洮河自然保护区森林害虫的生物防治技术应用探析

杨凯莉. 洮河自然保护区森林害虫的生物防治技术应用探析[J].南方农业，2023，17（18）：-245.

摘 要 森林害虫会对森林健康和生态平衡产生严重的威胁，传统的化学防治方法虽可在一定程度上控制害虫数量，但常常伴随着环境污染和生态破坏的问题。为了实现对特定害虫的精准打击，以洮河自然保护区为例，从引入天敌及利用寄生虫、应用生物杀虫剂及基因工程技术增强植物抗虫性等方面，对生物防治技术在森林病虫害防治中的应用策略进行讨论。

关键词 生物防治技术；森林害虫；甘肃洮河生态建设管护中心

中图分类号：S763 文献标志码：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.18.078

森林作为地球上最重要的生态系统之一，扮演着维持生态平衡、保护水源、调节气候和维护生物多样性的重要角色[1]。然而，害虫的侵袭常常给森林生态系统带来严重威胁，引发森林资源的减损。传统的化学防治方法虽然能够短期内获得一定的效果，但常常伴随着污染环境和破坏生态系统的问题[2-3]。为了有效控制森林害虫，越来越多的科学家和生态学家转向了基于生物控制技术的森林害虫防治策略。

生物控制技术是利用害虫天敌、寄生虫、生物杀虫剂以及基因工程技术等手段，对害虫进行有针对性的干预和防治，以最大限度地减少化学农药的使用，保护生态环境和周边居民健康。本文以洮河自然保护区为例，探究基于生物控制技术的森林害虫防治策略的应用潜力和可行性。落叶松球蚜、云杉小卷蛾及松毛虫等害虫是常见的威胁森林健康的主要害虫，通过对森林害虫的种类、生物学特性和生态环境的详细了解，重点探讨引入天敌和寄生虫、应用生物杀虫剂和基因工程技术增强植物抗虫性等方面的策略。希望通过本文的研究，能为洮河流域及其他类似地区的森林害虫防治工作提供有益的参考和指导。

1 生物防治技术的优势

1）生物防治技术在害虫和疾病防治中具有许多优势，是一种可持续和环保的森林病虫害防治方式。生物防治依赖于自然界中已存在的生物因素，如天敌、寄生虫和病原体，以控制害虫和病害[4]。相比化学农药，生物防治不会引入有毒物质污染环境，从而减少了对生态系统的负面影响，具有更高的可持续性。2）生物防治方法通常是针对特定害虫或病原体设计，因此可以实现更精准的防治效果，减少对非目标生物的影响。化学农药的大规模使用易导致害虫和病原体的抗药性，从而降低防治效果。生物防治利用天敌和寄生虫来控制害虫，不会导致抗药性的问题；一旦建立了生物防治系统，天敌和寄生虫通常能够在生态系统中建立自己的种群，从而实现持续的害虫控制，而不需要频繁的干预。3）生物防治技术符合有机农业的原则，可以在无化学农药的环境中实现有效的害虫和病害防治，有助于维护生态平衡，促使各种生物在生态系统中相互作用，减少单一物种过度繁殖的情况[5]。化学农药对人类健康可能造成风险，生物防治方法减少了人们接触有害化学物质的机会。

2 生物防治技术在森林病虫害防治中的应用策略

2.1 引入天敌及利用寄生虫

基于生物控制技术的森林害虫防治策略，通常涉及引入天敌和利用寄生虫等生物性对抗措施。洮河流域生物多样性丰富、生态环境良好，采取引入天敌和利用寄生虫的方法可以保护环境生态，进行有效防治[6]。

首先需要进行地区森林害虫的调查和监测，了解害虫的种类、密度、分布和发生规律性等情况。洮河流域本土常发性或突发性森林害虫主要有落叶松球蚜、云杉小卷蛾及松毛虫等。云杉小卷蛾是洮河流域常发性云杉枝梢害虫，1年发生1代，以卵在2～3年生枝条针叶上越冬；翌年5月上旬开始活动，孵化盛期为6月上、中旬，羽化盛期为7月下旬至8月上旬，其为害与环境条件密切相关。寄主植物有云杉、紫果云杉等云杉属各种，全域均有分布，主要发生在洮河自然保护区车巴、卡车保护站。

