森林虫害生物防治技术的现状分析与针对性优化策略

作者: 张盼 韩雨丝 梁舒怡 刘姗姗 毕晓亮

森林资源是我国重要的基础性资源,也是绿色生态经济的重要组成部分。为充分发挥林业资源效益,各级林业部门需要重视森林虫害防治工作,提升林业资源的质量和利用率。森林虫害类型复杂,危害严重,传统化学防治容易对森林生态系统造成破坏,生物防治具有绿色、无污染、高效等特征,成为近年森林虫害的主要防治方式。基于此,文章阐述了森林虫害生物防治的优势和存在的问题,说明了森林虫害生物防治常见技术措施,并针对性提出优化对策,以期提升森林虫害生物防治工作的效果。

林业项目发展不仅能够营造良好的生态环境,打造多样的生态体系,也能够实现木材资源的有效利用,助力社会经济发展。虫害防治是林业建设工作的重要内容之一,近年我国森林面积不断增加,虫害防治工作趋势更加严峻。绿色环保理念下,无毒无害的生物防治技术受到了广泛的关注。各级林业部门应当明确生物防治技术优势,针对存在的问题,探讨优化对策。文章对此进行了探讨研究。

一、森林虫害生物防治的优势

生物防治技术是指通过保护利用害虫天敌、发展性激素等进行防治的技术。在森林虫害防治工作中,该技术主要有以下几点优势:

1、有利于环境的保护

生物防治技术利用生物之间的相互制约,取得有效防治效果,避免了农药等化学制品的大量使用,不会毒害周边生态环境,同时不会造成残留,对于森林生态环境的保护具有重要作用。

2、有利于长久防治

生物防治技术通过对自然生态的人工干预,能够发挥生态系统自我修复优势,在害虫、天敌间逐渐构建新的生态平衡,形成长期的相互制约,是一项可持续发展的技术,对于森林虫害的长久防治发挥着保障作用。

3、有利于提升林业建设经济效益

传统森林虫害防治使用化学方式,需要投入大量资金购买农药、喷雾器等,还需耗费人工喷洒,资金成本、人力成本较高。同时会使得部分害虫产生一定的抗性,需不断加大农药使用量、喷洒频率,阻碍了林业建设经济效益的提升。生物防治技术借助害虫天敌进行防治,能够就地取材,大大降低了虫害防治成本,提升了林业建设的经济效益。

二、森林虫害生物防治工作中存在的问题

1、森林虫害防治任务严峻

近年来,我国林业建设速度加快,一定程度上扩大了森林虫害的危害面积,森林虫害种类更加多样。同时,全球气候变暖导致气象环境变化,影响了森林植被的健康成长,也使得害虫有了生长繁衍的机会,森林虫害发生数量逐年增加。此外,相较于森林植被的生长速度而言,害虫的生长繁衍和传播速度更快,近年部分外来害虫进入我国,其环境适应能力更加强大。例如美国白蛾能够在-16℃的低温到40℃的高温环境中生存,平均每次产卵500~2000粒,一年可繁衍3~4代,可以在很短的时间内泛滥成灾,也容易伴随着人为活动远距离传播,森林虫害防治工作严峻。

2、生物防治技术不足

近年来,生物防治技术在森林虫害管理领域获得了广泛的采纳与应用,旨在以更为环保和可持续的方式控制虫害。在实际操作中,部分地区面临生物防治技术实施不充分的问题。部分林业管理机构在部署生物防治策略时,未能充分考量本地虫害的独特性,包括其发生特征、周期性变化等核心要素,而是简单地复制了其他地区已证明有效的做法。这种做法忽视了地域差异对虫害防治效果的关键影响。此外,针对某些地区森林原生生态系统中天敌资源匮乏的问题,引入外来物种作为生物防治手段已成为一种选择。然而,这一过程中,林业部门往往未能充分评估外来物种对新环境的适应能力,导致部分外来物种在新栖息地中过度繁殖。这种失控的繁殖不仅未能有效遏制目标虫害,反而可能引入新的生态问题,如竞争排斥本地物种、破坏生物多样性等,最终违背了生物防治技术保护生态环境、促进生态平衡的初衷。

三、森林虫害生物防治技术措施

1、微生物防治技术

微生物防治是指利用真菌、细菌、抗生菌等微生物,使其附着在植株表面,在害虫啃食植株过程中进入害虫体内,提升害虫的死亡率,抑制害虫生长、繁殖的速度,进行虫害防治的方式。实施过程中,各级林业部门需要基于本地森林虫害特点,选择对应的微生物种类,并严格控制微生物制剂配比,以充分发挥防治作用。例如,防治松毛虫、蜀柏毒蛾,可以在植株表皮、枝叶上涂抹芽孢杆菌混合菌株的发酵液;防治马尾松毛虫、松褐天牛,可以直接喷洒一定比例的白僵菌,达到防治效果。合理的微生物防治技术能够避免害虫出现抗药性突变,维持森林自然修复力。

