洮河自然保護區森林害蟲的生物防治技術應用探析

楊凱莉. 洮河自然保護區森林害蟲的生物防治技術應用探析[J].南方農業，2023，17（18）：-245.

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

關鍵詞 生物防治技術；森林害蟲；甘肅洮河生態建設管護中心

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

森林作為地球上最重要的生態系統之一，扮演著維持生態平衡、保護水源、調節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系統帶來嚴重威脅，引發森林資源的減損。傳統的化學防治方法雖然能夠短期內獲得一定的效果，但常常伴隨著污染環境和破壞生態系統的問題[2-3]。為了有效控制森林害蟲，越來越多的科學家和生態學家轉向了基于生物控制技術的森林害蟲防治策略。

生物控制技術是利用害蟲天敵、寄生蟲、生物殺蟲劑以及基因工程技術等手段，對害蟲進行有針對性的干預和防治，以最大限度地減少化學農藥的使用，保護生態環境和周邊居民健康。本文以洮河自然保護區為例，探究基于生物控制技術的森林害蟲防治策略的應用潛力和可行性。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、生物學特性和生態環境的詳細了解，重點探討引入天敵和寄生蟲、應用生物殺蟲劑和基因工程技術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的森林害蟲防治工作提供有益的參考和指導。

1 生物防治技術的優勢

1）生物防治技術在害蟲和疾病防治中具有許多優勢，是一種可持續和環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]。相比化學農藥，生物防治不會引入有毒物質污染環境，從而減少了對生態系統的負面影響，具有更高的可持續性。2）生物防治方法通常是針對特定害蟲或病原體設計，因此可以實現更精準的防治效果，減少對非目標生物的影響。化學農藥的大規模使用易導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，不會導致抗藥性的問題；一旦建立了生物防治系統，天敵和寄生蟲通常能夠在生態系統中建立自己的種群，從而實現持續的害蟲控制，而不需要頻繁的干預。3）生物防治技術符合有機農業的原則，可以在無化學農藥的環境中實現有效的害蟲和病害防治，有助于維護生態平衡，促使各種生物在生態系統中相互作用，減少單一物種過度繁殖的情況[5]。化學農藥對人類健康可能造成風險，生物防治方法減少了人們接觸有害化學物質的機會。

2 生物防治技術在森林病蟲害防治中的應用策略

2.1 引入天敵及利用寄生蟲

基于生物控制技術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、生態環境良好，采取引入天敵和利用寄生蟲的方法可以保護環境生態，進行有效防治[6]。

首先需要進行地區森林害蟲的調查和監測，了解害蟲的種類、密度、分布和發生規律性等情況。洮河流域本土常發性或突發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性云杉枝梢害蟲，1年發生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，其為害與環境條件密切相關。寄主植物有云杉、紫果云杉等云杉屬各種，全域均有分布，主要發生在洮河自然保護區車巴、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的森林生態系統。每3個月在實驗區域進行1次監測，監測內容包括紅葉螨的存活情況、種群數量變化及云杉小卷蛾的數量變化。同時，也要對森林生態系統的植被和環境因素進行記錄。

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的蜂蟲，寄生蜂在小卷蛾幼蟲體內產卵，寄生蜂的幼蟲會在小卷蛾幼蟲體內取食，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，以便有足夠的數量進行釋放。根據云杉小卷蛾的生命周期和寄生蜂的生物學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，此時應根據森林的分布情況和寄生蜂的生物學特性，將釋放點分散在不同的樹種和區域，釋放點之間的距離在500～1 000 m。

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

2.2 應用生物殺蟲劑

應用生物殺蟲劑是生物控制技術中的重要手段，它是利用天然的病原微生物或其代謝產物對害蟲進行防治[8]。1）需要準確鑒定森林中的目標害蟲種類、生活史和發生情況，根據目標害蟲的特點，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基地中培養或繁殖所選的生物殺蟲劑，采用標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），根據檢測結果將生物殺蟲劑配制成合適的濃度。如果不具備生產條件，也可以購買市售的生物殺蟲劑。3）了解目標害蟲的生命周期和發生規律，確定最佳施用時機；根據森林環境和害蟲分布情況，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具體的生物殺蟲劑品種、目標蟲類的敏感程度及防治效果要求而異。1）根據洮河流域各地區的情況，需要按照產品說明，將生物殺蟲劑稀釋到適當的濃度。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區域，注意不要對非目標生物造成影響。3）采取分散釋放的方式，釋放點之間的距離保持在1 000 m，確保區域內有20個以上的釋放點。在每個釋放點上釋放寄生菌，具體數量要根據目標蟲類的密度、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，遵循產品說明書中的安全操作指南，包括穿戴適當的防護裝備；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，總結防治效果和經驗，為以后的應用提供指導。

