CN102125024A

CN102125024A - 一种鞘翅目林木害虫的辐照灭虫方法

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Publication number: CN102125024A
Application number: CN2010102327202A
Authority: CN
Inventors: 詹国平; 王跃进; 王新; 李柏树; 覃怀莉; 刘志群; 徐亮; 刘志杰; 周景清
Original assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Current assignee: Chinese Academy of Inspection and Quarantine CAIQ
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2011-07-20

Abstract

本发明公开了一种鞘翅目林木害虫的辐照灭虫方法，属于核技术应用与森林保护领域。本发明主要利用电离辐射能够有效穿透原木及其制品，破坏其携带的天牛类和小蠹类鞘翅目害虫的生长发育器官和繁殖器官，阻止害虫发育和繁殖。使用60-200Gy低剂量的高能X射线或γ射线，阻止幼虫化蛹，导致蛹和成虫死亡或丧失繁殖能力。本发明可有效防止原木及其制品携带鞘翅目害虫的传播和扩散，保护森林和生态环境安全。该方法是一种替代溴甲烷熏蒸的害虫杀灭新技术，具有高效、经济、对环境友好等特性。

Description

一种鞘翅目林木害虫的辐照灭虫方法

技术领域

本发明涉及原木及其制品携带的鞘翅目林木害虫的辐照灭虫方法，属于核技术应用与森林保护领域。

背景技术

我国森林资源十分有限，大量砍伐已经使天然林遭到严重破坏，极大地威胁着我国生态环境安全。为了保护生态环境，1998年国家实施天然林保护工程，国内原木产量以10％左右的速度逐年递减。原木是我国的战略物质，国内对进口原木需求量与日俱增，主要用于解决因禁伐、限伐后的地区性用材缺口；满足国内胶合板工业生产的需求；满足我国建筑装潢、家具生产需用的各种热带阔叶木及东南亚、亚洲高档木材。年进口量在2000万立方米以上，目前，我国已成为仅次于美国的世界第二大木材进口国。但是，原木携带的大量危险性有害生物又对我国生态环境构成了潜在的巨大威胁，如红脂大小蠹、松墨天牛、松材线虫、美国白蛾、湿地松粉蚧等检疫性有害生物入侵并在国内肆意蔓延，给我国林业造成了极为惨重的损失。

因此，为了保护我国现有的天然林资源，特别是保护我国长江、黄河源头等脆弱的生态环境，实现可持续发展，落实国家实施西部大开发的战略，全面建设小康社会，2001年2月6日，原国家出入境检验检疫局、海关总署、国家林业局、农业部、对外贸易经济合作部等“五部委”联合发布《2001年第2号公告》，提出了对进口原木的检疫要求，要求进口原木带有树皮的，应当在输出国家和地区进行有效的除害处理。

自2004年起，仅绥芬河、满洲里和二连每年从俄罗斯入境原木就多达1000万立方米以上，溴甲烷熏蒸是目前唯一有效的检疫处理方法。在这些口岸大量使用溴甲烷熏蒸，造成了一定的环境污染，熏蒸场地附近居民意见比较大，长此以往不利于社会稳定和和谐社会的构建。在长达半年的冬季，这些地方气温低于5℃，不能进行熏蒸，又加大了危险性有害生物入侵的风险。不仅如此，溴甲烷具有破坏臭氧层的作用，根据《蒙特利尔议定书》要求，必须逐步淘汰，虽然目前在检疫处理中使用属于辖免的范畴，但也面临着逐步受到限制的挑战，如欧盟自2010年5月1日开始禁止在木质包装处理中使用溴甲烷熏蒸。

辐照处理具有安全高效、不污染环境、不受环境温度限制等特点，是替代溴甲烷熏蒸的主要技术方法，辐照技术成为国际上十分关注和具有良好发展前景的除害处理方法。国际植物保护公约于2003年制定了《辐照处理作为检疫处理措施准则》(ISPM 18)，并于2009年制定了8种(类)实蝇辐照处理的剂量标准，列入第28号标准《限定性有害生物的植物检疫处理准则》(ISPM 28)中。从2004年开始，澳大利亚的芒果、荔枝、木瓜等经过辐照处理后输往新西兰，开始了辐照处理作为检疫处理方法在国际贸易中的应用。美国也从2006年开始，先后与印度、泰国、越南、墨西哥等国签订了进口水果检疫辐照处理的协议，2007年正式实施。上述国家的芒果、荔枝、山竹、凤梨、火龙果等水果经过400Gy(最低吸收剂量)处理后输往美国，进一步扩大了辐照产品的国际贸易。高能X-射线和γ-射线能够有效穿透原木，虽然应用低剂量不能立即杀死进口原木和木材携带的天牛类、小蠹类等鞘翅目害虫，但能够阻止这些有害生物发育或繁殖，因此，必将成为原木及其制品检疫处理的发展方向。

