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园林植物害虫生物防治的发展趋势
发布日期:2012-12-12   人气:3182  来源:《新植保》杂志

    

 

        (河南科技学院园林保护技术研究所 王运兵)

园林植物不仅改善城乡的生态环境,美化人民生活,而且还能取得良好的经济效益和社会效益。而害虫的危害不仅影响到城市园林的建设,还会造成极大的经济损失。随着园林事业的发展,害虫危害与治理新技术的问题变得日益突出,传统化学防治不仅污染环境,破坏生态平衡,也对人类的健康构成威胁,严重影响了园林绿化美化功能。近年来,随着人们环保意识的提高,越来越多的要求用生物防治的方法来防治园林植物害虫。

害虫生物防治是研究利用天敌及生物活性物质控制害虫的科学。害虫天敌的种类是很多的,可以说,除了人以外,一切取食害虫或对害虫构成威胁的生物都是天敌,但生物防治中利用的天敌主要是捕食性天敌昆虫、寄生性天敌昆虫、致病微生物天敌三大类。生物活性物质的种类也很多。但生物防治中主要利用的是昆虫激素、植物活性物质、抗生素和基因工程植物四大类。

在未来的害虫生物防治中,除了积极发现新的生防菌株、大力开展天敌的特殊管理之外,传统生物防治仍然是生物防治的主要研究方向。生物技术在生物防治领域的应用得到长足进展,已成为生物防治科研领域的一个热点。随着电子技术和数据处理方法的扩大应用,生物合成方法必将会在的生物制剂设计中成为切实可行的方法。植物性杀虫剂和昆虫激素也将成为生物防治的一个重要方面,生物防治的各个方面都有很好的发展前景。

1 传统生物防治仍然是生物防治的主要研究方向

已经进行了100多年的天敌引进工作,还没有发挥其全部潜能,采用传统生物防治是控制外来害虫的有效手段。据统计,荷兰自1900年以来,有70%的害虫是外来的。美国19201980年间至少有837种外来昆虫建立了种群,其中10%已成为严重的害虫,估计全世界有50万种寄生性膜翅目昆虫,但仅有不到5万种被描述,可用于生物防治的潜力不足10%。传统生物防治的成功程度与天敌引进所作的努力成正比。我国已与20多个国家和地区建立了天敌交换关系。丽蚜小蜂和食蚜瘿蚊,就是分别从英国和加拿大引入的。这两种天敌在我国园林植物粉虱和蚜虫的控制上,显示了良好的防治威力。

随着人们对天敌的更加了解,以及对天敌的选择、生产和移殖技术的改进,成功的比率实际上可能比历史上已经有的还要大,通过社会各方面更大的努力,传统生物防治的成功机会将会显著增加。当然也应认识到生物防治是害虫综合治理(IPM)的一个重要组成部分,对IPM的最大贡献不是通过引进或接种的方法,而是园林植物系统中本地天敌的保护与利用。随着时间的推移和知识的积累及经验的获得,天然生物防治也将会得到更好的应用。

2 天敌的特殊管理

天敌管理是生物防治中最易被忽视的领域之一,又是最有希望的领域之一。天敌的特殊管理也许可以算为生物防治的一个重要方面。大量繁殖技术的改进,人工饲料的应用以及对天敌生态学的更深入的了解,是成功利用天敌的基础,特别有希望的方法是定期移植天敌,扩大它们的范围,以及在植物环境中发展为保留和扩大它们的种群而设计的饲养管理方法。生产技术的革新,人工饲料的应用或其他生境的改良,释放时间的准确安排和更有效的天敌种或品系的应用,都将大大提高定期移植的效果。在英国和欧洲的研究表明,这种技术在温室害虫生物防治上,有非常大的潜力。许多经济价值高的植物及公园和庭院花园的害虫问题,也应特别按照定期移植技术来解决。目前一些大的化学农药公司已经开始拨款资助科研单位开展天敌昆虫人工饲养大量繁殖技术和工厂化商品生产工艺的研究。事实上,日本和欧洲某些传统生产农药的公司已经一定规模地生产天敌产品。

目前,我国已研制出赤眼蜂工厂化生产的新途径,日产赤眼蜂达78亿只,可用于防治松毛虫、杨扇舟蛾、卷叶螟、苹小卷叶蛾等园林植物害虫。我国已成为世界上放蜂治虫面积最大的国家之一。目前我国商品化生产的天敌有周氏啮小蜂、丽蚜小蜂、平腹小蜂、瓢虫、草蛉、捕食螨等。园林植物害虫防治上,发挥了很大的作用。

