樹干注藥防治松材線蟲病研究進(jìn)展

王勇軍，唐光輝，陳祖海，陳安良

(1. 浙江農(nóng)林大學(xué)林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，生物農(nóng)藥高效制備技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，浙江 杭州 311300；2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100；3. 景寧畬族自治縣自然資源和規(guī)劃局，浙江 景寧 323500)

松材線蟲病是全球森林生態(tài)系統(tǒng)中最具危險(xiǎn)性、毀滅性的病害，是我國目前最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一。 我國1982 年發(fā)現(xiàn)松材線蟲病，之后該病害在熱帶和亞熱帶地區(qū)迅速蔓延造成嚴(yán)重危害，引起松樹大面積死亡，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)損失[1]。 松材線蟲Bursaphelenchus xylophilus自然傳播主要依靠松褐天牛Monochamus alternatus攜帶傳播，其生活史主要在松樹和松褐天牛體內(nèi)進(jìn)行，而松褐天牛的幼蟲主要在松樹體內(nèi)活動(dòng)[2]。 因此，傳統(tǒng)的噴粉、噴霧等藥劑防治方法，藥劑無法接觸到靶標(biāo)生物，從而導(dǎo)致防治效果不佳。

注干施藥技術(shù)是將有效成分注入樹體，依靠樹木蒸騰作用使藥劑傳導(dǎo)分布而發(fā)揮藥效，具有施藥精準(zhǔn)、防治效率高等優(yōu)點(diǎn)，適合對(duì)我國松材線蟲病的主動(dòng)預(yù)防[3]。 日本在注干施藥技術(shù)防治松材線蟲病方面的研發(fā)起步較早，開發(fā)出的產(chǎn)品較多[4]。 在歐洲，向20 a 生海岸松Pinus pinaster樹體內(nèi)注射甲維鹽，能有效阻止松材線蟲病發(fā)生，在注射藥劑后的26 個(gè)月內(nèi)，海岸松沒有死亡，而未注射藥劑的海岸松死亡率為33%[5]。 筆者綜述國內(nèi)外樹干注藥防治松材線蟲病的發(fā)展歷史及現(xiàn)有進(jìn)展，重點(diǎn)探討樹干注藥方法、注干藥劑的種類、藥劑傳導(dǎo)規(guī)律、注干技術(shù)以及當(dāng)前注干防治松材線蟲病等方面的發(fā)展現(xiàn)狀以及面臨的挑戰(zhàn)，指出今后可能的研究方向，以期為松材線蟲病綠色高效防控提供參考。

1 樹干注藥防治松材線蟲病的主要方法

注干施藥技術(shù)能準(zhǔn)確控制進(jìn)入樹體內(nèi)的藥劑量，藥劑有效成分隨植物液流分布于樹木體內(nèi)并達(dá)到靶向部位，對(duì)于防治高大林木鉆蛀性害蟲、食葉性害蟲、線蟲及維管束病害等有害生物具有較好的效果，已成為國內(nèi)外林木、果樹等有害生物防治的重要手段[6－7]。 根據(jù)藥液輸入方式不同，分為自流式(藥液通過樹液自然流動(dòng)緩慢進(jìn)入樹體)和加壓式(藥液在外界壓力作用下迅速進(jìn)入樹體)[8]。

1.1 自流式注入法

自流式注入法主要依靠藥劑自身重力或樹體自身液流壓力，藥液自流入樹體內(nèi)，包括點(diǎn)滴法、自流式樹干注藥法。

點(diǎn)滴法是一種重力式樹干注藥方法，仿照人體點(diǎn)滴注射的方式，將藥液瓶掛在樹干上，利用高度差，將藥液緩慢注入樹體[9]。 該方法打孔數(shù)量少，對(duì)樹體損傷程度低，可根據(jù)樹體大小靈活設(shè)置劑量，但需要輸液管、輸液袋等附件，運(yùn)輸不便，進(jìn)藥時(shí)間長，適合公園、古樹名木等少量高大松樹的防治。

