基于天敵種群控制的洮河自然保護區(qū)森林有害生物防治策略與實踐

王紅雨

摘 要 生物防治是一種相對環(huán)保的森林病蟲害防治方式，能有效降低有毒有害化學農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響，從而更好地保護自然生態(tài)系統(tǒng)。為合理控制森林病蟲害，有效保護森林生態(tài)環(huán)境，促進人與自然和諧共生，通過探析森林有害生物的發(fā)生原因，基于甘肅洮河國家級自然保護區(qū)森林病蟲害發(fā)生實際，調研評估天敵狀況，介紹天敵種群的引入、配對及控制方法等病蟲害防治生態(tài)學策略。

關鍵詞 有害生物；生物防治；天敵種群；甘肅洮河國家級自然保護區(qū)

中圖分類號：S718.54 文獻標識碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.12.070

森林有害生物對生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟發(fā)展均可造成嚴重威脅。傳統(tǒng)的化學防治方法雖然在一定程度上能夠控制有害生物的數(shù)量，但也帶來了環(huán)境污染和生物多樣性的破壞等負面影響。生態(tài)學策略基于對生態(tài)系統(tǒng)的理解和尊重，旨在通過生態(tài)友好的方式和手段，維護和恢復森林生物多樣性、生態(tài)平衡及生態(tài)功能[1]。為實現(xiàn)可持續(xù)的森林生態(tài)防護，研究基于害蟲天敵種群控制的生態(tài)學策略成為防治森林有害生物的主要方向。甘肅洮河國家級自然保護區(qū)位于甘肅省南部，地處甘南高原東北邊緣的迭山北坡，主體位于卓尼縣、臨潭縣境內。該地區(qū)森林中存在各種有害生物，包括害蟲、病原菌等。這些有害生物可能對森林植被造成破壞，導致植物死亡和森林退化，進而影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性。

通過分析森林有害生物的發(fā)生原因，探討了甘肅洮河國家級自然保護區(qū)（以下簡稱洮河自然保護區(qū)或保護區(qū)）基于天敵種群控制的森林有害生物病蟲害策略，從天敵種群的調查和評估、天敵的引種增殖及天敵的保護與恢復等角度出發(fā)，應對森林有害生物對生態(tài)造成的威脅，以期為實現(xiàn)可持續(xù)的森林生態(tài)防護、保護生態(tài)環(huán)境及促進林業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供一定理論支持。

1 森林有害生物的發(fā)生原因

1.1 病原體感染

病原體感染是導致自然保護區(qū)森林有害生物大規(guī)模繁殖和病害暴發(fā)的重要因素之一，通過細菌、真菌、病毒和原生動物等微生物，直接感染保護區(qū)內的森林植物或動物，引發(fā)森林生物病害。病原體主要通過空氣、水、土壤、昆蟲等多種途徑進行傳播，當病原體處于適宜的環(huán)境條件且具備相應的宿主條件時，病原體可以侵入宿主內部組織并引發(fā)病害[2]。例如，保護區(qū)內松材線蟲病原體通過攜帶松材線蟲病原真菌對松樹形成感染，由此引發(fā)新的感染源；栗葉銹病原體在栗樹葉表面形成孢子，當孢子受適宜的風力推動時，轉寄到其他植物表面?；谏鲜霾≡w感染案例可知，病原體可通過多種途徑進行傳播，進入宿主組織并引發(fā)森林生物病害，嚴重影響森林生態(tài)的健康平衡發(fā)展。

1.2 有害生物入侵

有害生物入侵是導致自然保護區(qū)森林有害生物發(fā)生的另一個重要原因。外來有害生物成功侵入并建立新的生態(tài)系統(tǒng)后，具有較高的生態(tài)適應性和競爭優(yōu)勢，能夠迅速繁殖擴散[3]。由于外來有害生物缺乏天敵和控制因子的限制，使得其能夠迅速增加種群密度、占據(jù)森林資源，對引入地森林生態(tài)系統(tǒng)結構產(chǎn)生威脅，破壞原有生態(tài)平衡，對引入地其他物種的生存、繁殖及食物鏈產(chǎn)生直接或間接影響。外來有害生物入侵還會對森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟和生態(tài)價值造成一定損失，在破壞森林林業(yè)生產(chǎn)、生物多樣性發(fā)展的同時，影響森林生態(tài)系統(tǒng)未來的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 種群遺傳變異