使用辐照技术作为灭虫方法，需要确定经济、有效的最低吸收剂量。对于原木及其制品，主要的、具有重要经济意义的害虫是天牛类和小蠹类等鞘翅目害虫，携带不同龄期的幼虫、蛹或成虫等。目前还缺乏针对这3种主要虫态的辐照灭虫方法，特别是关于既满足检疫处理要求又经济有效的最低吸收剂量的技术指标和方法。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是确定对原木及其制品携带的鞘翅目害虫致死或不育的最低吸收剂量，解决制约辐照处理应用的技术瓶颈问题，在保证检疫安全性的前提下，又使辐照处理达到快速、经济的要求，既保满足口岸快速处理的需要，又产生明显的经济效益。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

应用Co⁶⁰或Cs¹³⁷产生的γ射线、机器源产生的其能量高于4Mev的高能X射线、或联合应用γ射线和高能X射线，辐照处理原木及其制品携带的鞘翅目害虫，因为γ射线和高能X射线能有效穿透原木及其制品，导致害虫死亡、阻止害虫发育或繁殖。

应用Co⁶⁰或Cs¹³⁷产生的γ射线、机器源产生的其能量高于4Mev的高能X射线、或联合应用γ射线和高能X射线，卵和幼虫耐辐照能力较弱，其最低吸收剂量为60-100Gy；蛹和羽化初期的成虫耐辐照能力较强，最低吸收剂量为100-200Gy。因为在不同时期，害虫的虫态分别为幼虫、卵和幼虫、蛹和初期成虫，分别采用不同剂量进行处理，可有效降低处理成本。

应用Co⁶⁰或Cs¹³⁷产生的γ射线、机器源产生的高能X射线、或联合应用γ射线和高能X射线，辐照处理原木及其制品携带的鞘翅目害虫，其辐照处理条件为自然空气环境，因为在人工调节的低氧或厌氧环境中，害虫对辐照损伤的修复能力增强，从而导致其耐辐照处理能力增强。

利用高能X射线或γ射线能够有效穿透原木及其制品，以及低剂量的电离辐射能导致害虫死亡、发育停止、繁殖能力丧失等特性，有效防止原木及其制品携带鞘翅目害虫的传播和扩散，是一种替代溴甲烷熏蒸的害虫杀灭新技术，适于常温下及低温下应用，是一项很有前景的应用技术。根据原木及其制品中携带鞘翅目害虫的虫态，选择不同的最低吸收剂量，达到既能快速高效地杀灭有害生物，又能降低处理成本的目的。

本发明具有以下优点：

本发明的方法可以在常温下及低温下使用，为低温季节原木及其制品的处理提供了有效的解决办法，满足了进出境工作的需要；该方法属于无污染的对环境友好的处理技术，可以替代溴甲烷熏蒸，有效减少了溴甲烷使用，保护环境；另外，本发明提出了使用不同剂量处理不同季节的害虫虫态，可以提高处理效率、节约能源和降低生产成本。

具体实施方式

实施例1

在温度为22～25℃下，用9Mev直线电子加速器产生的X射线辐照天牛类害虫光肩星天牛的卵，处理后观察辐照阻止卵孵化的效果。辐照剂量分别为5～30Gy，每一处理的试验对象为30头，结果如表1所示，5Gy和10Gy处理2个月后各孵化出2头幼虫，当辐照剂量达到15Gy时，未见幼虫，表明卵全部死亡。该结果说明，高能X射线能够延缓卵的发育，而且15Gy是阻止光肩星天牛卵孵化的有效剂量。

