陶佳慧，肖 煒，楊 偉，董峻廷，陳小偉，劉發(fā)林

（中南林業(yè)科技大學 林學院，湖南 長沙 410004）

松材線蟲病又稱松樹萎蔫病，是由松材線蟲Bursaphelenchus xylophilus引起的一種毀滅性的松樹病害，可危害50 多種松屬樹種和少數(shù)非松屬樹種，造成巨大經(jīng)濟損失[1-5]。松墨天牛Monochamus alternatus是傳播松材線蟲病的主要媒介昆蟲，線蟲通過松墨天牛成蟲取食和雌蟲產(chǎn)卵造成的傷口入侵健康松樹，使得松樹在短期內(nèi)大量染病死亡[6-8]，因而控制松材線蟲病的傳播媒介（松墨天牛）的擴散對于防治松材線蟲病至關重要。

目前，多采用物理、化學、生物等技術控制天牛種群密度，如應用誘捕器、黑光燈、誘木誘殺等方法進行物理防治[9-10]；采用人工與飛機噴藥或樹干注射藥劑進行化學防治，一般采用具有觸殺、胃毒和內(nèi)吸作用、滲透性強的藥劑（如倍硫磷、噻蟲啉、甲維鹽、氯胺磷乳等）[11]；而生物防治常以釋放球孢白僵菌Beauveria bassiana、金龜子綠僵菌Metarhizium anisopliae等病原微生物粉劑和花絨寄甲Dastarcus helophoroides及腫腿蜂Sclerodermusspp.等天敵昆蟲為主[12-15]。雖然國內(nèi)外學者對松墨天牛和松材線蟲病的防治進行了大量研究并取得了有效進展，然而，各種防治理論與技術都存在一定的局限性。物理防治技術大面積推廣比較困難；化學防治成本較高、容易帶來二次污染；生物防治成效較慢。因此為了預防和控制松材線蟲病的發(fā)生和蔓延，探索有效防治技術，本研究嘗試用計劃燒除來控制松材線蟲的媒介昆蟲的種群密度。

計劃燒除是指在人為控制下有計劃、有目的地在一定生態(tài)條件下用低強度火燒，燒除林下可燃物，為預防森林火災、促進天然更新、改善野生動物飼料源和減少森林病蟲害等一個或幾個目標而獲得一定的預期效果的技術。計劃燒除是利用林火的有益作用，減少可燃物及枯枝落葉中的病源、蟲源，是人工林健康經(jīng)營的重要措施。國內(nèi)外研究表明，計劃燒除可以減少蟲害的大規(guī)模暴發(fā)，如今已被作為一種策略用于防止蛀干害蟲的發(fā)生[16]。王瑞君[17]研究發(fā)現(xiàn)秋季比春季更適合用低強度計劃火燒防治落葉松毛蟲Dendrolimus superans和分月扇舟蛾Clostera anastomosis，火燒樣地比對照樣地的落葉松毛蟲蟲口密度下降了1.793 倍，分月扇舟蛾的感蟲株率下降了78.56%。孫麗娟等[18-19]做過計劃燒除防治落葉松落葉病的研究，結果表明燒除地表的染病落葉，能達到減少和控制病害的目的，防治效果明顯。黑龍江大慶迎春林業(yè)局采用計劃燒除技術對灰斑病林、楊葉銹病林和楊爛皮病林進行防治，平均防效分別為76.9%、83.7%和79.02%，效果顯著[20]。王瑞君[17]等在大興安嶺地區(qū)、伊春地區(qū)、黑河地區(qū)和牡丹江地區(qū)用計劃燒除防治森林病蟲害，試驗結果表明，一定強度的計劃燒除對在枯枝落葉層越冬的蟲害和葉部病害防效良好。計劃燒除對森林病蟲害的影響研究越來越受到重視。本研究在試驗林分內(nèi)設置低強度計劃燒除處理，研究火干擾對松墨天牛種群密度的影響以及對松材線蟲病的防治效果，由此找到一種有效的防治松材線蟲病的新技術，在松材線蟲病防治的理論與技術上具有創(chuàng)新意義。

