洮河自然保護(hù)區(qū)森林害蟲(chóng)的生物防治技術(shù)應(yīng)用探析

楊凱莉

（洮河生態(tài)建設(shè)管護(hù)中心冶力關(guān)林場(chǎng)，甘肅臨潭 747506）

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(hù)水源、調(diào)節(jié)氣候和維護(hù)生物多樣性的重要角色[1]。然而，害蟲(chóng)的侵襲常常給森林生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)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(wèn)題[2-3]。為了有效控制森林害蟲(chóng)，越來(lái)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(chóng)防治策略。

生物控制技術(shù)是利用害蟲(chóng)天敵、寄生蟲(chóng)、生物殺蟲(chóng)劑以及基因工程技術(shù)等手段，對(duì)害蟲(chóng)進(jìn)行有針對(duì)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(hù)生態(tài)環(huán)境和周邊居民健康。本文以洮河自然保護(hù)區(qū)為例，探究基于生物控制技術(shù)的森林害蟲(chóng)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(chóng)等害蟲(chóng)是常見(jiàn)的威脅森林健康的主要害蟲(chóng)，通過(guò)對(duì)森林害蟲(chóng)的種類(lèi)、生物學(xué)特性和生態(tài)環(huán)境的詳細(xì)了解，重點(diǎn)探討引入天敵和寄生蟲(chóng)、應(yīng)用生物殺蟲(chóng)劑和基因工程技術(shù)增強(qiáng)植物抗蟲(chóng)性等方面的策略。希望通過(guò)本文的研究，能為洮河流域及其他類(lèi)似地區(qū)的森林害蟲(chóng)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(shì)

1）生物防治技術(shù)在害蟲(chóng)和疾病防治中具有許多優(yōu)勢(shì)，是一種可持續(xù)和環(huán)保的森林病蟲(chóng)害防治方式。生物防治依賴(lài)于自然界中已存在的生物因素，如天敵、寄生蟲(chóng)和病原體，以控制害蟲(chóng)和病害[4]。相比化學(xué)農(nóng)藥，生物防治不會(huì)引入有毒物質(zhì)污染環(huán)境，從而減少了對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)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(duì)特定害蟲(chóng)或病原體設(shè)計(jì)，因此可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的防治效果，減少對(duì)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(chóng)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(chóng)來(lái)控制害蟲(chóng)，不會(huì)導(dǎo)致抗藥性的問(wèn)題；一旦建立了生物防治系統(tǒng)，天敵和寄生蟲(chóng)通常能夠在生態(tài)系統(tǒng)中建立自己的種群，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)的害蟲(chóng)控制，而不需要頻繁的干預(yù)。3）生物防治技術(shù)符合有機(jī)農(nóng)業(yè)的原則，可以在無(wú)化學(xué)農(nóng)藥的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)有效的害蟲(chóng)和病害防治，有助于維護(hù)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(guò)度繁殖的情況[5]?；瘜W(xué)農(nóng)藥對(duì)人類(lèi)健康可能造成風(fēng)險(xiǎn)，生物防治方法減少了人們接觸有害化學(xué)物質(zhì)的機(jī)會(huì)。

2 生物防治技術(shù)在森林病蟲(chóng)害防治中的應(yīng)用策略

2.1 引入天敵及利用寄生蟲(chóng)

基于生物控制技術(shù)的森林害蟲(chóng)防治策略，通常涉及引入天敵和利用寄生蟲(chóng)等生物性對(duì)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(chóng)的方法可以保護(hù)環(huán)境生態(tài)，進(jìn)行有效防治[6]。

首先需要進(jìn)行地區(qū)森林害蟲(chóng)的調(diào)查和監(jiān)測(cè)，了解害蟲(chóng)的種類(lèi)、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(chóng)主要有落葉松球蚜、云杉小卷蛾及松毛蟲(chóng)等。云杉小卷蛾是洮河流域常發(fā)性云杉枝梢害蟲(chóng)，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(kāi)始活動(dòng)，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(hù)區(qū)車(chē)巴、卡車(chē)保護(hù)站。

1）以防治云杉小卷蛾為例，在引入天敵時(shí)，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(méi)有其他昆蟲(chóng)病害等問(wèn)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(hù)區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)。每3 個(gè)月在實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行1 次監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)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(shí)，也要對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的植被和環(huán)境因素進(jìn)行記錄。