表1.高能X射线辐照对光肩星天牛卵孵化的影响

实施例2

在温度为18～20℃下，用9Mev直线电子加速器产生的X射线辐照处理天牛类害虫光肩星天牛的5龄老熟幼虫，处理后观察辐照阻止幼虫化蛹的效果。辐照剂量为10～60Gy，每一剂量辐照70头，试验结果如表2、3所示，其中LD₉₉为死亡率为99％时需要的最低辐照剂量，LD_99.9968表示死亡率为99.9968％时需要的最低辐照剂量。结果说明：(1)随着辐照剂量的增加，光肩星天牛幼虫的死亡率逐渐提高，化蛹率和羽化率明显下降。其中30Gy完全阻止成虫出现，50Gy能够完全阻止化蛹。(2)机率值分析结果的异质因子(heterogeneity)很小，仅为0.02，而且99％死亡率所需剂量与试验中结果也很相近，说明分析结果有效，可以采用55～65Gy的辐照剂量处理携带幼虫的杨树原木，阻止幼虫继续发育。

表2.高能X射线(9Mev)辐照光肩星天牛5龄老熟幼虫的死亡情况

表3高能X射线(9Mev)辐照光肩星天牛幼虫死亡的机率值分析结果

*：Y死亡机率值，D吸收剂量。

实施例3

在我国南方，松墨天牛一般于5月初开始化蛹，2007年4月下旬采集5龄老熟幼虫，对其进行20-60Gy高能X射线(9Mev)辐照，每个处理的试虫数量为50头，处理后在25±2℃，60-70％R.H.条件下饲养观察。其化蛹、羽化结果(见表4)表明，随着辐照剂量的增加，幼虫死亡率增加，化蛹率及成虫羽化率下降。阻止幼虫化蛹的剂量高于45Gy，小于60Gy。采用机率值分析方法，推算害虫死亡率达到99.9968％的剂量作为检疫处理的有效剂量，结果(见表5)中异质因子(heterogeneity)是反映回归结果与试验数据差异程度的重要指标，其数值越小，拟合效果越好。本试验中异质因子数值较小，而且预测的剂量(LD₉₉)与试验结果基本符合，所以，完全阻止松墨天牛老熟幼虫化蛹的检疫辐照剂量为61.4Gy(55.5～72.6Gy)。

表4.高能X射线(9Mev)松墨天牛5龄老熟幼虫辐照处理的化蛹、羽化及繁殖结果

表5高能X射线(9Mev)辐照松墨天牛老熟幼虫死亡的机率值分析结果

实施例4

表6.携带光肩星天牛幼虫杨木γ射线辐照的结果

*辐照木段中幼虫经室内饲养7～35天后完全死亡，对照木段中幼虫35天的死亡率为14.0％。

2004年4月从田间采集携带光肩星天牛幼虫的杨树木段，在15～20℃条件下用Co⁶⁰产生的γ射线辐照，辐照剂量为60Gy，每个处理的木段为15根，对照60根，辐照后2个月，对照木段中有成虫大量飞出，但取出4根辐照的木段检查，未见化蛹，其幼虫腹面的前胸部或者尾部形成黑色或黑褐色的辐照斑。8个月后破开木段检查木段中天牛死亡情况(见表6)发现，未经辐照的木段中成虫羽化率为92.5％，幼虫死亡率为2.5％，还有5％的幼虫仍然存活。说明辐照前该批杨树木段中绝大部分为5龄老熟幼虫，而且能够在砍伐后的木段中正常发育。辐照处理的幼虫没有化蛹，死亡率为99.2％，存活的幼虫(0.8％)为4-5龄，经室内饲养在化蛹前死亡。由此说明，γ射线与高能X射线辐照处理的效果相同，60Gy是阻止光肩星天牛幼虫化蛹的有效剂量。

实施例5

为观察低温对辐照处理效果的影响，2007年12月从田间采集携带光肩星天牛幼虫的杨树木段，在室外低温环境(～0℃)和室内(16～20℃)保存木段3周，然后进行Co⁶⁰-γ射线辐照处理，辐照剂量为38.8～57.4Gy(用Frick剂量计检测距离辐照源最远、中间、最近处的吸收剂量分别为35.3、49.1、56.1Gy)。2008年7月检查辐照处理的效果，结果(见表7)说明，低温与常温条件下辐照处理效果未见差异，部分木材中幼虫的吸收剂量为40Gy(35.3～49.1Gy)，辐照后幼虫的化蛹率分别为1.93％和2.35％，幼虫死亡率接近98％，也与机率值分析结果LD₉₉要求剂量41.7Gy较为接近，不能完全阻止幼虫化蛹，但能完全阻止出现成虫，与实施例2中裸虫室内辐照试验中40Gy的结果接近。根据实施例4的结果，说明在低温和常温条件下，60Gy是有效阻止光肩星天牛发育的检疫处理剂量。

