基于@RISK番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的经济损失评估

席曼姝，王振霖，刘孝贤，李志红，张 鑫，吕昭智，韩 鹏,5*

1中国科学院新疆生态与地理研究所荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；2中国科学院新疆生态与地理研究所标本馆，新疆 乌鲁木齐 830011；3中国科学院大学，北京 100049；4中国农业大学植物保护学院，北京 100193;5云南大学生态与环境学院,云南 昆明 650091

番茄潜叶蛾Tutaabsoluta(Meyrick)(鳞翅目：麦蛾科)，又名“番茄潜麦蛾”或“南美番茄潜叶蛾”，是一种毁灭性的入侵害虫，主要以番茄LycopersiconesculentumMill.为寄主植物，也可危害其他茄科作物，如马铃薯SolanumtuberosumL．、茄子SolanummelongenaL.、辣椒CapsicumannuumL.等(Biondietal.,2018;Wangetal.,2021;Xianetal.,2017)。该虫起源于南美洲，2006年首次在西班牙东部发现，并以平均每年800 km的扩散速度在欧洲、非洲、中东和亚洲迅速传播，给各地区的番茄产业造成了严重的经济损失(Biondietal.,2018;Desneuxetal.,2010,2011,2022;Hanetal.,2018,2019;Santanaetal.,2019)。

番茄潜叶蛾的入侵危害可能在我国产生巨大的经济损失。截至2018年，我国番茄种植面积超过100万hm2，年产量达到6000万t，是世界上番茄种植面积最大、产量最高的国家(FAO,2018)。番茄潜叶蛾对气候的适应能力强(张桂芬等，2018)，在我国有着较大面积的气候适生区，其潜在分布区覆盖中国的西部、中部和东部的大部分地区，且新疆、西藏和青海等地的气候基本适合该虫生存(Xianetal.,2017)。此外，番茄潜叶蛾繁殖潜力大、扩散能力和适应能力较强(Desneuxetal.,2010,2011)。近年来，该害虫已入侵我国新疆伊犁地区(Wangetal.,2021)，并在云南、贵州、四川、湖南等地相继发现，对我国番茄的生产、加工和运输造成严重影响(Zhangetal.,2021)。

从全球来看，产量损失和额外的管理费用是番茄潜叶蛾造成经济损失的2个主要方面(Hanetal.,2018)。在荷兰，由番茄潜叶蛾感染导致番茄产量下降引起的经济损失每年估计在500万～2500万欧元(Pottingetal.,2013)；在伊朗，该害虫的感染率高达100%，导致温室和大田番茄作物产量损失约10%，每年经济损失达3500万美元(Hanetal.,2018)；土耳其每年用于防治番茄潜叶蛾的化学控制费用约为1.607亿欧元(Oztemizetal.,2012)。若番茄潜叶蛾扩散到世界各地，用于该害虫的防治管理费每年将增加约2.4亿～4.2亿欧元(以西班牙为例：100～150欧元·hm-2)(Desneuxetal.,2011)。

化学农药是番茄潜叶蛾的主要防治方法(Pimenteletal.,2000)，但化学农药的大量使用导致害虫抗药性逐年增加(Camposetal.,2015;Roditakisetal.,2015,2018)，并且对非靶标有益节肢动物存在副作用(Hanetal.,2010;Mohammedetal.,2018)。基于上述原因，在该害虫综合治理体系 (integrated pest management,IPM)中，推荐可持续的绿色防控技术，例如性诱捕、迷向技术、捕食性天敌和寄生性天敌的释放等技术手段(Aksoy &Kovanci,2016;Desneuxetal.,2022;Jaworskietal.,2015;Kececietal.,2017)。其中，基于高浓度合成性信息素的迷向技术和基于捕食性天敌盲蝽Nesidiocoristenuis(Reuter)和Macrolophuspygmaeus(Rambur)释放的生物防治技术，在欧洲应用较为成功(Desneuxetal.,2022)。然而，这些新型绿色防控技术面临着经济成本高等问题。

入侵害虫造成的经济损失包括直接经济损失和间接经济损失2个方面：直接经济损失指入侵害虫对作物本身造成的损失，包括作物产量和质量下降以及防治费用方面的损失；间接经济损失指入侵害虫感染作物后所导致的非直接损失，包括对市场、消费者、社会和环境产生的损失(De Rosetal.,2015)。近年来，国内外已有利用@RISK软件评估入侵生物造成的经济损失的报道，如南亚果实蝇Bactrocera(Zeugodacus)tau(Walker)(方焱等，2015)、白纹伊蚊AedesalbopictusSkuse (Darbroetal.，2017)、瓜实蝇Bactroceracucurbitae(Coquillett)(孙宏禹等，2018)、葡萄霜霉菌(Taylor &Cook，2018)、辣椒果实蝇B.latifronsHendel (康德琳等，2019)、草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda(Smith)(秦誉嘉等，2020；徐艳玲等，2020)。