自流式樹干注藥法是依據(jù)流體力學(xué)原理和樹木水分蒸騰規(guī)律而設(shè)計(jì)的一種簡便樹干注藥方法[9]。該方法通過在樹干上打一小孔，將盛有藥液的容器倒插入小孔，利用樹體內(nèi)蒸騰液流形成的靜壓差，使藥液進(jìn)入樹體內(nèi)，并隨樹木蒸騰液流分布于樹體各部位。 自流式樹干注藥法是當(dāng)前我國松樹樹干注藥普遍使用的方法。 根據(jù)藥液進(jìn)入樹體及在樹體內(nèi)的輸送傳導(dǎo)規(guī)律，注入時(shí)間選擇在天牛成蟲羽化前1 個(gè)月，即每年3 月中旬以前，此時(shí)松樹松脂分泌少，藥液易注入樹體內(nèi)。 注藥最好選晴天進(jìn)行。 注孔部位在樹干離地面50 cm 以下，依據(jù)松樹胸徑大小和藥劑種類確定注藥劑量，注藥瓶嘴的直徑?jīng)Q定注孔大小。 注藥時(shí)，在松樹基部斜向下45°方向，使用電動(dòng)或機(jī)動(dòng)打孔機(jī)打出直徑0.4 ～ 0.7 cm、深5.0～8.0 cm 的小孔，孔底部至少深入木質(zhì)部1.0 cm。注藥瓶內(nèi)藥液在2～3 d 可進(jìn)入樹體[8]。

1.2 加壓注入法

加壓注入法是利用注射器或其他工具，將藥液加壓注入樹體內(nèi)。 根據(jù)加壓注射器的類型，分為基于鉆孔的加壓注入和基于擠壓的加壓注入[6]。 基于鉆孔的加壓注入，其加壓注射器多為一次性塑料制品，如美國Chemjet 公司開發(fā)的加壓注射器，使用時(shí)，用電鉆打孔后，將加壓注射器注藥嘴塞入樹體內(nèi)，通過人工推注將藥劑注入樹體；基于擠壓的加壓注入，其注射器多為可循環(huán)利用的金屬制品，如美國ArborSystems 公司開發(fā)的Wedgle?樹干注射器，通過人工推注將藥劑注入樹體內(nèi)。

2 注干防治松材線蟲病的藥劑及作用機(jī)制

隨著松材線蟲病在世界范圍的傳播擴(kuò)散，各國都在研發(fā)防治松材線蟲病的專用注干藥劑。 殺線效果突出、傳導(dǎo)性能優(yōu)良、藥效持久的藥劑，一直是防治松材線蟲病注干藥劑的研發(fā)方向。 20 世紀(jì)80 年代初，日本防治松材線蟲病的注干劑進(jìn)入應(yīng)用階段，1982 年Nemanon 和Greenguard 兩種防治松材線蟲病注干劑登記注冊，1986 年Century 登記注冊，1996年注干劑Megatop 登記注冊[7]。 我國對(duì)松材線蟲病注干藥劑的研究經(jīng)過多年探索，已經(jīng)取得了階段性的成果。 目前，登記防治松材線蟲病的藥劑品種已達(dá)25 種(2022 年1 月)[10]，但適應(yīng)于注干施藥的藥劑還是有限，本文中，僅針對(duì)已完成注干施藥防治松材線蟲的藥劑進(jìn)行分析和闡述。

2.1 克線磷

克線磷(nemacur)通用名為fenamiphos，是一種高效廣譜型有機(jī)磷類殺線劑，具有良好的內(nèi)吸性，可經(jīng)根基、葉、莖等吸收，向頂和向基雙向傳導(dǎo)。 克線磷被植物吸收后，在植物體內(nèi)很快被氧化成亞砜，進(jìn)而緩慢氧化成砜，亞砜是主要活性物質(zhì)，對(duì)線蟲具有觸殺效果[11]。 1988 年，室內(nèi)生測試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)60 mg/L 克線磷可以完全抑制松材線蟲生長繁殖，林間用50%克線磷藥液注干后，較對(duì)照相比，松樹死亡率明顯降低[12]。 之后，由于克線磷的高毒性而被禁止施用。

