昆蟲(chóng)病原微生物運(yùn)用于蝗災(zāi)治理分析

宋語(yǔ)嬌，校彥赟

（河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 451450）

蝗蟲(chóng)是一種世界范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，1985 年開(kāi)始在全球各地區(qū)形成新的暴發(fā)態(tài)勢(shì)，遍及澳大利亞、西非、中亞、南亞等地區(qū)。近年來(lái)，非洲、澳洲、南亞等不少地區(qū)的蝗蟲(chóng)泛濫成災(zāi)。嚴(yán)重情況下，土蝗可能給作物造成10%～12%的經(jīng)濟(jì)損失，飛蝗可能導(dǎo)致作物產(chǎn)量損失45%～50%，甚至可能會(huì)導(dǎo)致作物絕收。一旦暴發(fā)沙漠蝗、飛蝗災(zāi)害，聚集成規(guī)模龐大的蝗群，進(jìn)行長(zhǎng)距離遷飛，可能造成跨區(qū)域性的為害，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1 國(guó)內(nèi)蝗蟲(chóng)發(fā)生狀況概述

1.1 蝗蟲(chóng)為害現(xiàn)狀

水災(zāi)、旱災(zāi)、蝗災(zāi)并稱為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的三大自然災(zāi)害，在我國(guó)5 000 多年的歷史發(fā)展中，有明確文字記載的嚴(yán)重蝗災(zāi)超過(guò)800 次，目前仍在為害我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是我國(guó)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)必須要防治的一種重要害蟲(chóng)。1985 年以來(lái)，國(guó)內(nèi)飛蝗常年暴發(fā)面積大于133.3 萬(wàn)公頃，個(gè)別區(qū)域的蝗蟲(chóng)蟲(chóng)口密度超過(guò)1 000 頭/m2。草原蝗蟲(chóng)累計(jì)發(fā)生面積達(dá)6 700 萬(wàn)公頃，給農(nóng)田以及牧場(chǎng)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。我國(guó)作為農(nóng)業(yè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國(guó)，必須抓牢、夯實(shí)農(nóng)業(yè)這個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重中之重，千方百計(jì)做好蝗害防治，使國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展、不斷增產(chǎn)、進(jìn)而保障糧食安全乃至于國(guó)家安全，為人們創(chuàng)設(shè)穩(wěn)定的生活環(huán)境。

1.2 蝗災(zāi)為害特點(diǎn)

1）農(nóng)區(qū)飛蝗頻發(fā)。東亞飛蝗在我國(guó)主要分布于北緯42°以南，北到河北，南起海南，西到陜西，東至遼寧省葫蘆島以及渤海灣。一年發(fā)生世代數(shù)從北向南逐步增加，北方每年兩代，南方2～4 代。最近幾年，北方區(qū)域暴發(fā)了持續(xù)性干旱，部分區(qū)域退耕還草還湖、撂荒棄耕或者農(nóng)田耕作粗放等現(xiàn)象較多，滋生東亞飛蝗的面積范圍持續(xù)擴(kuò)大，暴發(fā)程度逐年增大。

2）頻繁跨境遷移。意大利蝗、亞洲小車蝗、亞洲飛蝗等多種草原蝗蟲(chóng)分布在國(guó)內(nèi)北方草原地區(qū)，同時(shí)分布在和中國(guó)毗鄰的蒙古國(guó)、哈薩克斯坦、塔吉克斯坦及吉爾吉斯斯坦等多個(gè)國(guó)家的草原。近年來(lái)，這些周邊國(guó)家和我國(guó)的蝗蟲(chóng)大范圍往來(lái)遷徙，為害相關(guān)國(guó)家的作物。例如，1999 年從外國(guó)遷入新疆塔城的蝗蟲(chóng)導(dǎo)致46.7 萬(wàn)公頃的作物受災(zāi)，嚴(yán)重受害面積超過(guò)了2 萬(wàn)公頃。

3）草原蝗蟲(chóng)暴發(fā)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)市民生活造成嚴(yán)重困擾。草原土蝗連續(xù)暴發(fā)，常年發(fā)生面積將近700 萬(wàn)公頃，由于沒(méi)有深入而系統(tǒng)地掌握草原蝗蟲(chóng)的成災(zāi)和暴發(fā)規(guī)律，沒(méi)有準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)其種群動(dòng)態(tài)，防治工作只能處于比較滯后的態(tài)勢(shì)，不少草原區(qū)域的牧草被草原蝗蟲(chóng)啃食一空，嚴(yán)重?fù)p害了草地畜牧業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。例如，亞洲小車蝗曾經(jīng)大肆侵入內(nèi)蒙古赤峰市、呼和浩特市，河北省承德市、張家口市，北京市，對(duì)市民的日常生活造成嚴(yán)重困擾。