3 昆虫病原微生物的利用

昆虫病原微生物共有千余种。这些微生物对人畜和植物都是无害的,可用来防治害虫。利用微生物防治害虫,具有应用范围广、毒力持久和使用方便等优点。我国许多城市在开展微生物治虫方面,积累了丰富的经验。

3.1 病原真菌的利用

引起昆虫疾病的虫生真菌种类很多,约有405种。而对其研究较多、实用价值较大的,主要是藻菌中的虫霉属、半知菌中的白僵菌、绿僵菌和蜡蚧轮枝菌等。白僵菌松毛虫而著称,绿僵菌则以防治草坪蛴螬而出名。虫霉是蚜虫的重要病原真菌。块状耳虫霉就是培育出的一株病原真菌及其次生代谢物,对园林植物蚜虫有良好治虫效果。蜡蚧轮枝菌常用来防治温室白粉虱、蚜虫和粉蚧等。

3.2 苏云金杆菌的利用

苏云金杆菌又称B.t.杀虫剂,目前已发现23个血清型50多个变种,是微生物农药中应用最广泛的一类。B.t.杀虫剂在国内应用较多的有:天门变种、武汉变种、蜡螟变种、苏云金变种等,常常用来防治天幕毛虫、尺蠖、柳毒蛾、松毛虫、巢蛾、柑桔凤蝶等。Bt制剂是当今世界上生产量最大应用最广的一种生物制剂,产品有一定商品寿命,但其田间稳定性仍不够理想,气候和植物本身的各种因素都会影响Bt毒素蛋白在田间的持效性。干湿气候的交替,制剂中或植物体的受药部位的蛋白酶以及阳光都会导致Bt毒素蛋白的降解。为了保持Bt产品毒素蛋白的活性和延长残效,已研制出微囊化技术。这种技术是将分离得到的Bt毒素基因在荧光假单胞菌内进行克隆和表达,在荧光假单孢菌已经发酵之后,采用一定技术将其活细胞杀死,这样就得到了由死细胞包裹着的Bt毒素蛋白微囊产品,从而能保护毒素蛋白不受外界条件的影响。

3.3 昆虫病毒的利用

病毒是一种比细菌小的生物体,专化性强,不能离开寄主生存,必须用活体培养。目前已发现的昆虫病毒有500多种。我国昆虫病毒资源丰富,已从7个目33种昆虫中分离到234株病原病毒,为昆虫病毒杀虫剂的开发与生产,提供了珍贵的自然资源。用以防治害虫的昆虫病毒主要有两类,即核型多角体病毒和颗粒体病毒。这两类病毒,可防治蚜虫、天幕毛虫、尺蠖、柳毒蛾、松毛虫、巢蛾、小菜蛾和棉铃虫等主要害虫。

3.4 昆虫病原线虫的利用

昆虫病原线虫,是寄生于昆虫体内的细丝形寄生虫。其种类很多约有5000多种。病原线虫在自然界分布很广,它寄生于多种园林植物害虫中。只要寄主的条件适合,它就可以生存和繁衍。如桃小食心虫、小卷蛾、小地老虎、斜纹夜蛾、天牛等,都有线虫寄生。我国病原线虫利用的研究,近年来渐趋活跃。目前应用较多的小卷蛾线虫,能防治鳞翅目、双翅目、鞘翅目等不同的害虫,均有较好的效果。尤其是在人工大量繁殖后,将其释放于田间,防治害虫的效果更好,其寄生率常高达85%

4 抗生素杀虫剂

抗生素杀虫是近一二十年发展起来的生物制剂。它们多是生物的次生代谢产物,可以人工合成,有的已进入工厂化生产和大量应用阶段。杀虫抗生素显示了与化学农药不同的特点,主要是:①使用浓度低,杀治效果大于预防效果。②抗生素主要来自多种微生物,来源十分广泛。③抗生素一般用药量小,便于运输,并可与少量化学农药混用。这是其极易推广使用的基础。在园林植物害虫防治中常用的杀虫抗生素有浏阳霉素、华光霉素、多杀霉素、阿维菌素、多杀霉素等。其中阿维菌素是一种高效、广谱、具有杀虫、杀螨及杀线虫活性的大环内酯类杀虫抗生素。在园林植物害虫防治中应用最多,阿维菌素可作为防治柑橘的锈螨、橘全爪螨、橘芽瘿螨、橘短须螨、斑真叶螨、茶半附线螨、矢尖盾蚧、潜叶蛾、苜蓿蓟马、小长管蚜、桃蚜、、花卉螨类、圆盾蚧及烟草夜蛾、天蛾等,用途十分广泛。多杀霉素也是一种常用的抗生素杀虫剂,主要用于观赏植物,防治线虫、甲虫、蓟马、潜叶虫等众多害虫。用量为12g15g/ha。它被认为是继阿维菌素后最为有效的杀虫抗生素。

