任金, 于正倫, 吳讓偉, 李國耀, 陳小平, 李山琦, 楊興偉, 付俊雪
1.達(dá)州市達(dá)川區(qū)森防檢疫站, 四川 達(dá)州 635000;
2.四川省森防檢疫總站, 四川成都 610081;
3.達(dá)州市森防檢疫站, 四川 達(dá)州 635000;
4.達(dá)州市林業(yè)調(diào)查規(guī)劃隊, 四川 達(dá)州 635000
松墨天牛(Monochamus alternatusHope)又名松褐天牛,屬鞘翅目天牛科墨天牛屬,是松課(Pinaceae)松屬(Pinus)植物的重要蛀干害蟲,被國內(nèi)外確定為檢疫對象。研究松墨天牛生物學(xué)和生態(tài)學(xué)特性以及發(fā)生和危害規(guī)律,掌握個蟲態(tài)薄弱環(huán)節(jié),探明松樹、松墨天牛、松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)三者之間的相互依存關(guān)系[2],制定科學(xué)的防治措施,對綜合治理該蟲害具有十分重要的現(xiàn)實意義。
國內(nèi)外學(xué)者對該蟲的分類與形態(tài)特征,分布與寄生,生物學(xué)特性,治理手段等作過較多的研究報道。由于地理位置與氣候差異,各地松墨天牛發(fā)生世代和蟲齡等生物學(xué)特性也具有明顯的地域性差異,在國內(nèi),在世代方面:大部分地區(qū)1年發(fā)生1代[1],而在南方廣東則1年1~3代,以2代為主[3];福建閩北1年1代、而廈門以2年發(fā)生3代為主[3];在幼蟲蟲齡方面:一般為5齡[1],而廣東為4齡[3],云南4齡[6],杭州為8齡[3],安徽和江西5齡[5]。
在四川對松墨天牛系統(tǒng)性研究報道較少,對該蟲生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性、發(fā)生危害規(guī)律等也并不十分清楚,在治理過程中基本上參考其他省份的經(jīng)驗辦法。一方面,在采取人工、物理、化學(xué)、生物措施的防治過程中,由于地域和氣候因素的差異,幼蟲越冬期、羽化期也不一樣,防治最佳時機如何確定也是生產(chǎn)上急需解決的問題;另一方面在清理伐除感染松樹過程中,對伐樁高度和枝條粗細(xì)的清理上在全國還存在一定爭議,有待研究明確。為此,于2019—2021年7月對達(dá)州市轄區(qū)松墨天牛生物學(xué)特性和治理措施最佳時機等進(jìn)行了詳細(xì)的探討研究,以期為本地及四川科學(xué)治理松墨天牛提供參考。
1.1 野外觀測試驗點:設(shè)在達(dá)州市達(dá)川區(qū)雷音鋪林場稀疏馬尾松(Pinus massonianaLamb.)林下,為30年生馬尾松純林,海拔605 m,北緯31°13 ′19′、東經(jīng)107°31′58 ′′,年平均氣溫17.2 ℃,最低極端氣溫-8 ℃,最高極端氣溫42 ℃,平均氣溫比達(dá)州市最北邊萬源市轄區(qū)高3~4 ℃,年降雨量967~1 200 mm,全年相對濕度79%,無霜期270~290 d,年平均日照1500 h,屬典型的川東丘陵地貌。
1.2 室內(nèi)觀測試驗點:設(shè)在達(dá)州市達(dá)川小河嘴高巖村林業(yè)局新建安置小區(qū)空置辦公樓,周圍有馬尾松純林,海拔320 m,森林覆蓋率30%,北緯31°13′17 ′,東經(jīng)107°31′44 ′′;解剖和測定實驗室設(shè)在達(dá)川區(qū)森防檢驗站。除氣溫比野外觀測試驗點低2~3 ℃以外,濕度、降雨量、日照等差別不大。