表7.携带光肩星天牛幼虫杨木低温与常温γ射线辐照的对比试验结果

*幼虫经室内饲养42天后全部死亡。

实施例6

分别采集田间发育的或室内饲养的携带落叶松八齿小蠹(Ips subelongatus Mots.)幼虫(少部分已化蛹)的落叶松木段，使用Co⁶⁰产生的γ射线辐照处理，处理剂量为20～140Gy，每个处理用木段6根，处理后在室温条件下饲养，每一处理中放入2根不带虫的新鲜落叶松木段，幼虫辐照能发育为成虫，成虫继续钻蛀新的落叶松形成母坑道和子坑道，其中母坑道表示成虫具有侵染能力和产卵能力，子坑道表示发育出子代幼虫。处理的结果(见表8)说明：20-140Gy范围内的7个剂量处理后，幼虫都能够发育为成虫，其中20-60Gy处理后发育出的成虫可以浸染新木段并发育出F₁成虫，其成虫数量随辐照剂量的增加而减少；80Gy以上剂量辐照后幼虫虽然能发育为成虫，但这些成虫未能在新木段上留下母坑道和产卵室，表明辐照致使其丧失繁殖能力。因此，以幼虫辐照后阻止其产生具有繁殖能力的成虫作为不育标准，则落叶松八齿小蠹幼虫不育的剂量为80Gy。

表8.原木中落叶松八齿小蠹幼虫γ射线辐照处理的发育情况

*树皮基本被完全取食，虫道多而且相互交错，致使无法准确统计数量。

实施例7

在室温条件下饲养落叶松八齿小蠹，待其发育为蛹和初期成虫时，将木段进行γ射线辐照处理，剂量为20-140Gy，每一剂量辐照5根木段，处理后分为3根、2根的两组，分别放入新鲜落叶松木段供发育的成虫钻蛀、产卵和发育。检查新旧木段内落叶松八齿小蠹的结果(见表9)说明：

(1)20-140Gy等7个剂量处理后，都能发育为成虫，其数量随剂量的增加而减少，表示剂量增加后蛹和成虫死亡增加；

(2)20-100Gy辐照发育的成虫在新木段上留下子坑道，表明其具有浸染(钻蛀)新的木段能力，还能成功繁殖下一代。

(3)120Gy及以上剂量辐照处理后，部分成虫在新木段上留下母坑道和产卵室，但没有子坑道出现，说明其成虫可以钻蛀新的木段，但没有能力繁殖下一代。

所以，以不能出现F1代幼虫作为不育剂量标准，那么，落叶松八齿小蠹蛹及初期成虫的不育剂量为120Gy。

表9.γ射线对落叶松八齿小蠹蛹和初期成虫发育的影响

*坑道交错，数量众多，不能准确统计。

实施例8

松墨天牛(Monochamus alternatus Hope)不仅能够严重危害松树，而且其成虫还是松材线虫这种全世界都普遍关注的检疫性有害生物的主要传播媒介。用田间采集的老熟幼虫，在室内用人工饲料饲养至化蛹，将5-9天蛹龄的蛹进行辐照处理，每一剂量的处理对象数量为60头，处理后待其羽化，畸形成虫基本不能活动，丧失交配能力，即丧失繁殖能力；羽化的正常成虫与未辐照成虫配对，观察其繁殖能力，结果(见表10)说明：

(1)畸形成虫出现的比例随蛹龄的增加而减少，表明蛹龄越长其耐辐照处理能力越强；

(2)雌性蛹经40Gy辐照后，羽化的雌虫未产卵，其不育剂量小于40Gy；但雄性蛹经100Gy辐照后，其F₁代卵仍然能够孵化，其不育剂量为120Gy。

表10.高能X射线(9Mev)松墨天牛5～9天蛹辐照处理的羽化及繁殖情况(2007年，北京)

