森林病蟲害生物防治技術創新與科學優化管理的運用

森林承載著維護生物多樣性、調節氣候、保持水土等多重功能。然而，森林病蟲害的頻發，不僅嚴重威脅到林木的健康生長，進而影響木材產量與質量，還可能導致整個生態系統的失衡。近年來，隨著生態環保理念的深入人心，森林病蟲害管理策略也趨向于綠色環保、可持續性強的方向發展。生物防治技術作為一種利用天敵或病原微生物等自然控制因素來抑制病蟲害的方法，因其高效、環境友好等優點，逐漸成為研究和應用的熱點。

隨著全球氣候變化和人類活動的影響，森林病蟲害問題日益嚴重，威脅到林業資源的穩定與發展。傳統的化學防治方法雖然快速有效，但對環境造成了極大的不利影響。因此，開發和應用新型的生物防治技術成為現代森林病蟲害管理的關鍵方向。隨著生物技術和生態學的發展，生物防治領域出現了許多創新技術，本文對此進行了分析。

一、森林病蟲害種類

1、森林病害

①真菌性病害

真菌性病害是森林中常見的植物疾病，通常由多種真菌如白粉菌、銹菌等引起。這些病害主要影響植物的葉、莖、根等部位，導致葉片枯萎、出現斑點或粉狀物。診斷真菌性病害主要通過觀察癥狀，有時需要實驗室培養確認。例如，白粉病表現為白色粉末覆蓋在葉片表面，而銹病則使植物出現黃色或紅色的斑點。這些病害可以通過孢子在空氣中傳播，因此早期識別和診斷對于控制病害擴散至關重要。

②細菌性病害

細菌性病害常由黃單胞菌、假單胞菌等細菌引起。這類病害能迅速在森林中蔓延，特別是在潮濕的環境中。癥狀包括葉片出現水浸狀斑點、組織軟化、分泌物增多等。與真菌性病害不同，細菌性病害往往伴隨有明顯的菌膿或黏性物質。診斷通常需要通過顯微鏡檢查和生物化學測試來確定具體的細菌種類及其致病性。由于細菌能在植株間通過雨水、昆蟲等多種途徑傳播，確診后應迅速隔離受影響的地區以防止進一步傳播。

③病毒性病害

病毒性病害尤其是在密集種植的人工林中。這類病害由各種植物病毒引起，如松樹環斑病毒和松材線蟲。病毒病的癥狀包括葉片黃化、變形、生長遲緩等。病毒主要通過介體如昆蟲、螨類傳播，也可能通過嫁接工具在植物間傳播。

2、森林蟲害

①昆蟲害蟲

昆蟲害蟲如松毛蟲、木蠹蛾等，這些昆蟲通常以樹葉、樹皮或樹液為食，能迅速繁殖并蔓延至健康植株。例如，松毛蟲會集體暴發，短時間內吃光整片林地的針葉，嚴重影響樹木的光合作用和生長。識別這些害蟲主要通過觀察其特有的生物學特征和造成的損害癥狀，如被啃食的葉片、樹皮的損傷等。

②螨類害蟲

螨類害蟲，尤其是紅蜘蛛和相關的螨類物種，是森林和園藝作物的常見威脅。這些微小的害蟲主要吸食植物細胞內的汁液，導致葉片出現黃斑、病斑并最終脫落。嚴重的螨類侵害會導致植株生長受阻，甚至死亡。由于螨類體積微小，識別它們通常需要使用放大鏡或顯微鏡觀察葉片上的特征性損傷及螨體。

③甲殼類害蟲

甲殼類害蟲，如各種甲蟲和金龜子，是森林中常見的蟲害。這些害蟲通常以樹葉、花朵或嫩芽為食，有的幼蟲階段會在樹干或根部造成結構性損害。成蟲階段的甲殼蟲可飛行，這使得它們能夠迅速在新的區域擴散和繁殖。識別這類害蟲可以通過捕捉成蟲或查找其獨有的損害標志，如樹皮下的隧道或葉片上的咬痕。

