微生物防治策略（共10篇）
微生物防治策略 篇1
1 引言
汞(Hg),周期系IIB(锌族)元素。其单质是在室温下唯一呈液态的金属,又名水银,银白色,密度为13.595g/cm3(蒸气密度6.9g/L),熔点为234.16K,沸点为629.58K。汞是一种具有严重生理毒性的化学物质,其单质粘度小而流动性大,易蒸发到空气中形成二次污染源,引起危害。汞能与许多金属形成合金,同时也具有强烈的亲硫性和亲碘性。由于汞有特异的物理化学性能,因此,汞的用途涉及众多产业和部门,主要集中在化工、电池、黄金选冶、电光源、军事和医疗器械等行业。由此可见,随着科学技术、工农业生产和国民经济的不断发展,汞资源的开发与利用将与日俱增。同时也给自然环境带来严重污染[联合国环境规划署(UNEP)将汞列为全球性污染物,是除了温室气体外唯一一种对全球范围产生影响的化学物质,它具有跨国污染的属性],生态平衡与人类赖以生存的家园遭到破坏,直接或间接地危害到人类的身心健康,威胁着人类的生存和发展。
2 汞毒的来源分析
(1)汞在地壳的平均含量(克拉克值)为8.3×10-6%,99.8%的汞均呈分散状态赋存于各类岩石之中,而仅有约0.02%的汞才集中富集成为矿床。沉积岩中约为4×10-5%,中酸性岩浆岩中约为8×10-6%,超基性岩石中约为1×10-6%。目前,在已发现的20多种汞矿物中,大部分是汞的硫化物,其次是少量的自然汞、硒化物、碲化物、硫盐、卤化物及氧化物等。随着人类社会的进步和科学技术的发展,人们逐渐认识到汞在国民经济、工农业生产和军事等领域的重要性,汞的产量与用量逐年增加。2003年UNEP在《全球汞状况评估》(Global mercury assessment)报告中指出[1],自工业革命以来,汞在全球大气、水和土壤中的含量已增加了3倍左右,工业区附近汞的含量更高。目前全球含汞量的持续增加主要是人类活动造成的,各种人为污染源每年向大气排放汞的量为1 900~2 200t,其中以煤为燃料的火力发电和焚烧垃圾每年向大气中排放的汞达1 500t,占人类向大气排放汞的70%[人为活动释汞,不仅向大气排放在大气中居留时间长的气态单质汞,而且还向大气排放相当数量的在大气中居留时间很短的活性气态汞(RGM)和颗粒态汞]。此外,还有自然释汞,包括地壳物质自然释放、土壤表面释放、地热活动等等。
(2)我国是目前世界上用汞量最大的国家。据资料报道,世界汞储量约12.76万t,汞产量约6 000t·a-1。我国汞储量约8万t,汞产量最高约2 684 t·a-1。我国有色冶金排汞约386t·a-1,燃煤排汞约302.87t·a-1,小黄金排汞约250t·a-1,电池排汞约163t·a-1,电光源排汞约28.9t·a-1,总排放量超过1 000t·a-1,这在世界上所占的份额也是最大的。相当数量的汞通过工业废气、废水、废渣排入环境,造成大气、水体(水生物)和土壤(植物-果实与籽粒)严重污染。人类肆无忌惮地开发和滥用各种汞资源,会导致汞资源的过度流失,进而引起人类赖依生存的大气、水体、土壤以及各种生物体内汞毒含量不断升高,使大量生物灭绝或濒临灭绝,生态环境平衡受到严重破坏。在此情况下,人类会迫不得已地通过呼吸和饮食等途径大量摄入汞毒。这样长期下去, 将会形成恶性(食物链)循环。中科院东北地理与农业生态研究所专家提出:目前我国汞污染严重,面临国际环境外交的压力,亟需加强防治工作,以保护生态环境和人民身体健康。
3 汞毒造成的污染及危害
3.1 汞对大气的污染
汞的释放是以气体方式交换,是一直“飘浮”在人们头上的一种危险(我国贵阳市空气中汞含量最高值达到565.8ng·m-3,大部分地区降水中汞含量接近或超过0.10μg·L-1;北京市采暖期空气中汞浓度平均值216.9ng·m-3,个别地点达到427.08ng·m-3)。进入大气中的汞毒的化学形态主要是以金属汞和氯化汞蒸汽、一甲基汞、二甲基汞以及颗粒态汞等形态存在。主要存在于固体颗粒物中(也有少量以细微的气溶胶状态存)。由此形成的颗粒(气溶胶)状汞毒污染物是空心球、椭圆和不规则的各种形状的汞粉尘毒。直径大于10μm的汞粉尘为落尘汞毒,受重力作用而落地(受空气流动影响,这些落尘汞毒微粒随时离开地面又悬浮于空气中);直径小于10μm的汞粉尘为飘尘汞毒, 可悬浮于空气中达数年, 而直径为0.5~5μm的飘尘汞毒, 对人体健康危害最大,这些飘尘汞毒随呼吸可直达肺的深处沉积, 通过血液传输至全身。特别指出的是,上述粉尘汞毒, 在大气中还能与其他污染物(如光化学烟雾[2]等)相互作用,发生协同毒性反应,生成多种复杂化合物,使其生物毒性更强,对人体健康危害更大。
3.2 汞对水体的污染
(1)水体中的汞污染,主要是工业上汞流失的增加,随废水排放造成的。
水体中的汞不能被微生物降解,一般会直接或间接地转化为甲基汞。甲基汞能溶于水,并在水生生物的肌体中积累。浮游植物和浮游动物从水中摄入甲基汞,大鱼吃小鱼,小鱼吃浮游动物。这样就发生了甲基汞的生物性浓集,使鱼体中汞的浓度可以比污水中原来汞的浓度提高1万倍甚至到10万倍。在海洋中处于食物链顶级的鲨鱼、箭鱼、金枪鱼、带鱼等大型鱼类以及海豹体内汞含量最高;在湖泊、河流中,处于食物链最高层的肉食鱼甲基汞含量最高。人类受甲基汞侵害的途径,主要是食用了被汞污染的水生动物。著名的水俟病就是由于食用含有甲基汞的海产品而引起的。
(2)天然水系中汞的本底浓度很低,一般不超过0.10μg·L-1。
应该指出,天然水系中溶解汞浓度之所以低,是由于其大多以不溶的化合物聚集在水底沉积物中之故。资料研究表明,无论是日本的水俣湾,瑞典的湖泊,北美的5大湖泊等,沉积物中都有汞的化合物。这些沉积物中的含汞化合物都能在一定条件下向水体中释放汞,并在水生生物(尤其在鱼类)中富积,造成危害。可见这些“沉积物”是水体汞污染的“储藏所”。
3.3 汞对土壤的污染[3]
(1)土壤的汞污染主要来自于污染灌溉、燃煤、汞冶炼厂和汞制剂厂的排放。
土壤中汞的存在形态有无机态与有机态,并在一定的条件下互相转化。无机汞有HgSO4、Hg(OH)2、HgCl2、HgO,它们因溶解度低,在土壤中迁移转化能力很弱。然而,在土壤微生物作用下,这些无机汞可向生成甲基汞的方向转化。微生物合成甲基汞在好氧或厌氧条件下都可以进行。在好氧条件下主要形成脂溶性的甲基汞,可被微生物吸收、积累,而转入食物链造成对人体的危害;在厌氧条件下,主要形成二甲基汞,在微酸性环境下,二甲基汞可转化为甲基汞。
(2)土壤的汞污染直接危害到植物的生长。
汞在一定浓度下使作物减产,甚至使作物死亡。不同植物对汞的吸收能力是:针叶植物〉落叶植物;水稻〉玉米〉高粱〉小麦;叶菜类〉根菜类〉果菜类。像贵州省清镇市是受汞污染的重地区,当地粮食、蔬菜等作物平均减产3~4成/年。到目前为止,汞废水污染面积达177.4hm2,重污染土壤面积为60hm2,土层深度达0.5m。实验研究表明,作物对汞有较强的富积性,人类通过食物链,将汞输入肌体,对人体健康造成危害。
4 汞毒的生物作用机制
4.1 汞毒分布及其生物转化
进入血液的汞蒸气最初皆以单原子形式溶于血浆,其量可达4~8g·L-1,由于血液中95%左右的巯基皆存在于红细胞中,故可迅速结合血浆中溶解的汞原子,并通过过氧化氢酶(catalase)将其氧化为Hg2+,生成的Hg2+则再次进入血浆,与血浆蛋白(主要是富含巯基的白蛋白)结合,并与红细胞中的Hg2+形成动态平衡;血浆中的蛋白结合Hg2+则进而不断解离成低分子的“可扩散”汞,以输送到全身各组织器官中去,尽管汞蒸气以元素状态溶于血浆的时间很短,然而由于其高度的扩散性及亲脂性,致使其有充分时间透过血脑屏障及胎盘,故金属汞对中枢神经系统及胎儿的毒性远较无机汞化合物为强。元素汞进入脑内的能力约为无机汞化合物的10倍。
汞毒进入体内初期,在体内各组织的分布大致平衡,其含量仅与该组织的血流量有关,数小时后即开始向肾脏集中。实验表明,停止汞染毒6个月,动物脑中尚存留20%的汞,而肾脏仅为其原贮积量的1.5%。脑内汞多分布于灰质,以小脑的普肯耶细胞、中脑及脑干的某些神经元含量最高。肾内的汞则主要分布于肾皮质,尤以近端肾小管最多,集合管和肾小球中则含量甚微。在肾小管细胞内,Hg2+大多与金属硫蛋白(metallothionein,MT)结合生成较稳定的汞硫蛋白(mercurothionein)而失去活性,并进而为溶酶体吞噬,得以较安全地贮存于细胞中。
4.2 汞中毒机制
4.2.1 Hg2+的亲电子效应
与体内大分子发生共价结合的Hg2+由于具有高度的亲电子性,故对体内含有硫、氧、氮等电子供体的基团如巯基、羰基、羧基、羟基、氨基、磷酰基等均具很强的攻击力。上述基团均是体内最重要的活性基团,与Hg2+共价结合后即失去活性,而对机体生理生化功能产生巨大影响。Hg2+尤对巯基有高度亲合力,这也是汞的毒性机制的核心,因巯基不仅是氧化还原酶类、转移酶类最重要的功能基团,也是膜结构蛋白中最主要基团,是许多受体结构的重要成分,且处于膜结构的最表层,最易受到攻击。Hg2+除与酶、结构蛋白等大分子物质发生共价结合,造成功能和结构损伤外,它的亲电子性还决定它对DNA也有明显攻击性,可造成DNA单链断裂,其效差颇似X线照射,此可能与其能在体内产生超氧阴离子自由基[4](superoxide radical,O2-)有关。
4.2.2 Hg2+引发的“钙超载”效应
钙在维持细胞正常功能,结构方面起重要作用。在生理状态下,胞浆内钙浓度约为10-7mol·L-1,而细胞外钙浓度为10-3mol·L-1。正常时细胞通过一系列转运机制可保持这种巨大的浓度梯度,以维持细胞内低钙状态。然而,由于Hg2+的介入,在体内可导致细胞外液Ca2+大量进入细胞,从而引起钙平衡系统功能失调,钙分布紊乱,导致细胞内钙浓度异常性升高,引发“钙超载”效应[5,6]。因细胞内高浓度钙可直接激活胞浆内的磷脂酶,从而造成生物膜的磷脂分解,并生成大量花生四烯酸类产物,如血栓素(thromboxane A2,TXA2)等,引起局部微血管强烈收缩、组织细胞严重缺血缺氧。细胞钙超载还会使黄嘌呤脱氢酶变构为黄嘌呤氧化酶,使嘌呤核苷酸代谢为尿酸过程中产生大量超氧阴离子自由基,损伤细胞膜和线粒体,引起细胞损伤,从而加速了不可逆转的细胞死亡。还有研究表明,Hg2+尚可激活Ca2+的反应位点,直接诱发Ca2+介导的各种反应,导致细胞损伤。
4.2.3 肌体的免疫损伤效应
临床上早就发现长期接触汞蒸气可引起蛋白尿,甚至肾病综合征。肾脏活检可见肾小球基膜增厚,基膜与上皮间出现沉积物等改变。现代肾脏病学的进展表明,外源性物质“植入”肾小球结构可使其具有“自身抗原”性质,从而诱使肌体产生抗体,并在局部生成“原位性免疫复合物”。如不少阳离子蛋白(阳离子化铁蛋白、阳离子化小牛血清白蛋白等)即可进入系膜区、内皮下甚至抵达上皮下,导致该部出现免疫沉积物。可见单凭沉积物的位置判断究属“抗肾小球基膜型”或“免疫复合型”肾小球肾炎并不可靠。国内研究亦发现,Hg2+与白蛋白结合后可经由肾小球滤出,而大量出现于尿中,提示此种阳离子蛋白“植入”肾小球任何一部位均有可能,其原因可能与Hg2+降低了白蛋白的负电性而使其较易透过肾小球滤膜的“静电屏阻”之故。电镜亦可见肾小球系膜区及内皮层充斥大量蛋白沉积物,故认为Hg2+蛋白复合物对肾小球滤膜的通透性增高是早期白蛋白尿肾小球免疫性损伤的生化基础[7]。
