林业害虫防治的天敌昆虫应用现状与发展趋势

天敌昆虫用于害虫防治的理论提出有100多年,然而天敌昆虫的实际应用比理论研究更早,距今已有1000多年的历史。目前,天敌昆虫的应用研究已取得长足进步,尽管仍有局限存在,但随着第四次工业革命的到来以及公众对环境和自身安全的重视,未来天敌昆虫在林业害虫防治中的应用将得到进一步发展。本文对林业上应用天敌昆虫的成熟策略进行了总结,分析了天敌昆虫的人工繁育和应用技术现状,指出了当前天敌昆虫在林业害虫防治应用中存在的主要问题,如繁殖效率低且成本高、贮存期短、效果评价方法欠科学、以及引进天敌审批困难等。在此基础上,展望了未来天敌昆虫应用的发展趋势,讨论了未来天敌昆虫在林间应用的主要原则和策略、大规模繁育的机械化、质量控制的标准化、与其他新兴技术结合的多种可能方向等问题,以期进一步促进天敌昆虫在林业上的应用和发展。

松材线虫入侵对湖北三峡地区马尾松林水源涵养能力的影响

[目的]为了探讨松材线虫入侵后松林枯落物层和土壤层水源涵养能力的变化趋势。[方法]以湖北三峡地区松材线虫入侵不同年限(0 a(未入侵)、6 a、10 a和16 a)的马尾松林为对象,采用环刀法、烘干法与室内浸泡法对林分地表枯落物和土壤层水源涵养能力进行了测定,并结合枯落物有效拦蓄量和土壤有效蓄水量定量比较林分枯落物层和土壤层的水源涵养能力在松材线虫入侵不同年限间的变化趋势。[结果]表明:(1)松材线虫入侵不同年限间马尾松林枯落物蓄积量、有效拦蓄量和最大持水量均无显著差异(P>0.05),枯落物总厚度为3.47~5.34 cm,总蓄积量为6.11~9.62 t·hm^(−2),枯落物有效拦蓄量为9.71~14.77 t·hm^(−2)。(2)松材线虫入侵不同年限间马尾松林土壤含水量、土壤密度、非毛管孔隙度存在显著差异(P<0.05),毛管持水量为333.42~378.33 t·hm^(−2),饱和蓄水量为386.27~461.20 t·hm^(−2),入侵6 a的马尾松林0~10 cm和10~20 cm土层土壤有效蓄水量(62.08 t·hm^(−2)和50.08 t·hm^(−2))、10~20 cm土层土壤饱和蓄水量(386.27 t·hm^(−2))均最小。(3)综合林分枯落物和土壤层蓄水能力,由大到小依次为入侵10 a(219.72 t·hm^(−2))>未入侵(191.85 t·hm^(−2))>入侵16 a(182.64 t·hm^(−2))>入侵6 a(121.86 t·hm^(−2)),入侵6 a林分综合蓄水量显著低于其他林分。[结论]湖北三峡地区马尾松林受松材线虫入侵的持续危害后,短期内枯落物层和土壤层持水能力下降,随年限增加林分水源涵养能力逐渐恢复。因此,今后应加强松材线虫入侵的防控力度,以维持和尽快恢复三峡地区马尾松林水源涵养功能。

基于MaxEnt模型的白蜡吉丁啮小蜂的潜在适生区预测

白蜡窄吉丁是一种对木犀科白蜡属树木造成毁灭性危害的蛀干害虫,目前已入侵到北美和欧洲部分地区,且发生范围仍在不断增大。白蜡吉丁啮小蜂是白蜡窄吉丁的群聚专性寄生蜂,本研究拟通过预测该寄生蜂的适生区,筛选出影响其生存和定殖的关键因素,从而明确该蜂在白蜡窄吉丁危害区进行释放应用的可行性。采用MaxEnt模型,通过收集白蜡吉丁啮小蜂在全世界的分布数据,对该蜂全球范围内的潜在适生区进行模拟,检测模拟结果的准确度,并结合野外试验对模型进行验证。模型模拟结果的测试遗漏率与理论遗漏率基本吻合。AUC值为0.986,表明模型筛选的参数结果可靠且准确度高。结合野外试验验证后,明确了当前白蜡吉丁啮小蜂的适生区主要分布在北美洲中部、欧洲大部分地区以及中国的华中、华北、东北、新疆等地区,适生区面积占全球陆地面积的17.42%。白蜡吉丁啮小蜂的适生区基本覆盖了白蜡窄吉丁的现有发生区和潜在发生区,可用于白蜡窄吉丁各危害区的大规模林间防治。