2）在利用寄生蟲(chóng)進(jìn)行森林害蟲(chóng)防治時(shí)，針對(duì)特定的害蟲(chóng)選擇對(duì)其有針對(duì)性的寄生蟲(chóng)。如在防治云杉小卷蛾過(guò)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(chóng)，寄生蜂在小卷蛾幼蟲(chóng)體內(nèi)產(chǎn)卵，寄生蜂的幼蟲(chóng)會(huì)在小卷蛾幼蟲(chóng)體內(nèi)取食，從而殺死幼蟲(chóng)[7]。采集野生寄生蜂，并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行寄生蜂的擴(kuò)增繁殖，以便有足夠的數(shù)量進(jìn)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(shí)機(jī)釋放。云杉小卷蛾的成蟲(chóng)羽化盛期為7 月下旬至8 月上旬，此時(shí)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(diǎn)分散在不同的樹(shù)種和區(qū)域，釋放點(diǎn)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(shí)需要謹(jǐn)慎規(guī)劃和管理，以確保天敵和寄生蟲(chóng)不會(huì)對(duì)非目標(biāo)物種造成不良影響；2）定期的監(jiān)測(cè)和評(píng)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(chóng)生物學(xué)特點(diǎn)。

2.2 應(yīng)用生物殺蟲(chóng)劑

應(yīng)用生物殺蟲(chóng)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(duì)害蟲(chóng)進(jìn)行防治[8]。1）需要準(zhǔn)確鑒定森林中的目標(biāo)害蟲(chóng)種類(lèi)、生活史和發(fā)生情況，根據(jù)目標(biāo)害蟲(chóng)的特點(diǎn)，選擇適合的生物殺蟲(chóng)劑，包括微生物（如細(xì)菌、真菌）、植物提取物（如植物精油）或其他天然殺蟲(chóng)劑。2）如果需要，可以在實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)基地中培養(yǎng)或繁殖所選的生物殺蟲(chóng)劑，采用標(biāo)準(zhǔn)的生物殺蟲(chóng)劑活性檢測(cè)方法，測(cè)定半致死濃度（LC50）和致死濃度（LC90），根據(jù)檢測(cè)結(jié)果將生物殺蟲(chóng)劑配制成合適的濃度。如果不具備生產(chǎn)條件，也可以購(gòu)買(mǎi)市售的生物殺蟲(chóng)劑。3）了解目標(biāo)害蟲(chóng)的生命周期和發(fā)生規(guī)律，確定最佳施用時(shí)機(jī)；根據(jù)森林環(huán)境和害蟲(chóng)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(chóng)劑的合適濃度范圍通常會(huì)根據(jù)具體的生物殺蟲(chóng)劑品種、目標(biāo)蟲(chóng)類(lèi)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(shuō)明，將生物殺蟲(chóng)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(chóng)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(duì)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(duì)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(chóng)劑均勻地施用到目標(biāo)區(qū)域，注意不要對(duì)非目標(biāo)生物造成影響。3）采取分散釋放的方式，釋放點(diǎn)之間的距離保持在1 000 m，確保區(qū)域內(nèi)有20 個(gè)以上的釋放點(diǎn)。在每個(gè)釋放點(diǎn)上釋放寄生菌，具體數(shù)量要根據(jù)目標(biāo)蟲(chóng)類(lèi)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(lái)確定，避免過(guò)于集中釋放，增加生物殺蟲(chóng)劑的傳播范圍和防治效果。4）在使用生物殺蟲(chóng)劑時(shí)，遵循產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的安全操作指南，包括穿戴適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)裝備；避免直接接觸生物殺蟲(chóng)劑，以防止對(duì)人體健康造成影響。5）記錄施用生物殺蟲(chóng)劑的時(shí)間、劑量、方法等信息，總結(jié)防治效果和經(jīng)驗(yàn)，為以后的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

以洮河自然保護(hù)區(qū)常發(fā)的云杉小卷蛾為例，進(jìn)行生物殺蟲(chóng)劑的分散釋放時(shí)，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(chóng)類(lèi)。根據(jù)洮河自然保護(hù)區(qū)的情況來(lái)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(chóng)劑的持續(xù)防治效果，每年進(jìn)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(lái)覆蓋云杉小卷蛾的不同生長(zhǎng)階段，提高生物防治的有效性。

