生物技术在森林病虫害防治中的应用

张 旭

(宁陕县林业局国有上坝河林场,陕西 安康 711699)

1 概述

随着人民生活水平的不断提高,环保意识也在不断增强。为了有效地保护森林资源,对病虫害的控制十分必要。在各种防治措施中,以生物控制技术最为有效。防治病虫害的技术有3种:天敌控制、激素控制和真菌控制。这3种措施,可以很好地解决森林病虫害的问题,使其在很大程度上免遭病虫的侵袭［1］。采用生物控制技术,既能保证森林生态环境的持续稳定发展,又能防止对当地的生态环境造成损害,为森林提供长期有效的保护。与传统的林业害虫控制手段相比,生物控制技术不会对森林物种产生破坏,而且具有很好的控制效果,是一种十分有效的措施。因此,开展林业病虫害生物控制技术的研究是十分必要的。

2 生物技术在森林病虫害防治中的优势及技术

2.1 病虫害防治的优势

生物技术在近几年的发展中也取得了较好的成果,在这一背景下,对抗病虫害的培育工作得到了进一步的发展。利用基因技术工程,打破了植物间的远缘隔阂,为其相关工作开辟了一条崭新的道路。但在此阶段,由于病虫害对生物抗虫的适应性不断增强,对森林的威胁也越来越大,技术人员在监测新品种时,很难对其进行实时监测,因此,对新品种的抗虫性控制还不够全面,从而在一定程度上制约了林业病虫害防治的发展。生物控制技术主要是通过合理利用生物之间的相互制约关系和生物代谢产物来控制森林病虫害的发生,此方法既不会引起抗药性,又能避免森林环境受到虫害的破坏［2］。由此可见,需要进一步完善与合理运用现代生物技术在森林病虫害的防治,为森林的可持续发展提供保障。

生物控制技术指的是利用生物间的天敌关系,对农作物进行病虫害的预防。其主要优势是:

①无毒、无残留量。采用生物控制技术,不会对人体、动植物造成任何危害,不会对周边环境造成污染。

②对病虫害有很好的控制作用。长期使用,可以建立优势种群,抑制病虫害的发展,从而达到对病虫害的长期控制。

③原料相对经济、多样、易于获得,有些原料甚至能就地取材,减少了森林病虫害的管理费用［3］。

2.2 防治技术

①通过对自然病虫害的天敌进行保护和培育,为其营造良好的生态条件。比如,将单一树种的林木转化为多树种的混合林,为害虫的天敌提供了足够的食物和栖息地。

②在繁殖期,通过补充昆虫的天敌,主要是捕食、寄生性的昆虫,可以减少森林病虫害的发生。

③引进新的昆虫,增加其天敌的种类和数量。为了维持当地的生态平衡,很少有外来物种被引进,以免种群数量过少或过多,导致生态系统失衡。不断地改进和创新现代生物技术,避免因天敌的减少而造成其大量繁殖,保证林业的可持续发展［4］。

3 生物防治技术在森林病虫害防治中的应用

3.1 生物杀虫剂控制技术

与化学杀虫剂相比,生物防治既能长期有效地控制病虫害,又能减少对周边环境和动植物的危害,同时能有效地保护害虫的天敌。需要注意的是使用生物杀虫剂需每年喷洒2次左右,而使用化学杀虫剂则需在每一代中喷洒2次以上,生物防治在工作强度有所降低。如某地发生了大蛾类病虫害,为有效控制害虫大面积爆发,使用杀虫剂对害虫进行喷洒,使害虫的防治效果达到98%,使大娥类病虫害的危害得以有效的控制［5］。目前,我国病虫害常用的生物防治有以下几种。

