華山松大小蠹的一種高效引誘劑

李建康，董鵬飛，李福來(lái)，王永康，吳海云，劉柱東

（1.陜西省森林病蟲害防治檢疫總站，陜西西安 710082；2.陜西省寧東林業(yè)局，陜西西安 710100；3.寶雞市馬頭灘林業(yè)局，陜西寶雞 721006；4.寶雞市林業(yè)工作中心站，陜西寶雞 721001；5.國(guó)家農(nóng)業(yè)蟲害鼠害綜合治理研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所，北京 100101）

華山松大小蠹Dendroctonus armandi Tsai et Li，隸屬鞘翅目 Coleoptera 小蠹總科 Scolytoidea 小蠹科Scolytidea，是我國(guó)特有種，在陜西、甘肅、湖北、四川、重慶和河南等地均有分布[1-3]，為秦嶺巴山林區(qū)華山松Pinus armandii 毀滅性先鋒小蠹，嚴(yán)重?cái)_動(dòng)森林生態(tài)系統(tǒng)。華山松原產(chǎn)于中國(guó)，因集中產(chǎn)于陜西的華山而得名，主要分布在秦嶺巴山地區(qū)。秦嶺橫亙于中國(guó)的中部，為我國(guó)南北的氣候分界線，東西綿延1 500 km，南北寬達(dá)100 ～150 km，海拔多為1 500 ～2 500 m，是華山松的主要分布區(qū)。華山松是秦嶺地區(qū)的先鋒樹種，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值[4]。

華山松大小蠹是我國(guó)的土著種[1]。據(jù)報(bào)道，20世紀(jì)50 年代華山松大小蠹造成秦巴山區(qū)華山松林成片毀滅[5]。自2010 年以來(lái)，華山松大小蠹處于新的暴發(fā)周期，據(jù)2018 年最新統(tǒng)計(jì)，該蟲在陜西秦嶺地區(qū)、甘肅小隴山地區(qū)發(fā)生面積達(dá)18 511 hm2（國(guó)家林業(yè)局森林病蟲害防治總站數(shù)據(jù)）。華山松大小蠹以幼蟲越冬，1 a 完成 1、2 代或 2 a 3 代，5 月開(kāi)始揚(yáng)飛，盛期在6—7 月[6-9]。華山松大小蠹具有專門的貯菌器，主要攜帶穿孔細(xì)帚霉Leptographium terebrantis和小線嘴殼Ophiostoma minus[10]，這些共生菌導(dǎo)致藍(lán)變有助克服寄主華山松抗性[11-13]。防治措施主要采取傳統(tǒng)的營(yíng)林技術(shù)、打孔注藥、保護(hù)和利用天敵[14-17]，但防治效果不好。近年來(lái)，有學(xué)者對(duì)華山松大小蠹的化學(xué)通訊系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)研究，探討利用植物源和昆蟲源信息素誘殺華山松大小蠹[18-25]。華山松大小蠹聚集危害華山松[26]，聚焦其特異行為的化學(xué)通訊，研發(fā)高效的引誘劑大規(guī)模誘殺華山松大小蠹是未來(lái)防治的新方向。

筆者通過(guò)對(duì)華山松樹皮和華山松大小蠹的揮發(fā)物進(jìn)行收集和測(cè)定，根據(jù)寄主華山松和華山松大小蠹的揮發(fā)物組分設(shè)計(jì)配制了多種誘芯，開(kāi)展野外誘捕篩選、多點(diǎn)驗(yàn)證試驗(yàn)，測(cè)定誘芯最佳誘捕距離，以期發(fā)現(xiàn)誘殺華山松大小蠹的高效誘芯，找到防治華山松大小蠹的有效方法，保障我國(guó)華山松林安全。