1）以防治云杉小卷蛾为例，在引入天敌时，选择可有效防治云杉小卷蛾的红叶螨。选择健康的红叶螨，确保它们没有其他昆虫病害等问题，在春季采用自然增殖的方法将红叶螨释放到洮河自然保护区的森林生态系统。每3个月在实验区域进行1次监测，监测内容包括红叶螨的存活情況、种群数量变化及云杉小卷蛾的数量变化。同时，也要对森林生态系统的植被和环境因素进行记录。

2）在利用寄生虫进行森林害虫防治时，针对特定的害虫选择对其有针对性的寄生虫。如在防治云杉小卷蛾过程中引入寄生蜂（parasitoid wasp），这是一种可以寄生在云杉小卷蛾体内的蜂虫，寄生蜂在小卷蛾幼虫体内产卵，寄生蜂的幼虫会在小卷蛾幼虫体内取食，从而杀死幼虫[7]。采集野生寄生蜂，并在实验室中进行寄生蜂的扩增繁殖，以便有足够的数量进行释放。根据云杉小卷蛾的生命周期和寄生蜂的生物学特性选择合适时机释放。云杉小卷蛾的成虫羽化盛期为7月下旬至8月上旬，此时应根据森林的分布情况和寄生蜂的生物学特性，将释放点分散在不同的树种和区域，释放点之间的距离在500～1 000 m。

需要注意的是：1）在应用生物防治技术时需要谨慎规划和管理，以确保天敌和寄生虫不会对非目标物种造成不良影响；2）定期的监测和评估是确保这些方法有效的关键步骤，避免受到环境因素（如季节变化）的不利影响；3）成功的生物防治策略需要综合考虑生态系统的复杂性和害虫生物学特点。

2.2 应用生物杀虫剂

应用生物杀虫剂是生物控制技术中的重要手段，它是利用天然的病原微生物或其代谢产物对害虫进行防治[8]。1）需要准确鉴定森林中的目标害虫种类、生活史和发生情况，根据目标害虫的特点，选择适合的生物杀虫剂，包括微生物（如细菌、真菌）、植物提取物（如植物精油）或其他天然杀虫剂。2）如果需要，可以在实验室或生产基地中培养或繁殖所选的生物杀虫剂，采用标准的生物杀虫剂活性检测方法，测定半致死浓度（LC50）和致死浓度（LC90），根据检测结果将生物杀虫剂配制成合适的浓度。如果不具备生产条件，也可以购买市售的生物杀虫剂。3）了解目标害虫的生命周期和发生规律，确定最佳施用时机；根据森林环境和害虫分布情况，选择适合的施用方法，如喷雾、注射或烟熏。

生物杀虫剂的合适浓度范围通常会根据具体的生物杀虫剂品种、目标虫类的敏感程度及防治效果要求而异。1）根据洮河流域各地区的情况，需要按照产品说明，将生物杀虫剂稀释到适当的浓度。例如，落叶松球蚜是落叶松的主要害虫之一，可以使用印楝油（neem oil），浓缩液与水按照1∶10的质量比例混合；针对落叶松鞘蛾，可以使用苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis），稀释比例为每1.5茶匙的菌粉与3.8 L的水混合；针对云杉小卷蛾，可以使用多核杆菌属制剂（Polynucleobacter），稀释比例为每1茶匙的菌粉与3.8 L的水混合。2）使用手持压缩式喷雾器，将生物杀虫剂均匀地施用到目标区域，注意不要对非目标生物造成影响。3）采取分散释放的方式，释放点之间的距离保持在1 000 m，确保区域内有20个以上的释放点。在每个释放点上释放寄生菌，具体数量要根据目标虫类的密度、寄生菌的活性和寄生菌在自然条件下的传播能力来确定，避免过于集中释放，增加生物杀虫剂的传播范围和防治效果。4）在使用生物杀虫剂时，遵循产品说明书中的安全操作指南，包括穿戴适当的防护装备；避免直接接触生物杀虫剂，以防止对人体健康造成影响。5）记录施用生物杀虫剂的时间、剂量、方法等信息，总结防治效果和经验，为以后的应用提供指导。