由于汞在体内的吸收分布、转化、排泄十分复杂,且受众多因素影响,故急性及慢性中毒的靶器官并不相同,如急性中毒的靶器官主要是肾,其次是脑、消化系统,若为汞蒸气吸入尚可累及肺;而慢性中毒的靶器官则是脑,其次才是消化系统和肾,有此整体观念,方能结合分子机制更好地理解汞的临床毒性。此外,还需考虑机体的解毒机制对其毒性作用的可能影响。机体对汞毒性比较重要的防护机制有如下几个。
(1)亚硒酸盐。
亚硒酸盐需要在还原型谷胱甘肽存在下还原成硒酸根离子,才能在Hg2+与蛋白的巯基间形成硒桥,生成稳定的汞-硒复合物。此物在化学及毒理学上均呈惰性,达到了解毒目的,但亦使汞的排出速率减慢,汞-硒复合物的形成主要发生于血浆和红细胞中,故属“一线”防护。由于硒和汞的化学活性均甚强,仅在Hg2+尚留存于血液,且硒酸根离子产生后立即与Hg2+反应才行,故中毒即刻投用亚硒酸盐方有效,预防性投硒及延迟投硒均无防护作用。
(2)谷胱甘肽(glutathione,GSH)。
GSH为体内最重要的非蛋白类巯基化合物,广泛存在各种细胞中,由于可迅速与Hg2+结合形成无毒的化合物,故可阻断Hg2+与体内大分子物质的结合及其他毒性作用,是机体对Hg2+的“二线”防护机制。但GSH也是机体最重要的抗氧化应激体系,较大量的Hg2+可在短期内将GSH消耗殆尽而发挥其原有毒性,同时亦使机体清除自由基、抗脂质过氧化能力大为减弱。
(3)金属硫蛋白(metallothionein,MT)。
MT分子量约10.5kD,由于含有丰富的巯基(半胱氨酸约占其氨基酸总量的1/3),故对金属有极强的亲和力,是机体对重金属化合物的重要防护手段,在肝肾细胞中含量较多。正常情况下MT量不多,主要与锌、铜等体内必需金属结合,汞、镉等重金属进入机体后可诱导其大量生成,由于MT与汞、镉等重金属的亲合力远大于其他金属(30000倍以上),故可迅速与进入肾、肝细胞的重金属结合而使其失去毒性。MT主要存在于胞浆,故属Hg2+的“三线”防护机制。
(4)溶酶体(lysosome,Lys):
胞浆内生成的汞硫蛋白可为Lys吞噬,Hg2+尚可直接结合于Lys内的酸性脂蛋白上;被Lys吞噬的汞硫蛋白即可更安全地贮存于细胞内,尔后可逐渐降解成低分子物质排入肾小管腔,故Lys可视为机体对Hg2+的最后防线。上述各道防线的崩溃乃汞毒性得以发挥的基础。毒理学基本规律提示,毒物在单位时间抵达其靶部位的数量是其发挥毒性的首要条件,可见在临床防治上尽力减少毒物吸收、尽速清除体内毒物具有何等重要地位[8]。
5 汞毒的防治措施
5.1 汞废气的治理
一般情况下,汞废气治理是采用离心法除汞尘。离心除汞尘是利用旋转的气流所产生的离心力,将汞尘颗粒从气体中分离出来的过程。此法可用来捕集直径为5~15μm以上的汞尘颗粒,除汞率可达80%左右,然而对直径为5μm以下的飘尘汞粒去除效果不够理想。目前, 一种较先进的汞废气治理法是采用静电法除汞尘。它是利用高压电场所产生的静电 (库仑) 力的作用,从气流中分离悬浮汞尘粒的一种方法。此法对飘尘汞粒及雾状汞毒捕集性能优异,除汞尘效率高达99%以上,并对直径为0.1μm以下的飘尘汞粒和气溶胶汞毒,仍有较好的去除效果。
5.2 汞污水的治理
用“硫化物沉淀法”和“离子交换法”是治理汞 (Hg2+) 污水的有效方法。在采用“硫化物沉淀法”治理汞 (Hg2+) 污水时,若该污水中含有Fe3+,则先加入石灰,将汞 (Hg2+) 污水pH值调至3~4,使Fe3+沉淀 (pH=3.2时,可认为Fe3+沉淀完全) 分离,之后再向汞 (Hg2+) 污水中通入H2S气体 (加入适量凝絮剂, 可促进Hg2+ 沉淀, 提高沉淀效率),将Hg2+ 沉淀除去 (Hg2+ + H2S = HgS↓+2H+);采用“离子交换法”(利用离子交换剂对物质的选择性交换能力来除去废水中的污染物的方法) 治理汞 (Hg2+)污水, 所选择的离子交换剂是阳离子交换树脂。阳离子交换树脂可用本身带有的H+ 和污水中的Hg2+ 发生交换, 这个作用过程为:2聚合物—SO3H + Hg2+ → (聚合物—SO3)2Hg+2H+。一定量的阳离子树脂,只能交换一定量的Hg2+。当阳离子交换树脂被污水中的Hg2+ 饱和时, 要及时进行分离, 然后用强 (非氧化性) 酸处理该分离物, 使阳离子交换树脂再生,并回收Hg2+:(聚合物—SO3)2Hg+2H+→2聚合物-SO3H+Hg2+。用“离子交换法”治理汞 (Hg2+) 污水,快捷、效果好。然而由于价格较贵,因此,一般情况下还是采用较经典的“硫化物沉淀法”。
5.3 汞渣垃圾的治理
汞渣垃圾主要是来自汞冶炼厂和汞制剂厂的固体废物。在我国《固体废物污染环境防治法》中,确立了固体废物污染防治的“三化”(减量化、资源化、无害化)原则。按照该“三化”原则, 常采用“水泥固化处理技术”来治理汞渣垃圾。即以普通硅酸盐水泥为固化剂将汞渣垃圾进行固化的一种处理方法。固化时, 水泥与汞渣垃圾中的水或另外添加的水发生水化反应生成凝胶, 将汞渣微粒包容起来, 并逐步硬化成性质稳定的“水泥固化体”。“水泥固化处理技术”是目前治理汞渣垃圾最有效的方法。
对于已被汞渣垃圾污染的农田,可考虑使用石灰肥料,将土壤pH值提高到6.5以上,使汞渣垃圾中的汞毒(Hg2+)形成难溶的化合物(但施用石灰会引起铜、锌等的缺乏,这可以通过喷施含此类微量元素的肥料加以解决)。
5.4 汞毒的预防
针对汞污染的污染环境状况及污染产生的危害等诸多问题,建议国家相关部门应建立切实可行的可持续发展法律法规,严格控制汞总量目标,采用削减汞污染技术。同时加大各用汞行业的管理力度和汞作业安全等措施,定期对从事汞作业的人员进行监护性健康体检。
5.4.1 建立切实可行的可持续发展法律法规
目前的环境污染是经济活动和社会发展带来的。因此,为减缓和解决环境污染问题,制定、推行有利于社会经济与环境协调发展的技术经济政策。
5.4.2 完善有关法规控制汞排放总量
排污许可证是环境保护管理机关为实现总量控制目标而限制污染源排放程序的法律表现形式,其中总量控制为排污许可证奠定了基础,而排污许可证又成为实施总量控制的有利工具。我国汞的法规标准制定及实施应充分考虑总量控制。
5.4.3 加大治理燃煤大气排汞技术力度
资料报道,继《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》提出的“坚持预防为主、综合治理,强化从源头防治污染,坚决改变先污染后治理、边治理边污染的状况。以解决影响经济社会发展特别是严重危害人民健康的突出问题为重点,有效控制污染物排放,尽快改善重点流域、重点区域和重点城市的环境质量”,“十二五”期间,我国将加大治理燃煤大气排汞技术力度。像贵州工业需增燃煤1 650万t,化工、轻工、电子、医疗和冶金工业等的发展,每年仍需用汞1 900t。因此,需结合国际先进技术,加强科学技术研究和工艺改造。首先洗煤,洗去煤中汞30%~41%;然后燃烧烟气除尘,这一步能除汞15%~18%;最后是脱硫,利用脱硫技术,附加一定设备,能去除30.35%左右的汞。
5.5 汞作业安全措施
5.5.1 密闭操作系统,加强通风排气
所有开放式汞操作均应改为密闭式操作。由于汞蒸气比重较空气大6倍,故操作台应设旁侧或下吸风装置,并经碘化活性炭、氯化活性炭或锰矿石、硫化钠等净化装置吸附后排出。对机器要定期检修,严防跑、冒、滴、漏及意外事故发生,确保操作环境中空气汞浓度在国家卫生标准范围内。无条件者不得从事汞作业。
5.5.2 积极进行工艺改革
尽量采用低毒或无毒物代替工业用汞。采用新工艺减少汞蒸气,如用真空冷灌汞法代替热灌汞法,用电氯化法代替汞齐法提取金、银,用硅整流器代替汞整流器等。
5.5.3 保持清洁,防止汞沉积
作业场所墙、地和一切用物表面均应尽量光滑、平整,地板、台面应不留缝隙,并保持一定斜度,表面可涂过氯乙烯,以防汞珠附着或渗入,便于冲洗擦净。车间空气可于每天下班后用碘自然蒸发(需碘0.2g·m-3)或加热熏蒸(需碘0.5g·m-3),以使汞、碘蒸气结合成不易挥发的碘化汞,次日上班时用水冲净即可。
5.5.4 强化汞作业人员营养
由于慢性汞中毒可引起蛋白尿,使机体不断丧失蛋白质。另外肝脏、肾脏受到的损害也需要充足的优质蛋白质提供修补、再生。因此膳食中应有足够的动物性食品和豆制品,这些食物含有较高的甲硫氨酸,其中的琉基可与汞结合,从而保护含有琉基的酶的活性,减轻中毒症状。除蛋白质外微量元素硒与维生素E对于汞中毒均有明显的防护作用。硒可维持肝、肾细胞内谷肮甘肽过氧化酶的活性,能减轻中毒症状。硒还能束缚汞并与蛋白质的琉基结合,使汞不能到达靶细胞而产生毒性作用。维生素E除了能防止汞对神经系统的损害外,还能提高硒的营养效应。有试验供给汞作业人员高蛋白、低脂肪膳食,能明显修补肝细胞损伤,防止脂肪肝,改善肝功能。含果胶较多的胡萝卜,也能使汞加速排出,减轻中毒症状。在调配日常膳食时,应选择含硒较高的海产品、肉类、肝脏等,含维生素E较多的绿色蔬菜、奶、蛋、鱼、花生与芝麻等。
5.6 监护性体检与个人防护
根据卫生部卫监发(1997)第60号文件规定,从事汞作业的人员须每年进行一次监护性健康体检,检查项目有内科、口腔科、测尿汞及神经传导速度等。同时做好个人防护包括操作时应穿工作服,戴碘化活性炭口罩,休息时应先以1∶5 000高锰酸钾溶液洗手、漱口。不在班上抽吸、进餐和娱乐等。离开车间应及时脱下工作服;禁止无证土法汞齐法炼金和自焙自制含汞药丸内服或过量、过频外敷。
6 结语
如果汞毒排入环境,那么它对大气、水体(水生物)和土壤(植物-果实与籽粒)等的污染就很难消除。因此,预防汞中毒的关键在于严格控制汞源汞毒排放和消除汞污染源。环境(生态)保护,乃涉及科学发展、可持续发展战略之大事。我们同声呼吁,在发展国民经济和汞工业的同时,要严格控制汞的开发强度,优先保障水源涵养、生物多样性保护等生态功能,一方面做到有计划地保护、开发和利用各种汞资源;一方面做好环境保护工作,提高汞工业生态产业综合效益,形成具有品牌效应的汞工业生态产业链。
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油茶有害生物及其防治 篇2
