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淺談森林病蟲害的防治策略
論文關(guān)鍵詞：森林病蟲害；林林保護(hù)；遺傳
論文摘要：近半個世紀(jì)來，森林病蟲害的防治取得了長足的進(jìn)步，但也面臨著許多新問題�；瘜W(xué)防治以產(chǎn)生目標(biāo)生物的抗性、誤殺天敵生物以及污染等問題備受批評。生物防治以能克服上述缺點(diǎn)而被寄予厚望，也取得了一些成績，不過仍有許多缺陷，如缺少人工釋放的天敵生物種群持續(xù)存在的生態(tài)學(xué)動態(tài)證據(jù)，生物防治的研究者考慮更多的是食物鏈而不是食物網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系等等，在森林病蟲害的生物防治方面，沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，也沒有成功的事例表明在人工的或人工干預(yù)的森林生態(tài)系統(tǒng)中，建立了對森林病蟲害控制持續(xù)有效的天敵生物種群。
由于生物防治的步履維艱，加上相關(guān)學(xué)科發(fā)展的推動，抗病抗蟲選種、育種的研究形成了熱點(diǎn)。特別是隨著生物工程技術(shù)的進(jìn)步，DNA(基因)重組技術(shù)突破了遠(yuǎn)緣雜交不親和性的困難，為抗性育種開辟了新的途徑。多年來的抗性育種研究結(jié)果，使各國對主要的威脅性森林病蟲害基本都提出了可用于發(fā)展的抗病、抗蟲樹種。但基因工程育種也不是萬能的，有一個新的問題可能會產(chǎn)生：寄主抗性的喪失速度或者說有害生物對寄主的適應(yīng)速度似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于我們的育種速度。加之關(guān)于有害生物對這些抗性樹種的適應(yīng)性分化的研究十分貧乏，而缺少對這些抗性樹種的抗性持續(xù)性的把握。這對于森林病蟲害的防治又構(gòu)成了潛在的威脅。
面對病蟲災(zāi)害造成的巨大損失，認(rèn)清上述問題的嚴(yán)重性后，在全球可持續(xù)的背景下，森林資源保護(hù)學(xué)者提出了“有害生物持續(xù)治理(Sustainable Pest Management)”、“森林(ForestHealthProtection)”等思想。意義在于著重強(qiáng)調(diào)提高森林自身的調(diào)控能力和抵抗力。提出有害生物的綜合治理(IntegratedPest·Man·agement，IPM)應(yīng)逐漸向有害生物的生態(tài)治理(EcologicalPestMan·agement，EPM)發(fā)展，這是一個策略轉(zhuǎn)移的根本方向。
對于現(xiàn)有的、具有一定生態(tài)系統(tǒng)性的人工林，采取改造提高其自我調(diào)控病蟲災(zāi)害的能力，運(yùn)用對環(huán)境和其它有益物種的生存和發(fā)展影響較小的各種措施，將有害生物控制在生態(tài)和效益可接受(或允許)的低密度，并在時空上達(dá)到持續(xù)控制的效果。對于現(xiàn)有的、不具有生態(tài)系統(tǒng)性的人工林，采取以基因工程為主的技術(shù)措施，培育適應(yīng)立地生態(tài)環(huán)境的抗性樹種，逐漸取代現(xiàn)有弱抗性或抗性衰退、喪失的樹種。對于將有的人工林，采取生態(tài)控制的策略，從造林開始就將病蟲災(zāi)害的自我控制作為和高質(zhì)高產(chǎn)同等重要的目標(biāo)，以期得到自組織的人工林生態(tài)系統(tǒng)，將有害生物控制在生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益町接受(或允許)的低密度，并在時空上達(dá)到持續(xù)控制的效果。對于將有的樹木個體簡單集合的人工林，采取以基因工程為主的技術(shù)措施，創(chuàng)造抗性樹種，并根據(jù)其抗性衰退、喪失的速度，或有害生物對抗性樹種適應(yīng)性進(jìn)化的速度和周期，持續(xù)地培育適應(yīng)立地生態(tài)環(huán)境的抗性樹種。
因此，森林及樹木病蟲災(zāi)害的生態(tài)控制技術(shù)和遺傳(基因)控制技術(shù)是實(shí)現(xiàn)我國森林保護(hù)策略轉(zhuǎn)移和扭轉(zhuǎn)被動局面的關(guān)鍵技術(shù)。
傳統(tǒng)觀念中，森林保護(hù)是林木遺傳育種學(xué)者培育出良種、造者進(jìn)行造林之后才提到日程上的工作，林木育種學(xué)者并沒有把持續(xù)抗性作為和產(chǎn)量、質(zhì)量同等重要的目標(biāo)進(jìn)行育種，造林學(xué)者也沒有把病蟲災(zāi)害的自我調(diào)控作為和產(chǎn)量、質(zhì)量同等重要的目標(biāo)進(jìn)行造林。可以說，現(xiàn)在進(jìn)行保護(hù)的森林幾乎沒有任何抵抗病蟲害的機(jī)制存在，一旦病蟲災(zāi)害大發(fā)生、大流行，森防工作者使出渾身解數(shù)也難以使樹木死里逃生。因此，在未來，森林保護(hù)學(xué)應(yīng)是林木遺傳育種學(xué)和造林學(xué)的學(xué)科。只有這樣，才能真正將病蟲災(zāi)害的生態(tài)防御策略和基因防御策略貫徹到生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，從根本上防治病蟲害。