二、森林病蟲害對生態系統的影響

1、減少生物多樣性

森林病蟲害的暴發往往導致大量樹木死亡，這種大規模的植被損失減少了森林內部的生物多樣性。生物多樣性是生態系統健康和穩定的重要指標，它影響生態系統對環境變化的適應能力。由于森林可提供食物、棲息地和生存空間給多種動植物，病蟲害導致的樹種單一化或減少，間接影響了依賴這些樹木的動植物種類，進一步降低了生物多樣性。

2、改變生態位和棲息地

森林病蟲害通過改變森林的結構和組成，影響了生態位的分布和棲息地的可用性。生態位指的是一個物種在生態系統中的角色和功能，包括其生活空間、食物來源和生活方式。病蟲害導致的樹木死亡改變了森林的垂直和水平結構，這會導致某些物種的遷移或滅絕，因為它們原有的棲息地和食物資源受到了影響。

3、影響碳循環和氧氣生產

森林是全球碳循環的重要組成部分，通過光合作用吸收大氣中的二氧化碳并釋放氧氣。森林病蟲害的暴發減少了健康植被的數量，這意味著參與碳固定和氧氣生產的植物會更少。受影響的森林區域會從碳匯轉變為碳源，因為病害和死亡的樹木會分解并釋放二氧化碳。這種轉變對全球氣候變化有潛在的促進作用，同時也影響了大氣中的氧氣水平。

三、森林病蟲害生物防治技術的應用

1、天敵在森林病蟲害防治中的創新與應用

①捕食性天敵的應用

捕食性天敵通過直接捕食害蟲來減少蟲害的發生和擴散。例如，瓢蟲是捕食性昆蟲，它們的幼蟲和成蟲都會捕食蚜蟲，有效控制蚜蟲數量。在森林中，引入或保護瓢蟲等本土捕食性昆蟲，有助于自然控制林木上的害蟲種群。蜘蛛也是自然界中普遍存在的捕食者，蜘蛛能夠捕食多種害蟲，包括蚊子、蒼蠅、螟蟲等。通過在林間設置避難所或保存原始林帶來保護和增加蜘蛛種群，可以增強森林的自然防御能力。還可以使用人工制作的蛛網模擬器，模擬蜘蛛網的存在，促使害蟲產生逃避行為，間接減少對樹木的傷害。捕食性鳥類也是森林生態平衡的組成部分。例如，啄木鳥通過捕食樹干內的害蟲如天牛幼蟲，為森林提供天然的害蟲控制服務。為了增加捕食性鳥類的數量，可以通過懸掛鳥屋或保護其棲息地，鼓勵這些鳥類在林地中筑巢生活。還可以利用誘餌或聲波吸引器，吸引這些鳥類到特定的林區捕食害蟲。在使用捕食性天敵進行防治時，需要考慮天敵的生活習性和生存需求，合理規劃森林的植被結構和多樣性，以支持天敵的生存和繁衍。同時，應避免使用廣譜殺蟲劑，以免破壞生態平衡，傷害非目標生物。

②寄生性天敵的應用

寄生性天敵主要包括寄生蜂、寄生蠅等，這些昆蟲能夠將卵產在害蟲體內或體表，其孵化的幼蟲以害蟲為宿主，最終導致害蟲死亡。利用寄生蜂來控制森林害蟲是一種常見且高效的生物防治方法。例如，松毛蟲是松樹的主要害蟲之一，而松毛蟲的寄生蜂能夠有效控制其種群。通過在受害嚴重的林區釋放大量寄生蜂，可以在不使用化學農藥的情況下降低松毛蟲的危害。寄生蠅是在控制蛀干害蟲，如天牛等方面很有效果。寄生蠅會將卵產在天牛的幼蟲或蛹上，其幼蟲孵化后以天牛的幼蟲為食，從而減少天牛的數量。應用寄生蠅進行生物防治時，關鍵在于準確監測害蟲發生的時間與地點，合理安排寄生蠅的釋放時間和數量，以達到最佳的防治效果。使用寄生性天敵進行防治需要注意保護和恢復寄生性天敵的自然棲息環境。例如，保護林緣雜草和多層林冠結構，可以為寄生性天敵提供良好的棲息地和食物來源。

