昆蟲病原微生物運用于蝗災(zāi)治理分析

宋語嬌，校彥赟

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

蝗蟲是一種世界范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)害蟲，1985 年開始在全球各地區(qū)形成新的暴發(fā)態(tài)勢，遍及澳大利亞、西非、中亞、南亞等地區(qū)。近年來，非洲、澳洲、南亞等不少地區(qū)的蝗蟲泛濫成災(zāi)。嚴重情況下，土蝗可能給作物造成10%～12%的經(jīng)濟損失，飛蝗可能導(dǎo)致作物產(chǎn)量損失45%～50%，甚至可能會導(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，進行長距離遷飛，可能造成跨區(qū)域性的為害，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

1 國內(nèi)蝗蟲發(fā)生狀況概述

1.1 蝗蟲為害現(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5 000 多年的歷史發(fā)展中，有明確文字記載的嚴重蝗災(zāi)超過800 次，目前仍在為害我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，是我國農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)必須要防治的一種重要害蟲。1985 年以來，國內(nèi)飛蝗常年暴發(fā)面積大于133.3 萬公頃，個別區(qū)域的蝗蟲蟲口密度超過1 000 頭/m2。草原蝗蟲累計發(fā)生面積達6 700 萬公頃，給農(nóng)田以及牧場造成了嚴重的經(jīng)濟損失。我國作為農(nóng)業(yè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國，必須抓牢、夯實農(nóng)業(yè)這個國民經(jīng)濟的重中之重，千方百計做好蝗害防治，使國內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)持續(xù)發(fā)展、不斷增產(chǎn)、進而保障糧食安全乃至于國家安全，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

1）農(nóng)區(qū)飛蝗頻發(fā)。東亞飛蝗在我國主要分布于北緯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分布在國內(nèi)北方草原地區(qū)，同時分布在和中國毗鄰的蒙古國、哈薩克斯坦、塔吉克斯坦及吉爾吉斯斯坦等多個國家的草原。近年來，這些周邊國家和我國的蝗蟲大范圍往來遷徙，為害相關(guān)國家的作物。例如，1999 年從外國遷入新疆塔城的蝗蟲導(dǎo)致46.7 萬公頃的作物受災(zāi)，嚴重受害面積超過了2 萬公頃。

3）草原蝗蟲暴發(fā)造成嚴重的經(jīng)濟損失，對市民生活造成嚴重困擾。草原土蝗連續(xù)暴發(fā)，常年發(fā)生面積將近700 萬公頃，由于沒有深入而系統(tǒng)地掌握草原蝗蟲的成災(zāi)和暴發(fā)規(guī)律，沒有準確預(yù)測預(yù)報其種群動態(tài)，防治工作只能處于比較滯后的態(tài)勢，不少草原區(qū)域的牧草被草原蝗蟲啃食一空，嚴重損害了草地畜牧業(yè)的發(fā)展，導(dǎo)致了嚴重的經(jīng)濟損失。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，對市民的日常生活造成嚴重困擾。

4）化學(xué)農(nóng)藥的大量使用，嚴重污染了農(nóng)產(chǎn)品以及生態(tài)環(huán)境。現(xiàn)如今，國內(nèi)蝗蟲防治領(lǐng)域主要采取化學(xué)農(nóng)藥進行防治，如菊酯類、有機磷等多種廣譜性化學(xué)農(nóng)藥，每年用量達到數(shù)千噸?；兽r(nóng)藥廣泛而大量的使用，雖然在短期內(nèi)降低了蝗蟲蟲口密度，挽回了經(jīng)濟損失，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)藥中毒事件等的負面作用非常顯著，對農(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)治理的蝗蟲病原微生物

2.1 蝗蟲微孢子

蝗蟲微孢子最顯著的特點是能夠通過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）被認為是最有前景的、可以替代化學(xué)農(nóng)藥防治蝗蟲的微生物制劑，其在蝗蟲的綜合治理中發(fā)揮了重要作用。作為真核單細胞病原微生物，蝗蟲微孢子能夠?qū)?00 多種直翅目昆蟲造成感染，其應(yīng)用范圍非常廣泛，是最早開發(fā)和登記在蝗蟲生物防治中應(yīng)用的微生物制劑，也是目前唯一一種已經(jīng)開發(fā)成為微生物害蟲防治的微孢子。蝗蟲取食了被蝗蟲微孢子污染過的食物后，孢子即在蝗蟲消化道中萌發(fā)，暴發(fā)性地突出極絲尖端，穿進寄主細胞和中腸腸壁細胞，到達血腔，進入感受性組織細胞如在脂肪體中開始無性裂殖生殖，將孢子的孢原質(zhì)釋放出來，并在寄主的細胞內(nèi)大量繁殖，消耗蝗蟲體內(nèi)的能源物質(zhì)，造成血淋巴甘油酯以及蟲體總脂含量的快速降低，血淋巴脂肪酶活力大幅度提高，進而導(dǎo)致蝗蟲發(fā)生畸形，延長其發(fā)育期并縮短其壽命，使其生殖能力逐步喪失。研究人員在蝗蟲病蟲體中的側(cè)輸卵管、卵細胞以及中輸卵管中都發(fā)現(xiàn)了微孢子，微孢子可使蝗蟲產(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)進行增殖，逐步破壞了寄主正常的生理機能等，造成蝗蟲大量死亡［1］。