遺傳變異是指保護區(qū)內有害生物種群中發(fā)生的基因型和表現(xiàn)型變異，這種變異既可以是自然產(chǎn)生的，也可以是由人類活動引起的。有害生物具有較短的生命周期和高繁殖率，使其在保護區(qū)森林生存空間中具備迅速適應及迅速進化的特點。在面臨不利生態(tài)環(huán)境壓力或人為防治措施時，有害生物能快速通過適應性變異，不斷發(fā)生進化產(chǎn)生抗性。當有害生物面臨新的環(huán)境條件或防治措施時，其通過經(jīng)歷適應性變異，可以篩選出適應性更強的個體，這些個體的變異涉及形態(tài)、生理和行為等多個方面；此外，有害生物的高繁殖率意味著其能夠迅速積累有利基因，并將有利基因傳遞給下一代，促使有利基因在種群中不斷遞增，提高有害生物種群整體的生存率，對森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一定威脅。

1.4 植物抗性降低

植物抗性是指保護區(qū)內植物應對有害生物侵襲的抵抗能力，包括保護區(qū)森林植物的機械防御、化學防御、抗性基因等多種因素，受林分密度、氣候條件等多種因素影響[4]。植物是森林生態(tài)系統(tǒng)的基礎，也是保護區(qū)內森林有害生物的主要宿主，一旦森林植物抗性下降，將導致有害生物在植物體內迅速繁殖擴散，嚴重的甚至會引起保護區(qū)森林病蟲害的大規(guī)模暴發(fā)，對森林生態(tài)系統(tǒng)造成負面影響。

2 基于天敵種群控制的生態(tài)學策略與實踐

2.1 天敵種群的調查與評估

2.1.1 收集鑒定天敵物種

1）在洮河自然保護區(qū)開展天敵收集工作之前，對目標害蟲和其可能的天敵進行研究，個別天敵只在特定的時間段或環(huán)境下才能被發(fā)現(xiàn)，因而，在收集鑒定天敵物種前期，需要預判保護區(qū)內病蟲害天敵的生態(tài)習性和行為特點[5]。洮河自然保護區(qū)橡皮蟲小幼蟲、大幼蟲和蛹期分別為每年3—6月、7—9月、10—11月，且主要在雨季出現(xiàn)。2）在選擇天敵收集的時候需要根據(jù)目標害蟲的種類和數(shù)量確定所需天敵的數(shù)量和種類。除橡皮蟲外，保護區(qū)內還遭遇過云杉銹菌、松材線蟲、落葉松球蚜等病蟲害問題，針對上述問題，必須嚴格收集相應昆蟲以應對病蟲害的發(fā)展。例如，在落葉松球蚜為害期間，合理收集瓢蟲、金小蜂等天敵物種。

2.1.2 配對選擇

1）為了合理對洮河自然保護區(qū)內天敵物種進行配對選擇，應著重關注保護區(qū)內天敵物種的性別、適應性、攻擊對象、繁殖特性及遺傳多樣性，在了解天敵生物群基本特征的條件下，配對足夠數(shù)量的雌性和雄性天敵物種[6]。例如，松材線蟲最主要的天敵是甲蟲，甲蟲的雄性和雌性外部形態(tài)上存在一定差異，如角的大小、顏色等，在確定了兩個性別相對的甲蟲之后，可以觀察其行為。除了觀察配對過程，還需要關注甲蟲的繁殖條件，對甲蟲繁殖區(qū)域內溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)進行合理調控。2）由于保護區(qū)內不同的天敵物種攻擊對象不同，因此需要選擇攻擊同一種或相似種類害蟲的天敵物種進行配對，以提高控制效果?？紤]到自然保護區(qū)內天敵物種的繁殖速度、繁殖季節(jié)、壽命等特性，應合理確立配對策略，確保保護區(qū)內天敵種群具有充足的生產(chǎn)力和生存能力，如選擇具有豐富遺傳多樣性的天敵物種進行配對，可以避免過度近親交配，增強天敵種群的抗逆性和適應性。

2.2 天敵引種及增殖

做好天敵的引種及增殖，需要工作人員創(chuàng)造良好的繁殖條件，確保天敵物種能在適宜的環(huán)境中生長。1）洮河自然保護區(qū)內最適宜天敵生長繁衍的溫度范圍是20～30 ℃，相對濕度在60%～80%，因而春秋季節(jié)是最適宜引種的時間。2）引種天敵時，需要為其提供充足的食物，以確保天敵的生存與繁殖。不同種類的天敵所需的食物也不同，例如，蚜蟲寄生性天敵需要提供寄主蚜蟲，而捕食性天敵需要提供合適的花粉水，需要工作人員更具針對性地對天敵物種的飲食喜好深入研究。3）天敵需要足夠的空間才能夠順利地生活和繁殖，要求工作人員在引種天敵之前，對林區(qū)做好場地規(guī)劃，選擇合適的地點為天敵物種的生長繁殖創(chuàng)造必要條件[7]。4）針對不同的天敵，要采用不同的引種方式，對于生存能力較強的天敵，采用擴大繁殖的方法；對于生存能力較弱的天敵，采用大規(guī)模釋放和定向引種等方法。