(1)松墨天牛幼蟲蟲源死亡樹木:取材于達(dá)州轄區(qū)的達(dá)川區(qū)、通川區(qū)、經(jīng)開區(qū)、宣漢縣,該區(qū)域海拔280~1200 m,北緯30~31°,東經(jīng)107~108°,主要以馬尾松和柏林(Cupressus funebris Endl.)純林為主,森林覆蓋率40%,分別于松墨天牛幼蟲越冬期的2019年和2020年的1~3月,采伐胸徑8~30 cm有松墨天??滩鄣牟∷礼R尾松300株。
(2)試驗設(shè)備:放大鏡、游標(biāo)卡尺,操作工作臺,帶蓋小孔指行管,滅菌鍋(型號YX28OB ),顯微鏡(型號MODEL YS100 ),解剖刀鋸等觀察儀器設(shè)備,一系列操作、砍樹、皮尺和設(shè)置樣地等工具。大小200目1 m×1 m鋼絲木框密封性飼養(yǎng)籠120個(其中4分隔籠50個、無分隔籠70個),分別放置于:雷音鋪林場科研基地4分隔飼養(yǎng)籠28個、無分隔籠60個;高巖村三組科研基地4分隔飼養(yǎng)籠22個、無分隔籠10個。
(3)無蟲飼養(yǎng)木段和鋸末:在松墨天牛羽化前的2020年1—2月?lián)嵊g伐直徑8~15 cm健康馬尾松樹若干,鋸成80 cm長木段500根以上,置林間預(yù)先萎蔫,以備后期羽化期飼養(yǎng)松墨天牛成蟲,讓其刻槽產(chǎn)卵,作一系列觀察研究所用。與此收集無污染新鮮鋸末,以備后期在指行管飼養(yǎng)大齡幼蟲觀察化蛹和羽化進(jìn)度。
(4)防治藥物:ZM-80B松墨天牛高效誘捕器及APF-1型松墨天牛高效誘芯(廠家:福建辰康農(nóng)林科技有限公司) ;生物防治白僵菌液劑(廠家:洛陽巧喜生物科技有限公司,規(guī)格: 30 mL·瓶-1技術(shù)指標(biāo):200億孢子·CFU-1);化學(xué)防治藥物(廠家:湖北正興源精細(xì)化工有限公司 規(guī)格25 kg·袋-1技術(shù)指標(biāo)噻蟲啉1%微囊粉劑) ;電動噴霧器等。
(1)2019和2020年在達(dá)州松墨天牛幼蟲越冬期的12月—翌年3月,將馬尾松林中有松墨天牛產(chǎn)卵刻槽病死松樹,伐倒后按每株伐樁5 cm以下、6~20 cm、20~30 cm以及30 cm以上每1 m段統(tǒng)計樹干上松墨天牛產(chǎn)卵刻槽數(shù)量,明確樹干松墨天牛產(chǎn)卵刻槽數(shù)量的空間分布,后鋸成80 cm木段900段,編號標(biāo)記,分別置于野外和室內(nèi)科研基地的飼養(yǎng)籠內(nèi),每籠置10~20根,待后期觀察羽化和世代情況。在鋸取木段期間同步解剖一定數(shù)量的產(chǎn)卵刻槽木,測定幼蟲頭寬、頭長等,參照表1[5]中數(shù)據(jù),確定越冬期幼蟲蟲齡。在3月解剖木段時,將大齡幼蟲用指行管鋸末飼養(yǎng),帶回室內(nèi)觀察化蛹時間、進(jìn)度、羽化等情況。
表1 松墨天牛各齡幼蟲頭寬Tab.1 Head width of different instars larva of Monochamus alternatus
(2)2020年4月上旬開始定期檢查飼養(yǎng)籠,并同期在野外松林間每間隔200 m以上掛設(shè)10個帶誘餌的誘捕器,觀察松墨天牛成蟲羽化出孔初始期、羽化數(shù)量、羽化結(jié)束期,并觀察羽化數(shù)量與當(dāng)?shù)貧鉁?、降雨的變化情況(以當(dāng)?shù)剡_(dá)州市氣象局溫濕度觀察記錄為準(zhǔn))。
(3))2020年6月上旬—8月,取當(dāng)年有新產(chǎn)卵密集刻槽的松樹木段100根,分別置于野外10個和室內(nèi)20個飼養(yǎng)籠內(nèi),每間隔5 d檢查1次,看后期是否有羽化孔,以弄清松墨天牛當(dāng)年是否存在第2代現(xiàn)象。