1 試驗地概況

試驗地設在湖南省長沙市寧鄉(xiāng)市道林鎮(zhèn)，位于112°39′～112°47′E，27°55′～28°06′N，丘 陵地貌，地勢西北與東南較高，中部為沖積平原。道林鎮(zhèn)屬于中亞熱帶向北亞熱帶過渡的大陸性季風氣候，受季風影響比較強烈，冷暖空氣的交替比較明顯，四季分明，水熱充足，年平均氣溫16.6℃，年平均降水量1 384.2 mm。主要植被類型為馬尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata、楠竹Phyllostachys heterocycla純林、其他闊葉混交林以及柑桔Citrus reticulata Blanco、油茶Camellia oleifera、油桐Vernicia fordii、烏桕Sapium sebiferum等經(jīng)濟林，森林覆蓋率達42%。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

誘捕器、APF-Ⅰ型引誘劑均由福建辰康農(nóng)林科技有限公司生產(chǎn)；另外試驗過程中還需用到解剖工具、紗布、蒸餾水、離心機、膠頭滴管、載玻片、蓋玻片、顯微鏡等各種材料與儀器。

2.2 試驗方法

2.2.1 樣地設置

2019年4月11日在試驗區(qū)選擇健康林分（Ⅰ：林分內(nèi)暫時沒有發(fā)生松材線蟲?。⒏胁∥捶乐瘟址郑á颍毫址职l(fā)生松材線蟲病但病木未清除）以及感病已防治林分（Ⅲ：林分內(nèi)發(fā)生松材線蟲病且病木已被砍伐、遷地燒毀、伐蔸施藥），每種試驗林分分別設對照樣地-1 和計劃燒除試驗處理樣地-2，且重復3 次，其編號如圖1所示。每組樣地的間距至少50 m，而3 種類型樣地的間距1 000 m 以上。

圖1 樣地設置情況Fig.1 Sample settings

2.2.2 樣地普查

先用林間癥狀診斷法（整個樹冠針葉變成紅褐色，倒掛枝上不脫落，遠觀似火燒狀，病樹樹干上通常能夠觀察到天牛產(chǎn)卵刻槽、蛀屑，嫩枝上可見松褐天牛補充營養(yǎng)的取食痕跡。）對外觀表現(xiàn)出癥狀的樹種編號記錄篩選出疑似病株，以五級流脂法作為判斷標準，即4～5月用打孔器在樹干胸高1.3～1.5 m 處打一直徑為10～15 mm深至木質部的圓孔，觀察樹脂分泌情況，以三級流脂（樹脂沉積在孔口下緣）作為感病標準，馬尾松表現(xiàn)三級流脂及以上時被視為染病體，并用紅油漆在染病體上標記編號。

18 個試驗樣地大小均為30 m×30 m，林分為馬尾松人工林被破壞后形成的殘次林，林下更新層及灌木層較少，林窗中散生少量其他闊葉樹種。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類樣地位于中坡，樣地內(nèi)分別平均有馬尾松57.1、54.7、56.4 株，平均高、胸徑、年齡約分別為8.5 m、24.3 cm、28.2年，郁閉度0.8；Ⅱ-1-1、Ⅱ-1-2、Ⅱ-1-3 樣地內(nèi)分別有松材線蟲病死木5、6、5 株，Ⅱ-2-1、Ⅱ-2-2、Ⅱ-2-3 樣地內(nèi)分別有松材線蟲病死木11、14、9 株；Ⅲ-1-1、Ⅲ-1-2、Ⅲ-1-3 樣地內(nèi)分別有患松材線蟲病并被砍伐的樹蔸11、14、13 株，Ⅲ-2-1、Ⅲ-2-2、Ⅲ-2-3 樣地內(nèi)分別有患松材線蟲病并被砍伐的樹蔸12、16、9 株。