据2011～2012年永州市油茶有害生物专项调查结果和永州市林业局森防站林业有害生物监测数据显示，油茶有害生物发生种类有病源微生物7种，分别是：油茶炭疽病、油茶软腐病、油茶叶枯病、油茶半边疯病、油茶煤污病、油茶茶苞病、油茶白绢病。有害昆虫24种，分别是：茶天牛、黑跗眼天牛、油茶尺蛾、油茶堆沙蛀蛾、茶窠蓑蛾、油茶枯叶蛾、茶毒蛾、茶长卷叶蛾、油茶织蛾、茶梢尖蛾、乌龙墨蓑蛾、扁刺蛾、黑缘棕麦蛾、油茶象、广西灰象、柑桔斜脊象、油茶史氏叶蜂、黑刺粉虱、日本龟蜡蚧、八点广翅蜡蝉、大粉白金龟子、黑翅土白蚁、油茶宽盾蝽、茶蚜。常见和危害严重的主要有以下几种：
全市油茶林均有分布，果实、枝梢、叶片均可发病。果实上的典型病斑为黑褐色或棕褐色圆斑。后期的病斑上轮生小黑点，为病菌的分生孢子盘。易发生于湿度大、温度高的条件下，通常发生时间是5～8月，高温高湿季节，7～8月是发病高峰期，成林在8～9月会见到大量落果落叶。病菌以菌丝或分生孢子在病果、病叶组织越冬，翌年春天借风雨或象鼻虫等传播扩展危害。油茶炭疽病发生严重的林分，油茶长势不良，大量果实脱落或开裂、病梢枯死，是该市油茶林茶果产量、出油率偏低的主要原因之一。
在全市油茶林广泛分布，主要危害叶、芽、果实。病斑初呈半圆形或圆形，水渍状，病斑边缘不明显，叶肉腐烂，仅剩表皮。后期明显特症为：病斑上散生土黄色粒状物，呈白色钮扣状。干旱高温季节，病斑开裂，裂口不齐。该病由真菌引起，一般于4月下旬开始发病，5月下旬至6月下旬出现第一次发病高峰，7至8月上旬发病率降低，8月下旬至9月中旬，在温湿度适合时出现第二次发病高峰。油茶软腐病发生严重的林分，油茶大量落叶、落果，甚至叶子和果实落光、嫩梢枯萎。苗木发病，则造成造林成活率低，严重时苗木叶片落光、整株枯死，造成造林失败。油茶软腐病也是造成我市油茶林茶果产量、出油率偏低的主要原因之一。在全市油茶林均有分布，主要危害叶片。叶片感病后，常提早脱落，新梢出现枯死现象。病斑不规则，红褐色至灰褐色。病斑边缘有一较病斑深的带，病健线界线明显。7月初开始发病，8月为发病高峰，9月下降。叶、芽和果实发病严重时导致油茶产量和品质大幅降低。是本市历史性油茶害虫，在上世纪六、七十年代大面积发生。随着生态环境的改善，目前发生面积已显著下降。油茶尺蛾大发生时，油茶叶被吃光，油茶林大幅度减产、甚至颗粒无收。以幼虫为害油茶树叶，一般1年2～3代，以卵越冬。幼虫常聚集为害，成虫有趋光性。在全市油茶林内广泛分布，常在局部区域发生。茶毒蛾发生严重时，油茶林树叶被吃光，形如火烧，大幅减产。油茶树连续受害后会枯死。在油茶林内广泛分布，常在局部区域暴发成灾。
做好油茶病虫害的防控，一是选苗。优质壮苗是基础。选用优良无性系品种湘林系列（湘林27号、1号、16号、104号、X LC15号）、攸县166及亚林系列。造林时要选用经过严格检疫的壮苗，防止使用带病虫苗木造林。二是大力推行低产油茶林改造。从现状看，那些荒芜已久、年龄过老、残缺不全、疏密不匀、林相紊乱、品种混杂的油茶低产林病虫害发生危害情况比新造林严重得多。对低产林进行改造、加强营林管理，是当前控制油茶有害生物大面积发生的最有效措施。三是加强监测预警。认真做好常年监测，不断积累监测数据，逐步掌握本地主要油茶有害生物发生规律，是采取防治技术措施的基础。不仅要掌握油茶有害生物与天敌的种类、分布数量、危害程度与周围环境因子的关系，而且要掌握有害生物的消长及其影响的主要原因，为及时采取防治措施提供可靠的科学依据。四是要科学防治。根据不同有害生物发生发展规律，在认真监测的基础上，全程掌握其发生情况，选取最佳防治时机和防治方式，及时开展防治。同时，在药物选择上，要尽量选用无公害农药，实施无公害防治，在确保油茶产品安全的同时，确保环境安全。
林业生物灾害防治基本原理及策略 篇3
1.1 生态系统的自我调控和稳态机制
生态系统是指在一定空间范围内, 有生命的生物群落和无生命的物理环境构成的能量转移、物质循环系统。任何一个生态系统都是其结构和功能相互依存、相互制约的统一体。结构和功能的相互适应、制约和完善, 使得生态系统在遇到一定程度的外来干扰和压力时, 能通过其系统内各组分间的制约、转化、反馈和补偿等作用, 使系统的结构与功能恢复到原来的平衡稳定状态, 从而确保生态系统的持续存在[1]。生态系统的这种自我调控和稳态机制主要是通过其系统自身的反馈控制和多元重复来实现的。
在自然条件下, 害虫种群对天敌种群起到正反馈调节作用, 而天敌种群对害虫种群则起到负反馈调节作用。这样当由于某种原因导致害虫种群数量增大时, 天敌种群就会随之增大, 而天敌种群的增大, 反过来又会引起害虫种群数量下降, 从而使二者种群在数量上保持着一定的平衡关系[2]。要保持生态系统的相对稳定必须满足下列条件:一是组分的多样性。一个系统中物种越多样, 能量流、物质流和信息流越错综复杂, 系统就越容易保持稳定。若在农林生态系统中栽培植物及品种单一化, 会使系统组分单一, 从而易导致有害生物大暴发。二是干扰不能超过生态阈限。生态阈限是指生态系统通过其自我调控和稳态机制, 抵御外部干扰, 从而保持系统稳定性的最大复原调控能力和限度, 超过这个限度, 系统就会失去复原能力, 导致系统崩溃瓦解。如在农田生态系统中过度使用化学药剂, 就会使寄生性和捕食天敌大量死亡, 常常导致系统失去稳定, 进而导致害虫暴发。三是系统进化成熟。系统进化成熟后, 才具有健全的反馈调控和多元重复等稳态机制。因此, 在有害生物控制中要使农田生态系统保持成熟。
1.2 生物的环境限制因子原理
一种生物要在某种环境中生长和繁殖, 首先必须从环境中摄取各种生育所必需的营养物质与能量, 当某种或某些物质或能量因数量多少而限制了生物的生长发育与繁殖时, 这种物质或能量即称为生物生育的限制因子。一种生物或一群生物的生存与繁荣, 取决于多种环境条件或因子的状况, 任何接近或超过生物耐性限度的环境条件, 都会成为该种或该群生物的限制因子。限制因子不是一成不变的, 一种限制因子往往可以被另一种限制因子替代。这意味着在分析和管理一个具体的生态系统过程中, 应重点从对环境因子的耐性区限较窄的生物和数量变动较大的环境因子入手, 找出限制因子, 然后通过优化种群结构, 引入对该系统内的环境因子耐性区限较宽的生物, 并配以环境因子优化管理, 提高受限环境因子的数量水平投入, 克服限制因子, 最终达到持续稳定地提高生态系统的生产力的目的[3]。因此, 在有害生物控制中还要遵循和运用生物环境限制因子原理。
2 经济学原理
2.1 有害生物对作物的经济危害和作物受害损失的估计
有害生物对森林的经济危害包括直接的、间接的、即时的和后继的多种。但通常所说的有害生物所致的损失主要是产量的减少和品质的降低。当品质降低不大、可以忽略不计时, 通常仅指对产量的影响[4]。
森林的产量构成因素随林木种类而异。有害生物对森林的危害程度也因其种类和密度不同而不同。森林经济损失与有害生物危害之间, 虽然总体上呈正相关, 但从有害生物危害某种林木的全过程来看, 或是从不同林木的受害情况来看, 其并不总是呈直线关系的。森林产量与有害生物种群密度之间可能存在3种情况:一是产量随有害生物密度增加呈直线下降;二是在较低密度下, 作物表现出补偿作用, 产量保持稳定, 随后产量随有害生物密度的增加呈曲线下降;三是在较低密度下, 作物表现出超补偿作用, 产量较无有害生物危害时反而增加, 随后产量随有害生物密度的增加呈曲线下降。常用的产量估计方法包括小区试验法、林间调查法和模拟有害生物危害法等。
2.2 经济损害允许水平和经济阈值
经济损害允许水平和经济阈值蕴含了生态学和经济学的精华, 是综合防治的基本原则。它们明确指出防治生物灾害要有一定的尺度, 不要求彻底消灭有害生物, 而是将其控制在经济危害允许水平以下, 从而防止了滥用农药, 并给天敌继续生存和发挥作用留下了必要的食料条件和生态位。
经济损害允许水平又称经济损害水平 (economic injury level, EIL) , 其概念最早由Stem等 (1959年) 提出, 具有2种涵义:一是指人们可以容许的作物受害而引起的产量、质量损失水平, 亦即指作物因有害生物造成的损失与防治费用相等时的作物受损程度 (经济损失量或损失率) ;二是指与经济损失允许水平相对应的有害生物密度, 即经济损失允许密度。目前这一概念已被人们普遍理解和接受, 并作为研究防治指标的理论依据。
经济阈值 (economic threshold, ET) , 又称防治指标 (control action threshold) , 其涵义是“采用防治措施阻止有害生物种群密度增长, 以免达到经济损害允许水平的有害生物密度”。经济阈值是较经济损害允许水平低的种群密度或受损程度, 这样可以保证所采取的防治措施, 在有害生物种群数量尚未达到经济损害允许水平之前就能发挥作用, 可避免有害生物危害造成损失后再进行防治的被动局面。
其中, Cc为防治费用, 包括农药费、人工费和器械折旧费等;Ec为防治效果 (%) ;Y为未受害时的单位面积产量;P为林产品价格;Y (R) 为平均每个有害生物危害林木造成的减产率;Sc为有害生物的存活率;CF为社会经济因子, 也称临界因子, 用于衡量强调的重点是产量还是环境质量。CF值为1~2。
从上述模型中可以看出, 要求出ET, 其先决条件是要有有害生物密度和产量损失关系的信息, 即模型中的Y (R) 值。正如前述, 影响Y (R) 值的因素很多, 而其他各项虽然也不断变化, 但相对比较容易获得。随着研究的深入, 同时考虑作物不同时期特定有害生物发生或发育阶段的动态阈值和不同防治方法的多重阈值, 以及多种有害生物或多种发生或发育阶段的多维阈值的横型也将不断地被提出。
3 灾害管理原理
森林生态系统不同于农业生态系统, 除了提供林产品外, 还为社会提供生态服务, 因此对于商品林和生态林, 其生物灾害管理策略会有很大区别。再加上林业有害生物危险等级不同, 也会采取不同的管理措施。根据GCSP管理原理, 按照灾害严重程度, 对不同林业生物灾害进行合理分级, 按照林业有害生物的可控制性、发展态势, 对不同的林业有害生物危险性进行风险分析 (PRA) , 再按照分析结果进行分级, 根据分级结果, 对不同级别的林业生物灾害或林业有害生物采取不同的管理措施。要严密监控, 一旦发现新危害, 限期除治。
4 林业生物灾害防治策略
根据不同的林种, 林业生物灾害的防治要采取不同的管理策略。对于生态林, 根据生态林的经营目标, 要保证生态林的长期健康, 在营林措施上, 要以维护系统的稳定为主, 一旦发现生物灾害, 要及时采取合理措施, 适当进行人为干扰, 确保森林生态系统发挥较大生态效益。尽量减少对生态林进行人为干扰, 尤其是要限制生物灾害防治中化学药剂的使用, 以免引起面源污染, 避免对生态林造成较大的生态扰动[5]。这是一对“矛盾”的生物灾害防治要求和目标, 对生态林的生物灾害管理, 就是要从这对“矛盾”中寻求最佳结合点, 保持生态林持续健康。而对于商品林, 其主要目标是获取林产品。因此, 商品林的生物灾害管理策略, 可以借鉴农业生物灾害管理策略, 在保证林产品无公害化的基础上, 对超出灾害损失允许阈值的生物灾害及时进行防治。