白蜡窄吉丁成虫对短时高温的生理响应

【目的】从生理水平上探究白蜡窄吉丁成虫温度耐受性形成的原因,为揭示昆虫环境抗逆性形成机制提供参考。【方法】以25℃为对照,室内设置温度分别为30、33、37和41℃的高温条件,分别于4、8和12 h后收集放置于上述不同条件下的白蜡窄吉丁雌雄成虫。测定各处理样品的含水量、含脂量、糖原、葡萄糖、海藻糖和蛋白质含量的变化。【结果】随着温度升高和高温持续时间延长,白蜡窄吉丁雌雄成虫体内水分和脂类含量都大致呈下降趋势。温度越高时,雌雄虫体内糖原含量越高;而葡萄糖和海藻糖含量则先升高后降低,于33~37℃时达到最大值。随着雌雄虫经历高温持续时间的延长,其体内糖原、葡萄糖和海藻糖含量都大致呈增长趋势。雌雄虫体内蛋白质含量随温度升高波动性增加,而随高温持续时间延长表现出逐渐下降趋势。白蜡窄吉丁雄虫体内水分、脂类和糖原含量明显高于雌虫,而海藻糖和蛋白质含量与雌虫相比则相对较低。【结论】短时高温条件下,白蜡窄吉丁雌雄成虫体内含脂量、多种糖类和蛋白质含量均在一定程度上发生明显变化,水分和脂类含量受温度及其持续时间影响较小,糖类和蛋白质含量则受影响相对较大。糖类和蛋白质等多种抗逆物质都在白蜡窄吉丁成虫抵御高温胁迫时发挥了重要的调节作用。

天敌昆虫在我国林业害虫生物防治上的研究进展

长期以来,一些林业本地害虫和外来入侵害虫对我国森林生态系统造成了严重损害或威胁,而天敌昆虫作为一类有效的自然调控因子,对这些害虫的种群抑制发挥了重要作用。本文以日本松干蚧、松突圆蚧、湿地松粉蚧、美国白蛾、椰心叶甲、红脂大小蠹6种重要入侵种以及杨圆蚧、白蜡窄吉丁、松墨天牛、光肩星天牛、栗山天牛、松毛虫等多种本地重要害虫为例,介绍了近50年来利用天敌昆虫进行生物防治的研究状况,对我国林业害虫生物防治实践中存在的问题进行了分析,并对未来天敌昆虫资源的开发与利用等方面进行了展望。

白蜡窄吉丁对高温高湿的耐受性

【目的】明确白蜡窄吉丁对高湿热环境的耐受能力,为预测白蜡窄吉丁在我国南方高温高湿地区定殖的可能性提供科学依据。【方法】室内设置极端温湿度环境,测定不同条件下白蜡窄吉丁雌雄成虫的生存率、雌虫成熟虫卵量以及新鲜卵粒的孵化情况。【结果】1)白蜡窄吉丁雌雄成虫对恒定高温高湿环境均具有较强耐受性。相对湿度为80%时,雌雄成虫可在38℃下存活3天以上,恒温41℃时雄虫的存活率在第三天开始下降,而雌虫则在恒温42℃才开始死亡。白蜡窄吉丁雄虫对高温高湿的耐受能力较雌虫弱,恒温43℃以上时雌虫可存活24 h,而雄虫在12 h内全部死亡。2)白蜡窄吉丁雌虫在相对湿度80%,温度28℃、38~43℃下均有卵发育成熟。与28℃对照相比,38和41℃下白蜡窄吉丁雌虫成熟虫卵量明显增多,当环境温度超过41℃时成熟虫卵量随温度升高而下降,44℃时卵无法发育成熟。3)相对湿度为80%时,卵粒易被霉菌感染,28和38℃时仍有部分卵粒孵化,41℃以上则无法正常孵化。与28℃相比,高温高湿环境下卵的孵化率显著降低。【结论】白蜡窄吉丁对高温高湿具备较强耐受性,被传播到中部或南部一些地区后具有正常生存并建立种群的可能性。

中国林业害虫生物防治研究进展

生物防治是控制林业害虫危害的重要手段之一。从基础理论、应用技术、野外防治应用及效果评价等方面综述我国林业上利用天敌昆虫、昆虫病毒、病原线虫、病原真菌、病原细菌和其他有益生物及生防产品防治害虫的进展情况。分析我国生物防治研究和推广应用过程中存在的问题,同时展望我国林业害虫生物防治的未来发展趋势和研究方向。