3.1.1 昆虫病原细菌的应用

一般来说,害虫的自然死亡率在80%～99%之间,因微生物感染造成的死亡占绝大多。结果表明,在不同的环境中,病原菌对昆虫种群的影响是不同的。其中一些病原菌已发展为微生物杀菌剂,在森林病虫害防治中能起到很好的控制作用。目前使用最多的生物杀虫剂为苏云金芽孢杆菌,能有效地控制森林中的食叶性害虫［6］。

3.1.2 昆虫病原真菌的应用

目前,我国在微生物农药研发与生产中,主要使用的杀虫剂仍以病原原菌为主,能有效地预防并控制森林病虫害的发生。

3.1.3 昆虫病原病毒应用

目前,生物防治技术中的生物农药是以昆虫为主要研究对象,它具有安全、高效、低污染等特点,是一种真正的绿色杀虫剂,目前在防治马尾松毛虫时,常用的 DCPV就是利用了昆虫病原病毒的原理。

3.1.4 昆虫生长调节剂

作为一种特殊的农药,在施用期间,它不会杀死昆虫,它会释放某种特殊物质,从而影响到昆虫的生长发育,降低其生存能力,使其不能适应环境的变化,造成大规模的死亡。这种方法既不会破坏森林的生态环境,又能实现昆虫数量的减少,且控制效果比较持久。

3.1.5 植物源农药

植物园种植的基本原则就是通过植物根、茎、叶、花等部位的特殊物质,通过特定的方式和手段,对其进行改变,从而减少病虫害的影响［7］。

3.2 赤眼蜂的控制效果

赤眼蜂目前已广泛应用于我国,对各种病虫害的防治均具有较好的效果。这是一种能寄生在鳞翅目昆虫卵中的膜翅目赤眼蜂。赤眼蜂生物防治技术是在害虫产卵时期,投放人工繁殖的害虫卵期天敌赤眼蜂,利用其自动搜寻寄主,并寄生于害虫卵内,从而有效的控制害虫的种群密度,达到防治目的。目前在我国的湖南,湖北,河南,辽宁,四川,上海等多个省区进行过害虫的防治并取得了较好的效果。主要防治的对象为甘蔗、芦苇、杨树和马尾松等20多种林间害虫［8］。在防治的过程中它具有以下优点:①杀虫目标明确,不污染环境,不伤害天敌,无残留,不影响农民收获农产品。②成本低,与常规方法相比,成本降低5～10倍。③此种方法的生物防治技术具有长效性,1～2次的放蜂可多年受益。

3.3 利用鸟类控制害虫

防治森林病虫害的最佳途径是通过对其天敌的综合运用,从源头上消除其危害,鸟类是自然界有害生物的主要天敌,以病虫为食,在抑制害虫的过程中不仅不污染环境,而且能长期有效地控制森林病虫害,同时,有利于生态系统的稳定。目前,病虫害主要鸟类天敌是杜鹃、啄木鸟等,它们以害虫为主要食物,有效的保护了森林生态系统的稳定。在防治的过程中,要做好这一工作,首先要对整个林区的病虫种类以及特点有基本的了解,同时还要对森林整体环境进行调查、分析,并根据有关的食物链来制定相应的计划。与其它生物技术相比,以鸟类控制害虫是利用自然界的食物链来预防森林病虫害的发生,而不是病虫害已经发生,对其采取的措施手段［9］。另外,有关单位、个人也要加强对鸟类的保护,防止某些非法群体出于一己之私,随意宰杀、贩卖禽类,造成森林病虫害、生态环境的破害。在特定条件下,使用这些病虫害的天敌有 3 种方式:

①引进某些林区所没有的病虫害生物,使其成为害虫的天敌。但这样做会改变森林食物链的结构,虽然可以有效地控制森林的病虫害,但也会影响到森林的生态平衡,甚至会导致其相关生物种群的入侵;②通过提高病虫害的天敌繁殖,提高病虫害的天敌数目,有效的解决病虫害的问题;③合理地保护该地区的病虫害天敌,避免某些因素的干扰,降低了天敌的数量。

