蝗蟲生物防治現狀及發展趨勢

位 盈

(山西農業大學 山西晉中 030801)

蝗蟲又叫“蚱蜢”，其種類繁多，據目前全球數據統計已多達上萬種，而且分布遍及溫帶、熱帶地區。蝗蟲繁殖能力極強，飛行距離遠，全世界超過4680萬hm2土地、12.5%的人口常年受到蝗蟲災害威脅，尤其是非洲、紅海沿岸及西南亞地區是蝗蟲侵害的重災區。生物防治手段是一種環境友好型防控措施，它相比化學農藥而言對自然環境和其他動植物的影響較小，對調節蝗蟲種群密度有較好效果，從現代病蟲害防控的趨勢來看，生物治蝗是必然出路。

1 蝗蟲生物防治現狀

生物防治技術和手段作為化學農藥防治的補充和替代性措施，以適應全球環境保護和生態建設的需要備受推崇，全世界各主要地區都已經達成了思想共識。目前在蝗蟲生物防治措施上總體上可以分為兩類，一是生態防治，二是微生物防治。

1.1 生態防治

生物多樣性、復雜性、平衡性是生態系統的基本特點，整個系統都遵循食物鏈規律，雖然蝗蟲種類繁多，破壞力驚人，但也存在很多自然天敵，如蛙類，據相關統計，每只青蛙一個夏季平均可捕食1000余頭蝗蟲，而一只成年澤蛙，每天便可消滅50-266頭蝗蟲，平均每月可吃掉近5000頭；蜘蛛，雖然蜘蛛無法對抗沖擊力強大的蝗蟲群，但仍然可以消滅很多落單蝗蟲；鳥類，鳥類是消滅蝗蟲等害蟲的主力軍，它們在育雛階段需要大量食物，而蝗蟲為提供了充足食物來源。自然界中喜食蝗蟲的鳥類包括燕鸻、白翅浮鷗、田鷯、粉紅椋鳥等，其中燕鸻和粉紅椋鳥表現最為突出，粉紅椋鳥每只每天可吃120-180頭蝗蟲；禽類，雞鴨鵝等禽類也是蝗蟲的重要克星，蝗蟲是禽類營養的重要來源，以鴨子為例每只每天正常情況下可消滅250-300頭蝗蟲，此外螳螂和蜥蜴等也是蝗蟲的宿敵，尤其對飛蝗有較大殺傷力。我國在探索生物滅蝗的過程中，就大量借助蝗蟲天敵的作用，比如20世紀80年代，我國新疆阿爾泰地區根據粉紅椋鳥的遷徙特性，曾采用人工筑巢的辦法，吸引大批量粉紅椋鳥遷入本地，有效降低了蝗災損失。雖然這種防治方法非常環保簡單，但面對巨量蝗群其防控能力也比較有限，難以抑制其繁，對蝗蟲種群規模的影響不大。

1.2 微生物防治

微生物技術是病蟲害防治的重要手段，具有抑制蝗蟲繁殖，滅絕整個種群的作用，目前可用于滅蝗的微生物主要有蝗蟲微孢子、病原真菌、原生病毒及細菌等，相關研究綜述如下：

1.2.1 蝗蟲微孢子

蝗蟲微孢子是一種原生寄生蟲，為單細胞真核生物，每個細胞都是獨立的生命個體，能夠單獨完成一系列生命活動。蝗蟲微孢子經消化道進入蝗蟲活體內進行大量繁殖，吸食蝗蟲身體營養，使其細胞組織受損，破壞其生長發育功能并最終致其死亡。蝗蟲微孢子寄生能力非常強，研究發現初期感染的蝗蟲沒有明顯的外部癥狀，生命體征沒有異樣，但隨著感染程度加深，蝗蟲體色由淺變深，且病蟲腹部出現膨脹開裂的情況。蔣湘，石旺鵬將蝗蟲微孢子用于對青海天峻縣草原蝗蟲的防治實踐中，結果顯示在第三齡盛發期用藥約3周后，蝗蟲蟲口減退率達到60%以上；蝗蟲染病率高達61.1%[1]。問錦曾研究異源微孢子蟲對東亞飛蝗和黃脊竹蝗的影響，通過生物實驗觀察，東亞飛蝗的主要感染雜擬谷盜微粒子蟲(Nosemawhitei，NW)感染率高達96.7%，感染類型為蟲體脂肪以及腸橫紋肌；但致死速度較慢，致死率不理想，觀察發現染病蝗蟲15d死亡率21.5%，30d死亡率75.6%，且多死于蛻皮過程中。玉米螟微粒子蟲(Nosemafurnacalis，Nf)對竹蝗的感染率和致死率都比較高，初期感染可達到90%以上，且14d內蝗蝻死亡率高達75%，最短死亡周期為3d-4d[2]。

1.2.2 病原真菌

病原真菌是導致生物疾病的主要因素，農向群等提出“真菌基于昆蟲的滅殺性源于彼此之間的共同進化，病原真菌感染蝗蟲并致其死亡的過程，是真菌與蟲體的相互作用結果，包括侵入、寄生、成病致死三個階段”[3]。80年代國際生物防治研究所從西非、中東等土壤和病蟲體內發現300多種菌株并將其用于對沙漠蝗的活體測試，結果顯示毒性最大的是金龜子綠僵菌，同時分離得出白僵菌和小團孢屬等可有效防控沙漠蝗的真菌。石佑慧研究發現綠僵菌對防控蝗蟲具有較好作用，類枯草桿菌蛋白酶Pr1可以溶解蝗蟲表皮蛋白成分，為菌絲侵入提供條件，但MabrlA對蝗綠僵菌細胞壁成分的含量和分布構成較大影響，會導致蝗綠僵菌的抗逆特性和侵染致病能力下降[4]。隨著生物科技的發展，目前我們在菌株選育、生產制造、劑型配對和防治對象上取得了較大進步，研制生產出了殺蝗綠僵菌生物農藥，通過針對性試驗顯示效果良好。同時，生物科學家還嘗試在真菌農藥中添加一些輔助物質生成新的生物劑型，以此提高病原真菌農藥的殺蝗效果。

