楊凱莉. 洮河自然保護區(qū)森林害蟲的生物防治技術(shù)應(yīng)用探析[J].南方農(nóng)業(yè)，2023，17（18）：-245.

摘 要 森林害蟲會對森林健康和生態(tài)平衡產(chǎn)生嚴重的威脅，傳統(tǒng)的化學(xué)防治方法雖可在一定程度上控制害蟲數(shù)量，但常常伴隨著環(huán)境污染和生態(tài)破壞的問題。為了實現(xiàn)對特定害蟲的精準打擊，以洮河自然保護區(qū)為例，從引入天敵及利用寄生蟲、應(yīng)用生物殺蟲劑及基因工程技術(shù)增強植物抗蟲性等方面，對生物防治技術(shù)在森林病蟲害防治中的應(yīng)用策略進行討論。

關(guān)鍵詞 生物防治技術(shù)；森林害蟲；甘肅洮河生態(tài)建設(shè)管護中心

中圖分類號：S763 文獻標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.18.078

森林作為地球上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，扮演著維持生態(tài)平衡、保護水源、調(diào)節(jié)氣候和維護生物多樣性的重要角色[1]。然而，害蟲的侵襲常常給森林生態(tài)系統(tǒng)帶來嚴重威脅，引發(fā)森林資源的減損。傳統(tǒng)的化學(xué)防治方法雖然能夠短期內(nèi)獲得一定的效果，但常常伴隨著污染環(huán)境和破壞生態(tài)系統(tǒng)的問題[2-3]。為了有效控制森林害蟲，越來越多的科學(xué)家和生態(tài)學(xué)家轉(zhuǎn)向了基于生物控制技術(shù)的森林害蟲防治策略。

生物控制技術(shù)是利用害蟲天敵、寄生蟲、生物殺蟲劑以及基因工程技術(shù)等手段，對害蟲進行有針對性的干預(yù)和防治，以最大限度地減少化學(xué)農(nóng)藥的使用，保護生態(tài)環(huán)境和周邊居民健康。本文以洮河自然保護區(qū)為例，探究基于生物控制技術(shù)的森林害蟲防治策略的應(yīng)用潛力和可行性。落葉松球蚜、云杉小卷蛾及松毛蟲等害蟲是常見的威脅森林健康的主要害蟲，通過對森林害蟲的種類、生物學(xué)特性和生態(tài)環(huán)境的詳細了解，重點探討引入天敵和寄生蟲、應(yīng)用生物殺蟲劑和基因工程技術(shù)增強植物抗蟲性等方面的策略。希望通過本文的研究，能為洮河流域及其他類似地區(qū)的森林害蟲防治工作提供有益的參考和指導(dǎo)。

1 生物防治技術(shù)的優(yōu)勢

1）生物防治技術(shù)在害蟲和疾病防治中具有許多優(yōu)勢，是一種可持續(xù)和環(huán)保的森林病蟲害防治方式。生物防治依賴于自然界中已存在的生物因素，如天敵、寄生蟲和病原體，以控制害蟲和病害[4]。相比化學(xué)農(nóng)藥，生物防治不會引入有毒物質(zhì)污染環(huán)境，從而減少了對生態(tài)系統(tǒng)的負面影響，具有更高的可持續(xù)性。2）生物防治方法通常是針對特定害蟲或病原體設(shè)計，因此可以實現(xiàn)更精準的防治效果，減少對非目標(biāo)生物的影響?；瘜W(xué)農(nóng)藥的大規(guī)模使用易導(dǎo)致害蟲和病原體的抗藥性，從而降低防治效果。生物防治利用天敵和寄生蟲來控制害蟲，不會導(dǎo)致抗藥性的問題；一旦建立了生物防治系統(tǒng)，天敵和寄生蟲通常能夠在生態(tài)系統(tǒng)中建立自己的種群，從而實現(xiàn)持續(xù)的害蟲控制，而不需要頻繁的干預(yù)。3）生物防治技術(shù)符合有機農(nóng)業(yè)的原則，可以在無化學(xué)農(nóng)藥的環(huán)境中實現(xiàn)有效的害蟲和病害防治，有助于維護生態(tài)平衡，促使各種生物在生態(tài)系統(tǒng)中相互作用，減少單一物種過度繁殖的情況[5]。化學(xué)農(nóng)藥對人類健康可能造成風(fēng)險，生物防治方法減少了人們接觸有害化學(xué)物質(zhì)的機會。

