J2020紫光诱捕松褐天牛技术的应用研究

2022-09-08邵建英邱慧敏邱家生刘小莉

农业灾害研究 2022年7期

邵建英，邱慧敏，邱家生#，刘小莉

1.赣州市金电电子设备有限公司，江西兴国 342400；2.景德镇学院，江西景德镇333400

1 J2020紫光诱捕松褐天牛技术背景

松材线虫病是全球森林生态系统中最具危险性、毁灭性的病害之一[1]。在我国，松材线虫病于1982年首次在南京发现，虽然得到全力防治，但近40年来，全国因松材线虫病损失的松树累计已达数10亿株，造成的直接经济损失和生态服务价值损失上千亿元。截至2021年，我国20个省级行政区发生过该病害，呈现向西、向北快速扩散态势，最西端达四川省凉山州，最北端已在辽宁北部多个县区，并已入侵多个国家级风景名胜区和重点生态区。同时，疫情发生区域突破了传统理论提出的年均气温10℃以上的适生界线，危害对象由过去的马尾松、黑松扩大到红松、落叶松等松树种类，疫情直接威胁我国近600 000 km2松林资源安全。经研究分析，我国所有区域都是松材线虫病的适生区，所有松树种类都有可能感染松材线虫病，如不采取有效措施，森林资源损失将不可估量。

在以往的技术防控措施中，对松材线虫病传播的主要媒介昆虫松褐天牛的防控是当前防治松材线虫病最主要、也最有效的技术手段之一。

从2015年开始，本研究从光的波长、能量、功率、种类等方面进行研究，找到一种松褐天牛最敏感的光源和该种光源的制备方法（命名为：J2020紫光灯），开发了防松褐天牛二次逃逸装置和相关配套的监测预警信息管理系统、巡护管理手机App。该技术具有以下创新：

一是技术方法创新。由于松褐天牛的弱趋光性特点，一般的光难以对其产生趋光效应[2]。笔者通过大量的试验，确定同时满足波长为380～420 nm、功率100～200 W、能量大于0.16 W/m2的热光源，可对松褐天牛产生明显的趋光反应；确定了在石英管中充入含量为87.3%汞和13.7%卤化亚铁，从而获得具备该光源特性的方法，为该光源的规模生产得到了保证（摘自本发明专利公布文件）。

二是设备创新。为了防止诱捕到的松褐天牛从诱捕器中跑出来，研究出可防止松褐天牛二次逃逸的诱捕装置（授权专利号：ZL202120133703.7），即将诱捕器中的集虫器设计为漏斗形状，同时将集虫器底部设计内部延伸的漏斗形状的延伸部，延伸部向防逃逸结构内部延伸40～60 mm，由于增加了延伸部，松褐天牛掉入防逃逸结构后不易逃逸出来。

三是松褐天牛笼养对比研究。通过对一套J2020紫光诱捕装置防控面积中疫木收集进行松褐天牛笼养，较好地解决了同等自然林地中松褐天牛在林间的数量、自然羽化的时间、自然羽化过程中松褐天牛性成熟与否的变化，以及J2020紫光诱捕装置林间的有效防控面积的再核定、捕获效率核定、捕获松褐天牛的时间和松褐天牛自然羽化的时间一致性等因为林间松褐天牛虫口基数未知而难以解决的大部分的技术难题。

2 应用点概况

根据《江西省林业局关于印发〈江西省松材线虫病防控“三年攻坚战”行动方案〉的通知》赣林防发〔2019〕12号的“江西省2019年松材线虫病疫情发生程度分级情况”，于2020年5月至2021年12月，选择了被分别认定为疫情发生轻度的全南县、资溪县、崇义县、浮梁县；疫情发生中度湾里区、新建区、贵溪市、德兴市；疫情发生重度的南康区、兴国县、万安县共11个县（市、区）作为应用点，进行了J2020紫光诱捕松褐天牛的应用，并按照《J2020紫光松褐天牛技术的林间作业标准》的作业规程进行数据的采集、上报、统计、分析。

3 应用研究基本情况

3.1 装置的选择

本应用研究选取赣州市金电电子有限公司自主研发的J2020紫光松褐天牛诱捕装置，该装置的诱捕器为黑色十字形塑料材料，通过太阳能供电系统外连该公司研发的专用J2020紫光灯。

3.2 安装方法

在林间定点选好安装J2020紫光松褐天牛诱捕装置的位置后，就近选择具有林窗的空地安装太阳能供电系统，然后悬挂J2020紫光松褐天牛诱捕器。悬挂时，用直径5 mm粗钢丝绳的一端绑上约200 g的螺母，对准马尾松上部高度合适的横向伸出的粗枝，将带绳索的螺母抛过粗枝，使绳索压在粗枝上作为悬挂诱捕器的支点。螺母落地后解除绳索端的螺母，同时绑上J2020紫光光诱捕器。剪断未绑诱捕器的绳索另一端并牵引拉动，从而使绑在绳索端的诱捕器升高到合适的高度，最后将牵引绳索端绑紧在树干胸径处。