2、捕食性天敌防治技术

投放啄木鸟、山雀等鸟类生物及部分益虫、蛇、蜘蛛等能够捕食害虫的天敌同样能够得到好的防治效果。例如瓢虫类能够大量捕食蚜虫、螨虫等森林害虫的幼虫,阻断其繁殖渠道,无需喷洒农药。螨瓢虫、龟纹瓢虫等种类环境适应能力强,能够在高温下存活,适用于夏季的虫害防治。捕食性天敌防治应用过程中,各级林业部门应当详细调查本地森林生态系统的结构,明确捕食性天敌的分布范围和数量。如需引入外来物种,还应考虑到外来物种入侵的可能性,合理确定投放数量、投放间隔,维护森林生态系统的稳定性。例如,针对松毛虫防治,可以在虫害较为集中的区域人工投放瓢虫和草地金龟子,投放密度为瓢虫7500只/hm2,草地金龟子5000只/hm2,并在林木周边适宜种植牵牛花、紫花苜蓿等,可为甲虫提供充足的花粉和花蜜,提升甲虫的繁殖率和存活率。

3、寄生性天敌防治技术

寄生性天敌防治技术是指通过赤眼蜂、黑卵蜂、寄生蝇等寄生性昆虫,使其寄生于森林害虫虫卵或幼虫体内,占据成虫生长空间,控制害虫数量。此外,寄生性昆虫成熟后,还会繁殖发育后代,主动对其他害虫进行寄生,能够有效抑制森林害虫的周期性暴发。寄生性天敌防治技术实施过程中,各级林业部门需要全面把握本地森林虫害的暴发时间、暴发规律、发病面积等,并结合寄生性天敌的环境适应能力、发育时期,合理确定寄生性天敌的投放量,在保证生态平衡的基础上,提高森林虫害生物防治措施的实施效率。例如,针对松材线虫防治,可以选取能够寄生于松材线虫虫蛹内的花绒坚甲虫,结合本地虫害发病记录,在松材线虫暴发前,分2~3次,通过喷洒、滴灌花绒坚甲虫悬浮液,或直接投放成虫,每次投放5000~7000只/hm2。实践中,可以采取隔行投放或定点投放的方式,各投放区需间隔至少20cm。同时,应选择良好天气,确保环境温度18℃~25℃,相对湿度不低于60%,避免在炎热时期投放,确保花绒坚甲虫能够顺利寄生,增强防治效果。

4、生物农药防治技术

生物药剂是用能够杀灭、抑制病虫害的真菌、细菌、昆虫病原病毒或其生长素、信息素等代谢物质制成的绿色农药,种类多样,毒副作用低,不易残留,对环境危害小,保障虫害防治的高效、持久。每年仅需喷洒2~4次生物农药即可有效防治森林虫害。实践中,各级林业部门应当结合本地森林地理位置、地域特征、环境温度、降水量、日照时间等因素,合理选择生物农药制剂,配制对应剂量。常见的生物农药防治技术如下:

①昆虫病原细菌型生物农药

在森林害虫繁殖发育期间,可以利用昆虫病原细菌型生物农药,提升环境中微生物数量,使得害虫虫卵、幼虫受到细菌侵蚀死亡。相关研究表明,昆虫病原细菌型生物农药的应用能够将害虫幼虫存活率抑制在5%~15%。白僵菌作为一种虫类真菌,能够侵入200多种昆虫体内,是应用最为广泛的昆虫病原细菌型生物农药之一。森林虫害防治中,可以将白僵菌加入石硫合剂中,并混合少量病原线虫,通过农药施加装置定期向植株根部、叶部喷洒,能够有效防治靳氏苔螨、果树豹蛾、美国白蛾等森林害虫。需要注意的是,微生物的环境抵抗力有限,需要结合本地环境状况适当调控药量。例如环境温度低于15℃时,500L/hm2的药量即可发挥防治作用;如环境温度高于25℃时,需要增加药量700~1000L/hm2,最大限度保证防治效果。

②昆虫病原病毒性生物农药

昆虫病原病毒型生物农药利用昆虫病原病毒毒素进行防治工作,能够使得害虫受到病毒感染死亡,适用于繁殖、发育、活动等各个阶段,防治效果较昆虫病原细菌型生物农药更高。现阶段应用较广的是甘蓝夜蛾核型多角体病毒生物农药,对于甘蓝夜蛾、烟青虫、尺蠖等鳞翅目森林害虫均具备防治效果,且仅对其发生作用,安全性出色,对调控森林害虫种群密度具有积极作用。

③生长调节剂生物农药

生长调节剂生物农药能够干预、阻断害虫的生长发育过程,削弱其生长发育能力,达到防治的效果。例如灭幼脲 3 号能够防治甘蓝夜蛾、烟青虫、尺蠖等鳞翅目害虫,对环境危害小,效果显著。

④生物酶农药

生物酶是具备靶向性的防治效果,近年生物农药领域的研究重点。例如使用蛋白酶抑制剂,能够抑制、消杀害虫体内肠道蛋白活性,影响其氨基酸摄入,并最终死亡。各级林业部门应当重视生物酶农药的效果,积极引入实践。