(4)野外和室內(nèi)觀察松墨天牛羽化出孔時,在每個分隔飼養(yǎng)籠內(nèi)放置健康松樹萎蔫木段3~5節(jié),按雌雄成蟲1∶1配對放入籠內(nèi)用1~3年生新鮮松枝飼養(yǎng),高溫天松枝適當(dāng)噴霧保濕,每隔1 d置換1次,待其性成熟刻槽產(chǎn)卵初期,用不干膠標(biāo)簽每天標(biāo)記刻槽和時間、統(tǒng)計刻槽數(shù)、適當(dāng)解剖刻槽觀察產(chǎn)卵量、卵孵化情況、刻槽產(chǎn)卵結(jié)束時間;并繼續(xù)飼養(yǎng),觀察其繼續(xù)取食后再有無刻槽和產(chǎn)卵現(xiàn)象,直至其死亡,并統(tǒng)計其刻槽產(chǎn)卵前后補充營養(yǎng)的天數(shù)。并從卵粒孵化期開始解剖蛀道,觀察測定幼蟲頭寬和頭長,1齡初期每隔2 d解剖刻槽下蛀道,進(jìn)入2齡每隔3 d解剖、進(jìn)入3齡每隔5 d解剖、進(jìn)入4齡后每隔10 d解剖,并結(jié)合在越冬期解剖測定情況,對比表1[5]中數(shù)據(jù),確定出整個幼蟲期蟲齡數(shù)。
(5)對2019年越冬幼蟲木段,待2020年松墨天牛成蟲羽化結(jié)束后繼續(xù)放置在飼養(yǎng)籠,跨年到2021年7月底繼續(xù)觀察有無松墨天牛成蟲羽化情況,以弄清松墨天牛是否有2年1代現(xiàn)象。
(6)防控措施最佳時機確定方法:
A: 人工除治措施:在做好森林防火的前提下,2018年11上旬—2021年4月中旬,在達(dá)州市達(dá)川區(qū)人工伐除松墨天牛危害病死松樹,1~2年林間倒伏木及直徑1.5 cm以上枝丫進(jìn)行燒毀,削皮扎膜覆土,通過下一越冬期同樣方法清除病死樹數(shù)量比較,驗證清理效果。
B: 生物防治措施: 2020年4月上旬在達(dá)川區(qū)雷音鋪林場66.7 hm2純馬尾松林,噴施30億·CFU-1白僵菌液劑,同時在噴施過白僵菌的馬尾松林,用高枝剪于不同方位剪取部分枝條,放入飼養(yǎng)籠內(nèi)飼養(yǎng)羽化出的松墨天牛,每間隔3 d置換新鮮枝條1次,觀察松墨天牛成蟲有無感染白僵菌,同時設(shè)立籠內(nèi)對照,即剪取未施白僵菌馬尾松林枝條飼養(yǎng)羽化松墨天牛,觀察感染情況。
C: 物理防治措施:在達(dá)川區(qū)雷音鋪林場中133.3 hm2純馬尾松林林間,分別于2019年和2020年4月中旬松墨天牛羽化初始期,分別懸掛10個誘捕器誘捕羽化成蟲,每間隔20 d置換1次新誘芯,每天觀察統(tǒng)計雌雄成蟲數(shù)量,直至誘捕無蟲為止;期間隨機抽取誘捕器中雌成蟲,拿回實驗室解剖,除未成熟卵泡外,統(tǒng)計其平均遺腹卵量。結(jié)合松墨天牛羽化初始期、高峰期、結(jié)束期,從而確定出防治效果最大化的最佳時機。
D:化學(xué)防治措施:在達(dá)川區(qū)南外鎮(zhèn)雷音鋪村3-5組66.7 hm2純馬尾松林,在松墨天牛成蟲羽化高峰期,用1%噻蟲啉微囊粉劑[7]噴施松樹樹冠,同步在防治林下放置飼養(yǎng)籠,放入100對雌雄成蟲,模擬防治效果情況,與此同設(shè)對照。
松墨天牛屬全變態(tài)昆蟲,其生活周期有卵、幼蟲、蛹和成蟲,見形態(tài)圖1。經(jīng)調(diào)查確定,松墨天牛在達(dá)州市轄區(qū)一般1年1代,幼蟲共5齡;極少數(shù)(0.95%)為2年1代。從1—4月解剖刻槽木段越冬期幼蟲和翌年春夏羽化成蟲產(chǎn)卵所孵化出的新一代幼蟲,測定不同時期幼蟲頭殼寬、頭長,與表1[5]對比,確定松墨天牛幼蟲共計5齡,各齡期見表2,形態(tài)見圖1。
圖1 松墨天牛生活史完全蟲態(tài)Fig.1 Complete insect forms of Monochamus alternatus Hope
表2 松墨天牛各幼蟲齡期頭寬實測值(mm)Tab.2 Measured values of head width of different instars larval of Monochamus alternatus (mm)