統(tǒng)計Ⅱ、Ⅲ類12 塊樣地內(nèi)的松材線蟲病死木，然后清理Ⅰ-2、Ⅱ-2、Ⅲ-2 計劃燒除試驗處理樣地9 塊，砍除雜草、灌木、打枝（喬木樹干上2.5 m 以下的枝條）并在計劃燒除樣地四周開設至少10 m 寬的控制線，以防跑火形成森林火災。

2.2.3 誘捕器設置與成蟲觀測

2019年5月底開始在林間進行誘捕試驗。在每個樣地各懸掛一個誘捕器，將誘捕器懸掛在各樣地中心位置，保證集蟲桶底端離地面1.5 m，砍除誘捕器四周的雜草、灌木及枝下高低于2 m 的樹枝，保持空氣流通。為避免集蟲桶積水（積水會使松材線蟲脫離天牛蟲體），在集蟲桶底部鉆8個直徑約2 mm 的排水孔。

誘捕期間每隔10 d 觀察記錄一次誘捕到的松墨天牛成蟲數(shù)量（包括雌、雄蟲數(shù)量及誘捕總數(shù)）、松材線蟲攜帶數(shù)量（包括雌、雄天牛平均攜帶數(shù)量及線蟲總數(shù)），每隔20 d 更換一次引誘劑。

2.2.4 計劃燒除試驗

松墨天牛的卵、幼蟲及蛹期均生活在樹體的韌皮部及木質部內(nèi)，隱蔽性很強，不易被發(fā)現(xiàn)，因此防控效果欠佳，而成蟲期是松墨天牛生活史唯一暴露在樹干外的階段，是松墨天牛防治的重要突破口。松墨天牛成蟲取食期及雌蟲產(chǎn)卵期是傳遞松材線蟲的關鍵期，且在成蟲取食20 d 左右時，線蟲傳播量達到高峰，因而選擇在松墨天牛羽化高峰期進行防控，能最大限度地減少松材線蟲的擴散傳播，預防松材線蟲病的暴發(fā)[21]。

選擇松墨天牛羽化盛期，連續(xù)放晴五天，天氣干燥且無大風，火險等級3 級以下、風力3 級以下的時期在試驗樣地進行計劃燒除。本研究于2019年6月28日傍晚實施計劃燒除試驗。點火前先測定風向和風速，然后使用手提滴油式點火器在林內(nèi)每隔5～10 m 逆風方向點燒。

2.2.5 松墨天牛雌雄鑒別

根據(jù)松墨天牛的外部絨毛和觸角鑒別雌雄。雄蟲第1、2 節(jié)和第3 節(jié)基部具有稀疏的灰白色絨毛，觸角全長超過體長的1.5 倍；雌蟲除末端2～3節(jié)外，其余各節(jié)均被稀疏的灰白色絨毛，觸角長約等于體長或僅超過體長的1/3。

2.2.6 松材線蟲的分離和計數(shù)

自2019年5月23日起到7月18日，每隔10 d收集一次松墨天牛，每次捕獲的松墨天牛均按照上述方法進行線蟲的分離和計數(shù)。

1）線蟲分離步驟：從每期誘捕的天牛中隨機抽取總數(shù)的1/3 作為試驗樣本（避免蟲體干癟死亡的天牛），將其剪碎后用2 層紗布包裹后，放入已加入7 mL 蒸餾水的10 mL 離心管中，使包裹天牛碎片的紗布完全懸浮式浸泡在水中（圖2），靜置24 h 后，用鑷子將包裹天牛的紗布從離心管中取出，然后將離心管置于離心機中，以3 000 r/min離心3 min，棄上清液[22-23]。

