计划烧除对松材线虫的影响

陶佳慧，肖 炜，杨 伟，董峻廷，陈小伟，刘发林

（中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004）

松材线虫病又称松树萎蔫病，是由松材线虫Bursaphelenchus xylophilus引起的一种毁灭性的松树病害，可危害50 多种松属树种和少数非松属树种，造成巨大经济损失[1-5]。松墨天牛Monochamus alternatus是传播松材线虫病的主要媒介昆虫，线虫通过松墨天牛成虫取食和雌虫产卵造成的伤口入侵健康松树，使得松树在短期内大量染病死亡[6-8]，因而控制松材线虫病的传播媒介（松墨天牛）的扩散对于防治松材线虫病至关重要。

目前，多采用物理、化学、生物等技术控制天牛种群密度，如应用诱捕器、黑光灯、诱木诱杀等方法进行物理防治[9-10]；采用人工与飞机喷药或树干注射药剂进行化学防治，一般采用具有触杀、胃毒和内吸作用、渗透性强的药剂（如倍硫磷、噻虫啉、甲维盐、氯胺磷乳等）[11]；而生物防治常以释放球孢白僵菌Beauveria bassiana、金龟子绿僵菌Metarhizium anisopliae等病原微生物粉剂和花绒寄甲Dastarcus helophoroides及肿腿蜂Sclerodermusspp.等天敌昆虫为主[12-15]。虽然国内外学者对松墨天牛和松材线虫病的防治进行了大量研究并取得了有效进展，然而，各种防治理论与技术都存在一定的局限性。物理防治技术大面积推广比较困难；化学防治成本较高、容易带来二次污染；生物防治成效较慢。因此为了预防和控制松材线虫病的发生和蔓延，探索有效防治技术，本研究尝试用计划烧除来控制松材线虫的媒介昆虫的种群密度。

计划烧除是指在人为控制下有计划、有目的地在一定生态条件下用低强度火烧，烧除林下可燃物，为预防森林火灾、促进天然更新、改善野生动物饲料源和减少森林病虫害等一个或几个目标而获得一定的预期效果的技术。计划烧除是利用林火的有益作用，减少可燃物及枯枝落叶中的病源、虫源，是人工林健康经营的重要措施。国内外研究表明，计划烧除可以减少虫害的大规模暴发，如今已被作为一种策略用于防止蛀干害虫的发生[16]。王瑞君[17]研究发现秋季比春季更适合用低强度计划火烧防治落叶松毛虫Dendrolimus superans和分月扇舟蛾Clostera anastomosis，火烧样地比对照样地的落叶松毛虫虫口密度下降了1.793 倍，分月扇舟蛾的感虫株率下降了78.56%。孙丽娟等[18-19]做过计划烧除防治落叶松落叶病的研究，结果表明烧除地表的染病落叶，能达到减少和控制病害的目的，防治效果明显。黑龙江大庆迎春林业局采用计划烧除技术对灰斑病林、杨叶锈病林和杨烂皮病林进行防治，平均防效分别为76.9%、83.7%和79.02%，效果显著[20]。王瑞君[17]等在大兴安岭地区、伊春地区、黑河地区和牡丹江地区用计划烧除防治森林病虫害，试验结果表明，一定强度的计划烧除对在枯枝落叶层越冬的虫害和叶部病害防效良好。计划烧除对森林病虫害的影响研究越来越受到重视。本研究在试验林分内设置低强度计划烧除处理，研究火干扰对松墨天牛种群密度的影响以及对松材线虫病的防治效果，由此找到一种有效的防治松材线虫病的新技术，在松材线虫病防治的理论与技术上具有创新意义。

1 试验地概况

试验地设在湖南省长沙市宁乡市道林镇，位于112°39′～112°47′E，27°55′～28°06′N，丘 陵地貌，地势西北与东南较高，中部为冲积平原。道林镇属于中亚热带向北亚热带过渡的大陆性季风气候，受季风影响比较强烈，冷暖空气的交替比较明显，四季分明，水热充足，年平均气温16.6℃，年平均降水量1 384.2 mm。主要植被类型为马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、楠竹Phyllostachys heterocycla纯林、其他阔叶混交林以及柑桔Citrus reticulata Blanco、油茶Camellia oleifera、油桐Vernicia fordii、乌桕Sapium sebiferum等经济林，森林覆盖率达42%。