1 材料與方法

1.1 誘芯的配制 對(duì)華山松樹皮和華山松大小蠹的揮發(fā)物進(jìn)行收集和GC-MS 分析鑒定，樹皮揮發(fā)物的主要組分α- 蒎烯（α- pinene）、莰烯（camphene）、β-蒎烯（β-pinene）、月桂烯（myrcene）、檸檬烯（limonene）和萜品油烯（terpinolene），華山松大小蠹釋放揮發(fā)物的主要組分α-pinene、camphene、反式馬鞭草烯醇（trans-verbenol）、β-pinene、myrcene、limonene、terpinolene、順式馬鞭草烯醇（cis-verbenol）、桃金娘烯醇（myrtenol）、桃金娘烯醛（myrtenal）、馬鞭草烯酮（verbenone）。根據(jù)樹皮和華山松大小蠹揮發(fā)物的主要組分及相對(duì)含量，按不同組分、不同配比加工成8 種引誘劑配方（表1），制作相應(yīng)誘芯。

表1 8 種誘芯的引誘劑配制Tab.1 Components and the ratio of the 8 lures designed

1.2 不同誘芯野外誘捕篩選試驗(yàn) 于2014 年7 月22 日至8 月4 日在陜西寧東旬陽(yáng)壩林場(chǎng)使用漏斗誘捕器進(jìn)行了8 種誘芯的野外誘捕試驗(yàn)。誘捕器按50 m 間距懸掛在華山松大小蠹危害的森林邊緣，懸掛高度以底端距地面1 m 為準(zhǔn)。按隨機(jī)區(qū)組的試驗(yàn)設(shè)計(jì)懸掛誘芯，共設(shè)5 個(gè)區(qū)組（重復(fù)），每個(gè)區(qū)組的8個(gè)處理（誘芯）隨機(jī)懸掛在誘捕器上。誘捕期間每3 d檢查1 次誘捕器，統(tǒng)計(jì)各誘捕器的蟲口數(shù)，依據(jù)雌雄成蟲（活蟲）發(fā)聲的差異，判定雌雄。

1.3 野外誘捕多點(diǎn)驗(yàn)證試驗(yàn) 在篩選試驗(yàn)基礎(chǔ)上，驗(yàn)證誘芯在大范圍的誘捕效能，使用誘芯Ⅱ于2014 年8 月 4 日至 9 月 3 日在陜西寧東旬陽(yáng)壩、寶雞馬頭灘和長(zhǎng)安大壩溝進(jìn)行多地誘捕效果驗(yàn)證，試驗(yàn)地海拔植被情況見(jiàn)表2。誘捕器的掛設(shè)方法同1.2；10 個(gè)重復(fù)。每3 d 收集華山松大小蠹、統(tǒng)計(jì)誘捕量。

表2 華山松大小蠹誘捕驗(yàn)證試驗(yàn)地點(diǎn)的海拔植被情況Tab.2 The elevation and plant constitution of test sites for multi-site trapping verification

1.4 有效誘捕距離試驗(yàn) 湖北神農(nóng)架機(jī)場(chǎng)位于山頂，地勢(shì)平坦，沒(méi)有華山松大小蠹危害，而機(jī)場(chǎng)周邊為華山松大小蠹的危害帶，是研究有效誘捕距離的理想地點(diǎn)。由于陜西誘捕試點(diǎn)區(qū)沒(méi)有這樣的地理?xiàng)l件，故將有效誘捕距離試驗(yàn)放在神農(nóng)架機(jī)場(chǎng)。于2015年7 月22 日—8 月17 日在湖北神農(nóng)架機(jī)場(chǎng)附近，使用誘芯Ⅱ進(jìn)行有效誘捕距離試驗(yàn)。在距離華山松大小蠹危害區(qū)邊緣 50，100，200，300 m 掛置誘捕器，懸掛誘芯Ⅱ；每處理5 個(gè)重復(fù)。于7 月23 日，8 月12 日和8月17 日檢查誘捕效果，統(tǒng)計(jì)總誘捕量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同誘芯野外誘捕效果 誘芯Ⅱ林間誘捕華山松大小蠹效果顯著，單個(gè)誘捕器一天最多誘捕1 652 頭。誘捕期內(nèi)，誘芯Ⅱ平均誘捕 1 070 頭/誘捕器，而誘芯Ⅰ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ，Ⅷ平均誘捕量分別為 29.8，8.2，41.6，0.3，1.5，0.4，8.3 頭/誘捕器，存在顯著差異（F7，32=7.393，P＜ 0.0001）（圖 1）。誘芯Ⅱ平均誘捕華山松大小蠹雌蟲675 頭、雄蟲341 頭，經(jīng)配對(duì)t 檢驗(yàn)，誘捕量雌雄間不存在顯著差異（t-test，t5=2.047，P=0.096）。

