生物防治草原蝗蟲技術(shù)的研究進展

生物防治草原蝗蟲技術(shù)的研究進展

草地是中國最大的生態(tài)系統(tǒng)。這是發(fā)展畜牧業(yè)的重要基礎(chǔ)，也是農(nóng)牧民生存的基本生產(chǎn)和材料。然而,自20世紀(jì)60年代以來,出現(xiàn)了大面積草地退化、沙化與鹽堿化,草地退化和沙化使得裸露土地越來越多,為蝗蟲的產(chǎn)卵和繁殖創(chuàng)造了有利條件,導(dǎo)致蝗蟲大面積發(fā)生。2003年,我國西部的內(nèi)蒙古、新疆、青海、西藏和甘肅等地,草原蝗災(zāi)面積約110萬hm2,嚴(yán)重威脅到天然草原保護和植被恢復(fù),破壞了草原生態(tài)系統(tǒng),制約了西部經(jīng)濟發(fā)展,影響了牧民生活。蝗蟲品種多,分布廣,僅草原上有害蝗種就有20多種。在草原蝗災(zāi)的治理中,目前最主要的防治手段是化學(xué)防治,這種防治方法雖然具有快速、高效、使用方便等優(yōu)點,但是隨著化學(xué)農(nóng)藥品種及數(shù)量的增加以及無限制地使用農(nóng)藥,已導(dǎo)致一系列難以解決的問題,如蝗蟲抗藥性、農(nóng)藥效能降低、蝗蟲天敵被殺、生態(tài)平衡破壞、產(chǎn)生殘毒等等。為此,廣大科研人員和草原工作者在長期的生產(chǎn)和科研實踐中,經(jīng)過探索和試驗總結(jié)出了用生物技術(shù)防治草原蝗蟲的方法,并日益受到人們的高度重視,尤其是近些年來開展了許多該方面的研究與開發(fā)利用工作。本文著重闡述有關(guān)草原蝗蟲生防技術(shù)研究及其應(yīng)用的最新進展,以期為更有效地防治草原蝗蟲提供技術(shù)依據(jù)。1微生物預(yù)防和處理1.1利用保肝作用防治資本主義國內(nèi)外較早成功用于草原蝗蟲防治的致病微生物是蝗蟲微孢子蟲(Nosemalocustae),于20世紀(jì)50年代從非洲飛蝗(Locustamigratoriamigratoriodies)體內(nèi)分離并命名,它是微孢子綱、微孢子目、微孢子科(Nosematidae)、微孢子屬的一種,為單一性活體寄生蟲,能感染100多種蝗蟲及其它直翅目昆蟲,在我國至少有28個優(yōu)勢種蝗蟲對該病敏感?；认x微孢子蟲防治蝗蟲具有操作簡便、效果持久、成本低廉(僅為化學(xué)農(nóng)藥的1/2~2/3)、環(huán)境友好等優(yōu)點。已知蝗蟲微孢子的傳播途徑有經(jīng)卵的垂直傳播和經(jīng)口的水平傳播,包括取食受污染食物及病、健蟲互相殘殺,傳播機率與蝗蟲蟲口密度密切相關(guān),但在高寒草甸這種關(guān)系尚需進一步驗證。被微孢子蟲寄生感病后,蝗蟲取食量、活動能力、雌蟲產(chǎn)卵量及孵化率均受到明顯影響,15~20d后便死亡。蝗蟲微孢子蟲在國內(nèi)外已成功用于草地蝗災(zāi)的可持續(xù)治理中,Henry用雙帶黑蝗(Melanoplusbivittatus)做替代寄主來增殖微孢子蟲,用來防治草原蝗蟲并取得了明顯成效,發(fā)展成為第一個商品化的微孢子蟲殺蟲劑。我國自1986年從美國引進蝗蟲微孢子蟲后,經(jīng)多年不斷研究,目前已成功地用于我國草原蝗害的治理中,累積示范試驗面積達50多萬hm2。我國發(fā)現(xiàn)的蝗蟲微孢子蟲——亞蝗微粒子蟲(NosemaasiaticusWen)能侵染17種蝗蟲,在河北省平山縣、新疆木壘縣進行的野外防治試驗中均取得了很好的效果。