2.3 基因工程技術(shù)增強(qiáng)植物抗蟲(chóng)性

基因工程技術(shù)可以用來(lái)增強(qiáng)植物的抗蟲(chóng)性，從而減少害蟲(chóng)的侵害。當(dāng)前，在自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，基因工程技術(shù)多用來(lái)監(jiān)測(cè)，以了解自然界中是否存在由基因工程技術(shù)引入的外來(lái)基因，幫助確保野生植物種群的完整性，并監(jiān)測(cè)可能對(duì)野生動(dòng)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?，以增?qiáng)其抗蟲(chóng)性。這些外源基因可以來(lái)自其他植物、微生物或其他生物體，它們可能編碼抗蟲(chóng)性相關(guān)的蛋白質(zhì)，如毒素或抗蟲(chóng)蛋白。通過(guò)將這些基因?qū)胫参?，使植物產(chǎn)生對(duì)特定害蟲(chóng)有毒害的物質(zhì)，從而增強(qiáng)植物抗蟲(chóng)性。

1）確定需要增強(qiáng)抗蟲(chóng)性的品種，識(shí)別對(duì)該植物種類(lèi)具有威脅的主要害蟲(chóng)。針對(duì)目標(biāo)害蟲(chóng)，篩選和克隆已知的具有抗蟲(chóng)性的基因。這些基因可以來(lái)自其他植物、昆蟲(chóng)或微生物，確?？寺〉幕?qū)δ繕?biāo)害蟲(chóng)有毒性或拮抗性。將篩選和克隆的抗蟲(chóng)基因插入表達(dá)載體中，使用限制性?xún)?nèi)切酶將基因插入載體的特定位點(diǎn)，以便在植物中進(jìn)行表達(dá)。使用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)基因技術(shù)，將構(gòu)建好的基因表達(dá)載體導(dǎo)入細(xì)胞中，確保轉(zhuǎn)化過(guò)程高效、可重復(fù)。2）通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)基因植物進(jìn)行分子生物學(xué)分析，確認(rèn)抗蟲(chóng)基因已成功整合到植物基因組中，針對(duì)抗蟲(chóng)性進(jìn)行生物學(xué)和生態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證轉(zhuǎn)基因植物對(duì)目標(biāo)害蟲(chóng)的抗性是否有效。若驗(yàn)證結(jié)果表明抗蟲(chóng)性有效，可以大規(guī)模培育轉(zhuǎn)基因植物。3）定期監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)基因植物的生長(zhǎng)和抗蟲(chóng)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(zhǎng)和抗蟲(chóng)效果穩(wěn)定。4）遵守國(guó)內(nèi)和國(guó)際法規(guī)，確?；蚬こ讨参锏暮戏ㄐ院桶踩?；妥善管理基因工程植物的分布和使用，以減少可能的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；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(hù)區(qū)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以用于改良當(dāng)?shù)刂参?，以增?qiáng)其抗蟲(chóng)性，從而減少害蟲(chóng)對(duì)野生植物的侵害。以當(dāng)?shù)貒?guó)家Ⅱ級(jí)保護(hù)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(chóng)性的基因，并將其導(dǎo)入黃花杓蘭中。1）通過(guò)分析自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的害蟲(chóng)數(shù)據(jù)，確定了介殼蟲(chóng)是對(duì)黃花杓蘭威脅最大的害蟲(chóng)。根據(jù)長(zhǎng)達(dá)30 d 的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，害蟲(chóng)每月可為害大約100 株黃花杓蘭，對(duì)植物的生存產(chǎn)生嚴(yán)重影響。2）篩選來(lái)自抗蟲(chóng)植物的多個(gè)基因，最終選定Bt 毒蛋白基因和植物源抗蟲(chóng)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(dá)了高水平的抗蟲(chóng)蛋白質(zhì)，其中Bt 毒蛋白在每克植物組織中的表達(dá)量約為500 μg·g-1。3）在為期530 d的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，監(jiān)測(cè)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)的目標(biāo)害蟲(chóng)和非目標(biāo)昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類(lèi)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(chóng)介殼蟲(chóng)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(duì)非目標(biāo)生物群體造成明顯影響，確保了自然保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)和恢復(fù)。

3 結(jié)語(yǔ)

基于生物控制技術(shù)的森林害蟲(chóng)防治策略在洮河自然保護(hù)區(qū)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)引入天敵和寄生蟲(chóng)、使用生物殺蟲(chóng)劑，以及應(yīng)用基因工程技術(shù)增強(qiáng)植物抗蟲(chóng)性，可以有效減少害蟲(chóng)的侵害，保護(hù)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(lái)需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究和實(shí)踐，不斷改進(jìn)和完善森林害蟲(chóng)防治策略，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)的目標(biāo)。