在从化流溪河森林公园,路边几棵古松都死了,只剩下光秃秃的枝干。这些松树得了“癌症”,致癌物质是一种原产于北美洲的外来物种——松材线虫。
1982年首次在中国南京发现松材线虫病,广州市是2006年在流溪河林场发现,两年时间内松材线虫病范围扩大到10倍。所幸,随着防治技术进步,“松癌”已从不治之症过渡到可控防治阶段。
松材线虫
生物属性:原产地为北美洲,成虫虫体长约1毫米,在温度30℃时,4天即可完成一个世代,寄主为松树
传播方式:在我国南方主要以松墨天牛为媒介昆虫进行传播
致病:被其感染的松树,针叶失绿、变黄,后变成黄褐色或红褐色,整株干枯死亡,最终腐烂
防治:松墨天牛定位型引诱以及枯死木覆土、覆草等防治方法
记者手记
大自然是个道行很深的哲学家,所以采写这样的专题,也要开动脑筋才行,脑洞再大也无伤大雅。美国生物学家刘易斯·托马斯的手记能让人透彻生命的来源,一个身高两米以上的人与海底零点几毫米大小的原生物竟然是同一个细胞进化而来,这样的落差除了引发怀疑的瀑布直落九天外,还忍不住打量自身:皮肤里面包裹的秘密,只能跟人生平行地度过了。
“这个共同的单一细胞在地球冷却的时候,由一响雷电赋予了生命。”或许早于人类,松材线虫就进化成一个独立的生物属种了,它们寻寻觅觅着自己如何在地球上生活,发现松树这种美味的食材,于是它们蠕动到松树身上,通过一个裂开的伤口爬进筛管里,不劳而获地吸食通过筛管运输的营养物质,或许一开始它们还有点消化不良,但是时间让它们放弃了一些东西,进化成了适者生存的物种。
话说,虫子把营养给吃了,树怎么活?这就看造化了。在北美洲,松树为了活下来,进化出相应的抗体和免疫机制,逃过一部分虫子,这个过程或许牺牲了很多代松树,无论如何,目前的结果就是松树和虫子和谐共生,其乐融融。松材线虫能生存下来,证明它掌握了一定的生存之道,同样也适用于松树。
但是,在没有任何防卫的松材线虫新领地,比如中国,松材线虫爬上松树,一口咬下去,没有任何危险信号传来,于是它们肆无忌惮地大快朵颐,一代代繁衍下来,不亦乐乎。遭遇此新物种的侵袭,毫无防备的松树只能以死终结。只可惜,那些年很多古松都死于非命……
生物工程师陈纪文说,还需要200-300年的时间才能达到二次演替,而要达到北美洲的和谐状态,则需要上千年的时间。
在30℃环境里,松材线虫4天完成一个世代
4月中旬的一个雨天,记者随同生物工程师陈纪文来到从化流溪河森林公园,由于塌方我们未能上山,所以我们只在山脚下查访了那几棵古松。沿着车道往上走大约100米拐到一条小路上,一株褐黑色的松树赫然而立,很显然,它已经死了,只剩下光秃秃的枝干。不远处,是另一棵约300年的古松,树干上布满了土黄色的针孔,依然枝繁叶茂,这是陈纪文从病中救活的其中一棵。这些松树早年都得了“癌症”,致癌物质是一种外来物种——松材线虫。
松材线虫上世纪入侵中国
松材线虫原产地是北美洲,是一种古老的腔肠动物,200万年前伴随着寄主和传媒的进化一起进化,如今该地区达到了自然的平衡状态。而在其他国家和地区,情况却不容乐观。亚洲地区发现松材线虫的最早记录是1905年在日本长崎,后不断扩展、蔓延,1979年致损失松木243万立方米。
其实,松材线虫并非我们视野里的常客,因为它的成虫虫体长只有1毫米左右,需要借助显微镜才能见到它的真实面目,此外,它的生活方式也很隐蔽;但是它对松树造成的伤害却曾经大面积地占据我们的视野。
我国是1982年在南京中山陵首次发现256棵松树染上了松材线虫病,以后相继在江苏、安徽、广东和浙江等地成灾,几乎毁灭了在香港广泛分布的马尾松林。广东地区是1989年在深圳首次发现,广州市是2006年在流溪河林场发现,当年发生松材线虫病范围1302亩,至2008年扩大到13236亩,两年时间扩大到10倍。
