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草坪虫害生物防治的研究进展

2022-11-11金丽华王铁城

现代农业研究 2022年3期
关键词:抗虫杀虫生物防治

金丽华,王铁城

(内蒙古自治区通辽市科左中旗林业和草原工作站 内蒙古,通辽 029300)

1 引言

在城市化发展水平明显进步的社会背景下,绿色城市的理念越来越深入人心。绿化面积逐步扩大,草坪面积明显增加,草坪与其他绿植之间的搭配不仅美化了城市,而且改善了城市环境。但草坪害虫的频繁出现却导致了草坪斑秃、草坪大面积枯死等现象,不仅带来了严重的经济损失,而且直接降低了草坪的观赏性和使用价值。传统的化学防治方法一定程度上抑制了草坪虫害问题,但大批量的使用化学药物必然会对于土壤环境和水源条件造成破坏,反而适得其反,破坏了城市环境。而频繁使用化学药物又会导致抗药性的出现,久而久之,化学防治方法对病虫的抑制作用明显降低,我们继续找到另外一种更加环保、有效的防治方法,于是,生物防治方法获得了广泛的应用。本文具体对于草坪虫害生物防治的研究进展开展分析。

2 常见的草坪生物虫害类型

目前我们已经掌握的草坪害虫种类多样,包括粘虫、小地老虎、蚜虫、蝗虫、草地贪夜蛾、蝼蛄等,这些害虫从属于不同的类目,包括直翅目、半翅目、双翅目、鳞翅目、膜翅目等。大部分害虫之所以会对于草坪造成严重的破坏,主要是因为它们以草坪的叶片为食,逐步啃食草坪上草的根茎和种子,导致草坪逐渐枯萎,严重时甚至大面积死亡。我们可以将草坪虫害大致的分为地上虫害与地下虫害两种类型,相对于地上虫害而言,地下虫害不易被我们发觉,产生的危害较为严重,防治处理的难度较大,很多时候,当我们发现出现了地下害虫,病虫问题已经十分严重。其中,蛴螬无疑是较为常见的地下害虫之一,这种害虫又可以按照习性和特征被分为多种类型,他们喜欢湿润蓬松的土壤环境,每年春季,东北地区的气候逐渐转暖,害虫们会从土壤深层逐步涌上土壤上层,食用草的种子和根系,一旦草的根系受到严重破坏,就会大批量死亡。通常情况下,在东北地区,这类病虫害在6、7月份就已经开始逐渐出现,8月温度较高时这达到了最为严重的状态,尽管一年仅发生一次,但其破坏却是极为严重的。

3 草坪虫害生物防治

可以大致的将草坪虫害的生物防治技术分为生物杀虫剂防治以及抗虫基因防治两种类型,生物防治的优势在于杀虫效率高、不会对于周边环境产生不良影响,因此获得了越来越广泛的应用。

3.1 生物杀虫剂防治

生物杀虫剂防治目前已经获得了较为广泛的应用,除了微生物杀虫剂之外,植物杀虫剂等也是不错的选择。应用频率较高的微生物杀虫剂包括真菌、苏云金芽孢杆菌、杀虫抗生素等。

被用于生物杀虫领域的真菌主要包括真菌杀虫剂以及内生真菌两种类型。常见的真菌杀虫剂主要包括白僵菌以及绿僵菌两种类型。研究者冯玉元曾对于白僵菌在防治草螟的过程中发挥的作用开展研究,并结合了室内感染与草坪感染两种不同的实验方式,得出可靠结论,白僵菌在草螟室内感染的防治中的应用能够导致98%以上的害虫致死率,白僵菌在草螟草坪感染的防治中的应用能够导致86%以上的害虫致死率,充分彰显真菌杀虫剂的应用价值。研究者陈斌则重点对于绿僵菌在孢子防治草灰翅贪夜蛾与粘虫中的应用开展了分析,同样取得了较为突出的防治效果。反观内生真菌,其本身就来自于草坪的草体当中,许多草体自身就带有内生真菌。在内生真菌的作用下,因内生真菌在朝廷中能够产生大量的真菌毒素和生物碱,草体的抗虫性能得到了显著的提升。生物碱一旦进入害虫的体内,就会对其肠道表层的皮细胞膜的渗透性造成破坏,害虫体内的消化系统无法正常发挥作用,很快就会死亡。但并非所有的草坪草中都含有内生真菌,如果能够使草坪草种中产生内生真菌,防治病虫的效果自然能够显著提升。值得注意的是,在草体被真菌侵染之后,即便食草动物食用了草,也不会出现中毒情况。一般来说,内生真菌通常分布在植物的根茎区域,这意味着许多只食用草叶的害虫难以受到影响,害虫的抗性有所降低。未来的研究应当注重提升内生真菌在植物中的含量和分布的均匀性,培育出更能抵御害虫的草坪草品种。

