昆虫病原微生物运用于蝗灾治理分析

2021-12-28宋语娇校彦赟

南方农业 2021年2期

宋语娇，校彦赟

（河南农业职业学院，河南郑州 451450）

蝗虫是一种世界范围内的农业害虫，1985 年开始在全球各地区形成新的暴发态势，遍及澳大利亚、西非、中亚、南亚等地区。近年来，非洲、澳洲、南亚等不少地区的蝗虫泛滥成灾。严重情况下，土蝗可能给作物造成10%～12%的经济损失，飞蝗可能导致作物产量损失45%～50%，甚至可能会导致作物绝收。一旦暴发沙漠蝗、飞蝗灾害，聚集成规模庞大的蝗群，进行长距离迁飞，可能造成跨区域性的为害，造成严重的经济损失。

1 国内蝗虫发生状况概述

1.1 蝗虫为害现状

水灾、旱灾、蝗灾并称为农业生产领域的三大自然灾害，在我国5 000 多年的历史发展中，有明确文字记载的严重蝗灾超过800 次，目前仍在为害我国农业生产，是我国农牧业生产必须要防治的一种重要害虫。1985 年以来，国内飞蝗常年暴发面积大于133.3 万公顷，个别区域的蝗虫虫口密度超过1 000 头/m2。草原蝗虫累计发生面积达6 700 万公顷，给农田以及牧场造成了严重的经济损失。我国作为农业人口众多的农业大国，必须抓牢、夯实农业这个国民经济的重中之重，千方百计做好蝗害防治，使国内农业生产持续发展、不断增产、进而保障粮食安全乃至于国家安全，为人们创设稳定的生活环境。

1.2 蝗灾为害特点

1）农区飞蝗频发。东亚飞蝗在我国主要分布于北纬42°以南，北到河北，南起海南，西到陕西，东至辽宁省葫芦岛以及渤海湾。一年发生世代数从北向南逐步增加，北方每年两代，南方2～4 代。最近几年，北方区域暴发了持续性干旱，部分区域退耕还草还湖、撂荒弃耕或者农田耕作粗放等现象较多，滋生东亚飞蝗的面积范围持续扩大，暴发程度逐年增大。

2）频繁跨境迁移。意大利蝗、亚洲小车蝗、亚洲飞蝗等多种草原蝗虫分布在国内北方草原地区，同时分布在和中国毗邻的蒙古国、哈萨克斯坦、塔吉克斯坦及吉尔吉斯斯坦等多个国家的草原。近年来，这些周边国家和我国的蝗虫大范围往来迁徙，为害相关国家的作物。例如，1999 年从外国迁入新疆塔城的蝗虫导致46.7 万公顷的作物受灾，严重受害面积超过了2 万公顷。

3）草原蝗虫暴发造成严重的经济损失，对市民生活造成严重困扰。草原土蝗连续暴发，常年发生面积将近700 万公顷，由于没有深入而系统地掌握草原蝗虫的成灾和暴发规律，没有准确预测预报其种群动态，防治工作只能处于比较滞后的态势，不少草原区域的牧草被草原蝗虫啃食一空，严重损害了草地畜牧业的发展，导致了严重的经济损失。例如，亚洲小车蝗曾经大肆侵入内蒙古赤峰市、呼和浩特市，河北省承德市、张家口市，北京市，对市民的日常生活造成严重困扰。

4）化学农药的大量使用，严重污染了农产品以及生态环境。现如今，国内蝗虫防治领域主要采取化学农药进行防治，如菊酯类、有机磷等多种广谱性化学农药，每年用量达到数千吨。化肥农药广泛而大量的使用，虽然在短期内降低了蝗虫虫口密度，挽回了经济损失，然而也导致了农产品以及环境污染，不少昆虫的天敌被普遍杀伤，再次暴发蝗灾的概率加大，人畜农药中毒事件等的负面作用非常显著，对农业、牧业的可持续发展非常不利。

2 可用于蝗灾治理的蝗虫病原微生物

2.1 蝗虫微孢子

蝗虫微孢子最显著的特点是能够通过感病雌性蝗卵传播给下一代。微孢子属［Nosema（Paranosema）］和变形微孢子属（Vairimorpha）被认为是最有前景的、可以替代化学农药防治蝗虫的微生物制剂，其在蝗虫的综合治理中发挥了重要作用。作为真核单细胞病原微生物，蝗虫微孢子能够对100 多种直翅目昆虫造成感染，其应用范围非常广泛，是最早开发和登记在蝗虫生物防治中应用的微生物制剂，也是目前唯一一种已经开发成为微生物害虫防治的微孢子。蝗虫取食了被蝗虫微孢子污染过的食物后，孢子即在蝗虫消化道中萌发，暴发性地突出极丝尖端，穿进寄主细胞和中肠肠壁细胞，到达血腔，进入感受性组织细胞如在脂肪体中开始无性裂殖生殖，将孢子的孢原质释放出来，并在寄主的细胞内大量繁殖，消耗蝗虫体内的能源物质，造成血淋巴甘油酯以及虫体总脂含量的快速降低，血淋巴脂肪酶活力大幅度提高，进而导致蝗虫发生畸形，延长其发育期并缩短其寿命，使其生殖能力逐步丧失。研究人员在蝗虫病虫体中的侧输卵管、卵细胞以及中输卵管中都发现了微孢子，微孢子可使蝗虫产卵量降低50%，孵化率非常低，取食量快速减少，其持续在寄主体内进行增殖，逐步破坏了寄主正常的生理机能等，造成蝗虫大量死亡［1］。

