長動態過程中的多個指標,精確及大范圍調查的難度非常大,目前還沒有成熟可靠的數學模型,對于模型的合適度評價最終還得依賴實際產量調查。王登團隊在我國玉米主產區設立了捕鼠器+圍欄系統(trap-barried system,TBS),研究了TBS設置距離對玉米總產量、單株玉米產量及玉米植株密度的影響,發現玉米總產量和植株密度均隨距TBS距離的增加而顯著降低,直至150 m左右時,達到對照樣地水平;距TBS不同距離處的玉米平均單株產量無顯著差異。這說明害鼠對玉米地的危害主要發生在苗期,鼠害造成玉米植株的減少是產量降低的直接原因[51]。

1.4 種群數量動態建模技術研究

害鼠種群數量動態和預測預報一直是相關學者關注的重點之一,王登團隊實地收集了貴州省29年(348個月)的黑線姬鼠種群月監測數據,建立了由夾捕數據模型和種群生態經驗模型組成的捕獲率數據貝葉斯分層整合模型。通過迭代的方法模擬了溫度、降雨和作物類型等因子變化對鼠類種群數量的影響,實現定量預測黑線姬鼠種群數量的月動態。建立的模型能夠逐月定量預測未來一年每個月的種群密度,提前6個月預測的各月密度,準確率超過90%。該模型還顯示,黑線姬鼠種群動態受到溫度、降雨變化、農業生產系統改變的綜合影響[52]。該研究首次實現了對黑線姬鼠種群未來1～12個月逐月密度定量預測預報,可為鼠害的前置防控提供決策依據。

1.5 鼠害防控技術研究

1.5.1化學防控技術

利用化學藥物防控害鼠在我國歷史上鼠害暴發的治理工作中發揮了不可替代的作用。在全球氣候變化、人類活動對生態環境造成很大影響等多種因素影響下,我國鼠害呈現多地局部暴發的態勢,如東北、新疆、內蒙古、海南和兩廣地區的害鼠密度一直居高不下,對農林草等各個行業造成嚴重危害。在未來較長的一段時期內,鼠害的化學防控仍將是應對鼠害暴發不可或缺的技術手段。目前我國登記的殺鼠劑有效成分僅包括7種抗凝血殺鼠劑,2種不育劑,及1種生物制劑?？鼓獨⑹髣┚哂械投尽踩榷喾N優點,是世界上應用最為廣泛的殺鼠劑種類。在這方面,已有詳細綜述,本文不再贅述[53]。

1.5.2物理防控技術

物理防控技術雖然可以避免化學殺鼠劑造成的危害,但大部分物理防控技術應對大面積鼠害防控的局限性很大,目前我國大面推廣使用的物理防控技術只有TBS滅鼠技術這一種。

TBS技術的基本原理是利用鼠類有沿著物體邊緣行走的習性,緊貼其途經的屏障邊緣線設置陷阱,捕獲小型嚙齒動物的一種方式,可以實現連續性長期性的捕鼠效果。農業農村部全國農業技術推廣服務中心牽頭的我國各級鼠害監測點以及王登研究團隊,開展了大量TBS技術在害鼠監測中的應用研究。TBS與傳統夾捕法監測法相比,更貼合農田害鼠自然種群的特征,在獲得與傳統夾捕法基本相同鼠密度變化特征的同時,能夠更真實地反映害鼠種類及種群構成。同時,擬合我國地方農業生產特征,進行了大量的改進,在不影響捕鼠效率的前提下,便于田間操作。由于該技術可同時實現害鼠控制及種群密度監測,因此具有非常重要的應用價值。但該技術本身對害鼠種群數量有干擾,可能將影響準確建模。這一問題還有待在未來的研究中加以解決。在鼠害綠色防控技術方面,TBS技術得到了進一步推廣應用,并取得了量化控制效果評價等重要進展,為TBS技術進一步科學應用提供了重要支撐。