本研究基于@RISK工具风险模型对番茄潜叶蛾给我国番茄产业造成的潜在经济损失以及不同防治场景下可挽回的经济损失进行评估，以期为建立番茄潜叶蛾的综合防控管理系统提供参考。

1 材料和方法

1.1 @RISK软件及评估方法

@RISK利用Monte Carlo随机模拟，基于概率分布对各种可能出现的情况进行模拟，统计出各种输入变量的发生概率，对不确定风险进行定量的预测。另外，灵敏性分析能够识别重要的风险驱动因子，确定输入变量中的关键因素(Palisade，2018)。本试验使用@RISK 7.6版本，为了提高模型精度，设置迭代次数为100000次，模拟次数为1。

1.2 番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在损失评估模型

本研究采用@RISK软件，在前人研究的基础上结合番茄潜叶蛾的生物学特性对模型进行优化，对防治和不防治2种场景下番茄潜叶蛾造成的潜在经济损失进行评估。防治场景分别预测化学防治、生物防治和理化诱控3种防治策略。

1.2.1 不防治场景下番茄潜叶蛾造成的潜在经济损失模型 不防治场景下的直接经济损失(F1)包括产量下降引起的经济损失(F11)和质量下降引起的经济损失(F12)。其模型为：F1=F11+F12。

(1)番茄产量下降引起的经济损失F11

F11=Q1×I×R×PC/(1-IR)

公式中，Q1为番茄年产量，单位为t；I为番茄潜叶蛾对番茄的危害率；R为番茄的产量损失率；PC为番茄的市场价格，单位为元·kg-1。

其中，番茄年产量指在番茄潜叶蛾适生区内种植番茄的年产量；番茄潜叶蛾对番茄的危害率指受到番茄潜叶蛾危害的番茄种植面积占总种植面积的比率；番茄的产量损失率指受到番茄潜叶蛾危害后的番茄年产量与危害前产量的比值；番茄的市场价格指未发生番茄潜叶蛾危害时的市场价格。

(2)番茄质量下降引起的经济损失F12

F12=Q1×I×(1-R)(PC-P2)/(1-IR)

公式中，P2为质量下降番茄的市场价格，单位为元·kg-1。

1.2.2 防治场景下番茄潜叶蛾造成的潜在经济损失模型 防治场景下的经济损失(FX)包括防治费用(FX1)和防治后的经济损失(FX2)。其模型为：FX=FX1+FX2。

(1)防治费用FX1

FX1=S×I×C

公式中，S为番茄种植面积；C为单位面积防治成本。

其中，番茄种植面积指番茄潜叶蛾适生区内番茄的种植面积；单位面积防治成本指单位面积种植番茄用于防治番茄潜叶蛾的成本。

(2)防治后的经济损失FX2

FX2=Q1×I×E×PC/(1-IE)+Q1×I×(1-E)(PC-P2)/(1-IE)

公式中，E为番茄潜叶蛾危害番茄的经济损害允许水平(economic injury level，EIL)，指害虫造成经济损失的最低种群密度(Ghaderietal.,2018)。

1.3 番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成潜在经济损失模型中参数的确定

1.3.1 番茄的种植面积及年产量 番茄在我国产地分布广泛，在南北方多个省份均有广泛种植。根据FAO (2018)公布的相关数据，番茄种植面积的最大值为1113323.20 hm2，最小值为846400.00 hm2，平均值为988891.00 hm2。番茄年产量的最大值为68909093.00 t，最小值为50552200.00 t，平均值为60093194.00 t。采用Pert分布对2组数据分别进行拟合，即番茄种植面积的分布函数为Pert (12696000.00,14833365.00,16699848.00)，番茄年产量的分布函数为Pert (50552200.00,60093194.00,68909093.00)。

1.3.2 番茄潜叶蛾对番茄的危害率 基于国外对番茄潜叶蛾的发生报道，计算番茄潜叶蛾的危害率在90%～100% (Chidegeetal.,2016;Sridaretal.,2014)。采用Pert (90.00%，95.00%，100%)进行拟合。