2.2 蟲線清

蟲線清是呋線威和丙硫磷的混合藥劑[13]。 呋線威，又稱呋喃硫威，具有觸殺、胃毒及內(nèi)吸作用。丙硫磷是一種有機(jī)磷類殺蟲劑，具有觸殺和胃毒作用，對(duì)鱗翅目害蟲效果明顯。 16%蟲線清乳油對(duì)松材線蟲有顯著滅殺活性[14]；16%蟲線清乳油在松樹體內(nèi)滲透性和內(nèi)吸輸導(dǎo)性良好，既能有效防治松褐天牛，又能有效毒殺松材線蟲[15]。

2.3 氯氟氰蟲酰胺

氯氟氰蟲酰胺(cyhalodiamide)是一類作用機(jī)制獨(dú)特的鄰苯二甲酰胺類新型高效殺蟲劑，作用于昆蟲魚尼丁受體，促使昆蟲細(xì)胞內(nèi)源鈣離子釋放，影響肌肉收縮，進(jìn)而導(dǎo)致昆蟲死亡，與傳統(tǒng)殺蟲劑無交互抗性[16]。 氯氟氰蟲酰胺對(duì)松材線蟲具有很強(qiáng)的毒力[17]，4.8%氯氟氰蟲酰胺乳油注干后可以在3 個(gè)月內(nèi)從馬尾松Pinus massoniana基部傳導(dǎo)至樹梢頂部，殘留濃度超過對(duì)松材線蟲的LC50[18]。

2.4 α－三噻吩

α－三噻吩(α－terthiophene)是一類具有顯著光活化殺蟲活性的植物源化合物，對(duì)多種植物病原菌、植物線蟲具有光活化毒殺增效作用[19]。α－三噻吩對(duì)松材線蟲具有較強(qiáng)的毒殺效果[20－22]；以α－三噻吩為有效成分，以惡喹酸為溶劑制備的注干液劑，在山東、江西等地也被應(yīng)用于松材線蟲病的預(yù)防[20]。

2.5 苦豆堿

苦豆堿(aloperine)是一類具有殺線活性的植物次生代謝產(chǎn)物[23]。 用苦豆堿林間防治松材線蟲病，發(fā)現(xiàn)其具有內(nèi)吸性，能成功地控制松樹中松材線蟲的繁殖，使感病松樹得以康復(fù)[24]。

2.6 阿維菌素

阿維菌素(abamectin)是一類大環(huán)內(nèi)酯類廣譜殺蟲劑，對(duì)人、畜安全，作用靶標(biāo)主要是γ－氨基丁酸(γ－GABA)受體。γ－GABA 受體是一個(gè)氯離子通道，其抑制性或興奮性依賴于細(xì)胞膜內(nèi)外的氯離子濃度。 阿維菌素與γ－GABA 受體結(jié)合后，受體被激活，導(dǎo)致氯離子通道開放，氯離子流入神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)，引起細(xì)胞膜超極化，抑制神經(jīng)細(xì)胞元激動(dòng)，從而減少害蟲的運(yùn)動(dòng)量、紊亂昆蟲神經(jīng)傳導(dǎo)，導(dǎo)致昆蟲麻痹不能取食而致死[25]。 阿維菌素對(duì)松材線蟲具有高效的殺滅活性，可誘導(dǎo)松材線蟲細(xì)胞程序性死亡[26]；阿維菌素微乳劑對(duì)松材線蟲的毒力高于乳油[27]；松線光(主要成分阿維菌素)注入黑松Pinus thunbergii和馬尾松體內(nèi)防治松材線蟲病，持效期可達(dá)2 a[28]。 當(dāng)前，1.8%阿維菌素乳油[29]、1.2%阿維菌素微囊懸浮劑[30]、5%阿維菌素乳油[31]等不同含量及劑型的注干制劑，已被開發(fā)并應(yīng)用于松材線蟲病防治。

