蝗虫生物防治现状及发展趋势

2021-12-06位盈

湖北植保 2021年1期

位盈

(山西农业大学山西晋中 030801)

蝗虫又叫“蚱蜢”，其种类繁多，据目前全球数据统计已多达上万种，而且分布遍及温带、热带地区。蝗虫繁殖能力极强，飞行距离远，全世界超过4680万hm2土地、12.5%的人口常年受到蝗虫灾害威胁，尤其是非洲、红海沿岸及西南亚地区是蝗虫侵害的重灾区。生物防治手段是一种环境友好型防控措施，它相比化学农药而言对自然环境和其他动植物的影响较小，对调节蝗虫种群密度有较好效果，从现代病虫害防控的趋势来看，生物治蝗是必然出路。

1 蝗虫生物防治现状

生物防治技术和手段作为化学农药防治的补充和替代性措施，以适应全球环境保护和生态建设的需要备受推崇，全世界各主要地区都已经达成了思想共识。目前在蝗虫生物防治措施上总体上可以分为两类，一是生态防治，二是微生物防治。

1.1 生态防治

生物多样性、复杂性、平衡性是生态系统的基本特点，整个系统都遵循食物链规律，虽然蝗虫种类繁多，破坏力惊人，但也存在很多自然天敌，如蛙类，据相关统计，每只青蛙一个夏季平均可捕食1000余头蝗虫，而一只成年泽蛙，每天便可消灭50-266头蝗虫，平均每月可吃掉近5000头；蜘蛛，虽然蜘蛛无法对抗冲击力强大的蝗虫群，但仍然可以消灭很多落单蝗虫；鸟类，鸟类是消灭蝗虫等害虫的主力军，它们在育雏阶段需要大量食物，而蝗虫为提供了充足食物来源。自然界中喜食蝗虫的鸟类包括燕鸻、白翅浮鸥、田鹩、粉红椋鸟等，其中燕鸻和粉红椋鸟表现最为突出，粉红椋鸟每只每天可吃120-180头蝗虫；禽类，鸡鸭鹅等禽类也是蝗虫的重要克星，蝗虫是禽类营养的重要来源，以鸭子为例每只每天正常情况下可消灭250-300头蝗虫，此外螳螂和蜥蜴等也是蝗虫的宿敌，尤其对飞蝗有较大杀伤力。我国在探索生物灭蝗的过程中，就大量借助蝗虫天敌的作用，比如20世纪80年代，我国新疆阿尔泰地区根据粉红椋鸟的迁徙特性，曾采用人工筑巢的办法，吸引大批量粉红椋鸟迁入本地，有效降低了蝗灾损失。虽然这种防治方法非常环保简单，但面对巨量蝗群其防控能力也比较有限，难以抑制其繁，对蝗虫种群规模的影响不大。

1.2 微生物防治

微生物技术是病虫害防治的重要手段，具有抑制蝗虫繁殖，灭绝整个种群的作用，目前可用于灭蝗的微生物主要有蝗虫微孢子、病原真菌、原生病毒及细菌等，相关研究综述如下：

1.2.1 蝗虫微孢子

蝗虫微孢子是一种原生寄生虫，为单细胞真核生物，每个细胞都是独立的生命个体，能够单独完成一系列生命活动。蝗虫微孢子经消化道进入蝗虫活体内进行大量繁殖，吸食蝗虫身体营养，使其细胞组织受损，破坏其生长发育功能并最终致其死亡。蝗虫微孢子寄生能力非常强，研究发现初期感染的蝗虫没有明显的外部症状，生命体征没有异样，但随着感染程度加深，蝗虫体色由浅变深，且病虫腹部出现膨胀开裂的情况。蒋湘，石旺鹏将蝗虫微孢子用于对青海天峻县草原蝗虫的防治实践中，结果显示在第三龄盛发期用药约3周后，蝗虫虫口减退率达到60%以上；蝗虫染病率高达61.1%[1]。问锦曾研究异源微孢子虫对东亚飞蝗和黄脊竹蝗的影响，通过生物实验观察，东亚飞蝗的主要感染杂拟谷盗微粒子虫(Nosemawhitei，NW)感染率高达96.7%，感染类型为虫体脂肪以及肠横纹肌；但致死速度较慢，致死率不理想，观察发现染病蝗虫15d死亡率21.5%，30d死亡率75.6%，且多死于蜕皮过程中。玉米螟微粒子虫(Nosemafurnacalis，Nf)对竹蝗的感染率和致死率都比较高，初期感染可达到90%以上，且14d内蝗蝻死亡率高达75%，最短死亡周期为3d-4d[2]。