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)自20世紀(jì)90年代初就開展了用微孢子蟲防治蝗蟲的研究,經(jīng)過多年的發(fā)展完善,現(xiàn)已形成用蝗蟲微孢子蟲治蝗的可持續(xù)防治對策及配套技術(shù)體系,取得了明顯的社會效益和生態(tài)效益。1.2對草地害蟲的防治蘇云金芽孢桿菌(Bacil1usthuriugieusisBt),是Berliner1915年從地中海粉螟中分離出的一種芽孢桿菌,因這種菌在德國蘇云金地區(qū)被發(fā)現(xiàn),故而就以它為橫式種定名為蘇云金芽孢桿菌。自發(fā)現(xiàn)以來,蘇云金芽孢桿菌這一類型的細(xì)菌殺蟲劑已成為微生物防治害蟲的主要手段之一,在害蟲防治中發(fā)揮了很大作用。它具有化學(xué)殺蟲劑所不可比擬的優(yōu)點,如不產(chǎn)生抗藥性,無殘毒,不污染環(huán)境,不殺傷害蟲的天敵,具有成本低,藥效持久,殺蟲速度快,殺蟲譜廣等眾多優(yōu)點。經(jīng)初步統(tǒng)計,在我國利用蘇云金芽孢桿菌已試驗或防治的鱗翅目、雙翅目、鞘翅目害蟲多達40多種。朱文等從32株蘇云金桿菌亞種中篩選到一株對青海、四川草原優(yōu)勢種蝗蟲具有較強致死作用的菌株Bt7,以3750ml/hm2的劑量對草地3齡蝗蟲的大面積防效可達70%;同時,他們就草地蝗蟲感染蘇云金桿菌后其組織和細(xì)胞的病理變化進行深入細(xì)致的研究,為進一步推廣運用Bt防治草地蝗蟲提供了理論依據(jù)。盡管蘇云金桿菌用于防治草原蝗蟲的工作起步時間不長,但是隨著相關(guān)研究的不斷具體和深入,蘇云金桿菌的應(yīng)用范圍將進一步擴大,它必將為草原蝗蟲的生物防治開辟一條新的途徑,在草原蝗蟲的防治中具有重要的推廣應(yīng)用價值。1.3綠匹菌防治區(qū)域生態(tài)安全綠僵菌為Metarhizium屬,到目前為止該屬共有12個種和變種。國外于20世紀(jì)90年代初開始綠僵菌治蝗的試驗,并在隨后幾年在非洲進行大面積田間推廣試驗,取得不錯效果。我國在20世紀(jì)90年代中期開始綠僵菌防治蝗蟲田間試驗,中國農(nóng)科院生防所做了大量綠僵菌治蝗的研究,陸慶光就四種不同綠僵菌菌株對東亞飛蝗毒力進行初步觀察;張克勤報道了綠僵菌治蝗室內(nèi)防治效果,第3d出現(xiàn)蝗蟲死蟲,7d后死亡率達到50%以上,10d高達100%。1996年陸慶光等對綠僵菌防治東亞飛蝗進行了0.4hm2的田間試驗,治理效果顯著,先后在內(nèi)蒙古、青海、新疆、甘肅等地不同類型草地上進行了大面積的研究推廣示范,對各地蝗蟲優(yōu)勢種群防效均在74%以上,其中在內(nèi)蒙古草原經(jīng)綠僵菌處理后蝗蟲的蟲口減退率達到89.7%。李保平等在新疆干旱荒漠草原和山地草原開展了用綠僵菌油劑防治蝗蟲的研究,試驗結(jié)果表明綠僵菌治蝗一方面可迅速達到控制高密度蝗群的目的,同時還可控制蝗蟲長期傳播,并進一步證實綠僵菌對草原蝗蟲控制具有殺蟲譜廣和適于不同氣候條件等優(yōu)點。因此,綠僵菌作為防治草原蝗蟲的一種專性生物制劑,可以持續(xù)有效控制草原蝗蟲種群密度保持在經(jīng)濟受害水平以下,且對其它草地昆蟲無害,無二次中毒,對環(huán)境友好,在防蝗實踐中具有極大推廣潛力。1.4離子束誘變對亞洲車三惡毒的病毒安全性評估昆蟲痘病毒(Entomopoxvirus,簡稱EPV)在分類上屬于痘病毒科(Poxviridae)昆蟲痘病毒亞科(Entomopoxvirinea),是一類有大型包涵體(Occlusionbodies)的病毒。