城市园林植保生物防治技术的应用

黄秋萍

随着化学农药的长期和大量使用,而引起的农药残留、杀伤天敌、破坏生态平衡和污染环境、病虫的抗药性及再猖獗等问题的出现,生物防治已经越来越被人们深刻地理解和广泛应用。本文对生物防治在城市园林植物保护中的应用及其前景进行了综述。

1 天敌昆虫的利用

利用天敌防治害虫是人类的创举之一。天敌主要包括捕食性和寄生性天敌,如昆虫、蜘蛛、捕食性螨、线虫、鸟类及两栖类等。捕食性天敌昆虫涉及19个目,120多个科,其中蜻蜓目(Odonata)、螳螂目(Mantodea)、脉翅目(Neuroptera)的全部种类都具捕食性。寄生性天敌昆虫主要是膜翅目(Hymenoptera)、双翅目(Diptera)、捻翅目(Strepsiptera)、鞘翅目(Coleoptera)、鳞翅目(Lepodoptera)5个目98个科。

城市园林植物种类多,层次丰富,植被复杂,蜜源充足,具有良好的生存环境,有利于害虫天敌建立起较稳定的种群,发挥出自然控制害虫的作用。为了保护、利用自然天敌,首先应注意改善天敌生存的环境条件,补充天敌的食料和寄主,创造有利于天敌越夏、越冬的场所,使天敌种群能够顺利地生存、繁衍。如我国许多城市采取挂人工鸟巢招引啄木鸟、灰喜鹊及其他益鸟,防治蛀干类和鳞翅目害虫效果十分显著。其次,注意协调化学防治与生物防治的矛盾,注意选用特异性、选择性农药或生物农药,以减少对天敌的杀伤。主要昆虫天敌种类及防治害虫简介如下:

1.1肿腿蜂科 目前所知全世界肿腿蜂科约2000多种,可寄生鳞翅目、鞘翅目、膜翅目3个目22个科的50余种昆虫,其中天牛类占20种,有粗鞘双条天牛、双条杉天牛、松墨天牛、青杨天牛、星天牛、光肩天牛、桃红颈天牛、咖啡虎天牛、中华锯天牛、菊天牛、杉棕天牛、侧柏小蠹、梳角窃蠹、二齿茎长蠹、杨干象、六星吉丁虫、白杨透翅蛾、杨大透翅蛾、梨小食心虫等。

1.2赤眼蜂科 现今利用最多的是松毛虫赤眼蜂、舟蛾赤眼蜂等少数几个科,可防鳞翅目天蛾科、夜蛾科、舟蛾科、螟蛾科等8科54种害虫。

1.3茧蜂科茧蜂科是一个数量庞大的寄生蜂,仅优茧蜂亚科就达到600多个种,可寄生鳞翅目幼虫,鞘翅目成虫和幼虫,半翅目、膜翅目和脉翅目成虫,直翅目若虫等。

1.4蚂蚁 多数蚂蚁都是捕食性的。我国已知能捕食松毛虫的蚂蚁有48种,如弓背蚁属、蚁属、多刺蚁属、举腹蚁属、虹臭蚁属等。可防治松毛虫、松茸毒蛾、松针毒蛾、小眼夜蛾、舞毒蛾等。

1.5瓢虫 我国已知的捕食性瓢虫约234种,占全世界的1/4左右(庞雄飞,1991)。主要防治叶螨、粉蚧、蚜虫等。

此外,还有为数众多的寄生蜂如姬蜂科、小蜂科、寄生蝇类、捕食性蝽等天敌可以加以利用。大量散放天敌,不仅可以恢复原来天敌控制的环境,防治园林害虫,且能减少化学农药使用量而保护城市环境。我国已与十几个国家进行了天敌交流,引进了近120种天敌,对园林害虫的控制起到了积极的作用。