1.5.3生態防控技術

鼠害的發生本質上是一種生態失衡的體現。利用生態系統中各物種間相互依存、相互制約的關系,將目標區域的鼠密度維持在一定范圍的技術方法,是最理想的鼠害治理技術。該技術的發展高度依賴包含鼠在內的生態系統生態學等基礎研究的發展,定量生態系統各因子改變量與害鼠種群數量變動的關系目前報道很少。王登團隊2020年-2022年期間,在青藏高原典型區域祁連縣高寒草甸試點實施草地免耕補播、春季休牧、人工飼草料基地建植等改良措施。該措施在提高草原生產力和草牧業生產效益,增加農牧民收入的同時,還保護了草原生物多樣性,實現了草-畜-人草地生態系統協調發展,降低了當地害鼠的種群密度,2022年休牧樣地優勢鼠種高原鼠兔的洞口密度較2021年最多下降了58.7%[50]。

1.5.4殺鼠劑殘留及抗性研究

1.5.4.1抗藥性及其監測技術研究

隨著抗凝血滅鼠劑的長期使用,黃毛鼠的耐藥性顯著提高并出現區域性抗藥性,其中珠江三角洲普遍出現了對第一代抗凝血劑的抗性種群,江門市新會區黃毛鼠的抗性率高達45.24%。劉曉輝團隊聯合馮志勇團隊,對我國過去30年來褐家鼠抗性特征進行了分析,發現我國褐家鼠抗性一直保持在較低水平,通過對抗凝血殺鼠劑靶標基因Vkorc1的多態性變化特征分析表明,我國褐家鼠種群缺乏高抗多態位點及實際上的輪換用藥策略,是目前褐家鼠保持抵抗性水平的主要原因,并且提出輪換用藥對于抗性發生的預防和治理具有重要意義。通過亞致死劑量多代飼養發現,非致死劑量抗凝血殺鼠劑的應用可以誘導褐家鼠抗性的發生;通過對不同地區不同害鼠種類Vkorc1基因演化特征分析發現,缺乏綠植荒漠地區的鼠類具有天然的高耐藥特征[54-55]。這些結果對于指導殺鼠劑的科學應用具有重要理論和實踐價值。

1.5.4.2殺鼠劑安全性研究

隨著觀念的變化,對生態環境的關注和保護越來越受重視,對于化學藥物使用的安全性也備受關注,王勇團隊針對目前使用廣泛的抗凝血殺鼠劑溴敵隆開展了其在土壤中的殘留和在非靶動物體內代謝方面的研究。結果表明,溴敵隆在土壤中的殘留量隨時間的變化而變化,從第1～第43天,其在土壤中的含量處于逐漸增加的趨勢,之后開始下降,在第88 天時濃度降到最低,這說明溴敵隆在土壤0～15 cm的土層中完全降解大概需3個月左右。同時,在不同的土壤層中,溴敵隆的含量隨時間的變化也有差異,在0～5 cm土壤層中在第23天時殘留的濃度最大,在5～10 cm土壤層中在第43 天時的濃度達到最大,在10～15 cm的土壤層中在第58 天時的濃度達到最大,表明溴敵隆在土壤中的殘留和不同的土層有關,同時也說明隨著時間的增加,該殺鼠劑逐步下沉到土壤深層[56]。

炔雌醚等是張知彬研究員團隊開發的鼠類不育劑,在我國對多種鼠類開展了不育控制技術研究,取得了較好的效果。該藥物的使用對于非靶動物是否有影響也受到廣泛關注,王勇團隊用該藥物對家雞的安全性研究表明,以對鼠有效控制劑量的15～150倍給藥,對家雞沒有致死性,且對家雞各生理指標的影響均呈時間和劑量相關性,對于雄性試雞而言,炔雌醚僅會降低雄性生殖激素睪酮在血清中的含量,且各給藥組睪酮的下降趨勢均不會持續超過30 d;高劑量炔雌醚給藥和生殖激素的短暫下降均對雄性其他生理指標沒有顯著影響。炔雌醚對雌性試雞的影響較雄性大,用藥后30 d內,炔雌醚會顯著抑制雌雞繁殖器官卵巢和輸卵管的生長發育,造成血清中雌性生殖激素促卵泡素和雌二醇水平紊亂,給藥濃度越高,所需的恢復時間越長,高劑量用藥后繁殖器官臟器系數可以在135 d內恢復到正常水平[57]。