1.2.2 病原真菌

病原真菌是导致生物疾病的主要因素，农向群等提出“真菌基于昆虫的灭杀性源于彼此之间的共同进化，病原真菌感染蝗虫并致其死亡的过程，是真菌与虫体的相互作用结果，包括侵入、寄生、成病致死三个阶段”[3]。80年代国际生物防治研究所从西非、中东等土壤和病虫体内发现300多种菌株并将其用于对沙漠蝗的活体测试，结果显示毒性最大的是金龟子绿僵菌，同时分离得出白僵菌和小团孢属等可有效防控沙漠蝗的真菌。石佑慧研究发现绿僵菌对防控蝗虫具有较好作用，类枯草杆菌蛋白酶Pr1可以溶解蝗虫表皮蛋白成分，为菌丝侵入提供条件，但MabrlA对蝗绿僵菌细胞壁成分的含量和分布构成较大影响，会导致蝗绿僵菌的抗逆特性和侵染致病能力下降[4]。随着生物科技的发展，目前我们在菌株选育、生产制造、剂型配对和防治对象上取得了较大进步，研制生产出了杀蝗绿僵菌生物农药，通过针对性试验显示效果良好。同时，生物科学家还尝试在真菌农药中添加一些辅助物质生成新的生物剂型，以此提高病原真菌农药的杀蝗效果。

1.2.3 蝗虫病毒

此种病毒也是一种寄生病毒，是以蝗虫为原生宿主，但病原性不在虫体上体现，该病毒具有极强传染性，可由从个体扩散到整个种群，其病毒仅对蝗虫有害，不会威胁到人畜、禽以及农作物等，是一种非常安全的生物防控手段。目前已知的蝗虫病毒是从蝗虫和蟋蟀身上提取的痘病毒和列晶病毒，因为大多数蝗虫痘病毒为细胞内寄生病毒，所以无法短时间大批量生产获得，相比真菌利用优势不明显，生物学家通过长期研究和大量实验，终于在黑血蝗体内提取出来唯一可以体外量产的痘病毒，但即便如此当前仍没有完全弄清其病毒复制机制和寄主范围，实际应用较少，开发潜力仍较大。列晶病毒较难直接制作生物制剂，目前也没有从蝗虫体内分解出来，有关报道表明可从棉铃虫中提取核型多角体病毒(NPV)，并尝试引向蝗虫体，但目前尚处于研究阶段。况文东等在NPV病毒生活周期及宿主抗病毒反应的研究中，提到：“在NPV病毒感染周期中，会产生芽生型病毒(BV)和包涵体病毒(ODV)两种子代病毒，使用昆虫细胞培养可以较容易得到这两种病毒，然而ODV的病毒传染性较低，所以只有依靠BV病毒进行细胞间传染”。同时表明由于蝗虫痘病毒和脊椎动物痘病毒在性质上存在多种相关性，有可能存在病毒性延伸侵害，应当谨慎使用[5]。

1.2.4 蝗虫细菌

目前有效的蝗虫细菌主要是在杆菌属Bacillussp.和假单胞菌属Pseudomonassp，国内第一株类产碱假单胞菌是从四川乐山的黄脊竹蝗中分离出来的，通过一系列生物试验，证实此菌对土蝗、飞蝗和蚁蝗虫的感染及致死率较高。生物农药的开发和利用关键在于突破增效剂型的研发创新，张晓江提出通过分离出能产生几丁质酶的黏质沙雷氏菌，将其与类产碱假单胞菌予以混合生物制剂，可以明显提高单一菌种的杀蝗功效[6]。姚萌报道以KN11病菌制成的生物药剂在田间试验中，可对美国白蛾等害虫造成70%以上的杀灭效果[7]；张贤研究报道Bt菌株对不同农药存在不同的敏感性，通过杀虫活性测定数据结果显示，Bt杀虫剂与化学杀虫剂协同使用可极大地提升杀虫功效，而这种Bt毒素对戟纹蝗、沙漠蝗的中肠组织也会造成严重损害，具有用以灭杀蝗虫的较大价值[8]。

2 蝗虫生物防治的发展趋势

21世纪以来，随着人类在基因工程学、分子生物学、细胞及酶工程等领域不断取得新突破，生物制剂研发能力也得到极大提升，生产出一大批生物农药产品，在病虫害防治方面有着极大的应用前景和良好的社会效益、经济效益，在蝗虫生物防治方面其发展趋势主要有以下几点：其一广谱、抗逆性蝗虫生物制剂研发结合生物遗传技术，筛选有效菌株研究蝗虫的生物遗传规律及与病源生物的热量生态关系，选择在阴天或蝗虫栖居地施药，有效抑制蝗虫次生种群繁殖；其二，重要的防蝗代谢产物筛选与其表达调控网络改造有机结合；其三，绿色防蝗生物制剂技术和剂型研究相匹配，这些绿色生物制剂包括蝗虫微孢子生物制剂、蝗虫天敌生物制剂、蝗虫信息化合物制剂以及防蝗真菌制剂等，研究新型微生物种类，研制新剂型和释放技术，提升可控性和灭蝗效果；其四，生物制剂与化学合成制剂协同利用，在病源生物制剂等研发同时加入具有提升生物毒性的化学药物成分，以此增强生物制剂的灭杀功能；其五，生物技术与综合防治措施相统一，科学制定系统化的防蝗方案，采用综合化防控手段，以生物防蝗技术和生物农药为主要武器，对蝗虫种群进行规模化灭杀，同时在结合人工设备诱杀、天敌捕杀、环境整治、群防群治等各种有效手段提升防控保障性。