5 昆虫性信息素的利用

自然界的各种昆虫,都能向外释放具有特异性气味的微量化学物质,以引诱同种异性昆虫前去交配。这种在昆虫交配过程中起通讯联络作用的化学物质,称为昆虫性信息素或昆虫性外激素。用以防治害虫的性外激素或类似物,能称为性引诱剂,简称性诱剂。性诱剂有两个独特的优点:一是专一性。小菜蛾性外激素只能诱到小菜蛾,而不能诱到其他昆虫。这就有力地保护了自然界为数众多的天敌。二是分泌有一定的时间性,昆虫性成熟了才分泌性外激素。据此,可找出诱蛾的高峰期。这在生产实践中可用来直接诱杀成虫,提高防治害虫的效果。

据目前了解,昆虫间利用性外激素,使之彼此能准确地找到各自配偶的昆虫种类,有鳞翅目、鞘翅目、膜翅目、双翅目、同翅目和直翅目等。已鉴定并合成的昆虫性外激素已有2200多种。我国已桃条麦蛾、苹果小卷叶蛾、日本金龟甲、橄榄实蝇、舞毒蛾、欧洲松梢小卷蛾、槐小卷蛾、波纹小蠹、地中海蜡实蝇、小菜蛾性诱剂被用到园林植物害虫的防治中。

6 植物杀虫剂发展前景

植物杀虫剂是利用植物某些具有杀虫活性的部位,或提取其有效成分制成的杀虫剂。它是在对一些植物所具有的杀虫活性的有效成分研究的基础上发展起来的安全、经济的杀虫剂,属植物生物化学物质。目前我国已开发注册的有20多个品种,主要有印楝、川楝、茴蒿素、除虫菊、藜芦碱、烟碱、苦参碱、苦皮藤素、桉叶素等制成的制剂。用来防治蚜虫、天幕毛虫、尺蠖、柳毒蛾、松毛虫、巢蛾、小卷蛾、小地老虎、叶螨等害虫。

植物源杀虫剂的特性概括为以下几个方面:①就地取材,使用方便。植物性农药资源较为丰富,采集后或直接加工成制剂或提取有效成分加工成制剂即可使用。②对植物安全,一般不产生药害。③易降解,残效期短,对环境和食物基本无污染问题。④不同的植物源杀虫剂,其有效成分、杀虫机制均不同,深入研究可为研制新一类杀虫剂找到方向。⑤植物性农药资源复杂,须在深入了解的基础上利用它。⑥目前许多植物源杀虫剂的植物靠人工栽培,存在与农业生产争地的问题。

7 生物技术的应用前景

生物技术已被人们视为与电子技术同等重要的21世纪“光辉的技术之星。生物技术在生物防治领域中的应用已展示出诱人的前景。对于鳞翅目、双翅目、直翅目和膜翅目昆虫,可以利用以丝氨酸残基为活性中心的内切蛋白酶作为靶标,该酶类似于高等动物的消化蛋白酶。而对于鞘翅目中的大多数昆虫种类是利用以半胱氨酸残基作为活性中心的消化蛋白酶为靶标。一般典型的丝氨酸蛋白酶的抑制剂对该酶没有抑制作用。但是,半胱氨酸蛋白酶抑制剂广泛分布于生物体中用来调节相关的蛋白酶活性,通常其水平比较低。依据丝氨酸蛋白酶抑制剂的基因推导出的编码半胱氨酸蛋白酶抑制剂的基因后,将其转移到植物体中以控制鞘翅目害虫。培养基混药法表明该抑制剂对多种鞘翅目害虫有效,在白杨等少数植物中也已证明是有效的。

目前昆虫细胞大规模培养技术已经趋于成熟,无血清培养基的应用,大大地降低了病毒制剂的生产成本,也降低了血清中带来的支原体和其它病毒的污染,减少了过敏原。高水平生产病毒的细胞系的选育也有很大的潜力。在病毒杀虫剂中加入适宜的病毒增强因子也是降低生产成本的另一条途径。以提高杆状病毒效率和扩大杀虫范围为目的的杆状病毒基因改造的研究,上世纪80年代已取得了明显进展。在杆状病毒基因中插入外源昆虫特异性激素、酶或毒素基因,以增强病毒毒力的研究最为活跃,目前利用尿激素、保幼激素酯酶和脱皮激素等被重组到杆状病毒基因中并得到表达。采用基因工程技术通过异源病毒重组以扩大杆状病毒的杀虫范围也有所进展,并有人得到了这种重组病毒,该重组病毒具有广泛的宿主域。修饰病毒本身基因以提高杆状病毒感染研究也有了突破性进展。

 

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