病虫害防控是国家总体安全的重要组成部分，对保障农林生产安全、农产品质量安全、农林生态安全具有重大战略意义。重大病虫害包括国内发生和外来入侵生物两大类群，涵盖真菌、细菌、病毒、线虫、昆虫、杂草、害鼠等生物种类，具有暴发突然、流行快速、危害严重、控制较难等特点。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标》中，明确要求“以保障国家粮食安全为底线，健全农业支持保护制度”“健全农作物病虫害防治体系”“加强外来物种管控”。在《生物安全法》和《农作物病虫害防治条例》中，也将植物疫情监测防控科技支撑提升到国家安全的高度，明确要加强病虫害监测与防治的科技支撑。为构建区域一体化、技术绿色化的农林草业重大病虫害精准监测预警和全程防控综合技术体系，为农业绿色高质量发展提供科技支撑，“十四·五”期间，国家重点研发计划设立了“重大病虫害防控综合技术研发与示范”重点专项。

       本文综述了“重大病虫害防控综合技术研发与示范”专项的研发背景、专项定位、研究内容、任务布局、实施机制、政策保障，以期为植物保护领域相关科研人员、推广机构、政府部门、技术用户等提供参考，从而有效发挥“重大病虫害防控综合技术研发与示范”专项在支撑我国农林草业绿色发展中的战略作用。

1  研发背景和专项定位

1.1  战略意义

1.1.1  病虫害是国家农林生产安全的重大威胁

       一是病虫害严重威胁农业生产和粮食安全。我国重大病虫害频繁暴发、连年发生，灾害持续不断，造成巨大经济损失。草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda于2019年入侵我国并不断扩散，已蔓延到27个省市区，为害玉米、高粱等20余种作物，严重威胁农业安全生产。小麦赤霉病在我国年均发生面积已超过567万公顷，占全国小麦总面积的1/4，大流行年份重病区发病率超过50%，减产20%以上。柑橘黄龙病等检疫性病虫害不断蔓延，对果树产业构成重大威胁。二是病虫害成为制约经济林生产的重大因素。林业病虫害已成为威胁森林资源安全和经济林产业持续发展的重大灾害。近年来，林业有害生物发生面积持续保持高位，造成巨大经济损失。松材线虫病年发生133万公顷，累计造成6亿多株松树死亡，造成年均材积损失2,500万m³和直接经济损失245亿元。三是病虫害直接导致草原生产功能急剧下降。全国草原生物灾害近年来呈现持续高发多发严峻态势，草原病虫鼠害年均造成牧草减产超过5,200万t，严重威胁饲草供给安全。

1.1.2  高效防控病虫害是保障我国农产品质量安全的有效途径

       一是化学用药使用量大依然威胁食品安全。我国化学农药用量虽然实现负增长，但因施用总量大，如我国杀虫剂单位面积使用量是美国的10倍，再加上施药技术落后、绿色防控产品创新与供给不足和现有防控技术和产品装备科技含量低，致使个别地区的设施蔬菜、鲜食水果和茶叶等生产中仍存在农药残留超标的现象。二是病虫害危害直接造成农产品质量下降。农作物病虫害除造成产量损失外，还可以直接造成农产品品质下降，出现腐烂、霉变等，降低商品品质，营养、口感也会变异，甚至导致产生有毒、有害物质。如黄曲霉、镰刀菌等部分农业病原物产生的毒素严重危害人身健康和生命安全。据不完全统计，真菌毒素污染导致的农产品损失高达3,100万t/年。

1.1.3  高效防控病虫害是保障农林生态安全的必然选择

       一是化学农药过多使用严重影响农业生物多样性和生态系统稳定性。化学农药的大量使用，直接结果是导致物种多样性的减少、遗传多样性的丧失、生态系统多样性脆弱和平衡失调等，以及农药杀伤天敌、有益生物等导致害虫再猖獗和自然控制力减弱，进而威胁安全生产。二是病虫害暴发扩散导致森林生态功能降低。林业有害生物年均发生面积达1,187万公顷，每年造成4,000多万株林木死亡，直接经济损失和生态服务价值损失高达1,100亿余元，已严重威胁森林、湿地、荒漠三大生态系统安全。三是病虫害持续偏重发生导致草原生态退化。蝗虫、鼠害等草原生物灾害年均发生7,760万公顷，加剧了草地植被的退化和恶化，给生态安全带来了极大威胁和安全隐患。