4）化學(xué)農(nóng)藥的大量使用，嚴(yán)重污染了農(nóng)產(chǎn)品以及生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)蝗蟲(chóng)防治領(lǐng)域主要采取化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治，如菊酯類、有機(jī)磷等多種廣譜性化學(xué)農(nóng)藥，每年用量達(dá)到數(shù)千噸。化肥農(nóng)藥廣泛而大量的使用，雖然在短期內(nèi)降低了蝗蟲(chóng)蟲(chóng)口密度，挽回了經(jīng)濟(jì)損失，然而也導(dǎo)致了農(nóng)產(chǎn)品以及環(huán)境污染，不少昆蟲(chóng)的天敵被普遍殺傷，再次暴發(fā)蝗災(zāi)的概率加大，人畜農(nóng)藥中毒事件等的負(fù)面作用非常顯著，對(duì)農(nóng)業(yè)、牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展非常不利。

2 可用于蝗災(zāi)治理的蝗蟲(chóng)病原微生物

2.1 蝗蟲(chóng)微孢子

蝗蟲(chóng)微孢子最顯著的特點(diǎn)是能夠通過(guò)感病雌性蝗卵傳播給下一代。微孢子屬［Nosema（Paranosema）］和變形微孢子屬（Vairimorpha）被認(rèn)為是最有前景的、可以替代化學(xué)農(nóng)藥防治蝗蟲(chóng)的微生物制劑，其在蝗蟲(chóng)的綜合治理中發(fā)揮了重要作用。作為真核單細(xì)胞病原微生物，蝗蟲(chóng)微孢子能夠?qū)?00 多種直翅目昆蟲(chóng)造成感染，其應(yīng)用范圍非常廣泛，是最早開(kāi)發(fā)和登記在蝗蟲(chóng)生物防治中應(yīng)用的微生物制劑，也是目前唯一一種已經(jīng)開(kāi)發(fā)成為微生物害蟲(chóng)防治的微孢子。蝗蟲(chóng)取食了被蝗蟲(chóng)微孢子污染過(guò)的食物后，孢子即在蝗蟲(chóng)消化道中萌發(fā)，暴發(fā)性地突出極絲尖端，穿進(jìn)寄主細(xì)胞和中腸腸壁細(xì)胞，到達(dá)血腔，進(jìn)入感受性組織細(xì)胞如在脂肪體中開(kāi)始無(wú)性裂殖生殖，將孢子的孢原質(zhì)釋放出來(lái)，并在寄主的細(xì)胞內(nèi)大量繁殖，消耗蝗蟲(chóng)體內(nèi)的能源物質(zhì)，造成血淋巴甘油酯以及蟲(chóng)體總脂含量的快速降低，血淋巴脂肪酶活力大幅度提高，進(jìn)而導(dǎo)致蝗蟲(chóng)發(fā)生畸形，延長(zhǎng)其發(fā)育期并縮短其壽命，使其生殖能力逐步喪失。研究人員在蝗蟲(chóng)病蟲(chóng)體中的側(cè)輸卵管、卵細(xì)胞以及中輸卵管中都發(fā)現(xiàn)了微孢子，微孢子可使蝗蟲(chóng)產(chǎn)卵量降低50%，孵化率非常低，取食量快速減少，其持續(xù)在寄主體內(nèi)進(jìn)行增殖，逐步破壞了寄主正常的生理機(jī)能等，造成蝗蟲(chóng)大量死亡［1］。

蝗蟲(chóng)微孢子治蝗理論在我國(guó)廣泛應(yīng)用后，推廣使用該理論技術(shù)進(jìn)行蝗蟲(chóng)防治的面積已經(jīng)突破66 萬(wàn)公頃，在取得了良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還取得了良好的生態(tài)效益和社會(huì)效益。內(nèi)蒙古和青海草原施用蝗蟲(chóng)微孢子已經(jīng)9年，在對(duì)蝗蟲(chóng)進(jìn)行微孢子檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)雖然時(shí)隔多年，但在蝗蟲(chóng)體內(nèi)微孢子的寄生率仍然很高，這對(duì)于減少蝗蟲(chóng)種群數(shù)量發(fā)揮了重要作用。事實(shí)證明，微孢子能夠在蝗蟲(chóng)種群中定殖，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期控制蝗蟲(chóng)規(guī)模的效果，確保蝗蟲(chóng)數(shù)量始終處于經(jīng)濟(jì)危害水平以下。微孢子在施用一次后，6～10 年內(nèi)無(wú)需二次使用，在控制蝗蟲(chóng)規(guī)模上作用十分顯著。采用微孢子理論進(jìn)行蝗蟲(chóng)防治，不僅可以降低材料費(fèi)的消耗，還可以減少人工的投入，是防治蝗蟲(chóng)規(guī)模最理想的生物制劑。