1998年-2000年,国家级松材线虫病工程治理项目落户广东,陈纪文作为一名病虫害防治专家参与其中。
“当时觉得这个项目很有挑战性”,陈纪文回忆当时情况时,首先说了这么一句。今年74岁的他,早年从广外病虫害防治专业毕业,一生都在跟各种各样的害虫打交道。当时,松材线虫病被视为“我国有史以来森林最危险的一种生物灾害”。
调查纠正对天牛的错误认识
“在南方,松材线虫主要是依靠松墨天牛成虫来进行传播的,主要是在天牛补充营养和产卵期间,从而造成松树染病。”陈纪文说,认识到这一点很重要,引发他对松材线虫的思考,要从生态学的角度来进行防治。当时对于天牛也有不少错误的表述,比如有人认为天牛在松树的树根上产卵,每年孵化2-3代,一次可以飞行一公里以上……
生态学研究生物之间的相互作用关系,涉及到生物本身,以及它们食用的原材料和营养物质。因此,研究松材线虫的防治方法,其传播媒介天牛是不可绕开的一环。“当年,也就是1997年左右,施工队伍上山去清理枯死松木,我也跟着上山,去做调查”,陈纪文说,他花了一年多的时间摸清了天牛的生态位,“推翻了当时的一些错误的表述,我用调查法得出了一些事实,天牛是在树冠上产卵而非树根,一次飞行不超过200米,此外一年孵化一代为主。”
那么,松材线虫的生物学、生态学特性,以及如何通过天牛传播的呢?每年秋天,10月份左右,松材线虫在枯死的松树上发育成分散型幼虫,其中一部分虫体体壁变厚,首尾呈现胶体状,变成耐久型幼虫,准备过冬。这些能够过冬的只占到1%左右,99%以上的幼虫全部死亡。“耐久型幼虫是进化过程中形成的一种适应低温的特性,它们可以爬到天牛的身上,”陈纪文说,“每年4-9月份,天牛会陆续到生长不正常(染病、火烧、雷劈、人为等)的松树上产卵,由于树的有效营养成分、产卵时间等因素制约,从卵到幼虫需十几天到几个月的时间。羽化之前,蛹内CO2的浓度远远大于树体,这就相当于释放了一个信号,松材线虫纷纷聚集到周围,俟机爬到天牛的气孔里,每只天牛都可携带成千上万条线虫,最高的纪录是日本发现的一只天牛携带了27万条。我自己观察记录的结果最多的是一次从天牛气孔里分离出了3.8万条线虫。”
“天牛成虫从蛹内飞出来之后急需补充营养,它们喜欢食用健康的一年生松枝的韧皮部,此时线虫就爬出天牛的气孔,从树皮的伤口处爬进去,马上进食,”陈纪文接着说,“如果温度超过28℃,线虫幼虫很快就会变成成虫,然后雌雄交尾、产卵,在30℃的温度环境里,它们4天就能完成一个世代。线虫属于卵胎生,生出来的时候就是一龄幼虫,正常寿命通常是不到一年。产卵期集中在4-9月份,温度低于25℃就会停止产卵。虽然它们的繁殖速度快,但是成活率不高,死亡率超过98%,这也是低等生物的一个特性。”
清理枯死松木技术性很强
松材线虫寄生在松树输送营养成分的筛管中,大量繁殖后可以遍及整棵树,造成筛管堵塞,蒸腾作用降低,植株失水,“表现特征首先是失绿,接着变黄直至红褐色,导致松树死亡。”
病树干枯死亡后,针叶却并不脱落,此时树体上一般有多种害虫栖居,所以这也是松材线虫病防治过程一个重要的步骤:枯死木处理。
“在防治松材线虫病的过程中,除了上述提到的对天牛错误表述外,施工技术也缺乏针对性,清理枯死松木也需要很强的技术性,很多人只是当做赚钱的活儿,并未认真对待。导致带有线虫和天牛的枝条遗留下来,”陈纪文无奈地说道,“松材线虫病中心发生区的所有松树枯死木都属于清除的对象,枯死16个月以上的统称为朽木,仅进行伐除,不用作其他处理。”
其余的怎么处理呢?为此,陈纪文发明了套袋熏蒸法,“伐下来的枯木去皮,纵向连砍数刀,间歇喷洒虫线清乳油,树干锯成100-150厘米长,放进薄膜袋里,用磷化铝熏蒸,可以熏*传媒昆虫和松材线虫。”
为何松材线虫在中国不能与松树和谐共生?