3.4 利用生物酶控制森林害虫

大多数生物体内都含有一定数量的蛋白酶抑制剂,它可以维持机体的正常生理代谢,并且可以有效地抵抗外来的蛋白质水解酶,防止机体受损。近年来,随着科技水平的不断提高,生物技术也在飞速发展,对蛋白酶抑制剂的研究也日趋成熟与完善。特别是在病虫害的控制上,可以有效的抑制害虫体内的蛋白质,从而造成害虫体内缺乏氨基酸而无法正常生长,最后因环境的变化而死亡［10］。目前,许多林业害虫的防治都是利用生物酶技术,既能抑制害虫的爆发,又能促进植株的正常生长,在日后的防治林业病虫害方面会得到越来越多的应用。

3.5 真菌防治

利用真菌来控制害虫,已被广泛采用。作为病原菌的微生物,已经成为昆虫病原体中最大的一类群,也是多种农、林、卫生害虫的主要天敌［11］。采用此方法之前要对病虫害种类进行分析,通过实验得出病原体对植物致死的成因,并根据相关实验结果研发有效控制病原菌的方法。真菌防治与细菌、线虫、病毒等不同,它是目前仅有的一种能够直接穿透宿主细胞壁并成功入侵的病原体。通过对植物病害的研究,我们发现,在自然条件下,真菌病害所致的昆虫死亡率高达60%,说明了真菌在防治害虫种群的过程中起着十分重要的作用［12］。真菌具有广泛寄主群体、安全有效、不伤害天敌、不产生抗性、可连续控制、容易培育、大规模生产的特点。在应用真菌的过程中,主要有三种:杀螟松杆菌、松毛虫、青虫菌。主要采取土壤处理法、诱杀法、喷洒法等措施,并根据具体情况选用适宜的防治措施。近年来,国内外许多学者对真菌进行了大量的研究,并取得了较好的成果。真菌防治是一种可用于环境保护的生物杀虫剂,其研究与利用前景十分广阔。

4 林业病虫害的生物技术的发展趋势及效果

目前,生物防治技术越来越受到人们的关注,其发展趋势是:高浓度菌剂、转基因技术、多糖生物酶诱抗肽技术。高浓度的微生物制剂技术,原理主要是由于微量元素和化学元素拮抗作用的障碍,但是随着技术的进步,一些高浓度的微生物制剂也开始进入市场,并且对病虫害的控制起到了一定的作用。其次,转基因技术已经越来越成熟,可以利用基因工程来培养新的作物,减少森林中的杀虫剂用量,保证周边环境不受污染。最后,利用多糖生物酶诱导肽技术,可以迅速的修复植物的组织,提高植物的免疫力,从而达到控制病虫害的目的。近几年,我国林业害虫每年平均发生354 666.67 hm2,每年造成8.8亿元以上的直接经济损失。杀虫剂是一种农残高、污染森林环境、威胁森林生物多样性的化学手段。为此,我国积极创新林害防治思想,共同探讨以虫治虫、菌治虫、病毒治虫的生物技术,并利用病毒药剂对病虫害进行有效控制。通过多年的跟踪观测,发现病毒生物技术的防治取得了很好的效果,部分地区的病原菌已经完全在森林中传播,其天敌数量得到了有效的控制。采用生物控制技术,既能达到较好的控制效果,又不会破坏生态体系,减少对环境的污染。

5 结语

随着科技水平的不断提高,各种科技手段在林业病虫害的控制中得到了广泛的应用。在防治工作中,应以预防为主,在保护生态环境的前提下,通过病虫害综合防治,充分发挥各物种间的天敌关系,采取自然控制措施,实现生物种群的生态环境和内部结构的均衡。因此,有关部门在防治措施上,不仅要坚持运用生物控制技术,还要对其成因进行深刻的了解,运用现代科技手段,采取相应的生物控制手段,以达到经济、社会效益的双重目的。