昆蟲痘病毒侵入寄主體內(nèi)后,在脂肪體細(xì)胞中復(fù)制,使寄主感病而死亡。1966年Henry從血黑蝗(Melanoplussanguinipes)中首次分離出蝗蟲痘病毒,之后報道6個種。我國最早報道的蝗蟲痘病毒是新疆西伯利亞蝗痘病毒(GomphocerusibiricnsEPV),之后又在鱗翅目和鞘翅目上先后分離到粘蟲痘病毒和蘋毛麗金龜痘病毒。王麗英在我國新疆和內(nèi)蒙古草原痘病毒流行時,陸續(xù)從病死蝗蟲中分離了亞洲小車蝗等五種痘病毒,并就寄主范圍、病理觀測和治病力做了初步測定。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲病理室對亞洲小車蝗的形態(tài)、發(fā)生、生物學(xué)及生化特性展開深入研究,對意大利蝗痘病毒一些特性做了相關(guān)分析。王思芳等用電子顯微鏡就亞洲小車蝗痘病毒的形態(tài)、超微結(jié)構(gòu)及在寄主體內(nèi)的形態(tài)發(fā)生過程進行觀察,并就經(jīng)黃脛小車蝗增殖的亞洲小車蝗痘病毒的DNA和結(jié)構(gòu)蛋白特性開展深入研究,進一步評價其殺蟲效果,研制成病毒殺蟲劑,在草原蝗災(zāi)的治理中已開始應(yīng)用;王思芳等人又測定了亞洲小車蝗痘病毒對黃脛小車蝗的室內(nèi)殺蟲效果及用黃脛小車蝗增殖該病毒的最適接種劑量。后來又有研究人員進行亞洲小車蝗痘病毒防治草原蝗蟲的試驗,以及將意大利蝗痘病毒和綠僵菌混合使用來控制意大利蝗的研究。2利用牧雞防治草原害蟲技術(shù)蝗蟲作為一種重要的動物性營養(yǎng)源,富含優(yōu)質(zhì)高蛋白,此外還含有多種微量元素及豐富維生素。蝗蟲體壁主要由鞣化蛋白質(zhì)組成,容易消化吸收,是雞、鴨等家禽及其它一些動物的優(yōu)質(zhì)飼料。近年來,一些地方采用牧雞、牧鴨滅蝗,在控制草地蝗蟲的同時取得不錯的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益。草地牧雞、鴨滅蝗是一項環(huán)境友好型生物滅蝗新技術(shù),它利用雞、鴨與蝗蟲之間具有食物鏈關(guān)系的原理,把雞、鴨群投放到發(fā)生蟲害的草地上放牧,通過雞鴨取食蝗蟲來有效控制蝗蟲種群數(shù)量,使之保持在一定的種群密度之下,從而達到保護草地資源的目的。我國科研人員在內(nèi)蒙古、青海、新疆等地先后成功開展了利用牧雞防治草原蝗蟲試驗,并取得顯著經(jīng)濟和生態(tài)效益。王忠華等在錫林郭勒草原進行的牧雞治蝗試驗表明,每只雞每天可捕食蝗蟲30只左右,一只牧雞在有效放牧?xí)r間內(nèi)可保護1300m2多的草場。顏生林等探討高寒牧區(qū)特殊氣候條件下牧雞治蝗的技術(shù)與效果,為該項技術(shù)在高寒地區(qū)推廣提供相關(guān)技術(shù)依據(jù)。侯豐就牧雞防治草地蝗蟲技術(shù)與效果作了詳細(xì)報道。我國草原工作者在滅蝗的實踐中也摸索出了牧鴨防治草地蝗蟲的技術(shù),先后在新疆天山草原和博州賽里木湖地區(qū)草地上用牧鴨實施大面積滅蝗,取得不錯效果,并為高山草原滅蝗提供了參考依據(jù)。顏生林等在青海高寒牧區(qū)進行養(yǎng)鴨滅蝗試驗,也取得良好效果。