参考文献
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入侵生物的防治研究进展 篇4
摘 要 全球经济一体化使得国际国内贸易往来越来越频繁，再加上生态观光旅游业的蓬勃发展，使得生物成功入侵变得更加容易。现已成为生态学家关注的焦点之一。通过分析近几年国内外关于生物入侵的研究现状及生物入侵的防治措施，指出了该领域目前及将来的研究趋势。
关键词 生物入侵；危害；防治措施
中图分类号：S4 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2014）10-0-2
生物入侵是指生物通过各自的方式，使其到了一个遥远的、新的区域里，通过繁衍后代并生存下来[1]。外来生物的入侵能使得本地物种发生食物链的改变，导致生物多样性的发生[2]。
1 外来生物入侵的现状
根据调查发现（如表1），目前，我国外来入侵生物包括杂草及外来动物（哺乳类、两栖类、昆虫、甲壳类等）。
外来微生物入侵向外来生物入侵一样会严重破坏生态平衡、对本地生物物种造成巨大危害。与外来动物或植物不同的是这种危害有可能更为严重，如果一种病菌入侵则有可能导致植物或动物病害的严重爆发，产生巨大的社会、经济或人民生命损失乃至物种灭绝，这也是海关动植物检疫重要性之一。在农业方面，入侵微生物，会给庄稼带来严重的病虫害，如大豆疫病、玉米霜霉病、棉花黄萎病、马铃薯癌肿病等。由于我国地理环境的特殊性（跨越五个气候带），大量的外来物种都有可能找到合适自己的生态环境。
外来入侵物种在我国的所有生态系统（水域、湿地、草原、森林等）中都看得到。包括植物（如杂草）、动物（哺乳类、鸟类、昆虫等）、微生物、病毒等，外来物种的入侵造给我国生态系统成了严重的后果，并使我国生态环境遭受破坏。在纽约，亚洲栗枯萎病菌传遍了美国东部1/3的地区。由于它的入侵，在近10年里，美洲栗几乎灭绝[3]。改革开放以来，我国的经济突飞猛进，贸易业和运输业的不断发展，我国地区之间和与外国物种的引入，使得外来物种的种类、数量都处于增长的趋势，给我国的生态系统带来了严重的危害[4]。可以说，外来物种的入侵会导致我国的生物多样性丧失[5，6]。
2 防治措施
2.1 生物控制手段管理
全球范围内，利用生物控制手段管理、成功治理入侵物种的例子不胜枚举。如南非利用生物控制手段治理入侵植物的必须性、慎重性[7]。例如：在美国，当河流和湖泊遭到空心莲子草破坏时，往其中投放叶甲、斑螟蛾和一种蓟马，空心莲子草基本可以控制[8]。这是因为空心莲子草为叶甲的繁殖提供条件，叶甲大量繁殖又使空心莲子草的密度减弱。然而，叶甲不耐低温和高温，所以需要人工饲养加以保护，使其能繁衍[9]。近年来，研究培育适于当地的耐寒品系已取得了进展[10] 。
2.2 化学方法
加拿大“一支黄花”生长的苗期，可用草甘磷混和二甲四氯进行防除。用药液喷洒植株1～2 次，喷洒从植株下部往上进行，喷于叶子背面，以增加药物吸收，提高防治效果。
2.3 工人挖除
人工挖除是铲除外来入侵植物比较有效的措施。当地政府部门可以选择农闲的时候，发动当地群众，带上工具，在规定时间里把自己管理的土地内的紫茎泽兰等杂草连根拔除，将根在阳光下暴晒后烧毁，这可使得入侵植物在一定时间内得到控制。
2.4 植被替代
通过人工挖除的方法将一系列杂草清除后，可立即种上能迅速生长的植被，用生命力旺盛的植被来控制入侵植物的蔓延。次啊外，还可以结合退耕还草工程，再退耕还草的农地种上优质牧草，通过植物间的竞争，控制紫茎泽兰的生长。
2.5 打捞机打捞
在空心莲子草肆意蔓延的河流中，如果运用了生物控制手段管理、化学方法、人工挖除、植被地带等多种措施都不理想的情况下，可以利用杂草打捞机打捞，以清除水域中的空心莲子草。目前，我国已设计出一些适合水域环境进行打捞作业的铲除杂草的打捞机。
2.6 植物病原菌防除
目前已分离到假隔链格孢对空心莲子草有抑制作用，发现链格孢菌的毒素对空心莲子草有很强的致病作[11，12]。
2.7 植物化感
植物的化感作用是通过植物向环境中释放化感物质来实现的。通过茎，叶，根向空气或土壤中挥发化学物质，一些腐烂的枝叶也不断向环境释放化学物质，这些物质对周围植物的促进或是抑制的作用。植物化感物质主要包括酚类、萜类、生物碱等次生代谢物质。如空心莲子草逃避了天敌，成功入侵某一区域时，入侵区域的某种植物可能会挥发出特殊的具有化感作用的物质[13，14]，生物碱类，它可以抑制空心莲子草的生长，保护了生态环境。所以，人们通过提取可以抑制某些入侵物种生长的具有化感作用的物质来控制入侵生物。
3 结语
生物入侵是自然进化与选择的结果，是不同区域间物种的遗传物质交流涉及物种进化的需要，人类要完全杜绝生物入侵是不可能的。外来入侵生物繁殖较快，在短时间内能对生态环境造成严重破坏。因此，防治生物入侵，不但对保护我国生态系统有重要作用，而且对提高我国经济的发展具有重要意义。
参考文献
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（责任编辑：刘昀）endprint
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微生物防治策略 篇5
关键词：龙首山林区,有害生物,调查技术,防治,策略
1 基本概况
1.1 林区自然地理状况
山丹县龙首山林区位于河西走廊北山中部, 处于龙首山山脉的西部, 距山丹县城50km, 地理位置为东经101054’～101000’, 北纬38054’～38058’, 南北宽约7km、东西长约8km, 总土地面积34.9km2。林区海拔高度在2 100～3 118m, 基本地形特征是西北高东南低。
林区四周为大陆性荒漠气候, 海拔2 700m以上的地带属于半湿润森林原气候。年平均气温4.9℃, 最冷月 (12月) 平均温度-10.6℃, 最热月 (7月) 平均温度23.5℃, 年极端最高温度32.5℃, 最低温度-28.7℃, 降水量180～210mm, 蒸发量2 300mm, 平均相对湿度60%, 无霜期140天左右, 早霜在8月下旬, 晚霜在4月下旬。林区内大小沟系均为干系。
林区土壤厚度在30～60cm, 主要的土壤类型有森林褐土、高山灌丛草甸土、栗钙土和坡积土。
1.2 森林资源状况
林区林分起源均为天然林, 由于受大陆荒漠气候气候的高山寒冷气候的双重影响, 植被类型简单, 林类单一, 有林地面积小, 而且层次结构简单, 树种组成单纯。主要植被类型为:苔藓云杉林、草类灌木云杉林、亚高山灌丛和荒漠灌丛。林区主要树种为青海云杉, 有少量的山杨零星分布, 且生长不良, 灌木树种主要有小檗、鬼箭锦鸡儿、柠条、爬地柏、栒子等。地被物林下有苔藓、苔草、莎草、珠芽蓼。灌木下为珠芽蓼、棘豆、针茅、狼毒等。
林区内主要分布的野生动物有岩羊、盘羊、暗腹雪鸡、旱獭、狐狸等。另外还有多种鸟类, 主要雀莺、柳莺、山鹑、啄木鸟、红嘴山鸦、石鸡、沙鸡等。
1.3 林业基本情况
龙首山林区共有林业用地10.95km2, 权属为国有, 其中有林地面积2.05km2, 灌木林地面积8.9km2, 森林覆被率为31.4%。
2 调查内容与方法
2.1 调查范围
以《甘肃祁连山国家级自然保护区龙首山自然保护站森林资源规划设计报告》为依据, 确定调查总面积为10.95km2。调查的重点是云杉叶锈病、小蠹虫类、云杉嫩梢害虫等主要有害生物种类入侵、危害的林业重点保护区域, 有害生物易发生的区域, 以及过去调查涉及不足的区域。
2.2 调查对象
(1) 所有外来林业外来有害生物:
主要包括1980年以后从外省及外地区传入林区, 对森林植物及其产品造成危害的病原微生物、有害昆虫、有害植物及鼠、兔等。结合林区实际, 展开调查。
(2) 危害性大的本土有害生物:
指对森林植物及其产品造成危害的本土主要有害生物, 包括林业病原微生物、有害生物、有害昆虫、有害植物及鼠、兔及螨类等;林区主要调查云杉叶锈病、青杨天牛、杨干透翅蛾、云杉阿扁叶蜂、云杉嫩梢小蛾 (以梢斑螟为主) 、落叶松球蚜、云杉多露象甲等。对目前发生面积小、危害程度低, 但在历史上曾经大发生过或有可能在今后大发生的危险性病虫鼠亦作为主要对象。
2.3 调查方法
2.3.1 外业调查
访问调查, 对林区的主要植物、主要病虫害, 向当地群众、技术人员、有关专家等进行访问咨询, 了解当地林业有害生物种类、发生情况。访问调查与野外踏查、标准地调查结合进行。
2.3.2 野外踏查
按照设计路线, 开展野外调查。发现有危害症状或有害生物时, 开展详查。在有害生物发生盛期或表现症状期, 以护林站、林班及不同林型为单位, 在林相图上根据森林分布情况, 确定踏查路线。重点区域及经过踏查发现有有害生物的区域, 设立标准地进行详查, 并利用GPS精确地列出每个调查点或样方所在的位置以及所代表的面积。
2.3.3 踏查路线设置
①踏查路线利用林间大小道路、林班线。
②踏查路线要经过当地主要森林类型、林业有害物发生地。
③设计踏查路线时, 对外来有害生物容易侵入区域的踏查线路间距相对密一些。具体情况, 300～1 000m不等。由于调查区为天然林, 受人为干扰相对较小, 踏查线路间距相对要大些。
④开展调查时, 在时间选择上根据林业有害生物的生物学特性, 在发生期进行。
⑤踏查时, 选取制高点, 通过目测或借助望远镜观察林业有害生物发生情况。
2.3.4 林业有害生物小班记录
踏查以林业小班为基本单位。开展小班调查时, 沿事先设计的路线进行, 发现有害生物按表1做好记录。每种有害生物为一张表填写。森林调查因子和林业有害生物分布均用目测估计。
3 调查技术
3.1 标准地调查
3.1.1 标准地设置
①在踏查的基础上, 对有危害症状的或有有害生物的林地, 设立标准地。
②标准地设在有害生物发生区域内具有代表性的地段。
③每块标准地面积66.7～3333.5m2, 通常2000m2, 且标准地内主要寄主植物不少于100株。以面积设标准地比较困难时, 可设标准株进行调查。标准株不少于100株。
④人工林标准地累计面积不少于有害生物发生面积的3%, 天然林少于0.2%。
⑤同一类型的标准地有3次以上的重复。
3.1.2 林木病害标准地调查
①叶部、枝梢、果实病害标准地调查。
每6.7～67km2设1块标准地, 每块标准地随机调查株数30株以上。以枝梢、叶片、果实为单位进行调查, 随机抽取一定数量的枝梢、叶片、果实, 统计枝梢、叶片、果实感病率。
②干 (根) 部病害标准地调查。
每6.7～33.5km2设1块标准地, 每块标准地随机调查株数30株以上。在标准地上以植株为单位进行调查, 统计健康、感病和死亡的植株数量, 计算感病率。
③林木感病率表示方法。