转舞毒蛾LdCYP6AN15v1基因果蝇品系对氯虫苯甲酰胺胁迫响应

【目的】舞毒蛾是林业重要害虫,细胞色素P450是昆虫体内广泛分布的参与外源化合物代谢关键酶系,探讨P450家族基因CYP6AN15v1对杀虫剂代谢解毒功能,为舞毒蛾有效治理提供依据。【方法】通过RT-PCR法获得Ld CYP6AN15v1基因c DNA全长,采用传统酶切连接的方法构建转CYP6AN15v1基因果蝇载体,通过转基因技术获得表达Ld CYP6AN15v1果蝇品系(命名为att P40>CYP6AN15v1)。采用分光光度计法研究低剂量氯虫苯甲酰胺(7.17mg·L^(-1))处理对转基因和非转基因果蝇品系细胞色素P450活性的影响,并采用qRT-PCR法测定其对CYP6AN15v1基因表达的影响。【结果】从舞毒蛾无参照转录本文库中克隆获得CYP6AN15v1全长基因,编码512个氨基酸,蛋白分子质量为59.02 k Da;系统进化树分析表明CYP6AN15v1与甜菜夜蛾和棉铃虫关系较近。以DNA和c DNA为模板,att P40>CYP6AN15v1果蝇品系均检测到1 539 bp目的基因,表明Ld CYP6AN15v1基因成功整合到果蝇基因组。与非转基因att P40果蝇品系相比,转基因att P40>CYP6AN15v1果蝇品系对氯虫苯甲酰胺的敏感性显著降低,致死中浓度LC50为非转基因果蝇的2.92倍;低剂量(7.17 mg·L^(-1))氯虫苯甲酰胺胁迫下,舞毒蛾细胞色素P450酶活性和CYP6AN15v1基因的诱导作用呈现时间效应,att P40>CYP6AN15v1果蝇品系P450活性为非转基因果蝇的1.09~1.93倍,主要表现为诱导效应;att P40>CYP6AN15v1果蝇品系的CYP6AN15v1基因mRNA表达量呈诱导激活,其表达量为非转基因的44.54~137.80倍。【结论】利用转基因技术成功构建了转Ld CYP6AN15v1果蝇品系att P40>CYP6AN15v1;氯虫苯甲酰胺可能通过诱导Ld CYP6AN15v1基因mRNA的上调表达而增强黑腹果蝇P450酶活性,从而参与对氯虫苯甲酰胺的解毒作用。

农林害虫天敌昆虫的捕食、拟寄生和寄生现象

捕食、拟寄生和寄生是农林生态系统中常见的物种间关系。本文以农林害虫的天敌昆虫为例,综述了典型的捕食和拟寄生现象,对一些特殊的捕食和拟寄生习性进行了讨论,并对捕食、拟寄生和寄生含义进行了辨析。同时还对多种种间关系可能的演化方向进行了推测,认为一些生物由于受资源和环境影响可能存在由独栖性向社会性演化,由捕食向拟寄生、进而向寄生和共生演化的趋势。

利用改进方法预测白蜡窄吉丁在国内的适生区

白蜡窄吉丁Agrilus planipennis在我国正由一种本土次要害虫上升为主要害虫,明确其可能的适生范围、指导各地区及早采取防范措施非常必要。本研究考虑气候、寄主树种分布、气候-寄主树种分布综合数据分别构建模型进行白蜡窄吉丁潜在适生区预测和分析,以期建立一种能够更加准确预测钻蛀类害虫潜在分布区的改进方法。除气候条件外,寄主树种的分布是影响白蜡窄吉丁分布的重要因素,应参与蛀干类昆虫适生区的预测。将非生物因素(气候)以及生物因素(寄主树种分布)作为单一变量时得到的预测结果进行叠加,更加符合白蜡窄吉丁分布现状和生存特性。白蜡窄吉丁在我国仍有继续向中部、南部等未发生区传播扩散的风险,限制敏感寄主树种的栽植是有效防范该虫危害的重要手段。

不同寄主对花绒寄甲生长发育和耐寒性的影响

为了探讨寄生不同寄主对花绒寄甲Dastarcus helophoroides(Fairmaire)生长发育和耐寒性的影响,于室内分别用鞘翅目的Zophobas morio蛹、麻竖毛天牛Thyestilla gebleri和松褐天牛Monochamus alternatus Hope的幼虫作为寄主,统计和分析花绒寄甲的发育历期、成虫产出数、成虫个体大小和过冷却点。结果发现:寄生不同寄主对花绒寄甲的成虫产出数无显著影响,但对其幼虫历期、蛹历期、成虫体长、成虫体重和过冷却点有显著影响。寄生Zophobas morio蛹的花绒寄甲幼虫历期(10.58 d)和蛹历期(30.17 d)均最长,成虫体长最长(8.68 mm),体重最重(360.22 mg),过冷却点最低(-18.81℃);而寄生麻竖毛天牛幼虫的花绒寄甲幼虫历期(8.94 d)和蛹历期(22.84 d)均最短,成虫体长最短(6.33 mm),体重最轻(184.38 mg),过冷却点最高(-16.50℃)。相比麻竖毛天牛和松褐天牛的幼虫,Zophobasmorio蛹所繁育的花绒寄甲成虫体型更大且耐寒性更强,Zophobas morio蛹是繁育更为健壮和耐寒的花绒寄甲种群的理想替代寄主。