蝗蟲微孢子治蝗理論在我國廣泛應(yīng)用后，推廣使用該理論技術(shù)進行蝗蟲防治的面積已經(jīng)突破66 萬公頃，在取得了良好經(jīng)濟效益的同時，還取得了良好的生態(tài)效益和社會效益。內(nèi)蒙古和青海草原施用蝗蟲微孢子已經(jīng)9年，在對蝗蟲進行微孢子檢測時發(fā)現(xiàn)雖然時隔多年，但在蝗蟲體內(nèi)微孢子的寄生率仍然很高，這對于減少蝗蟲種群數(shù)量發(fā)揮了重要作用。事實證明，微孢子能夠在蝗蟲種群中定殖，實現(xiàn)長期控制蝗蟲規(guī)模的效果，確保蝗蟲數(shù)量始終處于經(jīng)濟危害水平以下。微孢子在施用一次后，6～10 年內(nèi)無需二次使用，在控制蝗蟲規(guī)模上作用十分顯著。采用微孢子理論進行蝗蟲防治，不僅可以降低材料費的消耗，還可以減少人工的投入，是防治蝗蟲規(guī)模最理想的生物制劑。

2.2 蝗蟲病毒

廣義上的蝗蟲病毒指的是以蝗蟲為寄生宿主的所有病毒，有些病毒可以在蝗蟲體內(nèi)不斷增殖，但對蝗蟲卻不會造成為害；而狹義上的蝗蟲病毒指的是將蝗蟲作為宿主但對蝗蟲有致命性的病毒?；认x病毒主要通過口感染宿主，一旦感染完成，會在蝗蟲個體間進行傳播。蝗蟲病毒的宿主具有專一性，安全性較高，不會對人、家畜、家禽和農(nóng)作物產(chǎn)生為害。目前，從蝗蟲和蟋蟀體內(nèi)分離出的病毒主要包括痘病毒和列晶病毒類群。1981 年報道的新疆西伯利亞蝗蟲痘病毒是我國最早報道的蝗蟲病毒，該病毒歸為B 屬病毒，沒有紡錘體。在對蝗蟲進行生物防治上，蝗蟲痘病毒的運用較為廣泛，目前使用最多的是昆蟲痘病毒，該病毒是由Henry 從黑血蝗體內(nèi)提取所得。此后，我國又陸續(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痘病毒?；认x痘病毒主要在細胞內(nèi)寄生，與病原菌和真菌相比，蝗蟲痘病毒無法實現(xiàn)大量生產(chǎn)，這是限制其廣泛應(yīng)用的主要問題。目前，學(xué)術(shù)界和實踐中應(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)的蝗蟲痘病毒，已經(jīng)在蝗蟲生物防治領(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)制機制、病理機制和寄主范圍。

2.3 蝗蟲病原真菌

昆蟲病原真菌是昆蟲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)的一種昆蟲病原微生物。從20 世紀80 年代開始，國際社會開始加大對蝗蟲生物防治的研究力度，對蝗蟲致病真菌進行大規(guī)模的篩選。在國際熱帶農(nóng)業(yè)研究所的幫助下，先后從也門、西非等國家的土壤中篩選出300 多個能對蝗蟲規(guī)模進行有效防控的菌株，對其產(chǎn)生的毒性、穩(wěn)定性、抵抗紫外線和高溫的能力、孢子穩(wěn)定性等特性進行了測試，以此確定菌株的推廣應(yīng)用前景。經(jīng)過測試檢驗后，金龜子綠僵菌在毒性作用上較為明顯，同時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孢屬等［2］。當(dāng)前采取人工增殖方式來毒殺蝗蟲的主要病原真菌包括白僵菌、綠僵菌以及黃綠僵菌等。此外，還報道了一些在田間示范上發(fā)揮了顯著作用的菌株，如小團孢屬、蝗噬蟲霉和輪狀鐮刀霉菌。在非洲進行大面積實驗的是殺蝗綠僵菌，在防治沙漠蝗蟲方面展現(xiàn)出了顯著的效果，應(yīng)用前景廣泛。近些年來，科學(xué)家對真菌致病機理加大了研究力度，取得了重大的研究進展。昆蟲綠僵菌產(chǎn)生大量酶的同時產(chǎn)生次生代謝物，這些物質(zhì)可以滲透到昆蟲的體壁和其他組織中，從而實現(xiàn)侵染和寄生。專門在蝗蟲體內(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、細胞色素P450 等物質(zhì)，這些生物具有強大的適應(yīng)能力。此外，研究人員在黃綠僵菌菌株的培育、生產(chǎn)、防治對象上也得到了有效擴展，許多國家使用殺蝗綠僵菌生物農(nóng)藥都取得了顯著的效果，產(chǎn)品在多地進行試驗的效果都非常明顯。

3 結(jié)語

蝗蟲災(zāi)害的防治需要充分發(fā)揮科學(xué)技術(shù)的作用，強化蝗蟲病原微生物的科研工作和深入研究。要充分結(jié)合我國蝗蟲防治技術(shù)的實際運用情況，在不斷改善技術(shù)和方法的過程中持續(xù)提升蝗災(zāi)防治的實效性。