2 材料与方法

2.1 材料与仪器

诱捕器、APF-Ⅰ型引诱剂均由福建辰康农林科技有限公司生产；另外试验过程中还需用到解剖工具、纱布、蒸馏水、离心机、胶头滴管、载玻片、盖玻片、显微镜等各种材料与仪器。

2.2 试验方法

2.2.1 样地设置

2019年4月11日在试验区选择健康林分（Ⅰ：林分内暂时没有发生松材线虫病）、感病未防治林分（Ⅱ：林分发生松材线虫病但病木未清除）以及感病已防治林分（Ⅲ：林分内发生松材线虫病且病木已被砍伐、迁地烧毁、伐蔸施药），每种试验林分分别设对照样地-1 和计划烧除试验处理样地-2，且重复3 次，其编号如图1所示。每组样地的间距至少50 m，而3 种类型样地的间距1 000 m 以上。

图1 样地设置情况Fig.1 Sample settings

2.2.2 样地普查

先用林间症状诊断法（整个树冠针叶变成红褐色，倒挂枝上不脱落，远观似火烧状，病树树干上通常能够观察到天牛产卵刻槽、蛀屑，嫩枝上可见松褐天牛补充营养的取食痕迹。）对外观表现出症状的树种编号记录筛选出疑似病株，以五级流脂法作为判断标准，即4～5月用打孔器在树干胸高1.3～1.5 m 处打一直径为10～15 mm深至木质部的圆孔，观察树脂分泌情况，以三级流脂（树脂沉积在孔口下缘）作为感病标准，马尾松表现三级流脂及以上时被视为染病体，并用红油漆在染病体上标记编号。

18 个试验样地大小均为30 m×30 m，林分为马尾松人工林被破坏后形成的残次林，林下更新层及灌木层较少，林窗中散生少量其他阔叶树种。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类样地位于中坡，样地内分别平均有马尾松57.1、54.7、56.4 株，平均高、胸径、年龄约分别为8.5 m、24.3 cm、28.2年，郁闭度0.8；Ⅱ-1-1、Ⅱ-1-2、Ⅱ-1-3 样地内分别有松材线虫病死木5、6、5 株，Ⅱ-2-1、Ⅱ-2-2、Ⅱ-2-3 样地内分别有松材线虫病死木11、14、9 株；Ⅲ-1-1、Ⅲ-1-2、Ⅲ-1-3 样地内分别有患松材线虫病并被砍伐的树蔸11、14、13 株，Ⅲ-2-1、Ⅲ-2-2、Ⅲ-2-3 样地内分别有患松材线虫病并被砍伐的树蔸12、16、9 株。

统计Ⅱ、Ⅲ类12 块样地内的松材线虫病死木，然后清理Ⅰ-2、Ⅱ-2、Ⅲ-2 计划烧除试验处理样地9 块，砍除杂草、灌木、打枝（乔木树干上2.5 m 以下的枝条）并在计划烧除样地四周开设至少10 m 宽的控制线，以防跑火形成森林火灾。

2.2.3 诱捕器设置与成虫观测

2019年5月底开始在林间进行诱捕试验。在每个样地各悬挂一个诱捕器，将诱捕器悬挂在各样地中心位置，保证集虫桶底端离地面1.5 m，砍除诱捕器四周的杂草、灌木及枝下高低于2 m 的树枝，保持空气流通。为避免集虫桶积水（积水会使松材线虫脱离天牛虫体），在集虫桶底部钻8个直径约2 mm 的排水孔。

诱捕期间每隔10 d 观察记录一次诱捕到的松墨天牛成虫数量（包括雌、雄虫数量及诱捕总数）、松材线虫携带数量（包括雌、雄天牛平均携带数量及线虫总数），每隔20 d 更换一次引诱剂。

2.2.4 计划烧除试验

松墨天牛的卵、幼虫及蛹期均生活在树体的韧皮部及木质部内，隐蔽性很强，不易被发现，因此防控效果欠佳，而成虫期是松墨天牛生活史唯一暴露在树干外的阶段，是松墨天牛防治的重要突破口。松墨天牛成虫取食期及雌虫产卵期是传递松材线虫的关键期，且在成虫取食20 d 左右时，线虫传播量达到高峰，因而选择在松墨天牛羽化高峰期进行防控，能最大限度地减少松材线虫的扩散传播，预防松材线虫病的暴发[21]。