实施例9

表11.高能X射线(9Mev)松墨天牛雌虫辐照处理的生长及繁殖结果

田间采集松墨天牛的老熟幼虫，在室内用人工饲料饲养至化蛹、羽化，将不同虫龄的雌虫用9Mev高能X射线辐照处理，每一剂量的处理对象数量为25、30头，处理后雌虫与与未辐照雄虫配对，观察其繁殖能力，结果(见表11)说明：

(1)辐照雌虫的存活时间在不同剂量之间差异并不明显，但它们都显著小于未辐照雌虫(df＝5，F＝56.32，P＜0.0001)；而且辐照雌虫的产卵量也明显低于未辐照雌虫。

(2)虫龄越大，耐辐照处理能力越强。2005年试验中3-5天雌虫经60Gy辐照后即不能产卵，但7～10天雌虫100Gy辐照后仍然能够产卵并孵化出幼虫；2007年使用100Gy分别对2-3天和7-8天雌虫辐照处理，他们的产卵及繁殖能力也存在明显差异；对于11天的雌虫，140Gy还不能完全阻止其产卵，但卵不能孵化。所以，本试验可以得出结论，7天以下雌虫的不育剂量为60-80Gy；7-11天雌虫的不育剂量为140Gy。

实施例10

2006年田间采集云杉小墨天牛成虫，对雌虫采用60-140Gy的高能X射线辐照处理，每一剂量的处理数量为55头，其中30头与未辐照雄虫配对饲养，25头与同剂量辐照雄虫配对，观察其繁殖能力，产卵和幼虫孵化的结果(见表12)说明：

(1)雌虫辐照后的产卵数量明显降低，但不同剂量处理间不表现明显差异；

(2)雌虫和雄虫都经过辐照交配，60Gy即能阻止雌虫所产卵孵化出幼虫，因此，60Gy是雌雄两性成虫辐照处理的不育剂量；但雌虫辐照与未辐照雌虫交配，120Gy处理后幼虫孵化率为0.66％，所以，完全阻止雌虫不育的剂量需要140Gy。

(3)应用机率值分析方法，对辐照雌虫所产卵的孵化率进行分析发现，在95％置信水平下，阻止99％和99.9968％幼虫孵化的不育剂量分别为115.0Gy(100.7-151.1)、201.0Gy(160.5-316.9)。

表12.田间采集云杉小墨天牛成虫高能X射线(9Mev)辐照结果

*字母表示产卵量在1％显著水平上的差异

实施例11

松十二齿小蠹(Ips sexdentatus)可侵染松树、杉树等活立木，为鞘翅目中危害针叶树的先锋种。2005年和2007年分别采集其当年新生代成虫进行高能X射线辐照处理，处理对象数量分别为60、150头，处理后在新鲜油松木段上饲养，观察其繁殖能力。处理后2个月检查其繁殖结果(见表13)说明：未辐照的小蠹及20-60Gy处理的小蠹能够在油松木段上繁殖出F₁代成虫；80-120Gy处理后在油松的形成层上留下子坑道，说明可以发育为幼虫或蛹；140Gy以上剂量处理后能够浸染和取食，并留下产卵室，但没有子坑道，表示所产卵未发育为幼虫。因此，以成虫辐照后不能成功发育为幼虫作为辐照不育剂量的标准，则阻止十二齿小蠹当年新生代成虫繁殖下一代高能X射线辐照处理的最低不育剂量为140Gy。

表2.松十二齿小蠹当年新生代成虫辐照处理结果

*坑道数量众多，纵横交错，无法准确统计数量。

Claims

1.一种用于原木及其制品携带鞘翅目害虫辐照处理，所述电离射线为高能X射线、γ射线、高能X射线与γ射线联合应用。

2.如权利1要求所述的电离射线用于原木及其制品携带鞘翅目害虫的辐照灭虫，其剂量率为0.001-30Gy/min。

3.根据权利1至2的任一电离射线处理原木及其制品携带鞘翅目害虫的卵和幼虫，害虫的最低吸收剂量为60-100Gy。

4.根据权利1至2的任一电离射线处理原木及其制品携带鞘翅目害虫的蛹和初期成虫，害虫的最低吸收剂量为100-200Gy。

5.根据权利1-4的任一电离射线处理原木及其制品携带鞘翅目害虫，害虫的最低吸收剂量为100-200Gy。

6.权利要求1-5之一的辐照处理方法在原木、木材、木质包装、木制品方面的应用，所述的辐照处理环境条件为无人工调节空气成分的自然环境。