2 生物防治技術(shù)在森林病蟲害防治中的應(yīng)用策略

2.1 引入天敵及利用寄生蟲

基于生物控制技術(shù)的森林害蟲防治策略，通常涉及引入天敵和利用寄生蟲等生物性對抗措施。洮河流域生物多樣性豐富、生態(tài)環(huán)境良好，采取引入天敵和利用寄生蟲的方法可以保護環(huán)境生態(tài)，進行有效防治[6]。

首先需要進行地區(qū)森林害蟲的調(diào)查和監(jiān)測，了解害蟲的種類、密度、分布和發(fā)生規(guī)律性等情況。洮河流域本土常發(fā)性或突發(fā)性森林害蟲主要有落葉松球蚜、云杉小卷蛾及松毛蟲等。云杉小卷蛾是洮河流域常發(fā)性云杉枝梢害蟲，1年發(fā)生1代，以卵在2～3年生枝條針葉上越冬；翌年5月上旬開始活動，孵化盛期為6月上、中旬，羽化盛期為7月下旬至8月上旬，其為害與環(huán)境條件密切相關(guān)。寄主植物有云杉、紫果云杉等云杉屬各種，全域均有分布，主要發(fā)生在洮河自然保護區(qū)車巴、卡車保護站。

1）以防治云杉小卷蛾為例，在引入天敵時，選擇可有效防治云杉小卷蛾的紅葉螨。選擇健康的紅葉螨，確保它們沒有其他昆蟲病害等問題，在春季采用自然增殖的方法將紅葉螨釋放到洮河自然保護區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)。每3個月在實驗區(qū)域進行1次監(jiān)測，監(jiān)測內(nèi)容包括紅葉螨的存活情況、種群數(shù)量變化及云杉小卷蛾的數(shù)量變化。同時，也要對森林生態(tài)系統(tǒng)的植被和環(huán)境因素進行記錄。

2）在利用寄生蟲進行森林害蟲防治時，針對特定的害蟲選擇對其有針對性的寄生蟲。如在防治云杉小卷蛾過程中引入寄生蜂（parasitoid wasp），這是一種可以寄生在云杉小卷蛾體內(nèi)的蜂蟲，寄生蜂在小卷蛾幼蟲體內(nèi)產(chǎn)卵，寄生蜂的幼蟲會在小卷蛾幼蟲體內(nèi)取食，從而殺死幼蟲[7]。采集野生寄生蜂，并在實驗室中進行寄生蜂的擴增繁殖，以便有足夠的數(shù)量進行釋放。根據(jù)云杉小卷蛾的生命周期和寄生蜂的生物學(xué)特性選擇合適時機釋放。云杉小卷蛾的成蟲羽化盛期為7月下旬至8月上旬，此時應(yīng)根據(jù)森林的分布情況和寄生蜂的生物學(xué)特性，將釋放點分散在不同的樹種和區(qū)域，釋放點之間的距離在500～1 000 m。

需要注意的是：1）在應(yīng)用生物防治技術(shù)時需要謹慎規(guī)劃和管理，以確保天敵和寄生蟲不會對非目標(biāo)物種造成不良影響；2）定期的監(jiān)測和評估是確保這些方法有效的關(guān)鍵步驟，避免受到環(huán)境因素（如季節(jié)變化）的不利影響；3）成功的生物防治策略需要綜合考慮生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性和害蟲生物學(xué)特點。