以洮河自然保护区常发的云杉小卷蛾为例，进行生物杀虫剂的分散释放时，选择在云杉小卷蛾的孵化盛期，这样可以最大限度地影响目标虫类。根据洮河自然保护区的情况来看，孵化盛期为6月中旬；由于云杉小卷蛾一年发生1代，为了保持生物杀虫剂的持续防治效果，每年进行两次释放，释放量为1.0～1.5 kg/667 m2，分别在6月中旬和8月初，以此来覆盖云杉小卷蛾的不同生长阶段，提高生物防治的有效性。

2.3 基因工程技术增强植物抗虫性

基因工程技术可以用来增强植物的抗虫性，从而减少害虫的侵害。当前，在自然保护区内，基因工程技术多用来监测，以了解自然界中是否存在由基因工程技術引入的外来基因，帮助确保野生植物种群的完整性，并监测可能对野生动植物产生影响的因素。转基因技术是一种直接将外源基因导入植物的方法，以增强其抗虫性。这些外源基因可以来自其他植物、微生物或其他生物体，它们可能编码抗虫性相关的蛋白质，如毒素或抗虫蛋白。通过将这些基因导入植物，使植物产生对特定害虫有毒害的物质，从而增强植物抗虫性。

1）确定需要增强抗虫性的品种，识别对该植物种类具有威胁的主要害虫。针对目标害虫，筛选和克隆已知的具有抗虫性的基因。这些基因可以来自其他植物、昆虫或微生物，确保克隆的基因对目标害虫有毒性或拮抗性。将筛选和克隆的抗虫基因插入表达载体中，使用限制性内切酶将基因插入载体的特定位点，以便在植物中进行表达。使用适当的转基因技术，将构建好的基因表达载体导入细胞中，确保转化过程高效、可重复。2）通过对转基因植物进行分子生物学分析，确认抗虫基因已成功整合到植物基因组中，针对抗虫性进行生物学和生态学实验，验证转基因植物对目标害虫的抗性是否有效。若验证结果表明抗虫性有效，可以大规模培育转基因植物。3）定期监测转基因植物的生长和抗虫性能，采取适当的管理措施，以确保转基因植物在森林中的正常生长和抗虫效果稳定。4）遵守国内和国际法规，确保基因工程植物的合法性和安全性；妥善管理基因工程植物的分布和使用，以减少可能的环境风险；向利益相关方保证流程透明，与公众建立沟通渠道，以回应疑虑。

在洮河自然保护区，转基因技术可以用于改良当地植物，以增强其抗虫性，从而减少害虫对野生植物的侵害。以当地国家Ⅱ级保护野生植物——黄花杓兰为例，利用转基因技术，研究人员可以选择具有抗虫性的基因，并将其导入黄花杓兰中。1）通过分析自然保护区内的害虫数据，确定了介壳虫是对黄花杓兰威胁最大的害虫。根据长达30 d的监测数据，害虫每月可为害大约100株黄花杓兰，对植物的生存产生严重影响。2）筛选来自抗虫植物的多个基因，最终选定Bt毒蛋白基因和植物源抗虫蛋白基因导入黄花杓兰的基因组中，转化成功率约75%，在不同植物组织中均匀分布。转化后的黄花杓兰在叶片和茎部组织中表达了高水平的抗虫蛋白质，其中Bt毒蛋白在每克植物组织中的表达量约为500 μg·g-1。3）在为期530 d的生态风险评估中，监测自然保护区内的目标害虫和非目标昆虫、鸟类和植物的情况。结果显示，自引入转基因黄花杓兰后，目标害虫介壳虫的数量减少了约85%，黄花杓兰的种群数量增加了约13%。转基因植物未对非目标生物群体造成明显影响，确保了自然保护区内生态系统的保护和恢复。

3 结语

基于生物控制技术的森林害虫防治策略在洮河自然保护区具有重要的应用价值。通过引入天敌和寄生虫、使用生物杀虫剂，以及应用基因工程技术增强植物抗虫性，可以有效减少害虫的侵害，保护森林健康和生态平衡。然而，这些策略的应用仍然面临一些挑战，包括生物防治技术的推广和应用成本的控制等。因此，未来需要进一步加强研究和实践，不断改进和完善森林害虫防治策略，以实现可持续发展和生态保护的目标。

参考文献：

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（责任编辑：刘宁宁）