地球上的每一种生物都有其存在的理由和必然性,松材线虫在北美洲生活了已经200万年的时间了,与松树和谐共生,为什么到了中国就变成一种重大灾难呢?陈纪文分析说,马尾松作为一种乡土树种,以前没有出现过松材线虫这种物种,还没有形成免疫力和抗生性。在新的定居地和扩散地,松材线虫蓬勃发展,如果不加以防治会造成大面积松树灭绝,造成水土流失和生物多样性减少。不过,经过二十多年的发展,有些地方的松树似乎出现了抗生性,或许可以提取它们的树液进行研究、培植,看看后代是否具有免疫力和抗生性。
诱*传播媒介松墨天牛
通过1998年-2000年这为期三年的工程,松材线虫防治进入一个转折,“松癌”从不治之症过渡到可控防治阶段;接下来,陈纪文跟松材线虫的交道并没结束,一直到现在,他坚持不懈地追求松材线虫病综合治理的技术进步,形成了一套生态学治理模式。除此之外,在其实验天牛诱饵的过程中,陈纪文无意中发现了利用松林资源解决松材线虫病可持续控制经费的解决方案,他参与编写的《松材线虫病疫木清理规范》和《松褐天牛防治技术规范》曾由国家林业局发布实施,并获得两项发明专利。
流溪河畔的一家小型工厂,院子一角摆满了蓝色的塑料桶,旁边的木架子上堆着马尾松的松针,“桶里是正在发酵的松针”,陈纪文一边说,一边带记者走进车间,只见几个仪器连接在一起的设备正在轰鸣着作业,“这是制作引诱剂松针精油的设备。”而在后院则堆放着类似灯笼、半米高的塔状铁器,这是引诱器。
陈纪文说,生物的行为总是有其特定的物质基础,经过长期观察,发现松树针叶的芳香气味是诱使刚羽化出木的天牛成虫定向飞行、停留在松树林冠层的引诱物质。“用有机溶剂提取法提取松针精油,混合无水乙醇调配成定位型引诱剂,在松墨天牛羽化高峰期使用,平均50亩松林挂放一个诱捕器,每亩每年平均费用只要5元”。
陈纪文接着说,通过解剖定位型引诱剂诱集的天牛雌成虫发现,40%左右的卵巢不含卵,输卵管里没有卵,“由此可以证实雌成虫处于补充营养阶段,其中20%左右的雌成虫消化道没有食物,由此初步确认刚羽化出木的天牛成虫,还没有进入补充营养阶段就被诱集到了。这样,可以降低林间松墨天牛成虫种群密度95%左右,降低当年松材线虫病枯死木发生率40%左右。”
2010年4-6月,陈纪文曾经在流溪河电厂、水坝3000余亩林场试用该法,“一共挂放了97个诱捕器,诱集天牛成虫1342只。2009年电厂、水坝松材枯死木一共596株,2010年度为140株,同比松材线虫病枯死木减少76.6%。随后,松墨天牛定位型引诱剂和产卵型引诱剂全面推广,该方法于2011年5月4日获得发明专利证书。”
一物降一物 白蚁治天牛
在陈纪文介绍的一套生态学治理模式中,上述方法只是其中之一。他说,在研究松墨天牛幼虫自然死亡率与温、湿度关系的过程中发现,天牛幼虫的死亡率与聚集度和温湿系数密切相关。“通过改变松墨天牛小生境的光照强度、温湿系数和聚集强度,可以促进松树枯死木内的蓝变菌中的天牛潜在病原菌,如轮枝菌、白僵菌,以及一些可能产生毒素的曲霉、青霉等大量繁殖,并使处于亚健康状态下天牛的大量罹病死亡,达到防治松墨天牛的目的。”
同时,林间触目可见的土栖白蚁也可以加以利用,通过它们蛀食松树枯死木,进一步加速松墨天牛赖以生存的基质的质变量变,加速天牛死亡。具体的做法是,将枯死木锯倒,连同侧枝一起截成150-200厘米长的木段,选择一块就近林地,把表面杂草和灌木铲光,有土壤的地方挖一土坑,无土壤的地方把地表杂草和枯枝落叶铲光,把截成段的松树枯死木堆放在坑内或地表上面,堆放的体积越大越好,盖上合适尺度的土层,或者枯枝落叶、杂草等。
“这个可称为覆土法或覆草法,2009-2012年曾在广州推广使用4万亩,经处理后,松墨天牛总死亡率达到95%左右,与套袋熏蒸法相比,可以降低松材线虫病枯死木清理费50%左右,而且无需任何化学的或者生物的农药或制剂,具有环保低碳、经济高效的特点。”陈纪文称,他已经将上述方法进行了专利申请。
循环回收实现可持续控制
陈纪文称,通过十多年的广泛考证,已经确信松材线虫仅存在于植物的地上部分,通过土壤传播病虫害的可能性微乎其微。地球上的元素和生物基质如果进入水或土壤的任何一类载体,就进入了生态系统的自我调节和循环之中,成为生态系统的组成部分,人类无论用什么方法都不可能把它们完全排斥出去。
“目前的研究表明,松材线虫进入土壤中生存的时间不超过48小时,进入水中的生存时间极限是多少,虽然没有确切数字,但可以肯定不会很长,至今未见有雨水可以传播松材线虫病的报道。”陈纪文解释,“因此松材线虫是以离散形式存在于寄主植物和传媒昆虫两者之间,在森林生态系统的子系统中参与系统循环。结合上述的介绍和讲解,可以说及时彻底清除松材线虫病枯死木-修理健康松树上的枯死侧枝-清除松墨天牛的孳生材料-松墨天牛引诱剂-诱木-诱木清除,这是一套行之有效的松材线虫病综合治理系统。”
此外,在利用松针提取精油的研究中,意外地回收到松针黄酮和氨基酸,“加工厂院子里那棵龙眼树给了我启示,当时无意把回收物浇到它的根上,第二年增产了近一半”,陈纪文随后作了进一步研究,发现这个回收物是一种有效的有机肥,“经初步测算,每加工1公斤鲜松针的产值最少30元,毛利15元。利用松针深加工获取松林资源产业化的原始积累,并用松针有偿采集换取松材线虫病防治服务费。此外,利用增加生物多样性原理,在松林中间种上松树伴生植物,如山茶科、壳斗科、大戟科、樟科等药用、食用和生物质能植物。从此不再需要政府的公共投入,就能实现松材线虫病可持续控制的长远目标。”