1.2  病虫害防控现状和趋势

1.2.1  国内外现状

       当前，全球病虫害防控科技创新格局分布不均衡，欧美等基础研究和应用研究方面水平和能力都较强，非洲、南美、亚洲等一些经济相对落后国家在重大病虫害防控能力上明显不足。本土重大农林病虫害在美洲、欧洲、澳洲病虫害总体可控，成灾规律与分子机理研究进展迅速，整体超越我国的同类研究水平；在非洲则是快速蔓延为害，可用防控技术产品缺乏。外来有害生物入侵各国的频率增加，为害加重，美欧澳日等发达国家高度重视，均能及时立项资助，研究快速防范和持续治理的手段产品。

       一是灾变规律研究越发深入。国外创新利用分子生物学、大数据及人工智能理论与技术，系统性地解析农林重大病虫害致害性及其变异与作物特异抗病虫性的机理，利用高通量蛋白-蛋白互作网络大规模鉴定和分析病原物效应因子与植物抗病相关蛋白间的互作关系；利用信息技术定量分析昆虫的种群时空特征；我国在部分重大病虫如小麦条锈病菌Puccinia striiformis、小麦赤霉病菌Fusarium graminearum Schw.、稻瘟病菌Pyricularia oryzae Cav.、棉铃虫Helicoverpa armigera Hübner、褐飞虱Nilaparvata lugens、白背飞虱Sogatella furcifera等在病虫害-作物-环境互作机制的研究中取得突破。

       二是灾变监测预警技术快速发展。欧美等国对重大病虫害利用人工智能精准诊断，专家系统结合气候模拟开展的中长期预测预报准确率较高；我国通过与生物学、信息学、互联网+技术融合，开展暴发性和流行性生物灾害识别诊断，系统实现了重大病虫害预测预报，显著提高了防御农林生物灾害的能力，整体处于并跑状态。

       三是病虫害防控核心技术及产品更新换代。英国、荷兰等国通过与生物学融合，改进微生物发酵技术和制剂工艺，升级天敌昆虫生产工艺，创新植物免疫诱导、RNA干扰、昆虫信息素等技术；我国天敌昆虫、虫生真菌、Bt制剂等有不同程度的生产，害虫食诱剂、性诱剂等商品化也有一定成效，部分领域处于国际先进水平。

       四是防控治理体系日臻完善。国外近年基于信息化、智能化、机械化等技术进步，提出病虫害大面积种群治理等新理论；基于生物防治与生态调控的学科融合，创新了有害生物生态调控策略。我国完善了“公共植保、绿色植保、科学植保”的农林病虫害防控理论，以主要粮棉油果菜茶林草为对象，确定了有害生物防治指标，通过统防统治等组织形式开展病虫治理，一度处于领跑状态。

1.2.2  发展趋势

       一是研究农林草业病虫害的发生发展趋势及其相关的各种内因和外因，长期采集积累大量数据，建立全国病虫害监测“一张网”“一套数”，突破精准监测预警难题，成为研究热点和重点方向，同时为应用大数据分析，构建发生动态模型，揭示其发生规律，并以此规律制定切实可行的防治措施奠定坚实基础。

       二是强化以植物健康为目标，强调兼顾各种有害生物的综合防控，实现区域生态治理。同一生态区域上的病害、虫害、毒害杂草和鼠害之间存在一定联系，如蚜虫等传播病毒病，昆虫病原寄生害虫，天敌寄生或取食害虫，毒害杂草对啮齿类有毒害等，迫切需要在研究一类有害生物的同时，兼顾其他有害生物。在防治上，要求形成系统解决方案可兼顾多种病害，或兼顾多种病虫害，甚至兼顾所有病虫草鼠害，减少防治成本，实现生态系统治理。

       三是突出绿色防控主基调，强化采用环境友好型防控措施，实现全程防控绿色化。要求在防治时充分利用生物、物理、农业、生态等环境友好型防治措施，根据各类有害生物的特点选择最佳措施，尽可能减少化学农药的施用次数和数量，减轻对天敌昆虫、天敌动物和土壤有益生物的杀伤，减少对生物多样性、遗传多样性和生态系统稳定性尤其是人畜健康安全的影响，确保生产安全、生态安全和生命安全。