以洮河自然保護區常發的云杉小卷蛾為例，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蟲類。根據洮河自然保護區的情況來看，孵化盛期為6月中旬；由于云杉小卷蛾一年發生1代，為了保持生物殺蟲劑的持續防治效果，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 基因工程技術增強植物抗蟲性

基因工程技術可以用來增強植物的抗蟲性，從而減少害蟲的侵害。當前，在自然保護區內，基因工程技術多用來監測，以了解自然界中是否存在由基因工程技術引入的外來基因，幫助確保野生植物種群的完整性，并監測可能對野生動植物產生影響的因素。轉基因技術是一種直接將外源基因導入植物的方法，以增強其抗蟲性。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的蛋白質，如毒素或抗蟲蛋白。通過將這些基因導入植物，使植物產生對特定害蟲有毒害的物質，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，確保克隆的基因對目標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。使用適當的轉基因技術，將構建好的基因表達載體導入細胞中，確保轉化過程高效、可重復。2）通過對轉基因植物進行分子生物學分析，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和生態學實驗，驗證轉基因植物對目標害蟲的抗性是否有效。若驗證結果表明抗蟲性有效，可以大規模培育轉基因植物。3）定期監測轉基因植物的生長和抗蟲性能，采取適當的管理措施，以確保轉基因植物在森林中的正常生長和抗蟲效果穩定。4）遵守國內和國際法規，確保基因工程植物的合法性和安全性；妥善管理基因工程植物的分布和使用，以減少可能的環境風險；向利益相關方保證流程透明，與公眾建立溝通渠道，以回應疑慮。

在洮河自然保護區，轉基因技術可以用于改良當地植物，以增強其抗蟲性，從而減少害蟲對野生植物的侵害。以當地國家Ⅱ級保護野生植物——黃花杓蘭為例，利用轉基因技術，研究人員可以選擇具有抗蟲性的基因，并將其導入黃花杓蘭中。1）通過分析自然保護區內的害蟲數據，確定了介殼蟲是對黃花杓蘭威脅最大的害蟲。根據長達30 d的監測數據，害蟲每月可為害大約100株黃花杓蘭，對植物的生存產生嚴重影響。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導入黃花杓蘭的基因組中，轉化成功率約75%，在不同植物組織中均勻分布。轉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，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的生態風險評估中，監測自然保護區內的目標害蟲和非目標昆蟲、鳥類和植物的情況。結果顯示，自引入轉基因黃花杓蘭后，目標害蟲介殼蟲的數量減少了約85%，黃花杓蘭的種群數量增加了約13%。轉基因植物未對非目標生物群體造成明顯影響，確保了自然保護區內生態系統的保護和恢復。

3 結語

基于生物控制技術的森林害蟲防治策略在洮河自然保護區具有重要的應用價值。通過引入天敵和寄生蟲、使用生物殺蟲劑，以及應用基因工程技術增強植物抗蟲性，可以有效減少害蟲的侵害，保護森林健康和生態平衡。然而，這些策略的應用仍然面臨一些挑戰，包括生物防治技術的推廣和應用成本的控制等。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，以實現可持續發展和生態保護的目標。

參考文獻：

[1] 周小虎.淺談小麥種植與病蟲害防治技術[J].種子科技，2023，41（12）：49-51.

[2] 張維征，韓偉.森林病蟲害防治檢疫管理及方法[J].中國林副特產，2023（3）：87-89.

[3] 劉旭.森林病蟲害防治工作的重要性分析[J].新農業，2023（10）：58.

[4] 黎影蘭.日光溫室苦瓜主要害蟲發生和生物控制技術[J].農業工程技術，2022，42（27）：57-58.

[5] 王強.基于生物控制技術的DNA數據處理應用研究[J].信息技術與信息化，2020（11）：121-124.

[6] 蘇璨.林業生態建設中森林病蟲害防治的重要性及對策[J].山西林業科技，2023，52（2）：61-62.

[7] 溫美君.賀州市林木病蟲害防治及森林資源保護措施探討[J].南方農業，2023，17（10）：80-83.

[8] 臧敏.泰山林場森林病蟲害防治現狀及對策[J].南方農業，2023，17（10）：124-126.

（責任編輯：劉寧寧）