1.3.3 番茄受番茄潜叶蛾危害后的产量损失率 番茄潜叶蛾潜食番茄叶肉，蛀食果实，危害严重时造成番茄叶片枯萎，果实脱落或腐烂(张桂芬等，2019)。若不及时采取防治手段，将会造成番茄80%～100%的产量损失(Desneuxetal.,2010)。采用Pert (80.00%，90.00%，100%)进行拟合。

1.3.4 番茄市场价格水平 基于全国农产品商务信息公共服务平台(http:∥nc.mofcom.gov.cn/jghq/index)，收集2020年番茄潜叶蛾适生区各省份市场的番茄月平均价格。经分析得出，番茄最高价格为10.33 元·kg-1，最低价格为0.86 元·kg-1，平均价格为4.56 元·kg-1。采用Pert (0.86,4.56,10.33)进行拟合。

1.3.5 品质下降番茄的市场价格水平 品质下降番茄的市场价格水平采取番茄市场价格的一半，最高为4.56 元·kg-1，最低为0.86 元·kg-1，平均价格为1.73 元·kg-1。采用Pert (0.86,1.73,4.56)进行拟合。

1.3.6 番茄潜叶蛾危害番茄的经济损害允许水平 临界种群密度指在此密度害虫防治成本与防治挽回的经济损失相当(Bosch &Stern,1962)。经济损害允许水平模型公式为：

E=C/(A×PC×M)×D×100%

其中，C为防治成本，A为番茄单位面积产量，PC为番茄市场价格，M为防治效果，D为效益校正系数，一般认为收益是支出的2倍时效益较好(潘飞等，2014)。根据新疆地区番茄种植农户调查及国内外文献得出：化学防治成本为164.30 元·hm-2，防治效果为0.62；生物防治成本为1066.67 元·hm-2，防治效果为0.94 (Calvoetal.,2012)；理化诱控成本为431.83元·hm-2，防治效果为0.76 (Coccoetal.,2013)。以上参数均采用Pert均匀分布拟合。

2 结果与分析

2.1 不防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失评估及灵敏性分析

计算不防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失：产量下降引起的经济损失的90%置信区间为(6786278.58～39690481.29)万元，平均值为16970419.35万元；质量下降引起的经济损失的90%置信区间为(165056.31～2529426.86)万元，平均值为1084437.36万元；不防治场景下的潜在经济损失总量的90%置信区间为(8226165.67～41903398.26)万元，平均值为18859210.59万元。

灵敏性分析结果见图1，番茄市场价格水平对不防治场景下的造成经济损失影响最大，其次为番茄的产量损失率，再次为番茄潜叶蛾对番茄的危害率，番茄年产量和品质下降番茄价格水平的影响不明显。

图1 不防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.1 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T. absoluta under the no control condition

2.2 防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失评估及灵敏性分析

2.2.1 化学防治 计算化学防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失：化学防治费用的90%置信区间为(11833.47～36671.93)万元，平均值为23591.57万元；化学防治后经济损失的90%置信区间为(345252.30～3579493.43)万元，平均值为1741341.52万元；化学防治场景下的潜在经济损失的90%置信区间为(368996.64～3604205.51)万元，平均值为1765436.47万元。

灵敏性分析结果见图2，番茄市场价格水平对化学防治场景下造成的潜在经济损失影响最大，其次为品质下降的番茄价格水平，再次为番茄年产量，而单位面积化学防治成本、化学防治效果、番茄潜叶蛾对番茄的危害率和番茄种植面积的影响不明显。

2.2.2 生物防治 计算生物防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失：生物防治费用的90%置信区间为(94539.76～178965.41)万元，平均值为141422.50万元；投入生物防治后的经济损失的90%置信区间为(633991.48～3810251.88)万元，平均值为1987433.09万元；生物防治场景下的潜在经济损失的90%置信区间为(769475.26～3952245.66)万元，平均值为2128430.42万元。

灵敏性分析的结果见图3，番茄市场价格水平对生物防治场景下造成的潜在经济损失影响最大，其次为品质下降的番茄价格水平，再次为番茄年产量和单位面积生物防治成本，而番茄潜叶蛾对番茄的危害率和番茄种植面积的影响不明显。

图2 化学防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.2 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T. absoluta under the chemical control condition

图3 生物防治场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.3 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T. absoluta under the biological control condition

2.2.3 理化诱控 计算理化诱控场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失：理化诱控费用的90%置信区间为(49990.03～71922.2)万元，平均值为60524.28万元；投入理化诱控后的经济损失的90%置信区间为(443107.76～3662243.84)万元，平均值为1828857.03万元；理化诱控场景下的潜在经济损失的90%置信区间为(504795.58～3724923.19)万元，平均值为1889383.72万元。