2 微生物农药的利用

微生物治虫由来已久,但直到1911年贝森纳(Berliner)发现苏芸金杆菌(Bacillus thuringiensis Berliner),才真正把微生物作为农药来使用。微生物杀虫剂具有对病虫害特异,防治效果好,对人畜、天敌安全,不污染环境,可通过生物技术及基因工程技术获得大量原料,不易产生抗性等优点。目前已经有来自细菌、真菌、病毒、原生动物及线虫等几十种微生物及其代谢物作为农药登记用于防治害虫。

2.1细菌农药的应用 Bt制剂是目前微生物农药领域中实现大规模产业化的一个主导产品,可防治松毛虫、枯叶蛾、尺蛾、刺蛾、毒蛾、卷叶蛾、天社蛾、蓑蛾、巢蛾、灯蛾等19个科56种害虫(喻子牛等,1985)。孙瑞学等(1998)用苏芸金杆菌粉树干注射法防治苹掌舟蛾校正死亡率达到98%以上。张刚应等(1999)用Bt乳剂1000倍液加0.05%洗衣粉防治国槐尺蠖幼虫虫口减退率达到92.2%,且长期使用Bt乳剂不仅提高了效果还可降低生产管理费用。我国已分离得到Bt分离株8000株以上,不同程度测试的菌株在2000株以上,发现了全世界已知83个亚种中的41个,并鉴定出12个新亚种,获得了一批高毒力或特异性菌。

2.2真菌的应用 在害虫生物防治中,虫生真菌应用相当广泛,近年来发展也很快。 目前,已知应用于生防的虫生真菌大多属藻状菌纲和半知菌纲,其中较为重要的种类有白僵菌、绿僵菌、镰刀菌、轮枝菌、拟青霉菌、座壳孢菌、虫生藻菌、雕蚀菌和穗霉、多毛菌等。

目前应用最广的是白僵菌B eauveria bassiana。 迄今为止, 已知这种菌的寄主昆虫达200 种以上, 现应用于生产上防治害虫的种类有30 种左右。早在1950 年,我国便开始利用白僵菌防治农林害虫的试验。目前, 利用其在生产上大面积防治马尾松毛虫,防治效果可达90% 以上。我国北方地区普遍采用白僵菌防治玉米螟、桃小食心虫, 效果十分显著。同时,开发了卵孢白僵菌防治苗圃地下害虫蛴螬。

镰刀菌Fusa rium 中的很多种类是昆虫的病原真菌。在自然条件下, 镰刀菌是控制害虫虫口密度、维持生态平衡的重要因素, 同时镰刀菌对寄生性植物、杂草和其它病原物的寄生特性决定了其在整个生物防治领域有着广泛的用途。 迄今为止, 虫生镰刀菌有20 种或变种(按Boo th 分类系统, 种名略) , 这些镰刀菌可寄生于8 个目的几十种昆虫上, 目前已应用于生产, 其防治的害虫主要有介壳虫、棉蚜、青杨天牛以及其它一些危害林木的鳞翅目、膜翅目及鞘翅目害虫。

拟青霉属p aecilomy ces 真菌是又一类重要的昆虫病原真菌。除了能侵染昆虫外, 还可以寄生在植物病原菌和植物病原线虫上。 据报道, 寄生于昆虫的拟青霉共有22种或变种(按Sam son 系统)。 这些拟青霉可以寄生在直翅目、半翅目、同翅目、鞘翅目、双翅目和膜翅目6 个目的数十种昆虫上。 其中比较重要的有粉质拟青霉P aecilomy ces f a rinosus、斜链拟青霉P. ca ten iolqip uus、环链拟青霉P. ca ten iannu la tus、细脚拟青霉P. tenu ip es、玫烟色拟青霉P. f um osoroseus 等, 它们能防治林木中各种害虫及部分地下害虫。