越冬幼蟲于翌年最早4月1日開始化蛹,蛹期11~28 d,最早于4月19日羽化成蟲,4月23日成蟲出孔,羽化高峰期為5月下旬至6月下旬,10月下旬羽化結(jié)束,成蟲歷時期4月下旬—11月上旬可見,出孔成蟲飛翔擴(kuò)散到健康松樹冠啃食1~3年生枝皮補充營養(yǎng)4~30 d性成熟交配,最早于5月中旬尋找衰弱松樹干刻槽產(chǎn)卵,雌成蟲產(chǎn)卵刻槽數(shù)109~201個,產(chǎn)卵數(shù)50~150粒不等,產(chǎn)卵后繼續(xù)取食11~27 d后死亡,無二次刻槽產(chǎn)卵現(xiàn)象,成蟲壽命雌性34~58 d、雄性35~66 d,雌雄性比為1∶0.89。卵期8~14 d,產(chǎn)卵歷時從5月中旬至9月中旬可見,新孵化的幼蟲在樹干內(nèi)取食,無化蛹羽化現(xiàn)象,在立冬前后當(dāng)外界旬平均氣溫降至13 ℃以下進(jìn)入越冬,主要以3~5齡在樹干木質(zhì)部越冬,越冬期為11月上旬~翌年3月底,幼蟲期292~ 355 d,幼蟲歷時期全年可見(見表3)。
表3 松墨天牛一年一代型年生活史Tab.3 Life history of one year and one generation of Monochamus alternatus
在對越冬期有產(chǎn)卵刻槽枯死松樹樹干和翌年羽化成蟲后新產(chǎn)卵刻槽木段的解剖統(tǒng)計,通過測定幼蟲頭殼寬和頭殼長度值與表1[5]中數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,確定出達(dá)州1年1代型松墨天牛各蟲態(tài)蟲期見表4,歷時期見表5。根據(jù)野外和室內(nèi)松墨天牛成蟲羽化期調(diào)查統(tǒng)計,雌雄成蟲性比為1∶0.89(1919∶1 701),種群呈擴(kuò)張狀態(tài)。
表4 松墨天牛一年一代型各蟲態(tài)蟲期Tab.4 Different insect stages of one generation of Monochamus alternatus
表5 松墨天牛一年一代型各蟲態(tài)歷時期Tab.5 Duration of each insect state of one generation of Monochamus alternatus
2019年越冬幼蟲刻槽木段120根置入6個鋼絲飼養(yǎng)木制籠內(nèi)觀察,待2020年羽化結(jié)束統(tǒng)計后,繼續(xù)封閉放置到2021年春夏繼續(xù)觀察,發(fā)現(xiàn)仍有極少數(shù)松墨天牛(0.95%)從2021年5月19日到6月上旬羽化出孔現(xiàn)象,之后再無羽化(見表6)。觀察確定2年1代型幼蟲在木質(zhì)部蛀道內(nèi)經(jīng)歷2個越冬期:即上越冬期(當(dāng)年11月初至翌年3月底)、下越冬期(翌年11月初至再下年3月底),5月上旬化蛹,5月中旬至6月上旬成蟲羽化。這部分極少數(shù)2年1代型松墨天牛的生活史及其成因,還有待今后進(jìn)一步探討研究。
表6 極個別松墨天牛二年一代型幼蟲發(fā)育羽化統(tǒng)計Tab.6 Statistics of larval development and eclosion of the first generation in two years of Monochamus alternatus
(1)人工除治措施效果檢驗及最佳時機的確定