圖2 分離后的松材線蟲的顯微影像Fig.2 Microscopic image of isolated Bursaphelenchus xylophilus

2）線蟲計數(shù)：充分震蕩棄上清液的離心液，后用膠頭滴管吸取，滴一滴在載玻片上，蓋好蓋玻片，在顯微鏡下觀察松材線蟲并計數(shù)，重復操作5次（每次都充分震蕩后滴取再觀察計數(shù)），最后清點數(shù)量，計算每頭天牛攜帶線蟲量。其計算公式如下：每頭成蟲攜帶量=5 次觀察平均數(shù)(條/滴)×總滴數(shù)

2.2.7 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2010 軟件和SPSS 23.0 等軟件進行數(shù)據(jù)處理，用One-way ANOVA 軟件進行方差分析，用Duncan’s新復極差法檢驗，比較各處理間的差異。

3 結果與分析

3.1 計劃燒除對松墨天牛成蟲的影響

3.1.1 3 種林分類型對照樣地與計劃燒除樣地間雌、雄性松墨天牛數(shù)量的比較

計劃燒除后10 d 內(nèi)誘捕到的雌、雄性松墨天牛數(shù)量與計劃燒除前比較分析發(fā)現(xiàn)，對照樣地內(nèi)雌、雄性松墨天牛數(shù)量無顯著性差異，而計劃燒除試驗樣地內(nèi)雌、雄性松墨天牛數(shù)量火燒前后差異顯著（雌：F=13.058，df=1,7，P=0.009＜0.01；雄：F=11.945，df=1,7，P=0.011），結果表明火燒后松墨天牛數(shù)量顯著低于火燒前，即計劃燒除可減少馬尾松林內(nèi)松墨天牛種群數(shù)量（圖3）。

圖3 計劃燒除前后雌、雄性松墨天牛數(shù)量變化Fig.3 Changes of M.alternatus before and after prescribed burning

3.1.2 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類樣地間松墨天牛成蟲數(shù)量的比較

對火燒前后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3 種類型樣地每期誘捕的松墨天牛雌雄成蟲的平均數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，樣地Ⅱ-2 和Ⅲ-2 的成蟲數(shù)量在火燒前后有顯著變化（Ⅱ-2：P=0.011；Ⅲ-2：P=0.025），即實驗組Ⅱ、Ⅲ在計劃燒除處理中的效果明顯優(yōu)于對照組Ⅰ，且Ⅱ-2 的防治效果要高于Ⅲ-2（圖4）。

圖4 計劃燒除前后松墨天牛成蟲數(shù)量變化Fig.4 Changes of M.alternatus adults before and after prescribed burning

3.2 計劃燒除后雌、雄松墨天牛攜帶松材線蟲平均量的差異

2019年5月23日至7月18日期間，對3 種林分類型對照樣地的雌、雄松墨天牛成蟲每期攜帶松材線蟲量的平均值進行方差分析，松墨天牛雌、雄成蟲攜帶松材線蟲量的平均值差異顯著（F=6.211，df=1,18，P=0.023，P＜0.05），表明雌性松墨天牛平均攜帶的松材線蟲量遠高于雄性，而松材線蟲主要通過成蟲取食和雌蟲產(chǎn)卵造成的傷口進行傳播，即雌性松墨天牛傳播松材線蟲的量更大（圖5）。

圖5 雌、雄松墨天牛平均攜帶松材線蟲量Fig.5 The average quantity of B.xylophilus carried by M.alternatus

3.3 計劃燒除對松墨天牛攜帶線蟲的影響

整個誘捕期內(nèi)，3 種林分類型對照樣地雌、雄松墨天牛攜帶松材線蟲平均值無顯著差異，表明雌、雄松墨天牛攜帶松材線蟲量都不會因為天氣、時間以及松墨天牛處于羽化期（初期、盛期、末期）等自然因素而發(fā)生顯著改變。計劃燒除試驗樣地在火燒后的10 d 內(nèi)，雌、雄性松墨天牛攜帶松材線蟲量無顯著差異（雌：F=2.484，df=1,4，P=0.190；雄：F=3.499，df=1,4，P=0.135），而火燒后的10～20 d 內(nèi)，線蟲攜帶量都和計劃燒除前存在顯著差異（雌：F=20.702，df=1,4，P=0.010；雄：F=13.323，df=1,4，P=0.022），雌性天牛攜帶松材線蟲的平均值從1 135 條/頭降低到6 條/頭，雄性天牛平均攜帶量從397 條/頭下降到35 條/頭。即火燒后的10 到20 天內(nèi)，計劃燒除試驗樣地的雌、雄性松墨天牛攜帶松材線蟲量都遠遠低于火燒前。實驗結果初步表明，計劃燒除能夠控制松材線蟲，但防治效果并不一定是在火燒后立即顯現(xiàn)（表1和表2）。