2.7 甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽

甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(emamectin benzoate，簡稱甲維鹽)，化學(xué)名稱為4′ － 表－ 甲氨基－4′－脫氧阿維菌素苯甲酸鹽，是由阿維菌素衍生合成的一種新型高效殺蟲殺螨劑，對(duì)鱗翅目害蟲小菜蛾等有極高的生物活性，具有高效、低毒、低殘留、無公害等特點(diǎn)[32]。 一般認(rèn)為甲維鹽的作用機(jī)制與阿維菌素相同。 甲維鹽也已被廣泛應(yīng)用于松材線蟲病的防治，對(duì)松材線蟲的毒力高于阿維菌素[33]，對(duì)松材線蟲的種群繁殖、卵大小以及卵的孵化等均具有明顯的抑制作用；作為防治松材線蟲病的有效藥物[34－35]，通過注干施用，可顯著降低松材線蟲病的發(fā)生率。 2%甲維鹽微乳劑注干防治松材線蟲病，效果顯著，持效期可達(dá)3 a 以上[36]；張欣偉 等[37]將甲維鹽制成固體顆粒劑型，延長了松材線蟲病注干施藥的周期。

3 藥劑在樹體內(nèi)的傳導(dǎo)分布及其影響因素

藥劑在樹體內(nèi)的傳導(dǎo)分布規(guī)律是松材線蟲病注干施藥防治技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但尚未得到充分明確。α－三噻吩注入黑松苗后，發(fā)現(xiàn)α－三噻吩會(huì)隨水分先向頂部枝條運(yùn)輸，短時(shí)間內(nèi)頂部枝條其含量達(dá)到較高濃度，而后向其他部位擴(kuò)散[21]；測定甲維鹽對(duì)黑松注干后的存留含量，每株松樹注干60 mL 的40 g/L甲維鹽水劑，發(fā)現(xiàn)甲維鹽存留含量先高后低，但3 a 后松樹枝條體內(nèi)甲維鹽含量在0.04 ～1.91 μg/g， 仍 高 于 藥 劑 對(duì) 松 材 線 蟲 的 IC95(0.031 μg/g)[38]。 在馬尾松及其他松樹中也發(fā)現(xiàn)相似的結(jié)果[36，39]。

藥劑在樹體內(nèi)的傳導(dǎo)分布受藥劑種類、制劑類型、注干方法等各種因素的影響[40]。 通過樹干注藥方法比較了吡蟲啉、呋蟲胺、乙酰甲胺磷等藥劑在樹體內(nèi)的殘留和傳導(dǎo)分布，發(fā)現(xiàn)不同藥劑在植物組織中存留時(shí)間也不同[41]；用一個(gè)孔注藥后，部分枝條上不能檢測到甲維鹽存留，說明注干施藥后，藥劑并非均一分布，而是受到植物體內(nèi)液流方向及樹體內(nèi)各種組織的影響[38]；采用14C 同位示蹤法研究不同注藥孔方位對(duì)藥劑殘留的影響，發(fā)現(xiàn)注藥孔與樹木第一分支在同一側(cè)面上時(shí)，藥劑在葉部的殘留更高[42]。