苏云金芽孢杆菌防治草坪虫害的原理在于牙包形成过程中产生的一种特定毒素,这种毒素附着于草体之上,不会对于槽体本身造成不良影响,但一旦害虫在啃食草体的过程当中将这种毒素使用到腹中,毒素进入害虫的消化道,之后会逐渐扩散溶解,产生活性小肽,从而在害虫的肠道中造成孔洞,导致害虫的死亡。如今,这种防治方法已经被广泛应用于直翅目、半翅目、双翅目、鳞翅目、膜翅目等不同害虫的治理中,这种方法完全不会对于草地环境、土壤环境和水体环境造成破坏,也不会损伤非靶标生物,用于治理害虫不仅效率较高,而且作用明显。这种病虫害治理方法早在上世纪年代初就已经被学者和研究者们发现,经过一百多年来的发展,已经成为了一种较为完备的病虫害防治技术,应用十分广泛,尤其是在草坪害虫防治领域当中,更是获得了广泛的应用。许多外国学者纷纷投入到对于苏云金芽孢杆菌的研究当中,并从中分解出了杀虫活性更高的蛋白基因,提高了防治效果。如今,生物防治技术蓬勃发展,越来越多有利于病虫害防治问题的菌株被研究者们发现和应用,有着突出杀虫作用的蛋白基因群也被克隆应用。早在上世纪年代末,就有学者在苏云金芽孢杆菌基因群当中分解出了专门针对金龟子幼虫治理的活性菌株,并在这一菌株当中成功克隆出了对应基因,目前这一基因已经成为了生物防治药剂研究的主要技术支持,草坪金龟子幼虫的防治水平也因此而获得了显著的提升。时至今日已经有十几种基因以克隆的方式被鉴定,并为生物防治工作的开展提供了助力。如今,研究者们又在苏云金芽孢杆菌当中发现了一类能够满足病虫害防治要求的新型杀虫毒蛋白,我们将其称之为营养期杀虫蛋白,这种蛋白的稳定性相对较弱,但杀虫活性较强,能够产生较为良好的草坪虫害抑制效果,在原有的基础之上拓展了杀虫范围。

被应用于草坪虫害生物防治领域的杀虫抗生素主要是阿维菌素以及其他衍生的抗生素,这些抗生素能够有效抵御蚜虫、螨虫、蛾虫等虫害问题的侵袭。

3.2 抗虫基因防治

现代生物技术的飞速发展,转换了研究者们对虫害生物防治技术的研究方向,部分研究者们开始左手运用植物基因工程试图培育出抗虫害性能更强的草坪草种类,从根本上避免害虫对于草坪草的生长造成破坏。早在1987年,就已经出现了转基因的抗虫烟草和抗虫番茄,步入21世纪以来,拥有杀虫蛋白基因的植物种类更是增加到了100种以上。20世纪末,国内学者开始着手对于抗虫基因工程的研究,并将杀虫基因导入到了水稻、玉米、烟草、杨树、棉花等数十种植物当中,现实成果验证了抗虫基因防治技术的应用优势。但立足于现实情况,草坪草的抗虫基因研究仍然有着较大的进步空间,无论是国内还是国外似乎都未将抗虫基因防治技术的研究重点放置在草体研究当中,未来需要在充分了解草坪草的再生体系的基础之上,把握遗传技术的内在规律,运用基因改良的方式提高草坪草的抗虫性能。如今,能够搜集到的有关草坪草遗传转化方面的研究明显增多,这也为草坪草的抗虫基因工程研究奠定了坚实可靠的基础。

抗虫基因的来源多种多样,包括微生物、植物、动物等。并非只有来自植物的抗虫基因才是已被应用于草坪虫害生物防治领域。微生物中的抗虫基因种类多样,其中具有代表性的为苏云金芽孢杆菌中某类毒素中蕴含的cry类蛋白基因以及VIP基因等,这类基因在抗虫转基因作物的研究中应用频率极高。国内某位学者曾经将这类基因植株融入到了草地早熟禾中,验证了这类基因突出的抗虫性能。来自植物当中的抗虫基因主要包括淀粉酶抑制剂基因、外源凝集素基因、蛋白酶抑制剂基因等。其中,蛋白酶抑制剂应用频率相对较高,能够产生对于许多不同种类的害虫的抑制作用。淀粉酶抑制剂基因虽然有着突出的虫害防治效果,但同时也会作用于哺乳动物,因此,应用范围相对较为狭窄。外源凝集素基因能够产生毒害作用的昆虫种类相对较少,应用频率也相对较低。来自于动物的抗虫基因主要包括蜂毒素、蝎子毒素、几丁质酶基因、蝎子毒素等。这些毒素在草坪草病虫害防治中的应用仍然有待研究。

值得注意的是,生物农药和转基因作物只能在短期中取得突出的草坪虫害防治效果,随着时间的推移,害虫会逐渐产生抗性。研究者梁革梅曾在其研究中明确了苏云金芽孢杆菌对于棉铃虫产生的病害影响,经过十六代的筛选,棉铃虫对于苏宁金芽孢杆菌的杀虫性能产生了明显的抗性,而这种现象无疑也会体现在其他害虫和其他生物防治方法中。因此,如今我们普遍应用的生物防治技术普遍融合了两种或两种以上的毒性机理,其目的不仅仅是为了提高抗虫效果,更是为了尽可能的减缓害虫的抗性,使草坪虫害生物防治技术能够持续发挥效用。与此同时,诱导表达性启动子更是为草坪虫害防治工作的开展提供了新的保障。当害虫开始侵袭草坪草时,草体上受损的部分会开始快速生成杀虫毒素,损伤区域在较短的时间内会积累浓度高、量大的杀虫毒素,以起到更加突出的病虫害防治效果。在东北地区,由于能够适应当地生长环境的草坪草相对较少,草坪草通常不会每年一更换,草坪草已经与其生长环境之间形成了生物呼应,构建起了完备的生态系统。在朝体生长的过程当中难免会出现害虫,但与此同时,也有以害虫为食的天地生物在维持着草坪草的生长平衡,如鸟类、蛙类、蜻蜓等,未来我们可以从这一角度入手,顺应自然,找到更加适宜的抑制虫害的方法。

4 总结

综上所述,现代生物技术的飞速发展为草坪虫害的治理提供了更多的可能,我们应当在不断研究生物防治技术的基础之上,为草坪草的生长创造更加有利的环境,提供草坪草自身的抗虫害性能,同时尽可能的减少化学杀虫剂的使用频率,保护周边环境,借助生物农药防治和植物抗虫基因的优势,灵活应对草坪害虫问题,在美化城市空间的同时,促进城市建设的可持续发展。

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