生態(tài)控制的原理在于系統(tǒng)生態(tài)學(xué)。一個平稀的生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，物種之間協(xié)同進(jìn)化，不同種的有機(jī)體或亞系統(tǒng)協(xié)調(diào)共生、互惠互利，和諧高效利用系統(tǒng)的能量，系統(tǒng)中的所有生物都占領(lǐng)著一切可利用的生態(tài)位、攝取一切可利用的能量，從而形成最佳的物流與能流利用狀態(tài)，使整個系統(tǒng)表現(xiàn)出高效和諧的持續(xù)發(fā)展。在這種協(xié)同進(jìn)化過程中，物種常表現(xiàn)出抗逆性和變異性，這些抗逆性和變異性的基礎(chǔ)來源于物種基因的調(diào)控表達(dá)和變異。因此，自然森林生態(tài)系統(tǒng)中各種組分形成的各級結(jié)構(gòu)具有自我協(xié)調(diào)、自我組織、自我維持的穩(wěn)生機(jī)制，這種機(jī)制構(gòu)造了系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能，從而起到對病蟲災(zāi)害的可持續(xù)控制。
遺傳控制得以實(shí)施的基礎(chǔ)是以基因工程為主導(dǎo)的現(xiàn)代育種技術(shù)。從林木或其它動植物體內(nèi)定位到抗病、抗蟲基因，并將其克隆、轉(zhuǎn)入到林木體內(nèi)，表達(dá)出對特定或大多數(shù)病蟲害的持續(xù)高抗性。目前，涉及遺傳轉(zhuǎn)化的樹種已達(dá)9科19屬近30種。一些重要的樹種如楊樹、歐洲落葉松等已獲得了轉(zhuǎn)基因植株。在報(bào)導(dǎo)的林木基因工程的目的基因中，抗性基因的種類最為豐富，包括了抗蟲基因、抗病基因、抗鹽基因、抗寒基因以及抗除草劑基因。
對林木病害的遺傳控制應(yīng)該考慮兩個方面，這是由于具有兩種不同的林木病害類型。對于病原主導(dǎo)性病害，寄主一般體現(xiàn)為寡(或單)基因控制的垂直抗性，相應(yīng)的病原致病基因也是寡(或單)基因，這樣便于克隆抗性基因以抑制致病基因的表達(dá)；對于寄主主導(dǎo)性病害，寄主則往往體現(xiàn)為多基因控制的水平抗性，病原的致病性也往往是多個基因的表達(dá)，因此不利于克隆特定的抗病基因以表達(dá)抗性。寄主主導(dǎo)性的病害是由不良因素(逆境)造成樹木生長勢下降而誘發(fā)產(chǎn)生的，因此，這類病害又稱作生態(tài)性病害。例如楊樹潰瘍病、爛皮病，它們一般是在環(huán)境脅迫引致樹皮膨脹度低于80%時才能夠發(fā)生。因此，如何提高樹木生長勢，增加抵抗逆境脅迫能力是防治樹木生態(tài)性病害的根本。在抵抗這類病害的基因工程中，應(yīng)轉(zhuǎn)入能夠提高樹勢、強(qiáng)固細(xì)胞壁的抗?jié)B透脅迫基因。
生態(tài)性病害的病原主要是一些具腐生性弱寄生性病原真菌，廣泛地存在于自然界中及潛伏侵染于樹木體內(nèi)。生態(tài)逆境是這類病害的主要誘因，當(dāng)逆境生態(tài)因子導(dǎo)致樹木生長勢下降至某一個閾值時，病原一寄主復(fù)合體開始病理過程，使寄主細(xì)胞、組織發(fā)生病變，表現(xiàn)出枯梢、枝干潰瘍或腐爛等癥狀，影響樹木的生長，嚴(yán)重時造成樹木的死亡。生態(tài)性病害由于病原菌具有潛伏侵染的特性、可長期潛伏在樹木體內(nèi)，因此具有隱蔽性；由于氣候生態(tài)逆境是其主要誘引，因此具有突發(fā)性。
這類病害在北美、歐洲以及東北亞分布廣泛，各國在經(jīng)歷了化學(xué)防治的失敗后，目前的研究都集中在抗性育種和集約栽培上，試圖通過提高抗逆性和抗病性以及提高樹勢來最終達(dá)到控制病害的目的。
生態(tài)性病害由于具有隱蔽性和突發(fā)性，因此，控制的根本途徑是生態(tài)控制技術(shù)。對于客觀上具有或可能出現(xiàn)一定演替過程、形成一定自組織性而具有一定程度自我調(diào)控病蟲災(zāi)害的功能的人工林生態(tài)系統(tǒng)，其病蟲災(zāi)害生態(tài)控制的研究趨勢是：從喬、灌、草及農(nóng)作物多植物種合理配置人手，提高系統(tǒng)內(nèi)的生物多樣性，改造現(xiàn)有林和營造混交林，為系統(tǒng)的演替過程構(gòu)建初始可啟動狀態(tài)，使其伴隨演替過程逐步最大程度地實(shí)現(xiàn)自組織性，從而形成一定程度的抗逆補(bǔ)償功能和自我調(diào)控病蟲災(zāi)害功能。同時輔助以環(huán)境允許的人為措施，將病蟲災(zāi)害控制在允許水平。對于城市綠化樹木和干旱及半干旱地域的造林樹木，客觀上很難或不可能形成一定自組織性的人工林生態(tài)系統(tǒng)，其生態(tài)性病害生態(tài)控制的研究趨勢是：通過樹木根系和根際土壤生態(tài)環(huán)境的改造，使其形成及促進(jìn)根系的發(fā)育和發(fā)達(dá)、水分和養(yǎng)分的持續(xù)有效利用、病菌侵染和侵入后的抑制功能等，從而樹木、提高樹勢、增強(qiáng)樹木的抗逆性和抗病性，達(dá)到持續(xù)、有效控制病害的目的。
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