2 國內外研究進展比較

2.1 害鼠生物學基礎理論研究

近年來,我國鼠類治理學科與國際前沿領域存在較多的交叉發展,某些方面已經引領國際相關領域發展。如“全球變化生物學效應國際研究計劃”(BCGC)由國際動物學會發起,是國際生物科學聯合會(IUBS)核心項目,目前已實施10余年,具有重要的國際影響,并榮獲國際生物科學聯合會突出貢獻獎(IUBS Award),應邀參與聯合國IPCC第6次報告撰寫。2021年啟動國家基金委重大項目《鼠類對全球變化的響應與適應機制研究》,項目主要圍繞氣候和環境因子變化、鼠類種群動態、寄生生物相關關系及調控機制展開,研究內容涉及宏微觀多個層面的國際前沿熱點。項目涉及的腸道微生物與鼠類能量代謝、繁殖、種群動態等屬于哺乳動物微生物學國際前沿熱點研究領域。鼠類響應和適應氣候和環境變化的微觀生物學機制研究所涉及表觀遺傳學與生態學、進化生物學的相關內容,也一直是國際前沿熱點領域。鼠疫桿菌等寄生生物與鼠類種群關系,由于直接涉及人類健康安全,也是傳統的國際熱點研究領域。

鼠類種群數量動態不僅是害鼠監測預警的基礎,也是鼠害學科控制技術研發的基礎。國內外關于鼠類種群動態的研究,初期大多集中于種群數量年際和季節變化的規律描述。后隨著統計方法和分析手段的發展,分析外界因子及人類活動等對種群長期動態的影響機制研究逐漸增多,這類研究結果的精確性主要與目標種群監測數據的可靠性及數據統計方法的有效性密切相關。國外鼠類種群動態研究的數據主要基于標記重捕法獲得,該方法監測到的種群數據能夠直接計算種群出生率、死亡率等關鍵參數,其用于構建復雜數學模型的有效性要遠高于國內常用的夾捕法數據,揭示的種群動態規律及其發生機制準確性也高于夾捕法數據。就監測數據分析研究看,國內外對鼠類種群數據的數學建模能力也差距明顯。國外對種群規律的研究主要采用種群指數增長模型、邏輯斯蒂模型、矩陣模型及生命表分析模型等,這些模型的建立需要種群監測數據,包含詳細的個體信息,而這類數據主要依賴標記重捕法獲得,國內由于缺乏這類長期監測數據,采用這些模型分析鼠類種群動態的研究很少。目前國外研究外界因子對動物種群動態影響機制的數學建模發展趨勢是根據當前所觀察到的樣本信息結合研究者已有的專業知識和經驗進行建模,即貝葉斯估計和假設檢驗模型[58-59]。國內對純模型的研究很少涉及,將貝葉斯模型建模用于鼠類種群動態機制的研究有所涉及,但此類研究很少。