牧雞、牧鴨治蝗在我國一些地方得以成功開展,取得了可喜的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益,盡管這項技術(shù)在實際實施過程中也存在這樣那樣的缺陷,但只要在滅蝗的實踐中不斷總結(jié)、完善這項技術(shù),并采取靈活的方法因地制宜合理運用,就一定可使這項技術(shù)在草地蝗蟲防治中發(fā)揮重要作用,同時也會為我國雞鴨養(yǎng)殖、緩解動物性蛋白缺乏等提供一條經(jīng)濟有效的可持續(xù)發(fā)展路子。3利用糯米粉景鳥滅東南角我國蝗蟲天敵資源極為豐富,其種類和數(shù)量都較多,如天敵昆蟲、鳥類、爬行動物以及兩棲動物等,它們對抑制蝗蟲群落數(shù)量、減少群集和群集種群的增長速度、維護草原營養(yǎng)鏈平衡具有不可忽視的作用。昆蟲類天敵如虎甲、似步甲、蜘蛛、螞蟻、芫菁類、寄生蠅類、寄生蜂類等,鳥類天敵如粉紅椋鳥、百靈鳥、灰椋鳥、燕鵒、喜鵲、灰喜鵲、云雀、麻雀等,爬行類的蛇、蜥蜴等,它們都是捕食蝗蟲的能手,尤其是粉紅椋鳥在我國新疆草地蝗蟲的控制中起到極為關(guān)鍵的作用。粉紅椋鳥屬雀形目椋鳥科,主要分布于前蘇聯(lián)、中亞、西亞至東歐,在國內(nèi)分布于新疆境內(nèi)的博樂至巴里坤的北疆、天山一帶,伊犁、塔城谷地和阿勒泰山地、吐魯番和喀什等地也有分布。粉紅椋鳥分布區(qū)生態(tài)地理環(huán)境從海拔900m的低山丘陵區(qū)至海拔2300m的山地草原,分布區(qū)多為荒漠、半荒漠山地和草甸草原區(qū),而這些地方絕大部分為蝗害經(jīng)常發(fā)生區(qū)。每年5月初,粉紅椋鳥遷飛到新疆,立秋時又返回越冬。在新疆停留的這個階段正是它們孕育繁殖下一代時期,需要給幼鳥補給充足營養(yǎng),而此時正是草地蝗蟲大量發(fā)生期。利用粉紅椋鳥與草原蝗蟲存在的食物鏈關(guān)系,充分發(fā)揮粉紅椋鳥滅蝗的作用,在滅蝗實踐中已得到廣泛的應(yīng)用,在伊犁、塔城、哈密等地利用人工筑巢,招引粉紅椋鳥來控制草地蝗蟲,取得了可喜的成果。在繁殖期和育雛期,一只粉紅椋鳥每天可取食蝗蟲120~180頭,每年將近有400萬只粉紅椋鳥,可以有效控制13萬hm2草原。隨著粉紅椋鳥棲息地以及生活場所的條件逐年改善,粉紅椋鳥的數(shù)量會進一步擴大,必為防治草原蝗蟲發(fā)揮更加重要的作用。4加強生態(tài)學(xué)宣傳,提高農(nóng)牧民對草原生物制劑的認(rèn)識近年來雖然在草原蝗蟲的生物防治方面取得了一些進展,但由于生物防治在草原蝗蟲防治中開展的時間較短,尚有許多問題需在今后的工作中做進一步深入研究并逐步得以解決。目前,在草地害蟲生防上應(yīng)用較多的是利用微生物實現(xiàn)對蝗災(zāi)的控制,但由于我國相關(guān)領(lǐng)域的研究起步較晚,許多病原微生物資源的研究和應(yīng)用尚處于初始階段,生產(chǎn)化和商品化的程度不高,生物制劑成本偏高,產(chǎn)品使用過于繁瑣,新產(chǎn)品宣傳力度不夠,影響了牧民接受和使用的積極性。另外,生物制劑發(fā)揮作用較緩慢,易受環(huán)境條件特別是氣象因子及寄主自身條件影響,效果不甚穩(wěn)定。此外,我國缺乏對草原蝗蟲災(zāi)害生物防治技術(shù)長期深入系統(tǒng)研究。為此,國家應(yīng)加大對草地蝗蟲生物防治的投入和支持力度,如蝗蟲天敵的進一步挖掘和利用;病源微生物的進一步篩選及應(yīng)用;生態(tài)調(diào)控技術(shù)的使用;等等。要加強牧民對草原生態(tài)環(huán)境安全的保護意識,讓生物防治對環(huán)境無害、對天敵安全,保護生態(tài)環(huán)境理念在廣大牧民當(dāng)中不斷得到深入和加強,提高他們對生態(tài)