3.3 数据记录方法

对各诱捕装置进行收集诱虫时，松绑树干胸径处的绳索，极紫光诱捕器将随重力下落，放松绳索控制极紫光光诱捕器下落到记录者可以接触到集虫瓶的高度，取下集虫瓶，收集和记录诱捕的松褐天牛雌、雄成虫数量，并清理集虫瓶内杂物。结束后，将诱捕器拉回以前高度。

3.4 J2020紫光诱捕与引诱剂对松褐天牛最早诱捕时间的比较方法

在应用点林间，同步穿插部分引诱剂诱捕器，统计和比较2种类型的诱捕器最早诱捕到松褐天牛的时间[3]。

3.5 性成熟雌虫数量比较方法

当J2020紫光诱捕与引诱剂2种类型诱捕器均诱捕到松褐天牛成虫后，分别取2种类型诱捕器中诱捕到的雌虫进行人工解剖，观察雌虫是否性成熟。解剖时，使用医用手术剪沿腹面从腹末向胸部方向剪开，观察腹腔中有无卵。若有卵则认为性成熟，反之为未性成熟雌虫。统计和比较不同时期中未性成熟的松褐天牛雌虫数量。

3.6 健康松树保存率的比较方法

2021年10月底在应用点中采取每木调查法分别调查观察样地中的规定面积内的死树数量，统计有虫株率。若样地中的马尾松针叶出现明显枯黄甚至呈红色，且树皮出现松动并有木屑溢出则认为已死亡，比较2种类型诱捕器在诱捕实施后对当地健康松树保存率的影响。同时，在2个试验样点中均选择未安装诱捕器的生境一致的马尾松纯林作为对照。

3.7 数据统计方法

所有数据采用SPSS 19.0软件分析，2种诱捕器的最早诱捕时间和性成熟雌虫数量的比较采用独立样本t检验，采用单因素方差（One-Way ANOVA）和Tukey多重比较法分析、比较健康松树保存率，以未安装诱捕器的林地作为对照。所有数据采用平均值±标准误表示，分析结果采用Origin Pro 2018软件作图。

4 典型应用点

4.1 全南县应用点情况

全南县是江西省赣州市辖县，地处江西省最南端，素有“江西南大门”之称，属于项目在江西的最南部地区选点代表。由于地理位置的原因，在全南县普遍一年发生2代松褐天牛，加上每年天气气温回暖的时间在江西属于最早的，因此选择全南县作为应用点意义重大。同时全南县较早安装了松褐天牛信息素诱捕器，现场工作人员监测防治作业工作规范、技术沉淀深厚，工作基础较好。2021年3月初，为了进一步提升松材线虫病的监测和防治技术能力，在全南县林业局的大力支持下，笔者在大吉山镇、南迳镇、城厢镇、金龙镇等地开展挂设J2020紫光松褐天牛智能光诱装置进行防治松褐天牛综合防控和疫情监测。为了与自然界松褐天牛羽化情况进行对照，在大吉山选择了一部分自然疫木用8目铁丝网进行包裹，还搭建了松褐天牛羽化棚进行笼养的对照。

通过使用表明与信息素诱捕方式比较，J2020紫光松褐天牛诱捕装置捕获松褐天牛的时间比信息素诱捕方式早15 d左右，J2020紫光诱捕获松褐天牛的时间与笼养羽化的时间基本吻合，而且早期捕获的性未成熟的雌性松褐天牛占比大于90%以上；捕获松褐天牛数量的效果持续、稳定。

4.2 兴国县应用点情况

兴国县隶属江西省赣州市，位于江西省中南部，全县地势呈北高南低走向，北部山区林地土壤属黄壤土，腐殖层较厚，植被较多，适宜林木生长，是兴国县木材主要生产地。南部丘陵山区林地属红壤土，土壤呈酸性，基本没有腐殖质层，大部分为马尾松纯林，林木生长缓慢。由于战乱、大炼钢铁、支援国家经济建设等历史原因，兴国的森林生态系统曾遭受极其严重的破坏，森林资源锐减。面对严峻的现实，20世纪80年代开始，兴国人民开始了灭荒造林、改善生态征程，通过飞播营造了大面积的马尾松纯林，生态环境得到了明显改善。据2009年二类森林资源调查结果显示，全县林地面积2 426.8 km2，森林覆盖率为74.3%；全县马尾松面积1 375.3 km2，占全县林地面积的56.7%。由于松材线虫优先危害的树种为马尾松，使得兴国的松材线虫病防控形势极其严峻。

在当地政府的高度重视下，2021年3月5日起在兴国县社富乡鹭溪村、高兴镇水口村、高兴镇黄群村、高兴镇启光村、崇贤乡上沔村、崇贤乡北胜村、崇贤乡龙谭村的马尾松林地安装了由赣州市金电电子设备有限公司研发生产的J2020紫光松褐天牛诱捕装置，为了对比使用效果，穿插安装了信息素诱捕器。