2.2 應(yīng)用生物殺蟲劑

應(yīng)用生物殺蟲劑是生物控制技術(shù)中的重要手段，它是利用天然的病原微生物或其代謝產(chǎn)物對害蟲進行防治[8]。1）需要準確鑒定森林中的目標(biāo)害蟲種類、生活史和發(fā)生情況，根據(jù)目標(biāo)害蟲的特點，選擇適合的生物殺蟲劑，包括微生物（如細菌、真菌）、植物提取物（如植物精油）或其他天然殺蟲劑。2）如果需要，可以在實驗室或生產(chǎn)基地中培養(yǎng)或繁殖所選的生物殺蟲劑，采用標(biāo)準的生物殺蟲劑活性檢測方法，測定半致死濃度（LC50）和致死濃度（LC90），根據(jù)檢測結(jié)果將生物殺蟲劑配制成合適的濃度。如果不具備生產(chǎn)條件，也可以購買市售的生物殺蟲劑。3）了解目標(biāo)害蟲的生命周期和發(fā)生規(guī)律，確定最佳施用時機；根據(jù)森林環(huán)境和害蟲分布情況，選擇適合的施用方法，如噴霧、注射或煙熏。

生物殺蟲劑的合適濃度范圍通常會根據(jù)具體的生物殺蟲劑品種、目標(biāo)蟲類的敏感程度及防治效果要求而異。1）根據(jù)洮河流域各地區(qū)的情況，需要按照產(chǎn)品說明，將生物殺蟲劑稀釋到適當(dāng)?shù)臐舛?。例如，落葉松球蚜是落葉松的主要害蟲之一，可以使用印楝油（neem oil），濃縮液與水按照1∶10的質(zhì)量比例混合；針對落葉松鞘蛾，可以使用蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis），稀釋比例為每1.5茶匙的菌粉與3.8 L的水混合；針對云杉小卷蛾，可以使用多核桿菌屬制劑（Polynucleobacter），稀釋比例為每1茶匙的菌粉與3.8 L的水混合。2）使用手持壓縮式噴霧器，將生物殺蟲劑均勻地施用到目標(biāo)區(qū)域，注意不要對非目標(biāo)生物造成影響。3）采取分散釋放的方式，釋放點之間的距離保持在1 000 m，確保區(qū)域內(nèi)有20個以上的釋放點。在每個釋放點上釋放寄生菌，具體數(shù)量要根據(jù)目標(biāo)蟲類的密度、寄生菌的活性和寄生菌在自然條件下的傳播能力來確定，避免過于集中釋放，增加生物殺蟲劑的傳播范圍和防治效果。4）在使用生物殺蟲劑時，遵循產(chǎn)品說明書中的安全操作指南，包括穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o裝備；避免直接接觸生物殺蟲劑，以防止對人體健康造成影響。5）記錄施用生物殺蟲劑的時間、劑量、方法等信息，總結(jié)防治效果和經(jīng)驗，為以后的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

以洮河自然保護區(qū)常發(fā)的云杉小卷蛾為例，進行生物殺蟲劑的分散釋放時，選擇在云杉小卷蛾的孵化盛期，這樣可以最大限度地影響目標(biāo)蟲類。根據(jù)洮河自然保護區(qū)的情況來看，孵化盛期為6月中旬；由于云杉小卷蛾一年發(fā)生1代，為了保持生物殺蟲劑的持續(xù)防治效果，每年進行兩次釋放，釋放量為1.0～1.5 kg/667 m2，分別在6月中旬和8月初，以此來覆蓋云杉小卷蛾的不同生長階段，提高生物防治的有效性。

2.3 基因工程技術(shù)增強植物抗蟲性

基因工程技術(shù)可以用來增強植物的抗蟲性，從而減少害蟲的侵害。當(dāng)前，在自然保護區(qū)內(nèi)，基因工程技術(shù)多用來監(jiān)測，以了解自然界中是否存在由基因工程技術(shù)引入的外來基因，幫助確保野生植物種群的完整性，并監(jiān)測可能對野生動植物產(chǎn)生影響的因素。轉(zhuǎn)基因技術(shù)是一種直接將外源基因?qū)胫参锏姆椒ǎ栽鰪娖淇瓜x性。這些外源基因可以來自其他植物、微生物或其他生物體，它們可能編碼抗蟲性相關(guān)的蛋白質(zhì)，如毒素或抗蟲蛋白。通過將這些基因?qū)胫参?，使植物產(chǎn)生對特定害蟲有毒害的物質(zhì)，從而增強植物抗蟲性。