圖1 不同誘芯對(duì)華山松大小蠹的平均誘捕量Fig.1 Number of D. armandi captured by 8 designed lures

2.2 野外誘捕多點(diǎn)驗(yàn)證 誘芯Ⅱ在寧東旬陽(yáng)壩、寶雞馬頭灘和長(zhǎng)安大壩溝的平均總誘捕量分別為83.2，113.7，100.5 頭/誘捕器，在不同地點(diǎn)間誘捕量沒(méi)有顯著差異（F2，27=0.724，P=0.496）（圖 2）。多點(diǎn)誘捕證實(shí)誘芯Ⅱ?qū)θA山松大小蠹的誘捕具有普遍性。

圖2 誘芯Ⅱ在多點(diǎn)的誘捕效果Fig.2 Number of D.armandi captured by lure Ⅱat 3 sites

2.3 誘芯Ⅱ有效誘捕距離 在神農(nóng)架機(jī)場(chǎng)距林緣50，100，200，300 m 處平均總誘捕量分別為 43.5，10.9，4.3，2.5 頭/誘捕器（圖 3）。50 m 處的誘捕量顯著高于其他處，而100，200，300 m 處之間沒(méi)有顯著差異（F3，16=3.812，P=0.031），表明誘芯Ⅱ誘捕距離50 m 為最佳。

圖3 誘芯Ⅱ?qū)θA山松大小蠹不同誘捕距離的誘捕量Fig.3 Number of D. armandi captured by lure Ⅱwith different trapping distance

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)證實(shí)誘芯Ⅱ是誘捕華山松大小蠹的高效誘芯，且在華山松大小蠹發(fā)生區(qū)普遍適用，誘殺效果沒(méi)有地區(qū)差異，可廣泛用于華山松大小蠹的誘捕。該誘芯誘捕效率高，誘捕距離遠(yuǎn)，是一種高效靈敏的引誘劑。誘芯Ⅱ是寄主揮發(fā)物組分和華山松大小蠹釋放的特異信息素按一定比例配制而成，林間誘捕表明該誘芯能顯著誘捕華山松大小蠹雌雄成蟲，誘捕量雌雄間不存在顯著差異。

本試驗(yàn)中，華山松大小蠹誘芯的配比是綜合考量同屬的紅脂大小蠹Dendroctomus valens 的研究成果、華山松樹皮揮發(fā)物的組成和鉆蛀期華山松大小蠹揮發(fā)物組分設(shè)計(jì)而成。同屬的紅脂大小蠹主要危害油松 Pinus tabuliformis，α- 蒎烯，β- 蒎烯，3-蒈烯就能起到較好的誘捕效果[27]，故誘芯Ⅰ設(shè)計(jì)成α-蒎烯:β- 蒎烯:3-蒈烯 1∶1∶1。誘芯Ⅱ是在誘芯Ⅰ的基礎(chǔ)上添加了華山松大小蠹揮發(fā)物中的非寄主組分。誘芯Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ是基于華山松樹皮揮發(fā)物的組分及量，添加華山松大小蠹揮發(fā)物中不同的非寄主組分。誘芯Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ是基于華山松大小蠹揮發(fā)物中鑒定的寄主揮發(fā)物組分及量，添加華山松大小蠹揮發(fā)物非寄主組分。試驗(yàn)證實(shí)誘芯Ⅱ能顯著的誘捕華山松大小蠹，而其它配方誘捕效果非常差。分析原因，我們認(rèn)為可能是寄主揮發(fā)物組分配比和添加的華山松大小蠹非寄主組分的共同作用的結(jié)果。關(guān)于是否存在某些驅(qū)避成分，還需以誘芯Ⅱ?yàn)榛A(chǔ)，添加各種成分進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證。