藥劑的吸收和輸導(dǎo)也受注藥時(shí)天氣的影響。 在晴天注藥時(shí)，藥劑吸收和傳導(dǎo)效率比在雨天注藥時(shí)更高[43]。

樹木不同生長發(fā)育階段、不同季節(jié)等因素也會(huì)影響藥劑的傳導(dǎo)，因?yàn)檫@些植物體內(nèi)液流方向不同，從而導(dǎo)致注入藥劑的傳導(dǎo)方向和規(guī)律也有區(qū)別[44]。甲維鹽、吡蟲啉、呋蟲胺、多殺菌素、氯蟲苯甲酰胺、阿維菌素等藥劑在不同季節(jié)對(duì)蘋果樹Malus pumila進(jìn)行注干施藥，檢測藥劑在樹體的殘留動(dòng)態(tài)，發(fā)現(xiàn)甲維鹽在上一年秋季注干后在第二年秋季檢測不到，而春季注干，當(dāng)年秋季在花蜜及花粉中均可檢測到；而吡蟲啉在上一年秋季注干后在第二年秋季依然可以檢測到[45]，結(jié)果說明樹木注干施藥存在時(shí)效性，推測原因可能是不同季節(jié)植物液流存在極性傳導(dǎo)；采用加壓注射法將甲維鹽注入七葉樹Aesculus chinensis體內(nèi)，測定甲維鹽當(dāng)年在樹體內(nèi)的殘留分布，發(fā)現(xiàn)甲維鹽在樹體呈現(xiàn)雙向擴(kuò)散，在落葉中依然可以檢測到殘留，但在落葉的水體中未檢測到，說明甲維鹽注干施藥對(duì)環(huán)境水體非靶標(biāo)生物的影響較小[46]。 這些研究可能對(duì)藥劑在松樹體內(nèi)的傳導(dǎo)分布有借鑒價(jià)值。

4 我國注干施藥技術(shù)林間應(yīng)用實(shí)踐、存在問題及對(duì)策建議

注干施藥技術(shù)經(jīng)過不斷創(chuàng)新和完善，在防治松材線蟲病中發(fā)揮著重要作用[47]。 20 世紀(jì)80 年代，我國開始探索利用克線磷樹干注藥防治松材線蟲病[12]；趙博光 等[48]在江蘇溧水縣采用苦豆堿注干施藥進(jìn)行林間松材線蟲病防治，發(fā)現(xiàn)苦豆堿在松樹中能有效殺死線蟲；林緒平 等[15]在廣東惠陽采用注干施用16%蟲線清乳油，發(fā)現(xiàn)其對(duì)松材線蟲病的防治效果超過80%；張揚(yáng) 等[18]在江西省新干縣林間將氯氟氰蟲酰胺注干施藥后，松樹死亡率較對(duì)照區(qū)顯著降低；黃俊 等[49]在杭州市蕭山區(qū)馬尾松林用1%阿維菌素微囊懸浮劑對(duì)松樹注干，注藥處理區(qū)的枯死松樹顯著少于對(duì)照區(qū)，且處理區(qū)內(nèi)枯死松樹低于2%；潘偉華 等[36]在浙江省富陽市胥口鎮(zhèn)的馬尾松林將甲維鹽注干施藥1 次，可連續(xù)3 a 將馬尾松的死亡率控制在0.19% ～ 0.58%；張愛良等[50]在浙江富陽胥口松林將甲維鹽注干使用可顯著降低松林中松褐天牛種群密度。

當(dāng)前，注干施藥防治松材線蟲病還存在一定的技術(shù)難點(diǎn)，如可施藥窗口期短、松材線蟲的抗藥性等。 在我國華南地區(qū)冬天氣溫偏高，松脂分泌旺盛，注入孔易被松脂堵塞，藥劑無法注入樹體內(nèi)，導(dǎo)致可注干施藥的時(shí)間短。 固體制劑的研發(fā)將解決松脂堵塞問題，延長可注干施藥的時(shí)間周期[37]。 松材線蟲Bx－MRP基因在線蟲響應(yīng)阿維菌素和甲維鹽中發(fā)揮重要的調(diào)控作用，可能會(huì)成為松材線蟲對(duì)阿維菌素和甲維鹽產(chǎn)生抗藥性的位點(diǎn)[51]，新型高效注干藥劑的研發(fā)也是當(dāng)前亟需解決的重點(diǎn)[52－53]。

注干施藥作為一種精準(zhǔn)高效的施藥技術(shù)，對(duì)松材線蟲病具有很好的預(yù)防效果。 近年來，隨著在全國多個(gè)重點(diǎn)風(fēng)景名勝區(qū)、國家森林公園開展樹干注藥防治松材線蟲病試驗(yàn)取得的良好防效，該技術(shù)已得到了廣泛的肯定，已列入我國松材線蟲病綜合防控技術(shù)方案。 隨著持效期更長、價(jià)格更低的防治松材線蟲病的注干劑研發(fā)推出，可望在更大的范圍應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，為抑制松材線蟲病擴(kuò)散蔓延提供更為有效的技術(shù)保障。