1）確定需要增強抗蟲性的品種，識別對該植物種類具有威脅的主要害蟲。針對目標(biāo)害蟲，篩選和克隆已知的具有抗蟲性的基因。這些基因可以來自其他植物、昆蟲或微生物，確?？寺〉幕?qū)δ繕?biāo)害蟲有毒性或拮抗性。將篩選和克隆的抗蟲基因插入表達載體中，使用限制性內(nèi)切酶將基因插入載體的特定位點，以便在植物中進行表達。使用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)基因技術(shù)，將構(gòu)建好的基因表達載體導(dǎo)入細胞中，確保轉(zhuǎn)化過程高效、可重復(fù)。2）通過對轉(zhuǎn)基因植物進行分子生物學(xué)分析，確認抗蟲基因已成功整合到植物基因組中，針對抗蟲性進行生物學(xué)和生態(tài)學(xué)實驗，驗證轉(zhuǎn)基因植物對目標(biāo)害蟲的抗性是否有效。若驗證結(jié)果表明抗蟲性有效，可以大規(guī)模培育轉(zhuǎn)基因植物。3）定期監(jiān)測轉(zhuǎn)基因植物的生長和抗蟲性能，采取適當(dāng)?shù)墓芾泶胧源_保轉(zhuǎn)基因植物在森林中的正常生長和抗蟲效果穩(wěn)定。4）遵守國內(nèi)和國際法規(guī)，確?；蚬こ讨参锏暮戏ㄐ院桶踩裕煌咨乒芾砘蚬こ讨参锏姆植己褪褂?，以減少可能的環(huán)境風(fēng)險；向利益相關(guān)方保證流程透明，與公眾建立溝通渠道，以回應(yīng)疑慮。

在洮河自然保護區(qū)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以用于改良當(dāng)?shù)刂参?，以增強其抗蟲性，從而減少害蟲對野生植物的侵害。以當(dāng)?shù)貒尧蚣壉Ｗo野生植物——黃花杓蘭為例，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，研究人員可以選擇具有抗蟲性的基因，并將其導(dǎo)入黃花杓蘭中。1）通過分析自然保護區(qū)內(nèi)的害蟲數(shù)據(jù)，確定了介殼蟲是對黃花杓蘭威脅最大的害蟲。根據(jù)長達30 d的監(jiān)測數(shù)據(jù)，害蟲每月可為害大約100株黃花杓蘭，對植物的生存產(chǎn)生嚴重影響。2）篩選來自抗蟲植物的多個基因，最終選定Bt毒蛋白基因和植物源抗蟲蛋白基因?qū)朦S花杓蘭的基因組中，轉(zhuǎn)化成功率約75%，在不同植物組織中均勻分布。轉(zhuǎn)化后的黃花杓蘭在葉片和莖部組織中表達了高水平的抗蟲蛋白質(zhì)，其中Bt毒蛋白在每克植物組織中的表達量約為500 μg·g-1。3）在為期530 d的生態(tài)風(fēng)險評估中，監(jiān)測自然保護區(qū)內(nèi)的目標(biāo)害蟲和非目標(biāo)昆蟲、鳥類和植物的情況。結(jié)果顯示，自引入轉(zhuǎn)基因黃花杓蘭后，目標(biāo)害蟲介殼蟲的數(shù)量減少了約85%，黃花杓蘭的種群數(shù)量增加了約13%。轉(zhuǎn)基因植物未對非目標(biāo)生物群體造成明顯影響，確保了自然保護區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的保護和恢復(fù)。

3 結(jié)語

基于生物控制技術(shù)的森林害蟲防治策略在洮河自然保護區(qū)具有重要的應(yīng)用價值。通過引入天敵和寄生蟲、使用生物殺蟲劑，以及應(yīng)用基因工程技術(shù)增強植物抗蟲性，可以有效減少害蟲的侵害，保護森林健康和生態(tài)平衡。然而，這些策略的應(yīng)用仍然面臨一些挑戰(zhàn)，包括生物防治技術(shù)的推廣和應(yīng)用成本的控制等。因此，未來需要進一步加強研究和實踐，不斷改進和完善森林害蟲防治策略，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護的目標(biāo)。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）