隨著人們對全球氣候變化的關注,各種野生動物成為人類研究全球氣候變化對動物影響的焦點。通過研究環境因子變化對野生鼠類繁殖調控、環境應激調控的影響,科學家們解析了動物對環境因子響應神經通路、分子機制等基礎理論。歐美科學家將鼠類,尤其是已經實現馴化的實驗室品系作為模式生物進行應用和研究,主要集中在宏觀生態領域和生物保護領域,除了少數幾個種類,較少關注鼠類野生種群的數量動態等深層調控機制。而我國出于鼠害控制的需求,害鼠野生種群數量及其動態一直是害鼠生物學研究的核心領域,除了宏觀生態學領域關于害鼠種群動態與外部環境因子變化相關的研究,以逐漸積累的這些宏觀數據為基礎,害鼠種群動態調控的內在生理遺傳機制也是正在興起的主要領域之一。與國外相關領域相比,我國學者基于歷史數據的有關害鼠種群動態與環境變化關系的分析在國際上具有相當高的影響力,這些研究都表明我國在宏觀生態基礎研究方面的能力。而在微觀領域害鼠基礎生物學研究方面,盡管存在研究領域關注點的差異,總體上我國相關領域的研究還處于起步階段,存在很大的發展空間。國外利用完善的實驗室條件以及鼠類馴化品系穩定的表型,在鼠類繁殖調控機制方面取得了重要進展,但從有害鼠類治理角度關注季節性繁殖調控的研究還很少,對其繁殖調控機制用于害鼠防控的研究基本沒有,對于野生種群的繁殖特征及種群動態機制尚缺乏系統研究。

我國建立了完善的鼠害治理體系,開展了大量的鼠害治理實踐活動,使得我國鼠害治理研究處于世界前沿。在害鼠生態學、生理學等方面積累了大量數據,并且近年來研究越來越深入和細化。然而與國外相比,很多歷史數據不規范、不連續和存在斷層,很多基礎生物學及理論研究方面還流于表層數據,遠不夠深入。目前,即使在世界范圍內,用分子生物學、表觀遺傳學等新方法、新理論解析宏觀生態學現象的研究尚屬前沿的研究領域,目前尚無太多的研究報道。正是由于國內外鼠害理念與實際需求的差異,為我國在害鼠生物學領域的研究發展提供了新的契機,與逐步完善的鼠害治理理念以及治理實踐相結合,為本領域原創性和開拓性的成果提供了空間。

2.2 鼠害監測及預測預報技術

鼠害預測預報是鼠害治理決策的依據,鼠害監測及預測預報技術研發一直是鼠害應用研究的核心之一。雖然我國是鼠害治理實踐最為活躍的國家之一,但是鼠害精準預測預報,尤其是中長期預測預報,一直是短板?；A數據的采集與積累,以及基礎數據的質量,是影響我國鼠害精準預測預報的主要瓶頸之一。如我國局部地區,積累了長達30年以上的鼠害監測歷史數據,然而近年來鼠害預測預報精準建模中發現,數據的質量,如科學性、精確度、相關影響條件的記錄等方面的不足,影響了建模質量。與國外相比,很多歷史數據還嫌粗糙與缺乏規范,同時我國農業生態環境多樣,總體上還缺乏標準化的相關基礎數據的采集、錄入體系。近年來,隨著物聯網、大數據、人工智能等技術的發展,并將其技術開發應用到害鼠監測方面,我國已處于國家領跑地位,全國農業技術推廣服務中心建立了國家級的“全國農區鼠害物聯網智能監測大數據平臺”,可實時監測和掌握各監測點的害鼠發生情況,這些新技術的研發和運用,都證明我國學者已經具備了相關能力。

2.3 鼠害治理及應用技術

鼠害治理相關研究主要集中在亞洲、非洲的發展中國家。近年來,生態安全成為鼠害治理研究的重要關注點。在國家生態文明建設需求下,基于“生態優先”的鼠害治理策略正在成為我國林業、草原鼠害治理的基本發展方向,對高效智能監測技術和環境友好型治理技術的需求日益提高,將是引領我國鼠害治理技術與產品研發的主流方向之一。