根據(jù)越冬幼蟲在樹干上垂直空間分布的調(diào)查統(tǒng)計(見表7和表8),在死亡松樹中有75.2%左右松樹是通過松墨天牛成蟲啃食枝條皮傳染松材線蟲所致,因此,抓住松墨天牛羽化前的有利時期,將死亡松樹伐除燒毀,伐樁應(yīng)低于5cm,削皮扎膜覆土,就能解決媒介成蟲松墨天牛傳播松材線蟲病。經(jīng)過近3年的清理,松墨天牛傳播松材線蟲危害致死松樹下降率達(dá)84%,效果顯著,為此,人工除伐燒毀措施最佳時機應(yīng)確定為:當(dāng)年11月上旬至翌年4月15日。
表7 松墨天牛產(chǎn)卵刻槽及幼蟲在樹干離地高度20cm以下分布統(tǒng)計Tab.7 Statistics of effectiveness of Monochamus alternatus
表8 達(dá)川區(qū)2018年冬—2021年春人工除治效果對照表Tab.8 Comparison table of pine wood nematode disease control effect from winter 2018 to spring 2021 in Dachuan District
(2)物理防治效果檢驗及最佳時機的確定
根據(jù)松林間懸掛誘捕器和飼養(yǎng)籠飼養(yǎng)觀察研究,松墨天牛成蟲羽化出孔數(shù)量受當(dāng)年氣溫、降雨量、光線的影響較大(見表9和表10)。無論是林間還是室內(nèi),松墨天牛羽化出孔盛期5月中旬、高峰期5月下旬至6月下旬;羽化期間晴天溫度越高羽化數(shù)量越多,下雨天野外林間一般不羽化出孔。當(dāng)然飼養(yǎng)籠羽化結(jié)束時間與在林間取樣樹上松墨天??滩郛a(chǎn)卵早遲密切相關(guān),刻槽產(chǎn)卵早翌年羽化早,產(chǎn)卵遲羽化遲。
表9 2019年松墨天牛羽化期林間誘捕器各旬誘捕數(shù)量統(tǒng)計表Tab.9 Statistics of the number of traps in each ten days in the emergence stage of Longhorn pine-mok of Monochamus alternatus in 2019
表10 2020年松墨天牛羽化期林間飼養(yǎng)籠羽化數(shù)量統(tǒng)計表Tab.10 Statistics of the number of emergence of Monochamus alternatus Hope cattle in the rearing cages in the forest in 2020
在野外于7月下旬即松墨天牛羽化盛末期誘捕器中松墨天牛雌成蟲隨機抽樣,除未成熟卵泡外,解剖其遺腹卵量(見表11),與理論產(chǎn)卵量比較,至少可誘滅遺腹卵量14.5%左右。由上可見:如果將該措施提前至羽化初期的4月下旬,即在松墨天牛性成熟產(chǎn)卵前去掛設(shè),直至9月刻槽產(chǎn)卵結(jié)束,從誘殺數(shù)量和防止其繁殖刻槽產(chǎn)卵來講,可最大誘捕效果。從而可顯著降低下代蟲口基數(shù)。本措施由于每20~30 d更換誘芯1次,成本較高,可作為重點林區(qū)補充防治,該措施最佳時機應(yīng)為:松墨天牛羽化初期的4月下旬至9月底。
表11 誘捕器誘捕松墨天牛成蟲效果統(tǒng)計Tab.11 Statistics on the effect of traps on trapping adult Monochamus alternatus
(3)生物防治效果檢驗及最佳時機的確定
利用200億高孢白僵菌在松墨天牛化蛹初期4月上旬進(jìn)行全林噴霧,在羽化期剪取松枝飼養(yǎng),模擬防治,其感染效果見表12。確定該項措施最佳時期應(yīng)為:松墨天?;汲跗诘?月上旬。
表12 松墨天牛羽化期白僵菌防治的探討Tab.12 Discussion on the control of Metarhizium anisopliae in the emergence stage of Monochamus alternatus