1.3  使命定位和目标愿景

       到2025年，突破并形成一批自主可控的农林重大病虫害防控核心关键技术，研发一批满足农林业高质量发展和国际竞争需要的病虫害绿色防控新产品，构筑国际一流的农林重大病虫害综合防治技术体系，确保农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全。

       一是抢占重大病虫害防控科技制高点。加大农林病虫害防控前沿基础研究，解析重大病虫草鼠害灾变机制、重大外来生物入侵蔓延机制、病虫害抗药性形成机制、病虫害区域性演替规律等，着力攻克病虫害智能监测预警、外来病虫害快速检测鉴定等共性核心关键技术，解决生物防治、理化诱控、生态调控等绿色防控产品创制的高新技术创新能力不足问题，掌控植保核心科技主动权，农林重大病虫害防控科技创新水平和能力位居国际前列。

       二是创制战略性病虫害绿色防控新产品。创制捕食性和寄生性天敌昆虫系列产品、杀虫抗病微生物活体制剂、害虫性诱剂食诱剂等理化诱控产品，研发智能型信息化监测预警和高效施用关键设备，增强重大病虫害绿色防控产品的有效供给能力。

       三是有效控制农林重大病虫害危害。重大病虫害测报准确率超过85%，外来入侵生物防控效率超过90%、口岸监测阻截率超过90%，实现重大病虫害可防可控可治；粮食等重要农作物重点发生区病虫害造成的产量损失控制在5%以下，绿色防控覆盖率提升到60%以上；森林草原有害生物成灾率控制在3.5‰以下，绿色防控率提升到80%以上；实现化学农药使用量总体减少10%～20%。

2  研究内容和任务布局

       专项坚持需求导向和问题导向，以保障国家农林生产安全、农产品质量安全和农林生态安全为根本目标，以草地贪夜蛾、柑橘黄龙病、松材线虫、蝗虫等农作物和森林草原重大病虫害防控科技创新为首要任务，坚持“防风险、堵漏洞、强基础、补短板”的工作原则，聚焦新发突发病虫害入侵暴发风险“可防”、重大病虫害危害损失“可控”、农林系统病虫害有方“可治”和区域病虫害全程防控“绿色化”的重大需求，针对新发突发病虫害监测预警能力弱、重大病虫害难控制、防控高新技术原创能力不足和病虫害防控化学农药用量大等瓶颈问题，强化新发突发病虫害高效监控、重大病虫害可持续控制、病虫害防控高新技术自立自强和农林生产病虫害全程绿色防控的目标导向，采用“基础与应用基础研究、关键核心技术与产品研发、技术集成与示范应用”互融互通的研究思路，统筹部署包括“新发突发病虫害检测监测与应急处置技术研究”“重大病虫害灾变机制与可持续防控技术研究”“病虫害防控共性高新技术与产品研发”和“病虫害演替规律与全程绿色防控技术体系集成示范”四大主攻任务方向。

2.1  新发突发病虫害检测监测与应急处置技术研究

2.1.1  外来病虫害快速检测、检验检疫与除害处理技术研究

       针对国家进出口农产品，预防可能携带的检疫性病虫害和潜在入侵物种入侵，研发外来智能快速查验技术与装备，创新病虫害一体化快速及高效精准检测技术与装备，开发安全环保快速检疫除害处理技术，建立国门安全检疫防控技术体系。

2.1.2  重大入侵生物种群扩张蔓延机制与高效防控技术研究

       针对苹果蠹蛾Cydia pomonella、马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata、美国白蛾Hyphantria cunea、长林小蠹Hylurgus ligniperda、梨火疫病菌Erwinia amylovory、番茄潜叶蛾Tuta absoluta、刺萼龙葵Solanum rostratum等重要/新发外来入侵生物，阐明其入侵蔓延、生态适应性进化与灾变机制，突破风险评估、检验检疫、监测预警、应急处置与生态修复等关键技术瓶颈，建立高效控制技术体系并示范应用。

2.1.3  国家病虫害数字化精准监测预警技术体系构建与应用

       利用病虫害监测站点历史数据，构建全国性病虫害数据库。集成基于物联网和云计算的智能化采集、网络化传输、模型化预测和图型化预报技术，构建重要病虫害实时精准监测、数据传输与分析、早期预警与快速发布的一体化技术体系并推广应用。