鼠害治理行動中的統一部署和規?；瘜嵤?保證了我國鼠害治理的高效性。在與國外同行的交流中,我國先進的鼠害治理規劃是最吸引國外學者的領域之一。與長期的鼠害實踐經驗積累相對應,盡管還缺乏從0到1的突破,但從1到9的創新還是取得了很大的進步。依據多樣的農業生態系統所研發的各種單項技術,如改進的TBS技術;適用于不同環境的毒餌站;不育治理技術等等,這些技術同樣吸引了國外學者的目光。但從研究發展的角度,很多方面與歐美國家相比也存在較大的差距。

在歐美發達國家,對包括嚙齒動物在內的野生動物的管理以及研究具有更加嚴格的立法,在研究中使用鼠類等野生動物都具有非常嚴格的管理條例。在包括鼠害在內有害生物治理策略制定中,生態環境的保護往往被放在第一重要的位置。而與歐美發達國家相比,由于我國糧食生產的壓力,對鼠害容忍度閾值較低,這也是我國鼠害實踐活動最為活躍的根本原因。隨著人類生態意識的增強,生物多樣性越來越受到人類的關注,生物多樣性的高低指示著一個生態系統健康發育的程度,鼠類作為哺乳動物最大的類群,其生態學功能不容忽視。

3 存在的主要問題、發展趨勢

3.1 存在主要問題

3.1.1鼠害的防治閾值

隨著我國社會、經濟的發展,人們滿足物質需求的同時,對人類生存的環境越來越重視。 “綠水青山就是金山銀山。良好生態環境既是自然財富,也是經濟財富,關系經濟社會發展潛力和后勁。”這一理念蘊含著“生態閾值”的概念,生態閾值包含生態系統服務功能的閾值、生物多樣性保護閾值、生態系統管理閾值?？偠灾?生態閾值可以理解為人類實現自然資源可持續利用的理論和數據依據。

鼠類是特殊的有害生物類群,除了對糧食安全(包括牧草生產)及生物安全的直接威脅,同時鼠類暴發將直接威脅生態系統安全,但是過度滅殺的鼠害控制技術也將直接威脅生態系統安全,鼠類作為食物鏈的最底端物種,為其他捕食動物提供大量的食物來源。因此,從生物多樣性保護等生態角度來看,過度殺滅將逐漸導致比鼠類暴發更加不可逆的生態惡果。因此,單純經濟閾值已經無法滿足當前鼠害的可持續防控,尤其是草原和林業區域鼠害防控策略及標準的制定,要同時考慮糧食安全、生物安全、生態安全和生物多樣性保護。我國鼠害發生現狀表明,鼠害防控將一直是保障我國糧食安全、生物安全和生態安全不可或缺的需求。然而我國鼠害防控生態閾值的研究目前幾乎還處于空白階段,如何在現有經濟閾值的基礎上,更加深入和客觀地評價鼠類在不同生態系統中的功能,推進我國鼠害防控的科學性是亟待解決的首要問題。

3.1.2鼠害監測技術

監測技術是鼠害預測預報、鼠害防控策略制定、防治效果評價等鼠害治理各個環節的基礎。生態閾值的制定需要對相關生態因子長期精確大數據的獲取與分析,也對鼠害監測提出了更高的要求。如鼠害防控生態閾值需要在鼠類種群密度變化監測的基礎上,依據鼠害監測防治目標對相關聯的因素同步進行觀測獲取,如植被變化、天敵種群數量變化等。不同生態系統中鼠類種類差異巨大,在各自生態環境中的功能截然不同,從而導致對鼠類監測的需求也截然不同。如害鼠行為及密度特征差異、不同農區鼠類為害特征差異以及不同草原區鼠類生態功能差異等,這些差異都對鼠類監測提出了極高的個性化監測需求。

將經典的鼠類種群生態學模型與快速發展的數學統計模型結合,定量預測鼠類種群的未來動態可為對其前置管理提供決策依據是鼠害監測技術發展的最重要目標。當前急需加強獲取鼠害監測數據的科學性及標準化建設,并加強數據分析建模能力建設。