4 結論與討論

4.1 結 論

計劃燒除前后Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類樣地松墨天牛雌成蟲數(shù)量分別減少了88.24%、75.00% 和94.74%，雄成蟲數(shù)量分別減少了77.78%、81.82%和88.89%；計劃燒除試驗樣地雌性天牛攜帶松材線蟲的平均值從1 135 條/頭降低到6 條/頭，雄性天牛平均攜帶量從397 條/頭下降到35 條/頭。計劃燒除后3 種樣地林分中松墨天牛種群數(shù)量及其攜帶松材線蟲數(shù)量顯著減少，表明計劃燒除能夠有效降低松墨天牛種群密度，降低松材線蟲攜帶量，從而控制松材線蟲病的擴散蔓延。

4.2 討 論

已有研究表明：松墨天牛攜帶的松材線蟲是在天牛羽化后但尚未飛出病樹時就已經(jīng)移到天牛體表，再通過天牛腹部氣門進入天牛體內(nèi)[24]。本研究計劃燒除后10 d 內(nèi)，雌、雄松墨天牛攜帶松材線蟲量無顯著變化，而計劃燒除后10～20 d，攜帶量顯著下降，這可能是因為處于樹干上部的天牛成蟲并未受到火燒的影響，其攜帶的線蟲自然也未受到火干擾影響，但樹干中下部的天牛成蟲、蛹或線蟲則不可避免的受到火燒干擾。這也就是火燒后松墨天牛數(shù)量劇降而線蟲攜帶量卻延期驟降的關鍵所在。雌性松墨天牛成蟲攜帶的松材線蟲量顯著高于雄性松墨天牛，與王賓[25]等人發(fā)現(xiàn)雌成蟲攜帶松材線蟲量是雄成蟲的1.29 倍左右的結果一致。計劃燒除顯著降低了馬尾松次生林內(nèi)松墨天牛種群密度，但其原因究竟是高溫殺死了馬尾松木質部內(nèi)的蛹還是高溫致死了羽化出的天牛成蟲、或是其他作用機理及多種因素的綜合作用，需要進一步的研究探索。Ⅲ-2 樣地計劃燒除防治效果不如Ⅱ-2 的主要原因：其一，可能是由于在松材線蟲病發(fā)區(qū)，患病樹對松墨天牛有很強的引誘產(chǎn)卵作用且松材線蟲病枯死樹初期常顯小集團分布，使松墨天牛成蟲常呈集中分布。其二，Ⅲ-2 樣地中的患病死樹已被砍伐和就地燒毀、伐蔸施藥埋于土中，使天牛分布較為分散。就地燒毀患病死樹過程的熱量、煙熏使松墨天牛成蟲向周邊擴散，因此Ⅲ-2 樣地計劃燒除效果不如Ⅱ-2[26-27]。

林內(nèi)計劃燒除防治松材線蟲病為國內(nèi)外創(chuàng)新研究，防治效果比較明顯，防治成本顯著降低，方法簡便，容易掌握。不僅可以防治松材線蟲病的爆發(fā)，還能促進地表枯落物的轉化，降低林分燃燒性，增強土壤肥力。計劃燒除成本低，見效快，可彌補現(xiàn)存防治技術的不足，具有較好的應用前景。但該方法尚處于初試階段，其防治機理及大面積推廣應用前景還有待進一步的探索。