选择松墨天牛羽化盛期，连续放晴五天，天气干燥且无大风，火险等级3 级以下、风力3 级以下的时期在试验样地进行计划烧除。本研究于2019年6月28日傍晚实施计划烧除试验。点火前先测定风向和风速，然后使用手提滴油式点火器在林内每隔5～10 m 逆风方向点烧。

2.2.5 松墨天牛雌雄鉴别

根据松墨天牛的外部绒毛和触角鉴别雌雄。雄虫第1、2 节和第3 节基部具有稀疏的灰白色绒毛，触角全长超过体长的1.5 倍；雌虫除末端2～3节外，其余各节均被稀疏的灰白色绒毛，触角长约等于体长或仅超过体长的1/3。

2.2.6 松材线虫的分离和计数

自2019年5月23日起到7月18日，每隔10 d收集一次松墨天牛，每次捕获的松墨天牛均按照上述方法进行线虫的分离和计数。

1）线虫分离步骤：从每期诱捕的天牛中随机抽取总数的1/3 作为试验样本（避免虫体干瘪死亡的天牛），将其剪碎后用2 层纱布包裹后，放入已加入7 mL 蒸馏水的10 mL 离心管中，使包裹天牛碎片的纱布完全悬浮式浸泡在水中（图2），静置24 h 后，用镊子将包裹天牛的纱布从离心管中取出，然后将离心管置于离心机中，以3 000 r/min离心3 min，弃上清液[22-23]。

图2 分离后的松材线虫的显微影像Fig.2 Microscopic image of isolated Bursaphelenchus xylophilus

2）线虫计数：充分震荡弃上清液的离心液，后用胶头滴管吸取，滴一滴在载玻片上，盖好盖玻片，在显微镜下观察松材线虫并计数，重复操作5次（每次都充分震荡后滴取再观察计数），最后清点数量，计算每头天牛携带线虫量。其计算公式如下：每头成虫携带量=5 次观察平均数(条/滴)×总滴数

2.2.7 数据处理

用Excel 2010 软件和SPSS 23.0 等软件进行数据处理，用One-way ANOVA 软件进行方差分析，用Duncan’s新复极差法检验，比较各处理间的差异。

3 结果与分析

3.1 计划烧除对松墨天牛成虫的影响

3.1.1 3 种林分类型对照样地与计划烧除样地间雌、雄性松墨天牛数量的比较

计划烧除后10 d 内诱捕到的雌、雄性松墨天牛数量与计划烧除前比较分析发现，对照样地内雌、雄性松墨天牛数量无显著性差异，而计划烧除试验样地内雌、雄性松墨天牛数量火烧前后差异显著（雌：F=13.058，df=1,7，P=0.009＜0.01；雄：F=11.945，df=1,7，P=0.011），结果表明火烧后松墨天牛数量显著低于火烧前，即计划烧除可减少马尾松林内松墨天牛种群数量（图3）。

图3 计划烧除前后雌、雄性松墨天牛数量变化Fig.3 Changes of M.alternatus before and after prescribed burning

3.1.2 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类样地间松墨天牛成虫数量的比较

对火烧前后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3 种类型样地每期诱捕的松墨天牛雌雄成虫的平均数分析发现，样地Ⅱ-2 和Ⅲ-2 的成虫数量在火烧前后有显著变化（Ⅱ-2：P=0.011；Ⅲ-2：P=0.025），即实验组Ⅱ、Ⅲ在计划烧除处理中的效果明显优于对照组Ⅰ，且Ⅱ-2 的防治效果要高于Ⅲ-2（图4）。

图4 计划烧除前后松墨天牛成虫数量变化Fig.4 Changes of M.alternatus adults before and after prescribed burning

3.2 计划烧除后雌、雄松墨天牛携带松材线虫平均量的差异

2019年5月23日至7月18日期间，对3 种林分类型对照样地的雌、雄松墨天牛成虫每期携带松材线虫量的平均值进行方差分析，松墨天牛雌、雄成虫携带松材线虫量的平均值差异显著（F=6.211，df=1,18，P=0.023，P＜0.05），表明雌性松墨天牛平均携带的松材线虫量远高于雄性，而松材线虫主要通过成虫取食和雌虫产卵造成的伤口进行传播，即雌性松墨天牛传播松材线虫的量更大（图5）。