近年来,利用座壳孢菌A scherson ia 防治柑桔害虫及温室害虫的研究发展很快,北京农科院利用座壳孢霉防治温室粉虱,杀虫率80%~90%。

2.3病毒农药的应用 病毒农药是以核型多角体病毒(N PV ) 和颗粒体病毒(GV ) 为基础制成的生物制剂。目前, 已对菜粉蝶、茶毛虫、油桐尺蠖、美国白蛾核型多角体、茶小卷叶蛾颗粒病毒以及松毛虫质型多角体病毒大面积试用。我国广东中山大学昆虫研究所研制出一种微生物杀虫剂——斜纹夜蛾核型多角体病毒制剂, 对斜纹夜蛾有明显杀灭作用。 经较大面积防治试验和安全性试验, 该杀虫剂对斜纹夜蛾具有特效,且对环境无污染。1997年重庆市森林病虫害防治实验站用蜀柏毒蛾核型多角体病毒(PoNPV)防治三峡库区蜀柏毒蛾取得良好效果。

2.4病原线虫的应用 斯氏线虫S teinernem a 与异小杆线虫H eterehabd itis 是目前国际研究较多的昆虫病原线虫。这类线虫寄主范围较为广泛,且对寄主有很强的搜索能力,特别是对钻蛀性和土栖性害虫有很高的防效。 同时, 昆虫病原线虫可以人工繁殖。进展较快的有利用芫菁夜蛾线虫防治园林蛀干害虫,成本低廉,简便实用,应用已达数百万株树木。目前正在开展昆虫病原线虫的液体发酵工艺研究。现已发现,线虫与化学物质和微生物制剂联合使用,可增加线虫的生防效果。

3 抗生素类农药的利用

抗生素类是微生物(包括动植物和土壤中的微生物) 在生命活动中所产生的化学物质,能有选择性地抑制某些微生物生长或灭杀某些微生物。我国研制成功并大面积推广应用的防治植物病害的农用抗生素方面主要有: 井冈霉素、公主岭霉素、春雷霉素、多效霉素、农抗120、中生菌素、武夷霉素、庆丰霉素、克生霉素等十多个品种。已大面积推广应用于防治白粉病、炭疽病等。近年来开发投产的新品种阿维菌素更是开抗生素杀虫之先河,已成为防治多种害虫和害螨的最优良、最重要的品种之一,另外,新型药剂浏阳霉素、华光霉素杀螨效果较好,并对有益昆虫有保护作用。

20世纪90年代一些新的抗菌素得到开发,如链霉素、简青霉、梅岭霉素产生的抗生素正在逐步商品化,但较高的使用成本是抗生素类生物农药难以产业化的最大障碍。

4 生化农药的利用

生化农药(又名特异性农药),是指那些自然界存在的生物化学物质,经人工合成或从自然界的生物源中分离或派生出来的化合物,如昆虫信息素、昆虫生长调节剂等。昆虫信息素防治害虫是20世纪60年代以来发展的一种治虫新技术,我国已在昆虫信息素生物学、化学和应用领域开展了比较深入的研究工作。每种植物都含有各自的挥发物质,植物挥发性物质属于植物次生性物质,包括烃、醇、醛、酮、酯、有机酸等,其一般性气味组分即绿叶气味组分通过植物生物合成产生,可影响许多昆虫的行为。据研究,蚜虫在寻找寄主植物的识别过程中,寄主植物释放的植物次生性挥发物质(他感信息化合物)起重要的通讯引导作用,研究害虫时寻找寄主植物中所利用的化合物质及其感受机制,可为害虫的防治提供新的思路和技术途径,对利用天然生物活性物质抗虫育种、生物防治等具有重要的科学意义。

鉴定与合成的主要鳞翅目昆虫性信息素和性诱剂有马尾松毛虫、油松毛虫、白杨透翅蛾、大杨透翅蛾、杨干透翅蛾、蒙古木蠹蛾、舞毒蛾、槐尺蠖、茶尺蠖、桑尺蠖、松梢螟、桑毛虫、槐小卷蛾、金钱松小卷蛾、茶黄毒蛾等,还研究与实验了一些其他种类昆虫的信息素和引诱剂,园林植保中常见的有日本松干蚧、蚜虫、松叶蜂等性信息素,蚜虫报警信息素,主要用于虫情监测、诱捕配合治虫、干扰交配、害虫检疫、虫种鉴定等病虫害综合治理的实际应用中。