通常以百分率来表示。但对局部来讲, 各植株感病轻重差异较大, 用植株感病百分率不能反映它们的差别, 用感病指数来表示 (林本病虫害感病程度分级标准查阅相关技术标准) , 计算公式如下:
感病指数=∑ (病级株树×该级代表数值) /总株树×最高一级代表数值×100%
④林木病害标准调查记录。
按表2要求, 记录调查情况。
3.1.3 林木害虫标准地调查
①食叶、树梢害虫标准地调查每6.7～67km2设1块标准地, 每块标准地随机调查株数30株以上, 统计每株树上害虫数量, 或目测叶部害虫危害树冠、枝梢的严重程度。
②蛀干害虫标准地调查, 每3.35～6.7km2设1块标准地, 在每块标准地内按对角线抽样法抽查30株以上, 统计每株树上害虫数量, 或目测蛀干害虫危害树木的严重程度。
③地下害虫调查。地下害虫采用挖土坑调查方法。同一类型林地设1块标准地, 每个标准地上的样坑总数不超过10个。土坑大小一般为1×1m或0.5×0.5m, 浓度到无害虫为止。土坑分布均匀, 设在已发生危害的苗圃或新造林地的被害地段上。
3.2 林业有害植物调查
每6.7～67km2设一块标准地, 每块标准地面积2000m2左右, 调查有害植物对林地的占据情况和对林木的侵害情况, 将结果填入表3。
3.3 标本采集
(1) 进行林业有害生物调查时采集标本。有条件的时尽是采集生活史标本。
(2) 对所采集的有害生物标本进行统一编号, 同时做好采集记录, 标本标签编号原则如下:
①进行标本记录有采集人员填写, 同时写上编号、采集时间、采集地点、寄主植物。采集人姓名, 放入存放容器, 将标签系上, 同时 在记录本上登记。
②标本编号为LSS×××× (后四位为标本流水编号) 。
③调查地点填写到小班。
④植物名称:要求填写该植物的通用中文名。
⑤同一采集时间、地点、寄主植物、采集人姓名, 采集同一种有害生物, 不论数量多少, 为同一编号。
4 林区有害生物调查的开展与调查结果
调查于2007年1月至12月进行, 在调查过程中, 共设踏点13个, 标准地5块, 调查面积10.95km2, 经内业整理、发生面积统计。普查出有害生物发生面积4km2, 危害轻微, 占调查总面积36.52%。发生危害的主要种类为青海云杉嫩梢食叶叶害虫、云杉象甲类。
4.1 主要林木虫害种类
(1) 青海云杉虫害, 调查中发现地青海云杉危害较大, 比较常见的为:小蛾类的云杉梢斑螟 (Dioryctria schuetzeella Fuchs) 、异色卷蛾 (Choristoneura diversana H bner) 为主, 其幼虫取食嫩叶、嫩梢, 造成枝梢失叶, 顶芽枯死, 林木和生长衰弱;小蠹、齿小蠹类的云杉四眼小蠹 (Polygraphus polygraphus L.) 、中重齿小蠹 (Ipsmansfeldi Wachtl) 等在枝、干的韧皮部寄居取食, 一部分也蛀食木质部, 对树木造成危害;云杉球果小卷蛾 (Cydia strobilellas Linnaeu) , 以幼虫取食云杉球果的果心和种子, 严重影响森林更新。
(2) 灌木林虫类, 主要有柳雪盾蚧 (Chionaspis salicis) 、酪色苹果粉蝶 (Aporia hjppa Bremer) 、山楂粉蝶 (Aporia Cuataegi L.) 、祁连冠网蝽 (Stephanitis qilianensis) 等。
4.2 主要林木危害
(1) 杨树病害, 主要有山杨瘿瘤病、山杨黑斑病、山杨毛毡病、煤污病等。
(2) 灌木病害, 主要有青海杜鹃叶锈病 (Chrysomyxa qilianensis) 。
4.3 主要有害植物种类
林区主要危害植物有藜、灰绿藜、菊叶香藜、宽叶独行菜、狼毒、窄叶豌豆、醉马草、车前草等。
5 防治策略与讨论
防治工作应遵循“预防为主, 综合治理“的方针, 采取如下措施:
1) 加强植物检疫工作, 严格执行《植物检疫条例》, 防止其它检疫对象和危险性病虫害的传播蔓延, 禁止使用带病虫繁殖材料育苗造林。
2) 加强营林措施, 加大森林资源管护工作, 积极开展封山育林、减少人、畜破坏, 保护和扩大混交比例与草灌植被, 改善林区生态环境, 同时采取科学抚育措施, 改善林分卫生状况, 调整林分结构, 促进林木生长。
3) 生物防治, 加强对天敌昆虫的保护利用, 通过营林措施改善天敌栖息环境, 设置鸟巢招引益鸟, 促进天敌种类和数量增长, 逐步开展天敌昆虫和鸟类的人工繁育, 丰富和增加天敌资源, 达到控制病虫鼠害和保护天敌的双重目的。对已查明主要病虫害, 适当采用微生物制剂, 达到森林病虫害的目的。
4) 物理防治, 主要采取以下三种方法:①人工诱杀, 根据害虫的生活习性, 直接利用人工或简单工具进行捕杀, 特别是当害虫群集时期或有群集习性的害虫利用该法最好。主要有通过剪枝幼树或零散林木上的病虫害;击落或砸杀食叶害虫的幼虫;翻土捕杀地下害虫等。②阻隔法, 人为设置多种障碍、切断病虫的传播途径并加以消灭的方法。如涂毒环、围塑料环, 挖障碍沟、扎草捆等防治地下害虫以及地面越冬后上树取食的害虫。③诱杀法, 常用的有灯光诱杀、潜所诱杀和毒饵或饵木诱杀。
5) 化学防治, 对于云杉梢斑螟和异色卷蛾采用2.5%溴氰菊脂每亩30mL和50%杀螟松、80%敌敌畏乳汕每亩150～200mL喷雾防治;对于云杉球果小卷蛾在3～5月采用2.5%敌杀死乳油100X液或25%灭幼脲3号悬剂100X液超低容量喷雾防治幼虫。在农药选择时, 选择高效、低毒、低残留的农药, 掌握适宜的药量、施药次数和施药时机, 有针对性的开展防治。要注意不同品种的交替运用和混合施用, 避免病虫鼠产生抗药性, 尽可能在害虫天敌休眠或尚未大量活动期施药, 以保天敌。
参考文献
[1]甘肃祁连山国家级自然保护区龙首山自然保护站森林资源规划设计报告[R].甘肃省林勘院, 2001 (3) .
[2]孟有儒.甘肃省经济植物病物病害志[M].甘肃省科学技术出版社, 2003.
微生物生物防治的研究综述 篇6
化学农药的大量使用严重地破坏了农业生态系统, 造成环境污染。在防治植物病害的同时, 也杀死了环境中的有益微生物, 同时也提高了植物病原菌的抗药性。而以农业可持续发展为宗旨的生物防治, 作为IPM的重要组成部分, 在农业生产中起着越来越重要的作用。拮抗微生物在植病生防中的应用也备受人们的重视。目前已经发现许多微生物具有生防作用。
中国开展生物防治最早, 远在公元304年已有我国南方应用黄蚁Oecophylla smaragdina防治柑橘害虫的记载, 其后的一些成果也可以在古籍中查到。生物防治的内容随着科学的不断发展而日趋完善, 不断有所改进, 充实和创新, 并建立了生物防治理论。生物防治已形成一门具有较完整体系的科学技术。1971年建立了生物防治国际组织 (Internationa Organization for Biological Control, IOBC) , 并在世界各大区设立地区分部。近十年来, 在分子生物学理论的启迪下, 应用生物技术作出了新的成绩[1]。
生物防治是指利用有益生物及其代谢产物和基因产品等控制有害生物的方法。农田害虫的生物防治包括以虫治虫、以菌治虫及其他有益动物的利用;植物病害的生物防治主要是利用有益的微生物, 通过生物间的竞争作用、抗菌作用、重寄生作用、交叉保护作用及诱发抗病性等, 来抑制某些病原物的存活和活动。广义的生物防治概念还包括昆虫激素如保幼激素等, 微生物农药如BT乳油等和抗菌物质, 井冈霉素、农霉素等的应用, 以及提高寄主植物对病虫的抗性等方面[2]。
1生物防治机制
1.1 拮抗作用 (antagonism)
拮抗微生物在代谢活动中通过分泌抗菌物质直接对病原物产生抑制是自然界普遍存在的现象, 也是众多拮抗微生物应用的主要作用方式。拮抗微生物产生的抗菌物质主要有两类:一是小分子的多糖物质, 即抗生素;二是大分子的抗菌蛋白或细胞壁降解酶类。近年来, 生防微生物产生的抗菌蛋白及胞外裂解酶类研究较多。例如木霉在抗生和菌寄生中, 可产生几丁质酶、β-1, 3葡聚糖酶、纤维素酶和蛋白酶来分解植物病原菌真菌的细胞壁或分泌葡萄糖苷酶等胞外酶来降解病原菌产生的毒素 (如立枯丝核菌毒素RS-toxin) 。荧光假单孢菌、嗜麦芽寡养单胞菌 (Sterotrophomonas maltophilia) 和普利茅斯沙雷氏菌 (Serratia plymuthica) 除产生抗生代谢物外, 还分泌几丁质酶、β-1, 3葡聚糖酶等来抑制许多土传植物病原真菌的生长。芽孢杆菌类生防细菌大多是产生抗菌蛋白或裂解酶来抑制病菌的侵染[3]。同时, 在进行重寄生作用的, 木霉也会分泌多种抗性物质抑制病原菌的生长[4,5], 即使少量的抗性物质的产生也会对病原菌的生长达到极大的抑制作用。
1.2 竞争作用 (competition)
拮抗微生物也可以通过快速生长和繁殖而夺取水分、养分、占有空间、消耗氧气等削弱以致排除同一生活环境中的某些病原物[6]。一些细菌、酵母菌和丝状真菌, 能通过对养分和位点竞争抑制灰霉病菌的生长。
1.3 重寄生作用 (hyperparasitism, mycoparasitism)
其他微生物寄生植物病原物称为重寄生或菌寄生。Paul研究发现Pythium radiosm对灰霉病菌具有重寄生作用。它进入寄生菌丝后形成大量的分枝和有性结构, 因而能抑制葡萄灰霉菌病症状的出现。
1.4 诱导抗性 (induced resistance)
有些微生物可以诱导寄主植物产生防御反应, 形成局部或系统获得性抗性 (SAR) 。微生物凝集素同源蛋白基因的表达产物可能有凝集素的作用, 是一种糖相互作用所介导的识别信号, 能激发水解酶的活性;或与病原菌表面糖结合, 干扰细胞的正常的生理代谢以此来防治病原菌[7]。
据李毅平等报道, 所有需氧生物的生理过程均有自由基的产生和清除, 且两者之间存在平衡, 若失去平衡, 便会损伤机体引起病变[8]。其失衡的原因一是自由基增多, 二是机体对自由基的清除能力减弱或两者兼而有之。当哈茨木霉被病原菌感染后, 会启动机体内的保护酶系统进行防御, 即存在于微生物体内的过氧化氢酶 (catalase, CAT) 和过氧化物酶 (peroxidase, POD) 等保护酶协同作用, 使自由基保持在一个较低的水平, 从而维持菌体内正常的生理活动。有研究报道, RAC1是一类广泛分布的G蛋白, 参与活性氧的产生、激素反应。木霉的RAC1参与活性氧的产生和激素反应, 从而可局部集聚引起植物的超敏反应和疾病防卫基因的表达[9,10]。De Mefer等报道, 铜绿假单孢菌 (Pseudomonas aeruginosa) 和T.harzianum T39能诱导产生水杨酸使菜豆获得对灰霉病的抗性。童蕴慧等发现, 地衣芽孢杆菌和多黏类芽孢杆菌及其代谢物不仅能直接抑制灰葡萄孢的生长和繁殖, 而且能诱导番茄产生SAR。