昆虫分布南界的形成原因及影响因素

生物都有一定的适生区,低温导致其分布北界的形成是不争的事实,然而一些种类还存在分布上的南界。昆虫的生长发育与环境的关系非常密切,研究其分布南界的形成原因对预测昆虫种群的扩散和暴发具有重要意义。从环境、寄主和人类活动等方面总结了北半球昆虫分布南界形成的机制及影响因素。低纬度地区夏季高温引起昆虫死亡率上升、生殖率下降、昆虫体内共生菌解体和冬季低温过高导致昆虫滞育节律被破坏等是昆虫分布南界形成的主要原因。此外,寄主的分布和人类活动也对昆虫分布南界存在一定影响。气候变暖对不同种类昆虫的分布南界影响不同,大部分昆虫的分布范围会扩大,但一些受环境限制的昆虫分布南界往往北移。建议今后对全球气候变暖背景下昆虫分布南界的变化、检疫性害虫在其原产地和入侵地分布南界的差异及其原因进行研究,以期为分析昆虫分布的变化提供依据,也为害虫防治提供新的可能途径。

基于气候和寄主因素的栗山天牛中国成灾和扩散风险评估

【目的】明确不同喜食程度的寄主植物对栗山天牛局部成灾和未分布区扩散定殖的潜在影响,为局部成灾区生态防控和未发生区早期预警提供理论指导。【方法】通过文献整理、数据库检索与实地调查,获得我国137个栗山天牛分布点。利用ArcGIS 10.0从WorldClim下载1970—2000年的19个环境变量,从中筛选出相关系数<∣0.9∣且对栗山天牛潜在分布概率贡献率较大的8个气候变量,将其转换为Maxent需要的ASCII格式数据。通过数据库检索和进一步筛选获得我国2548个栗山天牛寄主分布点,基于该虫对我国各县分布的寄主树种的喜食程度,对栗山天牛在每个县内的适生程度进行赋值,并采用ArcGIS获得寄主树种风险图的ASCII格式数据。在Maxent模型中依次导入栗山天牛分布点和环境变量文件、栗山天牛分布点和寄主树种风险图文件,分别将重复运行10次的平均结果作为仅基于气候因素或寄主分布的栗山天牛潜在适生区。采用ArcGIS将以上2个潜在适生区进行叠加获得同时考虑寄主和气候因素的栗山天牛潜在适生区,并通过实际调查点检验所有预测结果的准确性。3个潜在适生区均根据适宜指数分为4类,即非适生区、低适生区、中适生区和高适生区,计算3个适生区预测结果中的4个适生等级的面积并作图。【结果】在当前气候条件下,栗山天牛的高适生区集中在吉林、辽宁、北京、河北、天津和浙江北部,适生区范围未包含在云南省实际调查中所获得的分布点。在当前寄主分布情况下,栗山天牛对我国南北地区的寄主种类在喜食程度上存在显著差异,北部地区分布易感树种蒙古栎和辽东栎,该虫表现为高度适生性,而在南部地区分布其他次要偏嗜危害的寄主种类,该虫表现为中度适生性和低度适生性。同时考虑气候和寄主因素预测出的适生区更符合栗山天牛现有分布情况,即适生区涵盖了该虫的所有实际调查分布点。除青海、新疆以外的中国大部分区域均为栗山天牛的适生区,适生区总面积相对于气候或寄主单一因素预测的面积有所增加,其中低、中适生区范围扩大,高适生区范围缩小。【结论】寄主种类和分布是影响栗山天牛适生等级的重要生态因素,适宜的寄主植物和气候是栗山天牛在东北林区局部成灾的主要生态原因,同时该虫在我国的未分布地区均存在扩散和定殖风险。

