福建農林大學“林學擔當”系列(四)
鬆材防控二十載 生態屏障筑得牢

鬆材線虫病是由鬆材線虫引起的具有毀滅性的森林病害。福建森林覆蓋率連續40多年位居全國第一,而以鬆樹為主體的森林約佔全省森林總面積的1/4,同樣面臨著鬆材線虫病的威脅。
作為我國南方林業科研的重要陣地,福建農林大學深耕鬆材線虫病防控技術20多年,從基礎研究到技術攻關,從單點突破到體系創新,逐步構建起覆蓋監測、阻斷、治理的全鏈條防控技術體系,為我國南方森林生態安全交出了一份亮眼的“科技答卷”。這支由幾代學者接力的科研團隊,不僅研發出防控鬆材線虫病的系列新技術,更構建了具有福建特色的綜合治理體系,為守護綠水青山提供硬核科技支撐。
福建農林大學深耕鬆材線虫病防控技術20多年,為我國南方森林生態安全交出了一份亮眼的“科技答卷”
技術破題:從病害現象到傳播機制的突破
2000年伊始,面對鬆材線虫病入侵福建的嚴峻挑戰,福建農林大學林學學科積極投身於鬆材線虫病防控技術的研究與創新。森林保護學科負責人陳順立帶領科研團隊,針對鬆材線虫病防控展開了科研攻關,在三大核心領域取得突破:
一是精准解析傳播媒介,首次揭示鬆墨天牛在福建南部地區“兩年3代”的獨特生活史及其擴散機制,闡明其幼虫在樹體的分布規律及受海拔、郁閉度等環境因子影響的規律。
二是創新監測與綠色防控技術,建立了基於神經網絡模型的預測預報技術,實現早期精准預警,篩選出金龜子綠僵菌等高效菌株,並優化形成“誘捕+綠僵菌”等綜合防控體系。
三是深度評估生態影響,量化了病害導致馬尾鬆林生物多樣性銳減及鬆樹生理生化的規律性變化。
上述研究成果在廈門、三明、南平、龍岩等地應用,為福建鬆材線虫病防控提供了有力科技支撐。該團隊主持完成的“閩西北鬆竹主要害虫成災機理及無公害防治關鍵技術”獲2014年福建省科技進步獎三等獎,與福建省林業科學研究院等單位聯合完成的“鬆材線虫病監測及鬆墨天牛綜合控制技術研究”獲2006年福建省科技進步獎一等獎。
技術升華:建立了基於信息素的媒介昆虫鬆墨天牛高效誘捕技術
在業界多年探索實踐中,我國逐步建立了包括檢疫監管、清理鬆枯死樹、林分改造、防治媒介昆虫等在內的鬆材線虫病綜合防控技術。
2010年以來,針對這一技術體系存在成本高、效果不均衡等問題,福建農林大學森林保護學科負責人張飛萍帶領團隊率先研制出基於信息素的媒介昆虫鬆墨天牛高效誘劑配方,發明出活性化合物持久緩釋技術,研建了信息素乙二醇單十一烷基醚低成本規模化人工合成和分離提純工藝,在此基礎上建立了鬆墨天牛高效誘捕技術。
在林間懸挂誘捕器
據介紹,該技術對靶標媒介昆虫的誘捕效率較傳統技術顯著提高,且主要誘捕尚未繁殖后代、尚未進入鬆材線虫脫落傳播高峰期的鬆墨天牛成虫,是國內首個既能快速控制鬆墨天牛種群,又能顯著抑制鬆材線虫病擴散蔓延的誘捕技術。
2013年至2015年,福建泰寧利用該項技術,結合清理鬆枯死樹,將世界地質公園、世界自然遺產、國家5A級旅游景區內29個林班近4萬畝發病鬆林中的死亡鬆樹由17000多株/年下降至40多株/年,實現了“有病不成災”的防控目標。此后,該項技術在我國21省推廣應用了4000多萬畝,獲2018年度福建省科技進步獎一等獎,在遏制我國鬆材線虫病擴散蔓延中發揮了重要作用。
體系構建:突出智慧和綠色的多技術融合織密防護網
依托“農林生物安全全國重點實驗室”——福建省屬高校牽頭建設的唯一一所全國重點實驗室,福建農林大學森林保護學科持續針對鬆材線虫病防治中存在的問題,在疫情早期監測預警、新型生防工程菌研發、鬆天牛小首螨新天敵開發利用、新型殺線劑研制等方面取得突破性進展。
——早期監測預警:率先開發出無人機大尺度鬆材線虫病早期監測預警技術。針對該病潛伏期長,林間存在大量“無症狀感染者”的問題,開發出基於特征光譜的無人機感病鬆樹監測預警技術,獲得3個感病早期馬尾鬆的特征波段,結合病害早期診斷指數,能夠區分早期無症狀感病馬尾鬆、健康馬尾鬆、非馬尾鬆林木和草地等植被等信息,從而識別出林間感病早期馬尾鬆,識別率高達85%。
——微生物工程菌:率先研發出媒介昆虫鬆墨天牛轉基因高效生防工程菌。針對鬆墨天牛幼虫隱蔽在樹干中難以防治的瓶頸,通過分子改造獲得高毒力Cry3Aa-T毒素,以鬆樹和天牛腸道優勢共生菌沙雷氏菌BRC-CXG2菌株為生物載體,利用基因編輯技術構建出能穩定表達並外分泌Cry3Aa-T毒素的微生物工程菌。該菌可通過航空器大面積接種,在鬆樹體內長久定殖和傳導,對天牛成虫致死率約75%,對天牛幼虫致死率為100%,具有持久高效、低成本、便於野外作業等特點。
——鬆天牛小首螨:首次發現並命名鬆天牛小首螨新物種,發現該螨是鬆墨天牛成虫攜播螨,具有可通過天牛成虫攜帶傳播、對鬆墨天牛卵寄生致死率高、繁殖周期短等特點。作為世界上第一個被系統深入研究和實踐應用的小首螨科物種,弄清了該螨的行為學、生物學和生態學特性,建立了該螨規模化人工擴繁和野外應用技術體系,林間鬆墨天牛成虫攜螨率達56%,對攜螨天牛卵致寄生死率達81%,是迄今為止首個鬆墨天牛卵期生物防治技術產品。
——鬆墨天牛抗菌肽:率先在媒介昆虫鬆墨天牛免疫反應中被發現抗菌肽MaltDef1,建立了MaltDef1規模化人工合成技術,証明了該抗菌肽可通過細胞膜損傷和胞內靶向機制實現對鬆材線虫的高效控制作用,使線虫出現體壁破裂、體液外溢、體內出現大液泡等現象,2小時內對鬆材線虫的致死率高達99.7%,半致死濃度為20.182 mg/L,表現出快速高效控害和綠色環保的優勢。
——內吸性殺線劑:針對目前化學殺線劑存在無內吸活性、無法通過噴洒施藥防治鬆材線虫的問題,率先研發出適用於航空器大面積噴洒施藥的氟吡菌酰胺粉劑和懸浮劑,可被樹體吸附和系統傳導,具有持效期長、便於復雜野外山地環境操作等優點,對鬆材線虫病的預防效果高達70%-90%。
從校園裡的科研苗圃到細密的防控網絡,福建農林大學林學學科的科研團隊正以科技力量守護著我國南方森林生態安全。他們朝著綠色持久高效防控理念不斷探索,不僅為鬆材線虫病的防控提供了福建方案,更成為全國森林健康管理創新領域的排頭兵。(文/陳偉 圖/福建農林大學)
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