5 植物源农药的利用

植物源农药是指从植物中直接提取的某种具有农药功能的物质。世界各国从分布在楝科、菊科、豆科、卫矛科、唇形花科、杜鹃花科、马钱科、瑞香科、毛茛科、胡桃科、罂粟科、虎耳草科、樟科、蔷薇科、大戟科、马桑科、无患子科、鼠李科、锦葵科、山茶科、桃金娘科、五加科、夹竹桃科、马鞭草科、茄科、透骨草科、茜草科、天南星科、百部科、石蒜科、蓼科、蓝雪科等的6000多种植物中发现了近2000多种具有害虫防治活性的植物次生物质,其成分主要是生物碱、糖苷类、毒蛋白、精油、有机酸、酯、酮类、多聚炔与噻吩类以及萜类化合物。这些物质可以杀死、驱避或扰乱害虫生长发育,这就是植物源农药的基础。目前已有0.25%莨菪烷碱乳剂、0.3%印楝素乳油、0.5%藜芦碱醇溶液、10%烟碱乳油、7.5%鱼藤酮乳油、0.01%百部碱水剂、0.65%茴蒿素水剂、27.5%油酸烟碱乳油、27%皂素烟碱水溶性溶剂、苦参碱水剂、苦皮藤乳油等16种植物源农药登记注册。可防治蚜虫、蛴螬、天牛、木蠹、天幕毛虫、小地老虎、黄地老虎、油茶毒蛾、松毛虫、油桐尺蠖、松毛虫、金龟子、金花虫、金针虫、粉蚧、潜叶蝇等几十种常见园林植物害虫。从印楝中提取的印楝素(Azadirachtin)是当今国际公认的最有发展前景的植物性杀虫剂,其杀虫谱广,且对天敌安全。植物次生物中还有一大部分是昆虫激素类似物。拉方特等(1996)报道已鉴定出植物脱皮酮约150种,昆虫保幼激素类6种;其他的如从喜树中提取的喜树碱是一种植物性昆虫不育剂。从闹羊花及黄杜鹃中提取的闹羊花素-Ⅲ(Rhodojaponin-Ⅲ),从砂地柏中提取的脱氧鬼臼毒素(Deoxpodophllotoxin)和鬼臼毒素(Podophllotoxin),从阿拉伯茶(Cathn edulis)中提取的DL - 阿拉伯茶酮(Cathinone)及其他如马桑毒素(Coriamytin)、川楝素(Toosendanin)等,在研究应用方面也取得较大突破,向生产应用迈进了一大步。另外,对植物性光活化杀虫剂的研究进展也正日新月异。

6 生物防治的应用前景

随着世界科学技术的新发展,一些发达国家已将生物防治技术作为缓解当今世界所面临的五大危机的战略决策之一。不仅注重传统的生物防治方法,而且尤其注重分子生物学水平上的研究,特别是植物——害虫——天敌之间的相互作用、遗传工程、诱变微生物、生物降解有机农药等领域十分活跃。目前世界一些大化学农药公司已经开始拨款资助科研单位,开展天敌昆虫人工饲养大量繁殖技术和工厂化商品生产工艺等研究,国际上天敌昆虫的天敌公司已发展到80余家,北美已经商品化生产的天敌昆虫有130余种,经销商143家,英国的BCP天敌公司年创汇100万英镑。荷兰Koppert公司生产的天敌昆虫商品已占据欧洲大部分市场,广泛应用于果园、大田、温室以及园艺作物。我国在天敌昆虫产业化方面的投资与世界发达国家相比虽有很大差距,但在赤眼蜂人工繁育上实现了半机械化,平腹小蜂达到了商品化生产程度,全国有42 家登记注册的BT工厂,棉铃虫病毒杀虫剂完成了药检行政部门的注册登记手续。目前建成年产3万kg病毒杀虫剂工厂4座。由此可见,害虫生物防治在我国必将有广阔的发展前景。(收稿:2009-05-12)