图5 雌、雄松墨天牛平均携带松材线虫量Fig.5 The average quantity of B.xylophilus carried by M.alternatus

3.3 计划烧除对松墨天牛携带线虫的影响

整个诱捕期内，3 种林分类型对照样地雌、雄松墨天牛携带松材线虫平均值无显著差异，表明雌、雄松墨天牛携带松材线虫量都不会因为天气、时间以及松墨天牛处于羽化期（初期、盛期、末期）等自然因素而发生显著改变。计划烧除试验样地在火烧后的10 d 内，雌、雄性松墨天牛携带松材线虫量无显著差异（雌：F=2.484，df=1,4，P=0.190；雄：F=3.499，df=1,4，P=0.135），而火烧后的10～20 d 内，线虫携带量都和计划烧除前存在显著差异（雌：F=20.702，df=1,4，P=0.010；雄：F=13.323，df=1,4，P=0.022），雌性天牛携带松材线虫的平均值从1 135 条/头降低到6 条/头，雄性天牛平均携带量从397 条/头下降到35 条/头。即火烧后的10 到20 天内，计划烧除试验样地的雌、雄性松墨天牛携带松材线虫量都远远低于火烧前。实验结果初步表明，计划烧除能够控制松材线虫，但防治效果并不一定是在火烧后立即显现（表1和表2）。

4 结论与讨论

4.1 结 论

计划烧除前后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类样地松墨天牛雌成虫数量分别减少了88.24%、75.00% 和94.74%，雄成虫数量分别减少了77.78%、81.82%和88.89%；计划烧除试验样地雌性天牛携带松材线虫的平均值从1 135 条/头降低到6 条/头，雄性天牛平均携带量从397 条/头下降到35 条/头。计划烧除后3 种样地林分中松墨天牛种群数量及其携带松材线虫数量显著减少，表明计划烧除能够有效降低松墨天牛种群密度，降低松材线虫携带量，从而控制松材线虫病的扩散蔓延。

4.2 讨 论

已有研究表明：松墨天牛携带的松材线虫是在天牛羽化后但尚未飞出病树时就已经移到天牛体表，再通过天牛腹部气门进入天牛体内[24]。本研究计划烧除后10 d 内，雌、雄松墨天牛携带松材线虫量无显著变化，而计划烧除后10～20 d，携带量显著下降，这可能是因为处于树干上部的天牛成虫并未受到火烧的影响，其携带的线虫自然也未受到火干扰影响，但树干中下部的天牛成虫、蛹或线虫则不可避免的受到火烧干扰。这也就是火烧后松墨天牛数量剧降而线虫携带量却延期骤降的关键所在。雌性松墨天牛成虫携带的松材线虫量显著高于雄性松墨天牛，与王宾[25]等人发现雌成虫携带松材线虫量是雄成虫的1.29 倍左右的结果一致。计划烧除显著降低了马尾松次生林内松墨天牛种群密度，但其原因究竟是高温杀死了马尾松木质部内的蛹还是高温致死了羽化出的天牛成虫、或是其他作用机理及多种因素的综合作用，需要进一步的研究探索。Ⅲ-2 样地计划烧除防治效果不如Ⅱ-2 的主要原因：其一，可能是由于在松材线虫病发区，患病树对松墨天牛有很强的引诱产卵作用且松材线虫病枯死树初期常显小集团分布，使松墨天牛成虫常呈集中分布。其二，Ⅲ-2 样地中的患病死树已被砍伐和就地烧毁、伐蔸施药埋于土中，使天牛分布较为分散。就地烧毁患病死树过程的热量、烟熏使松墨天牛成虫向周边扩散，因此Ⅲ-2 样地计划烧除效果不如Ⅱ-2[26-27]。

林内计划烧除防治松材线虫病为国内外创新研究，防治效果比较明显，防治成本显著降低，方法简便，容易掌握。不仅可以防治松材线虫病的爆发，还能促进地表枯落物的转化，降低林分燃烧性，增强土壤肥力。计划烧除成本低，见效快，可弥补现存防治技术的不足，具有较好的应用前景。但该方法尚处于初试阶段，其防治机理及大面积推广应用前景还有待进一步的探索。