1.2.3 蝗蟲病毒

此種病毒也是一種寄生病毒，是以蝗蟲為原生宿主，但病原性不在蟲體上體現，該病毒具有極強傳染性，可由從個體擴散到整個種群，其病毒僅對蝗蟲有害，不會威脅到人畜、禽以及農作物等，是一種非常安全的生物防控手段。目前已知的蝗蟲病毒是從蝗蟲和蟋蟀身上提取的痘病毒和列晶病毒，因為大多數蝗蟲痘病毒為細胞內寄生病毒，所以無法短時間大批量生產獲得，相比真菌利用優勢不明顯，生物學家通過長期研究和大量實驗，終于在黑血蝗體內提取出來唯一可以體外量產的痘病毒，但即便如此當前仍沒有完全弄清其病毒復制機制和寄主范圍，實際應用較少，開發潛力仍較大。列晶病毒較難直接制作生物制劑，目前也沒有從蝗蟲體內分解出來，有關報道表明可從棉鈴蟲中提取核型多角體病毒(NPV)，并嘗試引向蝗蟲體，但目前尚處于研究階段。況文東等在NPV病毒生活周期及宿主抗病毒反應的研究中，提到：“在NPV病毒感染周期中，會產生芽生型病毒(BV)和包涵體病毒(ODV)兩種子代病毒，使用昆蟲細胞培養可以較容易得到這兩種病毒，然而ODV的病毒傳染性較低，所以只有依靠BV病毒進行細胞間傳染”。同時表明由于蝗蟲痘病毒和脊椎動物痘病毒在性質上存在多種相關性，有可能存在病毒性延伸侵害，應當謹慎使用[5]。

1.2.4 蝗蟲細菌

目前有效的蝗蟲細菌主要是在桿菌屬Bacillussp.和假單胞菌屬Pseudomonassp，國內第一株類產堿假單胞菌是從四川樂山的黃脊竹蝗中分離出來的，通過一系列生物試驗，證實此菌對土蝗、飛蝗和蟻蝗蟲的感染及致死率較高。生物農藥的開發和利用關鍵在于突破增效劑型的研發創新，張曉江提出通過分離出能產生幾丁質酶的黏質沙雷氏菌，將其與類產堿假單胞菌予以混合生物制劑，可以明顯提高單一菌種的殺蝗功效[6]。姚萌報道以KN11病菌制成的生物藥劑在田間試驗中，可對美國白蛾等害蟲造成70%以上的殺滅效果[7]；張賢研究報道Bt菌株對不同農藥存在不同的敏感性，通過殺蟲活性測定數據結果顯示，Bt殺蟲劑與化學殺蟲劑協同使用可極大地提升殺蟲功效，而這種Bt毒素對戟紋蝗、沙漠蝗的中腸組織也會造成嚴重損害，具有用以滅殺蝗蟲的較大價值[8]。

2 蝗蟲生物防治的發展趨勢

21世紀以來，隨著人類在基因工程學、分子生物學、細胞及酶工程等領域不斷取得新突破，生物制劑研發能力也得到極大提升，生產出一大批生物農藥產品，在病蟲害防治方面有著極大的應用前景和良好的社會效益、經濟效益，在蝗蟲生物防治方面其發展趨勢主要有以下幾點：其一廣譜、抗逆性蝗蟲生物制劑研發結合生物遺傳技術，篩選有效菌株研究蝗蟲的生物遺傳規律及與病源生物的熱量生態關系，選擇在陰天或蝗蟲棲居地施藥，有效抑制蝗蟲次生種群繁殖；其二，重要的防蝗代謝產物篩選與其表達調控網絡改造有機結合；其三，綠色防蝗生物制劑技術和劑型研究相匹配，這些綠色生物制劑包括蝗蟲微孢子生物制劑、蝗蟲天敵生物制劑、蝗蟲信息化合物制劑以及防蝗真菌制劑等，研究新型微生物種類，研制新劑型和釋放技術，提升可控性和滅蝗效果；其四，生物制劑與化學合成制劑協同利用，在病源生物制劑等研發同時加入具有提升生物毒性的化學藥物成分，以此增強生物制劑的滅殺功能；其五，生物技術與綜合防治措施相統一，科學制定系統化的防蝗方案，采用綜合化防控手段，以生物防蝗技術和生物農藥為主要武器，對蝗蟲種群進行規模化滅殺，同時在結合人工設備誘殺、天敵捕殺、環境整治、群防群治等各種有效手段提升防控保障性。

3 結語

由于化學農藥的速殺性，被確定為控制蝗災的有效應急藥劑，然而農藥揮發和殘留也會對動植物、土壤、水體、空氣等造成很大污染。未來生物制劑防治技術可逐步替代單一的化學農藥，可有效提升蝗災防控的整體水平和降低蝗災損失，可實現生態環境的可持續性，具有研發利用的較大意義。