灵敏性分析结果见图4，番茄市场价格水平对理化诱控场景下造成的潜在经济损失影响最大，其次为品质下降的番茄价格水平，再次为番茄年产量，而单位面积理化诱控成本、理化诱控效果、番茄潜叶蛾对番茄的危害率和番茄种植面积的影响不明显。

2.3 投入防治后可挽回的潜在经济损失评估及灵敏性分析

计算投入防治后可挽回的潜在经济损失：投入化学防治后可挽回的潜在经济损失的90%置信区间为(7532080.60～39131358.51)万元，平均值为16940762.28万元。投入生物防治后可挽回的潜在经济损失的90%置信区间为(7144552.37～38782488.51)万元，平均值为16577991.17万元。投入理化诱控后可挽回的潜在经济损失的90%置信区间为(7404812.18～39011807.31)万元，平均值为16820105.45万元。

3种防治场景下灵敏性分析结果见图5、6、7，番茄市场价格水平和番茄的产量损失率对防治后可挽回的潜在经济损失影响最大，其次为番茄潜叶蛾对番茄的危害率，再次为番茄年产量和品质下降的番茄价格水平，而单位面积防治成本、防治效果和番茄种植面积的影响不明显。

图4 理化诱控场景下番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.4 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T.absoluta under the sensory cue-based physical & chemical control condition

图5 投入化学防治后可挽回的番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.5 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T. absoluta could be redeemed after chemical controlling

图6 投入生物防治后可挽回的番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.6 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T. absoluta could be redeemed after biological controlling

图7 投入理化诱控后可挽回的番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析结果Fig.7 Sensitivity analysis results of potential economic loss of tomato industry caused by T. absoluta could be redeemed after sensory cue-based physical & chemical controlling

3 讨论

3.1 番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失分析

不防治场景下的经济损失主要是番茄产量下降引起的经济损失。从模拟结果中的平均值可以看出，不防治场景下番茄产量下降引起的经济损失占总损失量的89.98%，番茄质量下降引起的经济损失占总损失量的5.75%。

在化学防治场景下，防治费用占损失总量的1.34%，即投入防治费用23591.57万元时，可挽回经济损失16940762.28万元，是防治费用的718.09倍；在生物防治场景下，防治费用占损失总量的6.64%，即投入防治费用141422.50万元时，可挽回经济损失16577991.17万元，是防治费用的117.22倍；在理化诱控场景下，防治费用占损失总量的3.20%，即投入防治费用60524.28万元时，可挽回经济损失16820105.45万元，是防治费用的277.91倍。

3.2 番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失灵敏性分析

番茄市场价格水平对造成的潜在经济损失影响最大，但此因素的人为干预难度较大。但番茄潜叶蛾对番茄的危害率和番茄受番茄潜叶蛾危害后造成的损失率是可以控制的，如在番茄潜叶蛾暴发前采取一定的防治手段降低危害率来减少受害番茄数量；在番茄潜叶蛾危害后通过释放捕食性天敌来控制其种群密度以降低番茄受害程度等。此外，建议我国海关及检疫部门尽早将番茄潜叶蛾列入检疫性有害生物名录并加强对番茄潜叶蛾的入境检疫及田间防治工作，防止其进一步传播扩散。

3.3 本研究的局限性

本研究在前人研究的基础上建立不采取防治手段和采取防治手段2种场景下的番茄潜叶蛾对我国番茄产业造成的潜在经济损失评估模型，并比较了化学防治、生物防治和理化诱控3种防治手段的经济效益，具有一定的参考意义。但仍存在一定的局限性：(1)基础数据不完善，防治费用缺少人工及机械折旧费用等细节的计算，与实际农业生产情况有差距；(2)模型的预测结果缺少验证，未来可通过大田试验的数据来验证本模型的预测结果。

3.4 结论

本研究结果表明，番茄潜叶蛾入侵我国并持续扩散，将对我国番茄产业造成巨大的经济损失。因此，建议对该害虫采取严格、完整的检疫措施，尽量降低其入侵风险。在其入侵后的防治方面，可以向欧洲借鉴更有效的IPM解决方案来建立自己的管理系统，比如更多地采取以生物防治为核心的绿色防控技术体系。在化学防治、生物防治和理化诱控3种不同防治场景下，可挽回的经济损失在88%～90%，防治效果显著。在防治投入成本方面，虽然化学防治的成本相对低廉，但长期使用面临着害虫抗药性增加以及各种生态环境问题。建议在IPM中减少化学农药的使用，更多地采用生物防治及理化诱控等手段来降低害虫的密度以减少经济损失。