1.5 促生作用 (plant growth promotion)
许多生防微生物不仅对灰霉病有防治作用, 而且对寄主植物有促生作用。具有植物促生作用的微生物主要包括植物促生细菌 (PGPB) 和植物促生真菌 (PGPF) , 特别是前者尤为重要。
微生物的生防作用同时还是多种机制相互协调作用的结果, 例如哈茨木霉通过重寄生作用、竞争作用、抗性作用、保护自身免受侵害相关作用以及蛋白酶消化等多种作用机制的协同作用实现对病原菌的拮抗作用, 是多种机制协同作用的结果。哈茨木霉在以外源寡聚糖 (胶态几丁质) 为碳源的培养基中生长, 菌丝体或孢子表面的凝集素同源蛋白或羟脯氨酸糖蛋白同源蛋白等一些胞外分泌蛋白可能有与寡聚糖特异性识别、结合的能力, 并传递信号, 刺激哈茨木霉产生局部防御反应, 分泌一系列的细胞外蛋白。这些蛋白由几丁质酶基因、葡聚糖酶基因、糖基水解酶基因以及蛋白酶基因等编码[11]。
2生防微生物
2.1 真菌
能防止灰霉病的真菌有许多种类, 其中研究和应用较广的生防真菌主要有木霉、酵母等。哈茨木霉 (T.harzianum) T39菌株能有效地防治以色列及其他一些国家温室作物的灰霉病。Elad以T.harzianumT39菌株制成Trichodex菌剂, 能控制温室作物和葡萄的灰霉病。Sesan等用T.harzianum、绿色木霉 (T.viride) 防止葡萄灰霉病。在病害发生前或发生时用T.harzianum对芸豆花进行处理, 能使感染灰霉病的概率降低94%。用其他有益真菌来控制灰霉病也有不少研究。U.atrum和螺卷毛壳 (Chaetomium cochliodes) 在田间都能降低葡萄灰霉病的发展与流行[12]。Kang等从温室土壤分离获得C.cochliodes, 它对灰霉病菌显示了很强的抑制活性。Peng和Sutton发现, 木霉 (Trichoderma) 和 (Gliocladium) 的两种菌株对草莓上灰葡萄孢具有很强的抑制作用。此外, 节菱孢菌 (Arthrinium montagnei、A.phaeospermum) 、球毛壳霉 (Chaeospermum globosum) 、链格孢 (Alernaria alernata) 等真菌也能减少灰霉病均分生孢子的形成。国内有关灰霉病生物防治的有益真菌研究较少, 其中研究较多的是木霉属真菌。
2.2 链霉菌
White等将灰绿链霉菌 (Streptomyces griseovirides) 的一个菌株研制成Mycostoop菌剂, 用于莴苣灰霉病的防治。据报道, 白肽毒素 (Albopeptin B) 、变构霉素 (Tautomycin) 、变构菌素 (Tautonycein) 和鱼时霉素 (Ezomycin S) 都是不同链霉菌产生的一种抗真菌物质, 对灰霉病也有较好的防治效果。
2.3 细菌
用于灰霉病防治的细菌主要有芽孢杆菌类、假单胞菌等。Swadling等报道, 短小芽胞杆菌 (Bacillus pumilus) NCIMB 13374能抑制草莓灰霉病菌的生长。B.pumilus和乳芽孢杆菌 (Lactobacillus sp.) 都有防治豆类和番茄灰霉病的作用, 能降低灰葡萄孢分生孢子的萌发和叶片腐烂的严重程度。短芽孢杆菌 (B.brevis, 短小芽孢杆菌) 能减少大白菜灰霉病64%～71%的生长。荧光假单胞菌 (P.fluorescens) NCIMB13373能抑制草莓灰霉病菌的生长。嗜麦芽黄单胞菌 (Xanthomonas maltophilia) 和假单胞菌的一些分离物具有防治豆类和番茄灰霉病的作用。张玉勋等研究了P.fluorescence 5号、15号菌株和B.subtilis M9, M11菌株在大棚温室番茄上定殖及其对灰霉病的控制效果, 定殖能力前的M9、M5号菌株对灰霉病的防治近80%, 明显优于50%扑海因WP600倍液的防治效果 (62%) 。刘显达从草莓植株及土壤分离获得的Bacillus spp.和Pseudomonas spp.菌株也能很好地抑制灰霉的菌丝生长和孢子萌发, 显著降低草莓灰霉病的发生。
3微生物制剂的研制和应用
3.1 苏云金杆菌 (Bt)
Bt是我国细菌类农药研究开发最成功的一种, 已实现了商品化、规范化生产, 并由单一粉剂剂型发展为粉剂、乳剂和水剂多个品种, 已成为应用最广、产量最大的微生物制剂。经过一系列的工艺改进, Bt产品的质量和生产效率明显提高, 生产成本显著下降, 赢得了广大农民的信赖, 应用面积迅速扩大。
3.2 农用抗生素类制剂
我国应用农用抗生素防治蔬菜病害的历史较长, 水平较高[13]。进入20世纪90年代, 抗生素的开发和应用又进入一个新的高潮。阿维菌素便是一个典型的代表, 具有防效高、速效性和持效性均佳的特点。
3.3 病毒制剂
目前, 我国已在196种昆虫中发现243株病毒, 其中58种病毒从46种茶树害虫中发现, 寄生昆虫涉及7个目35科127属, 其中20多种病毒制剂已试用于大田防治[14]。
3.4 真菌制剂
我国应用白僵菌防止鳞翅目害虫的历史悠久, 目前白僵菌的高含量孢子粉含活孢子已达1000亿/g, 制剂含量为50亿～100亿/g。木霉菌剂已开发成功, 取得农药登记注册, 用于防治蔬菜灰霉病具有较为理想的效果和应用前景。
3.5 其他制剂
“九五”以来, 昆虫信息激素的发展很快, 目前已能合成棉铃虫、小菜蛾等害虫的性诱剂, 并能成功用于害虫测报、迷向和诱杀。植物源杀虫剂如烟碱、苦参碱、鱼藤等制剂也有部分应用。另外, 利用线虫防止蔬菜害虫的研究也初步开展, 防治效果十分明显, 对无公害蔬菜的生产具有重要意义[15]。
4问题与展望
4.1 加强生防微生物的微生态研究
目前生防微生物应用后防治效果能否稳定持久, 大多不能预见。在自然界植物、病原物、生防微生物和环境之间的关系是十分复杂的。只有详细了解生防微生物在植物根际和叶际与病原物及其他生物、植物及其分泌物、土壤, 以及各种环境因子之间的相互作用及其变化规律, 才能有效地调控无机与有机环境, 更好地发挥生防微生物的防病功能[16]。
4.2 研制以抗菌物质为主的微生物农药
目前, 国内外已筛选出多种抗病有益微生物, 但大多数为直接使用菌株或菌剂来防治病害。因此, 他们的货架期 (销售保质期) 及效果稳定性就难以保证。只有通过提取和纯化其抗菌物质 (抗生素与抗菌蛋白) , 才能将微生物发酵品变成真正的、标准的生物农药, , 从而更好的应用于农业生产。
生物农药是21世纪农药工业的新产业, 代表着植物保护的方向, 其最大的优势在于能克服化学农药对生态环境的污染和减少在农副产品中农药残留量, 同时在示范推广微生物农药应用的过程中, 农副产品的品质和价格将大幅度上升, 有力地促进农村经济增长和农民增收, 社会效益不可估量。
4.3 构建转基因工程菌和培育转基因抗病植物
近年来, 国内外开始研究生防微生物的遗传背景, 克隆和分离了一些产生抗菌物质的基因。因此通过遗传工程技术, 构建高效、多抗基因工程菌或将微生物的抗菌基因转入植物以培育转基因抗病品种, 将是植物病害生物防治研究的重点[17]。
结语
微生物防治策略 篇7
一、土传病害生物防治的途径和方法
1. 直接利用生防放线菌
放线菌广泛存在于土壤和植物根际等环境中, 作为土传病害生防菌已在生产上被成功的应用。土壤是放线菌习居的良好场所, 土壤理化性质和士壤形成的环境条件强烈影响并决定着土壤放线菌的种类、数量及生理生化性质。放线菌能产生抗生物质及菌体外酶类, 在生防中很受重视。
迄今已经发现能抑制作物病原菌的放线菌素有28种, 其中13种已商品化生产, 2种正处于生产阶段。这些放线菌素的抑菌机制己初步了解的仅10种, 多抗霉素可使病原菌孢子的芽管和菌丝体顶端产生异常肿大, 使病原菌难以侵染寄主植物, 方羽生等观察到的抑菌机制是造成孢壁变薄, 孢子膨大, 菌丝畸形呈串珠状且壁增厚, 菌丝伸展僵直。世界上己广泛应用的一种放线菌的活体制剂Mycostop, 主要用来防治一些常见的土传病原菌, 如腐霉菌 (Pythium spp) , 镰刀菌 (Fusarium spp) , 疫霉菌 (Phytophthora spp) 和丝核菌 (Rhizoctonia spp) 等。它还可用于控制温室中的观赏植物和蔬菜上的一些常见病害。
2. 直接利用生防细菌
生防细菌的重要优势在于它的种类和数量众多, 在植物根际和地上部分都大量存在, 几乎每一种植物病原真菌都能找到一种或几种有防治作用的细菌。它们的作用方式较广, 可以通过竞争作用、拮抗作用、寄生作用和诱导植物的抗性等对病原菌产生影响。生防细菌的优势还在于它具有惊人的繁殖速度, 在适宜的条件下, 几十分钟就能分裂一次, 这对于它们占领空间和生存竞争是非常有利的。许多细菌存在于植物的根际和地上部分, 与植物建立了密切的联系, 在生物防治中具有很大的优势。
研究证明有许多种拮抗性细菌在土传病害生物防治上有潜力, 常见的有以下一些属:芽孢杆菌属 (Bacillus) 、假单胞菌属 (Pseudomonas) 、土壤杆菌属 (Agrobacterium) 、欧文氏菌属 (Erwinia) 、小单胞菌属 (Microminspira) 、产碱菌属 (Alcaligenes) 、无定形孢囊菌属 (Amorphosporanium) 、节杆菌属 (Arthrobacter) 、固氮菌属 (Azotobacter) 、肠杆菌属 (Enterobacter) 、黄杆菌属 (Flavobacterium) 、哈夫尼菌属 (Hafnia) 、巴斯德氏杆菌属 (Pasteuria) 、根瘤菌 (Rhizobium) 、沙雷氏菌属 (Serratia) 和黄单胞菌属 (Xanthomonas) 。利用细菌防治植物病害, 最著名的例子当属土壤放线杆菌 (Agrohacterinm radiohacter) K-84菌系。它可有效地防治根瘤土圾杆菌 (A.tnmefaeiens) 引起的桃、樱桃、葡萄、玫瑰等植物的根癌病, 并且己在澳大利亚、美国、加拿大等9个国家推广应用。K84的应用成功被誉为是生防史上的里程碑。
3. 直接利用生防真菌
真菌在土传病害的生物防治中占有相当重要的地位。生防真菌通过竞争作用、拮抗作用和重寄生作用等有效地控制病原菌。1930年Sanfors和Broadfoot首次报道了利用腐生真菌防治植物土传病害。生防真菌绿粘帚霉、镰刀菌、浅白隐球酵母、寡雄腐霉等已在许多国家进行商业化生产, Sporodex (Phyllactinia flocculosa) 已注册。