蝗虫微孢子治蝗理论在我国广泛应用后，推广使用该理论技术进行蝗虫防治的面积已经突破66 万公顷，在取得了良好经济效益的同时，还取得了良好的生态效益和社会效益。内蒙古和青海草原施用蝗虫微孢子已经9年，在对蝗虫进行微孢子检测时发现虽然时隔多年，但在蝗虫体内微孢子的寄生率仍然很高，这对于减少蝗虫种群数量发挥了重要作用。事实证明，微孢子能够在蝗虫种群中定殖，实现长期控制蝗虫规模的效果，确保蝗虫数量始终处于经济危害水平以下。微孢子在施用一次后，6～10 年内无需二次使用，在控制蝗虫规模上作用十分显著。采用微孢子理论进行蝗虫防治，不仅可以降低材料费的消耗，还可以减少人工的投入，是防治蝗虫规模最理想的生物制剂。

2.2 蝗虫病毒

广义上的蝗虫病毒指的是以蝗虫为寄生宿主的所有病毒，有些病毒可以在蝗虫体内不断增殖，但对蝗虫却不会造成为害；而狭义上的蝗虫病毒指的是将蝗虫作为宿主但对蝗虫有致命性的病毒。蝗虫病毒主要通过口感染宿主，一旦感染完成，会在蝗虫个体间进行传播。蝗虫病毒的宿主具有专一性，安全性较高，不会对人、家畜、家禽和农作物产生为害。目前，从蝗虫和蟋蟀体内分离出的病毒主要包括痘病毒和列晶病毒类群。1981 年报道的新疆西伯利亚蝗虫痘病毒是我国最早报道的蝗虫病毒，该病毒归为B 属病毒，没有纺锤体。在对蝗虫进行生物防治上，蝗虫痘病毒的运用较为广泛，目前使用最多的是昆虫痘病毒，该病毒是由Henry 从黑血蝗体内提取所得。此后，我国又陆续发现亚洲小车蝗痘、西伯利亚蝗、意大利蝗等多种蝗虫痘病毒。蝗虫痘病毒主要在细胞内寄生，与病原菌和真菌相比，蝗虫痘病毒无法实现大量生产，这是限制其广泛应用的主要问题。目前，学术界和实践中应用最多的仍是黑血蝗痘病毒（M.sanguinipes EPV），该病毒也是目前唯一能够实现量产的蝗虫痘病毒，已经在蝗虫生物防治领域得到了广泛应用。但到目前为止还未完全搞清楚该病毒的复制机制、病理机制和寄主范围。

2.3 蝗虫病原真菌

昆虫病原真菌是昆虫病原生物群中的最大类群。野外调查中发现，越冬昆虫60%的疾病由真菌感染而引起，病原真菌是最先被利用、最早被发现的一种昆虫病原微生物。从20 世纪80 年代开始，国际社会开始加大对蝗虫生物防治的研究力度，对蝗虫致病真菌进行大规模的筛选。在国际热带农业研究所的帮助下，先后从也门、西非等国家的土壤中筛选出300 多个能对蝗虫规模进行有效防控的菌株，对其产生的毒性、稳定性、抵抗紫外线和高温的能力、孢子稳定性等特性进行了测试，以此确定菌株的推广应用前景。经过测试检验后，金龟子绿僵菌在毒性作用上较为明显，同时还获得了一些能够发挥作用的其他菌株，如球孢白僵菌和小团孢属等［2］。当前采取人工增殖方式来毒杀蝗虫的主要病原真菌包括白僵菌、绿僵菌以及黄绿僵菌等。此外，还报道了一些在田间示范上发挥了显著作用的菌株，如小团孢属、蝗噬虫霉和轮状镰刀霉菌。在非洲进行大面积实验的是杀蝗绿僵菌，在防治沙漠蝗虫方面展现出了显著的效果，应用前景广泛。近些年来，科学家对真菌致病机理加大了研究力度，取得了重大的研究进展。昆虫绿僵菌产生大量酶的同时产生次生代谢物，这些物质可以渗透到昆虫的体壁和其他组织中，从而实现侵染和寄生。专门在蝗虫体内寄生的黄绿僵菌可以分泌多种蛋白质近酶、几丁质酶、细胞色素P450 等物质，这些生物具有强大的适应能力。此外，研究人员在黄绿僵菌菌株的培育、生产、防治对象上也得到了有效扩展，许多国家使用杀蝗绿僵菌生物农药都取得了显著的效果，产品在多地进行试验的效果都非常明显。