③病原微生物的應用

病原微生物主要包括真菌、細菌、病毒等，它們可以通過感染害蟲并引發流行病來控制害蟲的種群數量。例如，白僵菌和綠僵菌是常用的生物防治真菌，它們能感染多種害蟲，如松毛蟲和天牛等。這些真菌通過空氣中的孢子傳播，害蟲接觸后孢子萌發，菌絲侵入害蟲體內并迅速繁殖，消耗害蟲體內的營養，最終導致害蟲死亡。在實際應用中，可以通過噴霧或撒播的方式，在林間散布這些病原真菌，尤其是在害蟲暴發初期使用效果最佳。細菌如芽孢桿菌產生的毒素對某些特定害蟲有致命影響。例如，芽孢桿菌的某些株系能產生對鱗翅目幼蟲有毒的蛋白晶體，這些晶體被幼蟲攝入后在體內溶解，釋放出的毒素會破壞幼蟲的消化道，導致其死亡。利用這種方式，可以有效控制如楊樹蛀蟲等森林害蟲，通常需要將含毒素的制劑直接噴灑在受害樹木或林地上。

2、微生物制劑在森林病蟲害管理中的應用

①真菌制劑的應用

真菌制劑，特別是那些能夠引起昆蟲疾病的昆蟲病原性真菌，是森林病蟲害管理中的重要生物防治工具。這些真菌可以通過自然傳播或人工施放的方式感染害蟲，并在害蟲種群中引發流行病。例如，白僵菌和綠僵菌是非常有效的昆蟲病原性真菌。它們通過分生孢子侵入害蟲體內，在宿主體內生長繁殖，消耗害蟲的營養并最終殺死害蟲。這些真菌對多種森林害蟲具有致病性，包括松毛蟲、天牛和多種鱗翅目幼蟲。應用時，可以將這些真菌制劑以液態噴施或固態撒布的形式，直接應用于受害的林分或特定的害蟲聚集地。為了提高真菌制劑的效果，需要考慮到適宜的環境條件，如溫度、濕度等，因為這些條件會影響孢子的萌發和感染效率。使用真菌制劑進行生物防治的一個重要優勢是它們具有相對較高的宿主特異性，從而減少了對非目標生物的影響。然而，正確鑒定害蟲種類和選擇合適的真菌制劑對于成功控制森林病蟲害至關重要。

②細菌制劑的應用

細菌制劑，在森林病蟲害管理中也顯示出良好的應用潛力。其中最著名的例子是芽孢桿菌，它能夠產生對特定昆蟲幼蟲有毒的晶體蛋白。當昆蟲攝食了含這些毒素的食物后，毒素會在其體內溶解并破壞其消化道，導致昆蟲停止進食并最終死亡。這種細菌制劑尤其適用于控制與林業有關的某些鱗翅目和鞘翅目害蟲，如楊樹蛀蟲和松毛蟲。實際應用時，可以將含有細菌毒素的制劑直接噴灑到森林植被上，或是在受害樹木的周圍使用，以保護植株免受進一步的害蟲侵害。在使用細菌制劑的過程中，需要注意的是它們對環境條件的適應性和安全性。雖然細菌制劑被認為是環保和物種特異性的，但在使用時仍需謹慎，確保不會對其他非目標生物造成威脅。

③病毒制劑的應用

病毒制劑，特別是桿狀病毒，被廣泛用于森林害蟲的生物防治。桿狀病毒能夠感染特定昆蟲宿主，引起宿主體內的病毒感染，并最終致死。這些病毒具有高度的宿主特異性，通常只感染特定種類的昆蟲，因此對環境和其他生物的影響極小。應用病毒制劑時，可以通過噴灑包含病毒顆粒的溶液來直接處理受害區域。一旦害蟲接觸到這些病毒，它們就會開始在害蟲種群中擴散，導致害蟲大量死亡。例如，某些專門針對蛀果蟲的桿狀病毒已經在果園和森林中成功應用，顯著減少了蛀果蟲的數量。病毒制劑的使用需要考慮適當的時機和劑量，以確保病毒能在害蟲群體中有效傳播且不會造成過度的環境影響。同時，監測病毒在環境中的持久性和傳播范圍也是必要的，確保長期管理的可持續性。