迄今为止, 己经报道的土传病害生防真菌很多, 其中研究和应用最多的是木霉属 (Trichoderma.spp) 真菌。木霉菌作为生防菌具有广谱性和良好的适应性及多机制等特点。中国农大生防室利用生防菌构建了棉康宁、特立克等一系列生防菌剂, 在棉花、水稻、小麦以及蔬菜等多种农作物上都得到了推广及应用。哈茨木霉 (T.harzianum) T-22对番茄的根腐病和枯萎病具有明显的效果。在田间用哈茨木霉 (T.harzianum) 制剂处理土壤, 对辣椒疫霉菌 (P.capsici) 具有一定的防病作用, 并能促进植株生长, 提前开花、挂果, 提高产量。哈茨木霉 (T harzianum) 菌株T-22目前己商业化。
4. 其他生防因子
土壤中有些原生动物取食真菌的孢子核菌丝, 也可以取食细菌, 藻类, 线虫, 鞭毛虫等微生物, 当然病原菌也在取食范围内, 它们主要取食休眠状态或腐生期的病原物。取食方式是酶解细胞壁, 造成孔洞以消耗其中营养。由于培养困难尚未应用于大田生防。
国内曾以蛙弧菌测试过芽孢杆菌属 (Bacillus.) 、假单胞菌属 (Pseudomonas) 、土壤杆菌属 (Agrobacterium) 、欧文氏菌属 (Erwinia) 的120个植物病原菌株, 证明有溶菌作用。由于该菌形态极小, 类似细菌噬菌体, 所以人们称它为细菌病毒。但是利用蛙弧菌控制植物病原细菌有一些限制因素, 寄生性蛙弧菌只能在寄主存在时才能存活, 其增殖系数比其他寄生物低的多。蛙弧菌的寄主范围广, 甚至土壤中的有益固氮菌和根瘤菌等都对它很敏感。因此, 应用时不能不考虑其对农业生态体系中微生物区系的影响。
5. 利用抑制性土壤
有关抑制性土壤报道很多, 大多表明其抑菌机理与微生物的活动有关。1974年, Baker和Cook把以下将土壤称为抑病性土壤, A:土壤中病原菌不能存活;B:病原物可以存活, 但对植物无害, 或很少使植物致病;C:病原物能在这种土壤里致病, 但短时间内病害就减退, 尽管病原物仍然存在。与之相反的土壤称为感病土壤。利用抑制性土壤来防治作物病害有许多成功的实例。Menzies (1959) 证明, 把抑制性土壤和一般病土按1:9的稀释比例相混合, 再加入1%的首稽粉, 对马铃薯疮痂病有较好的防效。Shipton (1973) 等人按1:199的比例将抑制性土壤和病土相混合, 可有效的防治小麦全蚀病。石竹苗先在抑制性土壤中生长一段时间, 然后再移植到病土中, 对镰刀菌引起的枯萎病有一定的防效。
二、土传病害生物防治微生物的防治机制及其研究进展
近年来, 人们在土传病害的生物防治方面取得了显著的成绩。目前己经分离获得了数百种对植物土传病害有明显拮抗效果的生防菌, 很多生防菌经过了生产中试, 有的已制成生物药剂。有关生防菌的抑病机理研究也一直贯穿于生物防治的整个发展历程。土传病害的生防机理主要有;营养物质和定殖位置的竞争、拮抗作用、诱导抗性以及重寄生等几个方面。以上几种作用不相互排斥, 而且可以同时起作用。因此, 利用一种拮抗微生物防治病害可以包括多种作用方式。
1. 拮抗作用
拮抗作用是指微生物通过同化作用产生抗菌物质抑制有害病原物的生长或发展或直接杀灭病原物。土传病害生防微生物产生的抗菌物质主要有细菌素, 嗜铁素, 抗生素和其他抗菌物质等。
2. 诱导抗性
诱导系统抗性 (ISR) 就是利用生物或非生物的因子处理植物, 使之形成了物理的或化学屏障, 从而产生抗性。关于生防菌的诱导抗性可能的机制包括: (1) 产生抗病原物的低分子量化学物质, 如植物保卫素, 木质素, 富含轻辅氨酸的糖蛋白等。 (2) 诱导一些水解酶和氧化酶等, 如几丁质酶, 过氧化物酶。 (3) 诱导病程相关蛋白的产生等。
3. 重寄生
植物病原物被其他生物寄生的现象叫重寄生作用。这些重寄生生物分别是真菌、细菌、线虫、病毒等的成员, 它们可以寄生植物病原真菌, 细菌和植物寄生线虫等。植物病害生物防治中利用最多的重寄生真菌, 如木霉属 (Trichoderma.spp) 的一些成员。目前己发现木霉菌 (Trichoderma) 至少可寄生18个属的29种植物病原真菌。木霉对疫霉 (Phytophthora) 的寄生现象包括木霉菌丝缠绕疫霉菌丝, 于接触点产生吸器或类似吸器的结构穿入或穿透疫霉菌的菌丝, 疫霉菌丝消解并液泡化, 原生质体聚焦, 并最终凝聚。
4. 竞争和定殖作用
竞争作用即生防微生物通过营养物质的争夺, 物理和生态位点的抢夺等方式控制植物病原微生物的发展。在作物根表存在着一些适合细菌生长和繁殖的有利位点, 生防微生物抢先占领这些位点进而成功定殖, 利用根围营养和根分泌物大量繁殖, 降低了病原菌生存繁殖所必须的营养物质, 阻止和降低了病原菌在这些位点的建立。因此, 在土传病害的生物防治中, 一个好的生防微生物在寄主根围能否占据有利位点而定殖, 也是取得理想防效的关键。
三、结语
生防微生物繁殖速度快, 可人工大量繁殖施入土壤中, 以调节根部微生物环境, 限制有害生物, 增加有益生物类群;生防微生物还具有不易使病原菌产生耐药性、对环境安全、生产工艺较简单等特点。所以用生防微生物防治土传植物病害, 具有极大的潜力。
参考文献
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对林业有害生物的生物防治措施 篇8
1 林业有害生物的概念
林业有害生物主要是指在树木生长、发育、繁殖、运输、储存等过程中, 遭受到其他生物的浸染, 使其正常的生理程序遭到极大的干扰与破坏, 从而使树木在生理上、组织上和形态上产生一系列不正常的状态, 造成树木的生长发育不良, 甚至会导致整株树木的死亡, 给林业产业带来巨大的经济损失。目前林业有害生物主要包括:真菌、细菌、质原体、病毒、寄生性种子植物、藻类、线虫和螨虫等能够进行侵染的病害, 此种病菌极具传染性。
可以说林业有害生物对树木的浸染是一种非常普遍的自然灾害, 尤其是对于虫害而言更是常见。许多昆虫在生长繁殖的过程中, 都会取食植物的营养器官或吸食植物的汁液, 而这种取食会造成树木营养的不断减少, 一旦这种昆虫大量繁殖, 过度取食树木, 会造成树木的生长不良, 甚至使整株树木死亡。
2 对林业有害生物进行生物防治的优势
通过分析, 我们可以得知目前我国在进行林业有害生物防治的过程中, 主要采取的是“预防为主, 科学治理, 依法监管, 强化责任”的方针。因此, 在进行林业有害生物防治的过程中, 必须要对林木的种植环境以及有害生物种群进行全面考量, 并且在防治过程中对可能促进有害生物生长的因素进行详细分析, 制定合理的方案。
目前, 人们在对有害生物的防治过程中, 主要采用化学防治与生物防治两种手段。化学手段见效快, 见效显著, 起初, 人们在有害生物防治上广泛采用化学防治方法, 尤其是刚开始使用化学药品时, 品种少, 使用的剂量也少, 其所取得的效果也是极好的。但是伴随着时间的不断推移, 大多数的林业有害生物对化学药剂产生了抗药性, 有害生物发生的间隔期也在逐渐缩短, 即使不断加大病虫害防治剂量, 也无法取得良好的成效, 反而使有害生物的生命力更加顽强。后来, 人们逐渐认识到化学防治的弊端, 采用生物防治技术, 即人们利用微生物之间的拮抗作用对病原物进行杀灭或抑制, 不仅满足了整个森林系统的生态平衡, 还使有害生物得到了长久的控制。同时, 生物方式对环境的污染小, 还能有效保护有害生物的天敌, 使对有害生物的防治始终发挥着持续控制作用。
3 做好林业有害生物的生物防治措施
生物防治作为实现林业有害生物可持续控制的重要手段, 其对维护林业区域的生态平衡, 保护整个林业资源都有着至关重要的作用。因此, 做好林业有害生物的生物防治措施有着十分重要的意义。目前, 我国在林业有害生物的防治工作上, 始终坚持以预防为主, 科学治理的基本方针。同时还要注意有害生物与林业生态环境之间的辩证关系, 从而做好生物防治技术。具体如下:
3.1 做好林区植物的检疫和监测
做好林区植物的检疫与监测工作是预防林区植物免受有害生物浸染的重要措施, 尤其是对已经被有害生物浸染的林区要进行封锁管理。同时, 对树种、苗木、其他繁殖材料及木材的调运要进行严格检疫与管理, 进而营造健康的林区, 减少有害生物的浸染。要使用科学的方法对有害生物进行监控, 侦察病虫的发生、发展动态, 并把侦察的材料结合当地气候条件、林木状况, 正确推断病虫害的发生、发展趋势, 并及时通报, 进而切实掌握好有害生物的发生情况, 避免错失最佳的有利防治时机。
3.2 做好封山育林工作, 保护有害生物群的天敌
封山育林是为了更好地提高整个林区植物的免疫力, 完善整个林区的生物群落, 增加天敌的数量, 进而提高林木自身的自我保护能力, 从而达到进一步控制有害生物的根本目的。在封山育林时应该尽可能减少人、畜进入对植被造成破坏。
同时, 也要做好有害生物群的天敌保护, 这些有害生物的天敌主要以有害生物为食, 对其进行妥善保护, 不仅能够抑制有害生物的发展和繁殖, 还能促进整个生态系统的平衡, 因此, 保护好这些有益生物是生物防治的重要手段之一。
4 结语
综上所述, 本研究对如何做好林业有害生物的生物防治工作进行探讨, 也使我们更加清楚地认识到, 面对林业病虫害的日趋严重, 做好林业病虫害的生物防治成为维系人类赖以生存的环境问题。因此, 在实际防治工作中, 更应该对林业病虫害进行有针对性的, 有计划的, 有步骤的, 有重点的施行防治。要充分考虑到生物种群之间的动态平衡, 运用生物链平衡系统, 使有害生物种群始终控制在允许的范围之内, 从而真正做好林业有害生物的防治工作。
摘要：做好林业有害生物的生物防治, 不仅对保护整个森林资源, 维护整个森林区域的生态安全等方面有着十分重要的意义, 而且对促进我国整个社会的和谐发展有着重要的作用。因此, 做好林业有害生物的生物防治工作成为现今森防部门的首要课题。笔者结合个人实践工作经验, 从林业有害生物的概念及采取生物防治技术的优势入手进行探讨, 提出具体的生物防治措施。
关键词：林业,有害生物,生物防治,防治措施
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浅析营林与林业有害生物防治 篇9
【关键词】营林；林业；有害生物
0.引言
由于林业有害生物严重的制约了林业的快速发展，从而阻碍了人们致力形成的生态平衡。因此，在现代的营林工作中，做好林业有害生物防治工作的重要性不言而喻。在科学技术高速发展的当代，人类改造自然的能力早已不能同日而语，而改造自然的能力不仅表现在破坏生态环境和开采自然资源上，还可以将这种改造自然的能力应用到维护生态平衡保护生态环境上，从而实现人类社会的可持续发展。随着社会的发展和市场经济体制的改革，林业的发展也呈现出突飞猛进的发展态势，在现代的林业中，营林工作也早已不是只为产生经济效益而进行林业生产，在现代的林业中营林工作更肩负了改善生态环境的使命。因此，科学合理的营林工作，才能够促使人类社会的可持续发展。本文从经济规律管理营林生产出发，并相继对营林与林业有害生物防治进行了详细的探讨，希望能够起到抛砖引玉的效果。
1.经济规律管理营林生产