不同光温条件下东方平腹小蜂成虫活动行为的日节律

东方平腹小蜂Anastatus orientalis是斑衣蜡蝉Lycorma delicatula的一种卵期寄生蜂,明确不同光温条件下成虫活动行为的日节律,可为改进寄生蜂的人工饲养技术提供科学依据。本研究在低温短日照、标准条件和高温长日照3种光温条件下,采用群集饲养的方法,分别对东方平腹小蜂成虫的取食、寄主搜索、静息、寄主检测和产卵5种活动行为的日节律进行了连续5 d的定时观察和分析。结果显示:不同饲养条件下东方平腹小蜂成虫的5种活动行为时间分配存在显著差异,其中以静息行为所占比例最高,寄主检测行为占比最低。随着温度的升高和光期时间的延长,取食和寄主搜索活动出现的频率逐渐增加,而静息、寄主检测和产卵行为则逐渐减少。光期下成虫的取食、寄主搜索、寄主检测和产卵行为的频率均高于暗期,而静息行为显著低于暗期。此外,成蜂各种行为发生频率也受日龄影响,即随着日龄的增加,寄主搜索的频率逐渐下降,静息行为逐渐上升;取食、寄主检测和产卵行为的频率均在2~3日龄较高。这些研究结果表明,不同的饲养条件对东方平腹小蜂成虫活动行为的日节律存在显著影响,不同日龄成虫的日行为节律也具有一定差异。

吉林珲春地区利用花绒寄甲防治光肩星天牛的可行性研究

【目的】探究光肩星天牛Anoplophora glabripennis(ALB)在吉林珲春的耐寒性,为实现在当地释放花绒寄甲Dastarcus helophoroides防治ALB提供理论基础。【方法】于吉林珲春采集被ALB危害的杨树木段,室内解剖木段后收集各虫态/龄期ALB,并测量这些天牛的过冷却点。通过设置同一时间(0.5 h)下0、4和8℃不同驯化温度和最适驯化温度下0.5、1和4 h不同驯化时间,以明确花绒寄甲成虫的过冷却能力受驯化温度和驯化时间的影响。将上述两组数据进行综合,分析ALB大幼虫与不同冷驯化条件下花绒寄甲成虫过冷却点的相关性。【结果】ALB卵(分布在树皮表层)的过冷却点最低,随着其不断发育并向树内蛀食,其过冷却点逐渐升高,即不同虫态/龄期的过冷却点大小顺序为卵?小幼虫(100mg以下)?大幼虫(500 mg以上)。花绒寄甲成虫的过冷却能力受低温驯化影响明显,4℃条件下冷驯化0.5 h时最易提高其耐寒性。ALB大幼虫的过冷却点显著高于0(0.5 h)、4(0.5 h)、8(0.5 h)和4℃(1 h)冷驯化条件下处理的花绒寄甲成虫。【结论】ALB能以高于当地最低温的过冷却点越冬,除受自身耐寒能力影响外,还与所处微生境有关。而花绒寄甲成虫在经历一定时间的快速冷驯化处理后,过冷却点显著降低,耐寒性得到明显提高。表明吉林珲春等高纬度地区利用花绒寄甲防治ALB存在较大的可行性。

不同栖境条件下斑衣蜡蝉自然种群的影响因子

为探明人工林和近自然林栖境下斑衣蜡蝉自然种群生长发育与种群动态变化的差异,明确斑衣蜡蝉死亡的敏感虫期和主要作用因子,为斑衣蜡蝉的预测预报和防治提供依据。本研究采用跟踪调查法,构建了斑衣蜡蝉的发育历期和种群生命表,并计算致死因子排除作用控制指数和各发育阶段致死力K值,绘制存活曲线和种群数量变动关键因子分析图,对比分析不同栖境条件下斑衣蜡蝉种群变化趋势及其主要影响因素。结果表明:人工栖境和近自然栖境下斑衣蜡蝉世代的发育历期存在极显著差异,后者较前者延迟25.7 d;两种栖境下1~3龄若虫期和成虫产卵前期的发育历期均存在显著差异,仅4龄若虫期无显著差异。人工栖境和近自然栖境下斑衣蜡蝉世代总死亡率分别为83.6%和98.6%。人工林栖境下斑衣蜡蝉种群趋势指数显著高于近自然林,其中在人工林栖境中斑衣蜡蝉种群数量易剧增,而在近自然林栖境中种群数量呈下降趋势。两种栖境下斑衣蜡蝉的存活曲线均趋于Deevey-Ⅲ型,并均以卵期"寄生性天敌"的排除作用控制指数(EIPC)最高,分别为1.3和1.6;卵期总K值最大,分别为0.2和0.3;天敌K值回归斜率最高,均为0.6。研究结果显示,近自然林栖境条件对斑衣蜡蝉种群数量具有明显的抑制作用,能够实现对斑衣蜡蝉自然调控的效果。