2.2 蝗蟲(chóng)病毒

廣義上的蝗蟲(chóng)病毒指的是以蝗蟲(chóng)為寄生宿主的所有病毒，有些病毒可以在蝗蟲(chóng)體內(nèi)不斷增殖，但對(duì)蝗蟲(chóng)卻不會(huì)造成為害；而狹義上的蝗蟲(chóng)病毒指的是將蝗蟲(chóng)作為宿主但對(duì)蝗蟲(chóng)有致命性的病毒。蝗蟲(chóng)病毒主要通過(guò)口感染宿主，一旦感染完成，會(huì)在蝗蟲(chóng)個(gè)體間進(jìn)行傳播。蝗蟲(chóng)病毒的宿主具有專一性，安全性較高，不會(huì)對(duì)人、家畜、家禽和農(nóng)作物產(chǎn)生為害。目前，從蝗蟲(chóng)和蟋蟀體內(nèi)分離出的病毒主要包括痘病毒和列晶病毒類群。1981 年報(bào)道的新疆西伯利亞蝗蟲(chóng)痘病毒是我國(guó)最早報(bào)道的蝗蟲(chóng)病毒，該病毒歸為B 屬病毒，沒(méi)有紡錘體。在對(duì)蝗蟲(chóng)進(jìn)行生物防治上，蝗蟲(chóng)痘病毒的運(yùn)用較為廣泛，目前使用最多的是昆蟲(chóng)痘病毒，該病毒是由Henry 從黑血蝗體內(nèi)提取所得。此后，我國(guó)又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)亞洲小車蝗痘、西伯利亞蝗、意大利蝗等多種蝗蟲(chóng)痘病毒。蝗蟲(chóng)痘病毒主要在細(xì)胞內(nèi)寄生，與病原菌和真菌相比，蝗蟲(chóng)痘病毒無(wú)法實(shí)現(xiàn)大量生產(chǎn)，這是限制其廣泛應(yīng)用的主要問(wèn)題。目前，學(xué)術(shù)界和實(shí)踐中應(yīng)用最多的仍是黑血蝗痘病毒（M.sanguinipes EPV），該病毒也是目前唯一能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)的蝗蟲(chóng)痘病毒，已經(jīng)在蝗蟲(chóng)生物防治領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但到目前為止還未完全搞清楚該病毒的復(fù)制機(jī)制、病理機(jī)制和寄主范圍。

2.3 蝗蟲(chóng)病原真菌

昆蟲(chóng)病原真菌是昆蟲(chóng)病原生物群中的最大類群。野外調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，越冬昆蟲(chóng)60%的疾病由真菌感染而引起，病原真菌是最先被利用、最早被發(fā)現(xiàn)的一種昆蟲(chóng)病原微生物。從20 世紀(jì)80 年代開(kāi)始，國(guó)際社會(huì)開(kāi)始加大對(duì)蝗蟲(chóng)生物防治的研究力度，對(duì)蝗蟲(chóng)致病真菌進(jìn)行大規(guī)模的篩選。在國(guó)際熱帶農(nóng)業(yè)研究所的幫助下，先后從也門、西非等國(guó)家的土壤中篩選出300 多個(gè)能對(duì)蝗蟲(chóng)規(guī)模進(jìn)行有效防控的菌株，對(duì)其產(chǎn)生的毒性、穩(wěn)定性、抵抗紫外線和高溫的能力、孢子穩(wěn)定性等特性進(jìn)行了測(cè)試，以此確定菌株的推廣應(yīng)用前景。經(jīng)過(guò)測(cè)試檢驗(yàn)后，金龜子綠僵菌在毒性作用上較為明顯，同時(shí)還獲得了一些能夠發(fā)揮作用的其他菌株，如球孢白僵菌和小團(tuán)孢屬等［2］。當(dāng)前采取人工增殖方式來(lái)毒殺蝗蟲(chóng)的主要病原真菌包括白僵菌、綠僵菌以及黃綠僵菌等。此外，還報(bào)道了一些在田間示范上發(fā)揮了顯著作用的菌株，如小團(tuán)孢屬、蝗噬蟲(chóng)霉和輪狀鐮刀霉菌。在非洲進(jìn)行大面積實(shí)驗(yàn)的是殺蝗綠僵菌，在防治沙漠蝗蟲(chóng)方面展現(xiàn)出了顯著的效果，應(yīng)用前景廣泛。近些年來(lái)，科學(xué)家對(duì)真菌致病機(jī)理加大了研究力度，取得了重大的研究進(jìn)展。昆蟲(chóng)綠僵菌產(chǎn)生大量酶的同時(shí)產(chǎn)生次生代謝物，這些物質(zhì)可以滲透到昆蟲(chóng)的體壁和其他組織中，從而實(shí)現(xiàn)侵染和寄生。專門在蝗蟲(chóng)體內(nèi)寄生的黃綠僵菌可以分泌多種蛋白質(zhì)近酶、幾丁質(zhì)酶、細(xì)胞色素P450 等物質(zhì)，這些生物具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力。此外，研究人員在黃綠僵菌菌株的培育、生產(chǎn)、防治對(duì)象上也得到了有效擴(kuò)展，許多國(guó)家使用殺蝗綠僵菌生物農(nóng)藥都取得了顯著的效果，產(chǎn)品在多地進(jìn)行試驗(yàn)的效果都非常明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

蝗蟲(chóng)災(zāi)害的防治需要充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)的作用，強(qiáng)化蝗蟲(chóng)病原微生物的科研工作和深入研究。要充分結(jié)合我國(guó)蝗蟲(chóng)防治技術(shù)的實(shí)際運(yùn)用情況，在不斷改善技術(shù)和方法的過(guò)程中持續(xù)提升蝗災(zāi)防治的實(shí)效性。