3.1.3鼠害防控技術

鼠害防控的思路和方法從單一的殺滅害鼠向生態友好型鼠害防控理念和技術發展。天敵防控類的招鷹架技術、物理防控類的TBS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友好型技術。然而,從我國鼠害發生的現狀和防控需求來看,尤其是草原和林業地區對生態優先的需求,生態友好型技術的缺乏依舊是我國鼠害防控技術發展的主要短板之一[60-61]。

3.2 發展趨勢

3.2.1用生態學的發展觀治理鼠害

生物安全、生態安全需求是影響鼠害學科發展方向的核心因素,在鼠害治理理論層面,“生態閾值”成為鼠害治理策略制定的最主要因素之一。尤其在天然草原,過度滅鼠將導致比鼠害暴發更為嚴重的不可逆的生態災難,制定合理的鼠害治理“生態閾值”是科學治理草原鼠害,實現草地資源可持續利用的必由之路。然而“生態閾值”的制定需要以鼠害發生規律及為害特征為核心數據兼顧植被、天敵等涉及草原生態平衡的多種因素。我國草原類型多樣,主要害鼠種類發生規律截然不同,同時我國對草地資源利用需求壓力大,目前我國鼠害相關研究及數據積累尚遠遠無法滿足鼠害治理“生態閾值”的制定。因此,圍繞鼠害治理“生態閾值”制定為目標的鼠害發生規律及應用技術研究,將是未來5年以至更長時期鼠害治理學科的戰略需求和重點發展方向。

3.2.2害鼠生物學的基礎研究

立足于中國特有的生態環境多樣性、復雜性和鼠種特點,尋找有代表性的和特殊性的害鼠為研究對象。從生態系統整體出發,研究害鼠群落演替規律、種群數量暴發和成災機理,揭示種群繁殖調控機制。針對環境與基因互作開展研究,采用先進的生理學、分子生物學、表觀遺傳學等先進微觀技術,尤其是分子調控通路上深入解析鼠類繁殖調控通路,尋找主要基因及其表觀調控模式、遺傳機制,深入解析害鼠發生規律與環境變化的關系,為鼠害治理技術研發、綜合治理措施制定等提供理論依據及支撐,達到害鼠防治的目的。

3.2.3建立健全基于大數據物聯網的害鼠智能監測系統

高效準確的監測技術是鼠害發生規律研究、鼠害發生動態監測、鼠害預測預報、鼠害治理策略制定及鼠害防控實施和效果評估的基礎和依據。針對我國目前鼠害監測預警技術的現狀,從整體上實現我國害鼠種群動態監測數據采集、錄入、分析、輸出與共享的標準化,從源頭做起,在保證數據質量的前提下,實現數據采集的系統化和長期化,建立長期的標準化、數字化、智能化、自動化的鼠害監測預警體系。

3.2.4鼠害防控技術

針對鼠害局部性暴發特征以及糧食安全和生物安全不可避免的應急性鼠害治理需求,在未來很長時期內化學防治仍將是鼠害治理不可或缺的方法。鑒于化學殺鼠劑(包括不育劑)不可避免的廣譜作用,如何通過提高化學防治的靶向性提高殺鼠劑應用的安全性是鼠害治理技術與產品研發的主要發展方向之一。研發以“生態優先”為導向,以非滅殺性技術為主的鼠類種群調控技術與產品,將是草原鼠害治理技術與產品研發的重要發展方向。針對鼠傳疾病發生主要通過體表寄生蚤類等為媒介的傳播途徑,在科學控制鼠類宿主種群數量基礎上,針對鼠傳疾病傳播途徑阻斷的相關技術與產品也將是草原鼠害治理技術與產品研發的重要發展方向。開展殺鼠劑環境殘留、鼠種特異性殺鼠劑研發等,有效降低殺鼠劑對環境的影響,更大地發揮殺鼠劑、不育劑等在害鼠種群調控中的作用。