（1）通常情况下，营林生产的衡量指标应该为林木的产量。因为在营林过程中，所有的工作方案和技术措施都能够在林木产量上得到体现。但是就营林生产衡量指标的实际情况而言，有些单位止将造林面积作为营林生产的衡量指标，并且国家对林业的投资几乎也按照造林面积进行计算，从而得出应该投资的资金。但是，在实际的营林过程中，由于许多因素的影响都可能导致计划的造林面积不能够完全成林，从而造成了实际的造林面积缩小的重要原因。
（2）要以省或地区为单位，把宜林荒山划分为不同的营林类型，根据不同的营林类型确定相应的林木生长量指标。划分营林类型的依据是宜林程度和森林产品规格，比如说，在南方杉木、松木、桉树产区，把宜林荒山划分为若干个营林类型，分别确定林木生长量指标。一个地区造林树种很多，可以用几个最主要的造林树种作为林木生长量指标的基数，其他各种树种可以根据其生长速度和经济价值定出和该几个树种中的其中一个相比的指数。这样，国家对林场的营林任务就可以下达造林面积、林木生长量、木材产量及规格、投资等经济指标。全面完成这些经济指标就可以得到实实在在的营林成效。在此基础上，制定超额完成经济指标和没有完成规定指标的奖罚制度。
2.做好森防工作的措施
2.1要加大宣传力度，依法治理林业有害生物
要充分利用多种宣传媒体，采取多种方式，大张旗鼓地宣传《森林病虫害防治条例》、《植物检疫条例》及其实施办法.宣传“预防为主，科学防治，依法治理，促进健康”的方针和“谁经营、谁受益、谁防治”的责任制度，用量化的数字宣传森防工作与林业生产发展和生态环境改善息息相关，进一步提高各级领导及全社会对林业有害生物的严重性、危害性和重要性的认识，进一步提高对防治工作的艰巨性、紧迫性的认识.树立保护是发展的观念.明确林业有害生物防治工作是各级政府的重要责任，另外，综合运用法律、行政、经济和教育等手段，规范人们的行为，依法治理林业有害生物。
2.2加强对林业有害生物防治工作的领导
人民政府和林业主管部门要把林业有害生物防治工作纳入重要议事日程，要从森林资源保护和可持续发展的战略和全局高度来认识林业有害生物防治工作的重要性，进一步建立行政领导和业务部门双层责任制，把森防目标管理责任制作为考核政绩的重要内容，层层签订责任书，明确任务和责任，切实把森防责任落实到政府和林业主管部门领导的肩上，促进由部门搞森防向政府有责任、社会齐关心、大家都参与的局面，确保林业生态建设工程的顺利进行。同时，要严格实行考核制度、通报制度和奖惩制度。基层林业站要积极当好政府和林业主管部门的参谋和助手，及时报告防治工作中出现的新情况和新问题
2.3全面加强林业有害生物防治体系建设，提高综合防治能力
建议将基层林业站参照公务员管理。在机构改革大潮中，要按照政府及林业主管部门的要求，进一步加强基层林业站的建没，配齐专业技术人员，提高森防队伍的整体素质，加大基础设施建设力度。加强林业标准站建没，逐步健全并规范测报、检疫、防治信息网络，实现森防工作网络化管理，提高综合防治能力。
2.4进一步完善测报点建设，为综合治理提供科学的决策信息
进一步完善测报点建设，逐步形成以国家级中心测报点为龙头，省级测报点为骨干，基层林业站为基础的测报网络。做到及时掌握林业有害生物动态，定期发布趋势预报，提高监测结果的准确率。同时，建议省、市、县经常开展业务培训，建立一支高素质的测报队伍。
2.5加强森林植物检疫工作，提高检疫检验水平
一是突出抓好检疫队伍的建设，提高检疫执法水平，规范检疫执法工作。二是建立和完善县检疫实验室.提高检疫检验水平。
2.6科研和技术推广并举，逐步增加无公害防治的比例和摒弃落后的防治方法
要围绕当前防治工作的重点和难点，实行科研、生产、管理密切结合，集中力量解决好防治中的重大技术难题.同时重点推广应用仿生、生物防治技术和先进实用的防治手段，建立推广示范工程，以典型促推广，逐步增加无公害防治的比例和摒弃落后的防治方法。
3.结束语
微生物防治策略 篇10
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 菌种。
铁皮石斛黑斑病源菌,病害标本采集于浙江省义乌市铁皮石斛栽培基地,并在室内对其病原菌进行分离和纯化,获得试验所用的石斛黑斑病菌株;细菌B1~B15,浙江省义乌市铁皮石斛栽培基地土壤中筛选得到。
1.1.2 培养基。
牛肉膏蛋白胨固体培养基(牛肉膏3.0g、蛋白胨10.0g、Na Cl 5.0g、葡萄糖30.0g、琼脂15.0g、水1 000m L、p H 7.0);牛肉膏蛋白胨发酵培养基(配方同上,不含琼脂);PDA培养基(马铃薯煮汁1 000m L、蔗糖200.0g、琼脂15.0g、p H自然)。
1.1.3 实验仪器。
SHA-B水浴摇床,常州国华电器有限公司;HNP-1水平流型超净工作台,南通沪南科学有限公司;HN303-4A电热(隔水)培养箱,南通沪南科学有限公司;DNP-40电热恒温培养箱,光明医疗仪器厂;101-2A数显式恒温干燥箱,上海阳光实验仪器有限公司;SZ-93自动双重纯水蒸馏器,上海亚荣生化仪器厂;FA1104电子天平,上海精科天平;PHS2C酸度计,上海理达仪器厂;BI-220A光学显微镜,麦克奥迪实业集团有限公司;电热手提压力蒸汽灭菌器,上海申安医疗器械厂。
1.2 试验方法
1.2.1 菌种筛选。
取土样5.0g,加入到装有45m L无菌水的锥形瓶中,振荡10min,静置20min,将土样溶液依次稀释到10-2、10-3、10-4、10-5、10-6。分别取10-5、10-6的土样稀释液1m L,滴加在牛肉膏蛋白胨平板上,用涂布棒涂匀,每个稀释度作5个平板。将制好的平板放置在37℃的恒温培养箱中,培养24h。从培养好的平板上挑取单菌落,分别传至试管斜面,并进一步进行摇瓶培养,得到发酵液待用。取长势良好的铁皮石斛黑斑病原菌试管斜面1支,向试管斜面中加入无菌水8m L,刮铁皮石斛病原菌的孢子,吸取孢子悬液1m L加入29m L无菌水中,振荡20min,使之成为分散均匀的孢子悬液。吸取1m L均匀的铁皮石斛病原菌孢子悬液于无菌平皿中,再倒入PDA培养基内,制成铁皮石斛黑斑病菌混菌平板。在黄瓜枯萎病菌制成的混菌平板上分别贴上无菌的滤纸片,每个平板贴5个,在5个滤纸片上分别滴加上述由土样中分离得到的细菌单菌落制成的发酵液,加量为l0μL,培养5d后,根据形成抑菌圈的情况挑选出出发菌株。
1.2.2 拮抗菌发酵液的制备。
将筛选出的菌种经活化培养后,接种在PDB(马铃薯蔗糖培养液)上,接种量为每100m L PDB放入菌饼(Φ=7mm)3片,于25℃静置培养8d,拮抗菌培养液经离心(4℃、15 000rpmin、15min)、过滤除菌(瓶顶过滤装置)、冷冻干燥后配成10mg/m L的溶液,4℃保存备用。
1.2.3 单一菌株发酵液对石斛黑斑病原菌的抑制作用。
利用滤纸片法筛选具有显著抑菌作用的拮抗微生物发酵液,将活化培养的石斛黑斑病原菌饼(Φ=7mm)接种于培养基平板(Φ=90mm)中央,在菌饼上下左右各相距25mm处对称放置1片无菌滤纸片(Φ=10mm),其中3片分别滴加20μL供试菌种的发酵液原液,另1片加同体积无菌水作对照,20℃培养,观察统计抑菌作用;进一步将有显著抑菌作用的发酵液用无菌水配成10.0mg/m L、7.5mg/m L、5.0mg/m L和2.5mg/m L的4种不同浓度梯度,进行抑菌试验。每个处理重复3次。
1.2.4 复合发酵液对石斛黑斑病原菌的抑制作用。
选择抑菌作用的单一发酵液,将其原液或不同浓度的发酵液按1∶1体积比例两两混配成复合型酵液,进行抑菌试验,方法同上。每个处理重复3次。
2 结果与分析
2.1 单一发酵液对石斛黑斑病菌的抑制结果
从铁皮石斛土壤中经过初筛,共得到15株出发菌对铁皮石斛病原菌具有抑制能力,其抑制能力强弱见表1,不同浓度对黑斑病菌的抑制作用见表2。
(mm)
(mm)
由表1可以看出,对黑斑病菌抑制能力最强的为细菌B8,B6和B10也具有较强的抑菌作用。由表2可以看出,单一发酵液配成不同浓度梯度的发酵液,在7.5mg/m L浓度下B8和B6发酵液的抑菌作用最高,抑菌圈直径分别达到了26.0mm和20.0mm;细菌B10发酵液的抑菌作用随发酵液的浓度增加而明显增强。
2.2 复合发酵液对黑斑病原菌的抑制作用
将供试微生物的发酵液两两复合后进行抑菌试验,结果表明(表3):大部分微生物的发酵液复合后与其单独使用的效果一样,但部分发酵液与B6或B8复合后表现出了显著的增效作用。在分别与B6或B8进行复合的13个组合中,有9个出现了增效作用,其中单独使用抑菌作用显著的B6和B8发酵液复合后抑制率最高(抑菌圈直径达到了32.4mm),增效作用最明显;明显优于2种发酵液单独使用的效果。B6与B10发酵液复合后的效果次之,抑菌圈直径达到27.0mm,复合发酵的抑菌率比单独使用的效果有了非常明显的提高。
2.3 不同浓度的复合发酵液对黑斑病原菌的抑制作用
将有显著抑菌作用的细菌B6与细菌B8的发酵液稀释成不同浓度后,把相同浓度的发酵液以等体积复合,发现浓度为10.0mg/m L的复合发酵液的抑菌效果均显著高于其他组合(图1),其他浓度下复合发酵液的抑菌率虽然均低于B8发酵液但均高于B6的发酵液单独作用的效果,差别不显著。
3 结论与讨论
开发活体微生物源农药具有广阔的空间。蒋继志等在研究几种真菌发酵液对致病疫霉抑制作用中发现,立枯丝核菌在发酵液浓度为100%时抑菌率最高(90.4%),这表明从活体微生物代谢物中寻找对致病疫霉有抑菌或杀菌的物质大有潜力。本研究在前期利用土壤中筛选出的活体抑制菌的基础上,发现B6、B8和B103种发酵液对石斛黑斑病原菌表现出较强的抑制能力;B8不同浓度发酵液的抑菌能力虽有所差别,但均未达到显著性差异;出现低浓度抑制能力略高于高浓度抑制能力的现象,表明只有在最适发酵液浓度下抑菌能力才有可能达到最高,在超过最适浓度下可能抑菌物质分子过于密集,不能充分发挥作用。
单一生防制剂在田间防病效果不稳定,将不同生防制剂混配成复配制剂有可能增强并稳定生防制剂的防病效果,这使得开发复配制剂成为生物农药发展的重要方向。本试验中将不同细菌活体的发酵液混配后,发现与B6或B8发酵液复合后的部分组合比单独使用时表现出明显的增效作用,尤其是浓度为10.0mg/m L的B6和B8发酵液混配后抑制作用最显著,明显高于单一发酵液的抑菌效果。可能是复合后的发酵液中有些成分之间发生了协同作用,这与冯晓元等报道的4种中草药提取物两两复配后对桃褐腐病菌抑制作用得以增强的结果一致。
活体微生物农药由于具备高效、低毒且无环境污染的优势,不仅可降低农药在农副产品中的残留和对农田生态环境的污染,还可满足我国无公害农产品产业化生产对农业科技的重大需求,今后必将成为农药市场的主流产品。
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