2.2  重大病虫害灾变机制与可持续防控技术研究

2.2.1  病害灾变机制与可持续防控技术研究

       针对柑橘黄龙病、小麦赤霉病、松材线虫病等重大农林病害的防控难点，阐明区域性流行灾变机制，突破监测预警与防控关键技术瓶颈，构建区域性高效综合防控技术体系并示范应用。

2.2.2  害虫灾变机制与可持续防控技术研究

       针对草地贪夜蛾、稻飞虱、蝗虫等重大农林草原害虫，解析其迁飞扩散与区域性暴发机制，研发精准监测预警和防控关键技术，构建区域性可持续控制技术体系并示范应用。

2.2.3  草害灾变机制与可持续防控技术研究

       针对稗Echinochloa crusgalli、马唐Digitaria sanguinalis等农田恶性杂草和狼毒Stellera chamaejasme、长芒苋Amaranthus palmeri、少花蒺藜草Cenchrus spinifex等草原重大草害，阐明其种群演化成灾机制，突破预测预报和防控关键技术瓶颈，构建区域性可持续控制技术体系并示范应用。

2.2.4  鼠害灾变机制与可持续防控技术研究

       针对褐家鼠Rattus norvegicus和布氏田鼠Lasiopodomys brandtii等重要农田和草原害鼠，阐明其种群演化成灾机制，突破预测预报和绿色防控关键技术瓶颈，构建区域性可持续控制技术体系并示范应用。

2.2.5  病虫害与农作物互作机制及关键防控技术创新

       明确病原微生物的致病机理及作物免疫防卫机理，研制作物病害绿色防控新技术；解析作物-害虫-天敌互作关系及机制，开发作物害虫绿色防控关键技术和产品。

2.3  病虫害防控共性高新技术、产品与装备创新

2.3.1  生物防治资源挖掘利用与产品创制

       开展生物防治资源与规模化生产潜能评价工作，阐明农林草原新发展模式下生物防治资源控害机理，攻克天敌昆虫发育营养、生殖和环境适应性调控、自动化产业化生产工艺、高效释放等关键技术瓶颈，创制防控农林草原害虫的系列化天敌产品；揭示微生物生防因子作用不同靶标的宿存调控机制，突破活体生物农药环境适应性技术瓶颈，创制持续控害的新剂型、新产品。

2.3.2  化学通讯机制与诱控新产品研发

       研究重大病虫害种内和种间化学通讯机制，挖掘和鉴定病虫化学感受关键基因，解析化学通讯类似物主成分，研发符合农林草业生产新模式的缓释和增效助剂，创制对农林草原害虫高效特异的性诱剂、食诱剂、产卵诱杀剂等绿色诱控新产品。

2.3.3  物理消杀机理与智能防控新产品研发

       阐明光、温、辐射等技术对农林病虫害物理消杀机理，确定对重大害虫个性化诱集的光谱配方，研发天敌友好型灯诱、色诱产品，探索病虫害辐照杀灭及害虫辐射不育技术，研发检疫病虫害物理消杀技术及产品装备；研发农林草原重要病虫害的遥感监测、图像智能化采集、识别、传输技术，开发基于5G的智能化监测预警与防控装备。

2.3.4  致害型变异机制与植物抗性品种可持续利用技术研发

       揭示农林植物对重大病虫害的广谱、持久抗性机理，阐明病虫害致害型变异规律，评价抗病虫主效基因和品种的时空有效性，建立抗性基因或品种可持续利用技术。

2.3.5  抗药性机制与治理技术研发

       从分子水平、蛋白质水平上揭示病虫害抗药性的分子机制，阐明病虫草抗药性形成及多抗性机制，揭示病虫草抗药性的代偿机制，发展精准抗药性预警检测技术、精准抗药性风险评价技术、抗药性基因为导向的治理技术。

2.3.6  病虫害生态调控机理与应用技术研发

       从区域性农林草-病虫-天敌食物网及其环境互作关系出发，探究景观格局、生物多样性、功能植物、生境变化和产业结构调整对农林草原病虫害的生态调控机理，深入研究生态调控新方法、新理论，构建生态调控为主的农林草原可持续发展新模式。

2.3.7  农产品农药残留和生物毒素风险评估与控制技术研发

       研发农药残留和生物毒素的快速检测技术及产品，解析生物毒素来源与产生机制。研制农产品中农药、生物毒素等典型污染物去除消减技术及功能产品。创建农产品中污染物的产地风险评估、分级标准和安全生产风险控制关键技术。