试验结果表明：赣州金电研发的J2020紫光诱捕装置与信息素诱捕方式比较，J2020紫光诱捕装置捕获松褐天牛的时间比信息素诱捕方式提早15 d左右，而且早期捕获的性未成熟的雌性松褐天牛占比大于90%以上；捕获松褐天牛数量的效果持续、稳定。经每木调查法表明，使用了赣州金电研发的J2020紫光诱捕装置的林地活树保存率高于未使用任何防控技术的林地10%以上。

通过兴国的实践还表明：（1）沿山腰布设诱捕装置捕获松褐天牛的量显著多于沿山脊布设诱捕装置捕获松褐天牛的量；（2）采用J2020紫光诱捕装置诱捕松褐天牛，按照规范定期清理集虫器中的松褐天牛成虫，未见发生局部虫灾的情况。在以往的松材线虫病防治中，由于原来使用的引诱诱剂诱捕技术时基本上采用粗放式的管理，未及时按照标准定期清理诱捕到的松褐天牛，使松褐天牛又从诱捕器中爬出，在诱捕器周边产生局部虫灾，所以造成局部虫灾只是由于未按照规范及时清理诱捕到的松褐天牛，是管理的问题而不是技术问题，任何诱捕技术本身是不会产生病虫害的。

5 应用点情况分析

全南、兴国、资溪和浮梁4个典型应用点布设松褐天牛极紫光诱捕设备后，经调查在诱捕时间、诱捕虫量、未性成熟雌虫量、松树存活率等方面均显著提高，产品性能明显优于引诱剂诱捕器，详情见表1。

表1 应用点松褐天牛光诱性能评价

通过应用研究表明：

（1）单套2020紫光松褐天牛诱捕装置可实现有效防控半径达160 m、面积达80 000 m2以上，可实现对松褐天牛全生命周期的有效诱捕。尤其是可诱捕到刚羽化的松褐天牛，比引诱剂诱捕到松褐天牛的时间可提前15 d左右；而且前期诱捕到的雌性松褐天牛中未性成熟的数量占总捕获量中的雌性松褐天牛的数量占比达到90%以上。

（2）经每木调查法表明：使用了赣州金电研发的J2020紫光诱捕装置的林地活树保存率高达90%以上。

（3）使用赣州金电研发的J2020紫光诱捕装置通过有效诱捕林间的松褐天牛，尤其是诱捕掉刚羽化的松褐天牛，有效阻止了松材线虫病的传播途径，从而可有效遏制了松材线虫病在林间的蔓延。

6 应用效果总结

经上述县（市、区）的应用效果表明：

（1）该技术对松材线虫病防治效果好。J2020紫光诱捕松褐天牛技术克服了松褐天牛弱趋光性无法使用物理光诱技术诱捕的难题，而且对松褐天牛的诱捕率高、捕获效果持续稳定，技术可以大幅度减少松褐天牛的虫口基数，有效降低松材线虫危害，提高松林活树保存率，保护现有松林。

（2）防控成本低。该技术装备由光源装置、光伏板及电池供电系统、防止二次逃逸装置组成，技术装备成熟，功能强大。一套J2020紫光诱捕装置可以有效防控松林面积达80 000 m2，有效使用时间4～5年。除疫木除治费用外，采用该技术一次性平摊到费用仅203元/667 m2，其中诱捕装置费用125元/667 m2、数据采集与效果评估费用18元/667 m2、J2020监测预警信息系统（含App）费用60元。目前砍伐疫木按1 m3/667 m2，政府贴补500元/m3计算，使用J2020紫光诱捕松褐天牛技术每667 m2可以节约政府投资297元。且设备可使用5年，5年后只需更换蓄电池和光源灯泡，即可继续使用，达到长期防控松材线虫病的目的，大幅减少政府每年砍伐疫木的巨额投入。

（3）生态效益显著。按照国家林业和草原局《松材线虫病防治技术方案（2021年版）》技术要求，疫木砍伐清理时间一般在11月至翌年4月，严格禁止在媒介昆虫羽化期内大规模采伐。疫木除治机械上山会造成林地地表破坏，尤其是对砂岩地区疫木砍伐后，极易造成新一轮的水土流失。而使用J2020紫光松褐天牛光诱装置的林地，不仅可以大幅度减少人员和机械上山砍伐疫木造成的林地地表破坏，还可以显著提高林地的活树保存率，减少死树发生率。

（4）管护比较简单。该诱捕装置安装后，无需户外日常保养和加注任何药物，安装了特别设计的防逃装置，有防止松褐天牛二次逃逸功能，能够有效避免松褐天牛逃逸造成的局部虫害。同时，赣州市金电电子设备有限公司还自主研发了与诱捕技术装备配套使用的管理软件系统“金电智松褐天牛智能光诱技术与监测预警信息系统”，具有强大的后台管理功能，每台J2020紫光诱捕装置都可纳入后台管理系统，实现对所有诱捕装置的统一高效管理。在后台系统的支持下，监测预警信息系统可实现对诱捕的松褐天牛数量自动统计、对虫情进行科学及时地测报分析和监控，为松材线虫病的联防联治、指挥决策提供强大的数据支持。