2.3 天敵保護與恢復

在洮河自然保護區(qū)天敵的保護與恢復過程中，保持良好的棲息環(huán)境至關重要。1）由于天敵是生態(tài)系統(tǒng)中非常重要的一部分，其在維持森林生態(tài)平衡、調節(jié)病害蟲數(shù)量和種群結構、促進森林生產(chǎn)等方面均發(fā)揮著重要作用，為保護和恢復保護區(qū)內天敵的數(shù)量和品質，必須為其提供良好的棲息環(huán)境。因此，要不斷加強對保護區(qū)內生態(tài)系統(tǒng)的維護，減少人為干擾和破壞，以有效保持物種棲息環(huán)境的完整性和穩(wěn)定性[8]。2）病蟲害天敵的生存和繁殖需要足夠的食物來源，要積極維護和恢復天敵物種的食物鏈，為其提供適宜的植物、花卉、昆蟲等營養(yǎng)來源，并建造適宜的棲息場所，如保障水源安全、充足，限制使用有毒農(nóng)藥等，減少對天敵物種的不利影響，促進生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定。

2.4 定期引入或釋放

定期引入或釋放天敵，既是預防措施，也是控制手段。通過定期引入或釋放天敵，不僅可以將害蟲控制在一定的范圍內，減少害蟲的數(shù)量；還可以增加天敵的數(shù)量，促進天敵和害蟲種群之間形成動態(tài)平衡。在洮河自然保護區(qū)內引入或釋放天敵時，應嚴格控制天敵種群的數(shù)量，根據(jù)保護區(qū)內害蟲分布的調查結果，在防治區(qū)域內引進或釋放適量的1～3種天敵。如果天敵數(shù)量太少，病蟲害無法得到有效控制；如果天敵數(shù)量過多，則會造成天敵之間的生態(tài)位競爭加劇，不利于天敵種群的穩(wěn)定。在具體的實施過程中，應結合洮河自然保護區(qū)實際，對引進或釋放天敵的數(shù)量進行合理估算，確保引入或釋放的天敵數(shù)量控制在合理范圍內。

2.5 監(jiān)測調整天敵數(shù)量

通過人工智能手段可實現(xiàn)對洮河自然保護區(qū)釋放天敵數(shù)量的調整。1）在監(jiān)測天敵數(shù)量過程中，在自然保護區(qū)內建立一個包含各類天敵數(shù)量、天氣、環(huán)境溫度等因素的大型數(shù)據(jù)集，通過傳感器和攝像頭等設備收集數(shù)據(jù)，經(jīng)過預處理轉化成可供機器學習算法使用的特征值。2）建立監(jiān)測模型，使用已經(jīng)處理好的數(shù)據(jù)集進行訓練，以預測保護區(qū)內天敵數(shù)量的變化情況。3）使用訓練好的模型直接監(jiān)測保護區(qū)森林內部各類昆蟲天敵的分布情況及存活數(shù)據(jù)，保護區(qū)管理人員可根據(jù)天敵生物的狀況對其進行調整。例如，監(jiān)測工具發(fā)現(xiàn)蜂類數(shù)量過少，管理人員可以適量增加蜂巢箱周圍的植物；如果瓢蟲數(shù)量過多，則可以放置一定數(shù)目的捕捉器，合理控制瓢蟲數(shù)量的增長。通過智能監(jiān)測手段合理控制保護區(qū)內病蟲害數(shù)量，確保保護區(qū)內生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3 結語

森林有害生物防治是森林保護中的一項重要工作，對于保護生態(tài)環(huán)境、促進森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著森林有害生物防治技術的發(fā)展，其防治的目標和技術手段也在不斷發(fā)展變化。森林有害生物防治工作必須緊密結合當?shù)貙嶋H，以生態(tài)學理論為指導，針對不同類型森林有害生物的發(fā)生特點，選擇適宜的生態(tài)學策略，科學合理有效地控制病蟲害。在理解森林病蟲害發(fā)生原因的基礎上，通過對天敵種群進行調查評估，合理選擇天敵物種，并在保護現(xiàn)有天敵種群的基礎上，改善天敵生物棲息地環(huán)境，通過實施監(jiān)測與調整天敵物種等相關策略，維持森林生態(tài)平衡，以達到保護森林生態(tài)系統(tǒng)、促進森林可持續(xù)發(fā)展的目的。

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（責任編輯：張春雨）