2.4  病虫害演替规律与全程绿色防控技术体系集成示范

2.4.1  粮食作物

       针对水稻、小麦、玉米等粮食作物，研究产业结构调整和气候变化等因素对病虫害种群演替影响机制，构建多种病虫害全生育期一体化绿色防控技术方案，并在主产区大面积示范应用。

2.4.2  经济作物

       针对棉花、大豆、油料等经济作物，研究产业结构调整和气候变化等因素对病虫害种群演替影响机制，构建多种病虫害全生育期一体化绿色防控技术方案，并在主产区大面积示范应用。

2.4.3  园艺作物

       针对蔬菜、果树、茶树和花卉等园艺作物，研究产业结构调整和气候变化等因素对病虫害种群演替影响机制，构建多种病虫害全生育期一体化绿色防控技术方案，并在主产区大面积示范应用。

2.4.4  设施农业

       研究设施条件下作物病虫害的流行规律和致灾机制，创新生态调控、土壤消毒、有益生物高效利用技术，构建设施农业多种病虫害全生育期一体化绿色防控技术方案，并在主产区大面积示范应用。

2.4.5  森林病虫害

       针对防护林、经济林和用材林等，研究产业结构调整和气候变化等因素对病虫害种群演替影响的机制，集成引诱剂、天敌昆虫、病原微生物及天然活性产物等防控技术，构建多种病虫害全生育期一体化绿色防控技术方案并在典型区域和重点森林生态系统示范应用。

2.4.6  草原病虫害

       针对我国主要天然草原生态区，揭示气候变化、生态修复和放牧干预导致的病虫、杂草和害鼠演替规律，集成监测预警、生物防治、生态治理等关键技术措施，构建我国不同草原类型的病虫害全程绿色防控技术体系并大面积示范。

2.4.7  热带作物

       针对我国重要热带经济作物，研究重点病虫害防控对象的演变规律和成灾机制，集成监测预警、生物防治、生态调控等关键技术，建立与生产环节一体化的病虫害全程绿色防控技术体系，并大面积示范推广。

3  实施机制和政策保障

3.1  实施“揭榜挂帅”和支持青年科学家的科研团队遴选

       瞄准重大战略性基础性科学问题和重点领域高新技术原创能力不足问题，柑橘黄龙病、松材线虫病等实行“揭榜挂帅”机制，自主申报和择优遴选相关领域有实力有能力、善于攻坚和解决问题的高层次领军人才及其优势创新团队进行联合攻关。加大对青年科学家的支持力度，病虫害与农作物互作机制、绿色防控关键技术创新与新型产品创制等聚焦专项研究内容任一方向，进行探索性研究。

3.2  实施“帅才科学家负责制”和科研经费动态调整

       瞄准国家重大需求和全产业链重点领域关键环节技术创新需求，鼓励不同团队采取不同技术路线进行创新攻坚，坚持“破四唯”和“放管服”，赋于项目首席科学家技术路线和项目经费动态调整的自主权利，建立实施过程绩效评价和动态调整机制，将绩效评估结果与科研经费调整挂钩，充分激发创新活力。

3.3  实施政产学研企用一体化和学科交叉融合的协同创新

       坚持需求导向和问题导向，将创新链配置在产业链上，突出基础研究-技术创新-产品服务-示范应用“一条龙”的创新任务部署，集聚多方资源投入公益性基础性共性技术创新和推广服务。微生物制、天敌昆虫、物理消杀装备等重大产品与装备任务实行企业创新联合体机制。探索扩大支持非共识项目渠道，鼓励学科交叉融合创新，建立跨单位、跨学科、跨领域的协同联动机制，做好环节衔接，避免各项目、课题之间的脱节化、偏离化、碎片化，着力提升科技创新质量效益。

3.4  建立健全专业机构管理和第三方评价

       委托专业机构进行全过程管理，通过统一的国家科技管理信息系统受理项目预申请和申报，加强项目评审、立项、过程管理和结题验收等节点管理。建立健全项目成果产出和项目验收的第三方评估和用户评价机制，建立科学高效的成果推广应用和结题后绩效评估机制，加强绩效评价结果的应用，提升专项执行总体效率和资金使用效率。