不同誘芯的誘捕試驗(yàn)中，我們對(duì)誘捕到的雌雄比進(jìn)行了分析。首先雌雄的鑒定是依據(jù)大小蠹屬昆蟲雌雄發(fā)聲的差異——雄蟲能產(chǎn)生刺耳的摩擦聲而雌蟲不能[28]，我們只對(duì)誘捕到的活蟲進(jìn)行性別鑒定，這也是為何性別鑒定的蟲數(shù)少于誘捕總蟲數(shù)（1 070 頭/誘捕器）的緣故。本試驗(yàn)中，我們只設(shè)置5 個(gè)重復(fù)，處理內(nèi)各誘捕器誘捕量存在較大差異，導(dǎo)致樣本的方差較大，盡管雌雄間誘捕絕對(duì)數(shù)量相差較大（雌蟲675 頭、雄蟲341 頭），但統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明雌雄誘捕差異不顯著。在后續(xù)的研究中，有待設(shè)置更多的重復(fù)來(lái)驗(yàn)證雌雄間誘捕差異性。

利用植物和昆蟲信息素誘殺害蟲是有害生物防治的發(fā)展方向，然而對(duì)華山松大小蠹引誘劑的研究進(jìn)展比較緩慢[18，29]。據(jù)報(bào)道，唐光輝 等人調(diào)配的誘芯最多誘捕30 頭/誘捕器[18]；陳國(guó)發(fā) 等研制的誘芯誘捕量不到20 頭[29]。本研究中，我們研發(fā)的華山松大小蠹誘芯兩周內(nèi)平均誘捕約1 000 頭/誘捕器，能有效的誘殺華山松大小蠹。華山松大小蠹聚集危害，前期研究發(fā)現(xiàn)華山松大小蠹主坑道為縱坑（長(zhǎng)約40 cm），沿著主坑道兩邊產(chǎn)卵，幼蟲橫向取食（長(zhǎng)約20 ～30 cm），同一水平上5 對(duì)華山松大小蠹繁殖產(chǎn)生的幼蟲就能將韌皮環(huán)剝食盡，切斷華山松樹體營(yíng)養(yǎng)輸送而致死?？紤]到林間危害的特點(diǎn)，依據(jù)林間觀察華山松大小蠹聚集危害華山松樹干，保守估計(jì)100 頭華山松大小蠹成蟲繁殖產(chǎn)生的幼蟲足以致死1 棵華山松，按誘捕量1 000 頭計(jì)算，懸掛1個(gè)誘捕器就能保護(hù)10 棵華山松，經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益顯著。該誘芯不但高效，而且誘捕距離遠(yuǎn)，最佳誘捕距離50 m，建議政府和林業(yè)主管部門積極推動(dòng)該誘捕技術(shù)，大規(guī)模誘殺華山松大小蠹?，F(xiàn)階段，華山松大小蠹處于暴發(fā)態(tài)勢(shì)，單一的防治措施恐難奏效。對(duì)該害蟲的防治，應(yīng)從可持續(xù)控制和加強(qiáng)管理兩方面入手，才能有效治理。當(dāng)前，在全國(guó)華山松大小蠹發(fā)生區(qū)，應(yīng)以華山松大小蠹聚集信息素大規(guī)模誘殺為主，結(jié)合其他防治手段（清除蟲害木和打孔注藥）[15]，降低蟲口密度，控制華山松大小蠹危害的進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延，保障森林健康。

據(jù)林間觀察，華山松大小蠹聚集危害華山松，當(dāng)種群密度達(dá)到一定程度時(shí)，為了避免種群內(nèi)個(gè)體競(jìng)爭(zhēng)，華山松大小蠹將產(chǎn)生一種信息素調(diào)控抗聚集的過(guò)程。下一步，將繼續(xù)深入開(kāi)展聚焦抗聚集信息素研究，研發(fā)華山松大小蠹的高效驅(qū)避劑，利用誘芯的高效引誘和驅(qū)避劑的驅(qū)趕調(diào)控華山松大小蠹的行為，高效誘殺華山松大小蠹，保障華山松安全。