5、基因技术

①开发转基因植物

将特定的抗虫基因与林木原有基因融合,能够通过改造性状的方式,使林木自身产生对特定害虫有毒或排斥作用的物质,发挥虫害防治作用。例如将转Bt基因融合至林木中,能够使林木产生Bt毒素,有效抵抗害虫侵害,现今已得到普遍应用。近年抗虫转基因植物的开发更关注使林木产生酶等特定小分子产物,以干扰害虫的消化、生殖过程,发挥生物农药的作用。

②改造害虫基因

利用基因驱动技术,能够直接对森林害虫的基因进行改造,使其具备无法繁殖、生存能力低下的基因,并在种群内传播扩散,发挥防治作用。与其他生物防治技术相比,基因改造技术能够从害虫自身入手,利用种群自然特性,发挥长期防控作用。但基因改造技术存在一定的生态安全风险,推广应用过程中应当注重环境安全评估,确保基因改造技术的可持续性,最大限度避免对森林生态环境的影响。

③害虫基因识别技术

有效的害虫识别能够提前预测虫害灾情,为病虫害的早期预警和监控提供了可能。传统害虫识别通过害虫形态特征进行判断,对于部分形态相近的害虫判定往往准确度较低。分子标记技术、基因测序技术等基因技术为精准快速地识别害虫提供了有效手段。例如,可以通过DNA条形码技术,提取害虫DNA,根据其中特定片段序列,精准判定害虫物种。也可以通过分子诊断技术,借助DNA聚合酶对害虫DNA链中的部分分子进行扩增,迅速检测其中病原体,判断害虫物种,在害虫数量较少的条件下也能够实现精准识别。通过害虫基因识别技术,林业部门能够结合虫害灾情,及时采取针对性防治措施,提升虫害防治效果。

6、森林虫害生物防治技术发展创新方向

伴随着我国生物技术的发展,更多的生物技术逐渐进入高效育种、精准病虫害管理、强化生态系统服务功能、保护生物多样性等领域,辅助虫害防治工作开展。高效育种方面,CRISPR/Cas9等基因编辑技术逐渐用于林木的基因改良,能够更加精确的优化林木基因,提升林木虫害的抗性,增加林木工程经济价值。精准病虫害管理方面,除虫害的预测和早期诊断外,基于RNA干扰(RNAi)技术能够干扰害虫的RNA合成,从根源出发,发挥防治作用。强化生态系统服务功能方面,生物技术能够强化林木的生长力和灾害抵御能力,进一步优化林分结构,提升林木的碳固定能力,强化林木的水源、土壤涵养功能。保护生物多样性方面,能够通过基因培养等技术,修复被破坏森林,恢复濒危树种,营造更加优良的森林生态环境,充分发挥森林的自我修复力。

四、森林虫害生物防治优化措施

1、合理选择生物防治技术措施

我国森林面积广,树木种类多,已知的森林病虫害种类超过 8000种,近200种虫害会对森林生态系统造成毁灭性的破坏,森林虫害防治工作面临着不同的要求。各级林业部门应当坚持因地制宜理念,合理选择生物防治措施,确保森林虫害防治工作效果。实践中,各级林业部门应当全面调查森林虫害的暴发原因、发展方向、蔓延速度及害虫种类等,并结合智能传感器、大数据、云计算等信息技术工具,预测本年度森林虫害发生趋势,结合不同生物防治技术措施的优劣,进行合理选择。同时,需要关注整体森林生态系统,合理控制森林中害虫、捕食类天敌、寄生性天敌的比例。例如在益虫、鸟类停留的地方设置越冬巢箱,提供食物,充分发挥森林的自我修复能力,走可持续发展的道路。

2、提高森林虫害预防水平

森林虫害发生迅速、影响范围广,为充分发挥生物防治技术措施的效用,各级林业部门应当从源头入手,做好森林虫害预防工作,提升森林虫害预防水平,降低森林虫害暴发概率和森林虫害治理难度。林业部门应当建立健全林业资源保护管理体系,落实生态保护制度,科学开展森林资源建设和林木抚育工作,保护森林生态环境,提升森林自我修复能力,以预防虫害、根除虫害,实现森林的永续发展。

3、健全防治监管体系

森林虫害的防治工作需要针对性强、内容完善的监督管理体系的规范和指引。各级林业部门应当依据本地区实际,健全森林虫害防治监管体系。需要重视对林业资源的监督管理,有计划、合理开发林业资源,严禁过度采伐、偷伐树木,保证森林生态结构的完整性;禁止捕杀益虫、鸟类,为害虫天敌营造良好的生存空间。

综上所述,森林虫害生物防治具有绿色、无污染、高效等显著特征,值得各级林业部门重视。实践中,林业部门应当意识到生物防治技术在环境保护、长久防治、森林建设经济效益等方面的优势,针对生物防治任务严峻、技术应用不足的现状,合理选用微生物防治技术、捕食性天敌防治技术、寄生性天敌防治技术、生物农药防治技术,并从合理选择生物防治措施、提升虫害预防水平、健全防治监管体系等方面入手,以充分发挥森林虫害生物防治技术的效用,保证我国林业资源稳定、可持续发展。

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