3、植物源生物防治劑的研發與應用

植物源生物防治劑通常來源于植物體內具有防御功能的化合物，例如精油、生物堿和其他次生代謝產物。這些天然化合物能夠以多種方式影響害蟲，包括驅避害蟲、干擾其生長和繁殖，甚至直接致死。在研發階段，通常會從具有潛在防治能力的植物中提取有效成分，然后在實驗室條件下測試這些成分對特定森林害蟲的毒性和驅避效果。一旦發現有效的植物提取物，下一步就是進行配方的優化和劑型的開發，如制成可噴灑的液體或固態制劑。應用方面，植物源防治劑可以通過噴灑或直接散布在森林植被上。例如，某些植物精油可以混入水中，用噴霧器在林間施用，以減少葉面害蟲的數量。此外，這些植物源制劑通常具有較低的環境殘留性和對非目標生物的安全性，使其成為比化學農藥更可持續的選擇。然而，植物源生物防治劑的效率受氣候條件、應用時機和劑量等因素的影響，因此在使用前需要進行嚴格的實地測試。開發過程中需考慮如何保持有效成分的穩定性，以確保其在實際應用中的效力和維護森林健康的長期目標。

4、生態調控方法

生態調控方法是指通過調整生態系統的結構與功能來控制病蟲害的方法，這種方法著重于增強森林生態系統的自我調節能力，從而實現對病蟲害的自然控制。具體來說，可以通過種植多樣化的樹種組合來增加森林的生物多樣性，這樣不僅能夠提供更好的棲息地和食物資源給天敵，還能降低單一樹種可能引起的害蟲大暴發的風險。例如，混合林可以減輕某些特定害蟲對某一樹種的攻擊，因為混合林提供了更多種類的宿主選擇，從而稀釋了害蟲種群。

5、RNA干擾技術

RNA干擾技術是一種新興的生物防治策略，它利用小片段雙鏈RNA分子來特異性地沉默害蟲或病原體中的關鍵基因，從而控制病蟲害的發展。這一技術的作用機制是通過將特定基因的雙鏈RNA導入到害蟲體內，誘使害蟲體內的RNA干擾機制破壞相應的信使RNA，進而抑制該基因的表達。在森林病蟲害管理中，RNA干擾技術已經顯示出控制某些難治性害蟲的潛在能力。例如，通過向樹木或周圍環境中施加特定害蟲基因的干擾RNA，可以直接對害蟲的生存和繁殖造成影響。這種方法的一個關鍵優勢在于其高度的特異性，可以精確地作用于目標害蟲，而對其他非目標生物的影響極小。RNA干擾技術還可以用于改善樹木的抗病能力，通過病害易感性相關的樹木基因，可以嘗試增強樹木對特定病原體的抵抗力。這包括對抗真菌、細菌和病毒引起的病害。

6、免疫誘導技術

免疫誘導技術是通過激發植物自身的防御機制來抵抗病害的策略。這種技術通常涉及應用天然或合成的激發子，如苯并噻二唑，來激活植物的免疫系統，從而使植物能夠更有效地抵抗病菌和病毒的侵襲。免疫誘導技術可以作為一種預防性措施，減少化學農藥的使用。通過處理種子、苗木或直接施用于林地，免疫誘導劑可以增強樹木對多種病害的抵抗力。例如，用苯并噻二唑處理松樹可以減少由松材線蟲引起的病害發生率。實施免疫誘導技術時，需要考慮到激發子的濃度、施用時間和方法等因素，以確保最佳的防病效果。同時，監測處理后樹木的健康狀況和生長表現，以評估免疫誘導技術的長期效果。

綜上所述，面對森林病蟲害的挑戰，積極推廣和應用生物防治技術很重要。這些技術不僅能有效地控制病蟲害，還能維護和促進生態系統的健康與平衡。未來，隨著科技的進步和更多研究的開展，預期將有更多高效、環境友好的生物防治方法被開發出來并應用于實踐中。通過持續的監測和科學管理，生物防治技術將在保護森林資源及應對氣候變化中扮演重要角色。

（作者單位：113311遼寧省林業發展服務中心實驗林場）