(4)化學(xué)防治效果檢驗及最佳時機的確定
在松墨天牛發(fā)生林用噻唑啉粉劑林間噴粉,由于林間化學(xué)防治難度大,時間集中,普遍持效期短,因此,在松墨天牛成蟲出孔交配繁殖前的集中暴露期,即羽化出孔高峰期,用噻唑啉粉劑等化學(xué)防治效果較好(見表13)。該措施最佳時機為:羽化高峰期5月下旬~6月下旬。
表13 松墨天牛羽化期噻唑啉微膠囊粉劑防治的探討Tab.13 Study on the control of thiazolophosphorus microcapsule powder during the emergence stage of Monochamus alternatus
(1)松墨天牛在達(dá)州轄區(qū)一般1年1代,幼蟲5齡,越冬期為11月上旬至翌年3月下旬,幼蟲期292~355 d ,蛹期11~28 d,最早于4月19日羽化,羽化高峰期為5月下旬至6月下旬,成蟲羽化出孔啃食松枝皮補充營養(yǎng)4~30 d交配和刻槽產(chǎn)卵,有刻槽產(chǎn)卵株率為24.8%,死亡松樹伐樁5 cm以下罕見刻槽,雌成蟲產(chǎn)卵刻槽數(shù)量109~201個,產(chǎn)卵數(shù)50~150粒不等,卵孵化期為8~14 d;雌成蟲產(chǎn)卵結(jié)束后再取食天11~27 d死亡,成蟲壽命雌性34~58 d、雄性35~66 d,雌雄性比為1∶0.89。
(2)2年1代型數(shù)松墨天牛,此代型幼蟲則經(jīng)歷2個越冬期:即上越冬期(當(dāng)年11月上旬至翌年3月下旬)、下越冬期(翌年11月上旬至再下年3月下旬),5月上旬化蛹,5月中旬至6月上旬成蟲羽化出孔。結(jié)合2020年7月同期松墨天牛野外產(chǎn)卵刻槽與室內(nèi)產(chǎn)卵刻槽解剖,發(fā)現(xiàn)干燥粗壯樹干木質(zhì)部內(nèi)幼蟲發(fā)育比濕潤木質(zhì)部內(nèi)幼蟲發(fā)育晚1~2個齡期,初步分析:可能是當(dāng)年9月中旬極少松墨天牛所產(chǎn)卵粒,孵化成1齡幼蟲后不久后就進(jìn)入越冬期(上越冬期),在翌年3月底越冬結(jié)束后繼續(xù)取食,由于極少數(shù)粗壯枯死樹干木質(zhì)部干燥,低齡幼蟲取食困難導(dǎo)致其發(fā)育遲緩或滯育,到翌年10月底則以5齡幼蟲狀態(tài)又進(jìn)入下越冬期,再次越冬結(jié)束后于再翌年4月上旬恢復(fù)取食,5月上旬化蛹,5月中旬羽化,6月中旬結(jié)束。由于研究時間短,飼養(yǎng)木有限,對這部分極少數(shù)2年1代型的生活史、補充營養(yǎng)習(xí)性、產(chǎn)卵、壽命、羽化出孔等情況,有待今后進(jìn)一步研究。這給電力和通信等部門用木制松材包裝流通檢疫和除治2年以內(nèi)死亡松樹和倒伏木提出了更高要求。
(3)新發(fā)現(xiàn)對少數(shù)上部樹皮光滑的衰弱樹,松墨天牛無須刻槽,其產(chǎn)卵管可直接插入皮下產(chǎn)卵,通過觀察研究,對這部分幼蟲發(fā)育生長、成蟲羽化、產(chǎn)卵、卵粒孵化、成蟲壽命等飼養(yǎng)觀察,均為1年1代型。
(4)對松墨天牛危害死亡松樹,采取人工伐除清理,伐樁5 cm以下罕見有刻槽產(chǎn)卵的現(xiàn)象,從安全高效、節(jié)約財力和人力角度出發(fā),在清理伐除松材線蟲病疫木過程中,往常對伐樁的包藥、覆膜、覆土的技術(shù)處理,可探討考慮替換為只對伐樁剝皮和覆土處理。
(5)通過對松墨天牛各防控措施效果有效性檢驗,在做好森林防火的前提下,人工伐除燒毀是最徹底的除治措施,物理措施掛設(shè)誘捕器可作為人工伐除后的補充,生物措施噴施高孢白僵菌、化學(xué)防治用噻唑啉微膠囊粉劑,可作為重點林區(qū)預(yù)防性加強措施。