借助天敌昆虫生物防治豚草的综述,植物保护论文.docx
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1、借助天敌昆虫生物防治豚草的综述,植物保护论文豚草 Ambrosia artemisiifolia L.属菊科 Asteraceae、向日葵族 Heliantheae、豚草亚族 Ambrosiinae,起源于北美洲索诺兰Sonoran地区,为直立一年生草本植物,靠种子繁衍,是一种广泛传播的世界性害草1-3. 在欧洲、亚洲、北美、非洲、中南美和大洋洲均有分布,在欧洲主要分布在奥地利、比利时、捷克斯洛伐克共和国、法国、德国、匈牙利、意大利、摩尔多瓦、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、俄罗斯、斯洛伐克、瑞典、瑞士、英国、乌克兰和南斯拉夫;亚洲分布于阿塞拜疆、日本、哈萨克、韩国和中国;北美分布于加拿大、墨西哥、美
2、国夏威夷;非洲主要分布在毛里求斯;中南美分布于阿根廷、玻利维亚、巴西、智利、哥伦比亚、古巴、瓜德罗普岛、危地马拉、牙买加、巴拉圭、秘鲁和乌拉圭;大洋州分布于澳大利亚和新西兰4,5. 豚草的危害主要具体表现出在危及人类健康、毁坏农牧业生产、毁坏当地植物多样性和自然生态平衡以及可作为某些病虫害的中间寄主等 4 个方面3.豚草产生的花粉是人类花粉过敏症枯草热,也称花粉症的主要病原,引发过敏性皮炎和支气管哮喘等异常感觉和状态,进而导致人类健康遭到危害。据资料记载,美国每年约有 1470万人患花粉症,人群发病率达 2%15%,其医疗费用高达 6 亿美元。在中国,豚草不仅导致宏大的经济损失和生态灾难,且其
3、花粉引起的过敏症患者占豚草发生区人口总数的 2%3%以上,每年医疗费达14.5 亿元6. 在欧美一些国家,豚草严重影响城市和城郊如加拿大的魁北克市居民的生活环境7-9,部分国家如瑞士将豚草防除上升至法律的高度,发动群众每年对豚草进行去除10.豚草可混杂并入侵农作物田如玉米、大豆等田地和管理不善的蔬菜地、果园、桑园、苗圃、牧场等,由于具有强大的根系和宏大的地上营养体,对栽培作物及野生植物都有明显的抑制作用。在豚草的强烈竞争下,作物减产非常严重3.豚草后期生长极为迅速,足以压倒其他一年生植物,独霸一方土地,毁坏植物多样性,使植物群落构造简单和单一化,进而导致土壤动物和昆虫群落发生变化11,12.
4、豚草大约在 20 世纪 30 年代初传入我们国家东南沿海,最早的豚草标本见于南京植物园植物标本室,1935年采于杭州3.豚草入侵我们国家后,由于逃离了天敌等生物因子的制约,种群得以快速发展,并爆发成灾13. 据 1993 年报道,已在辽宁、吉林、黑龙江、内蒙古、河北、北京、河南、山东、安徽、江苏、浙江、江西、湖北、湖南、福建、广西、广东、上海、四川、贵州和西藏等省自治区市的局部地区发现豚草,并构成南京、武汉、九江 3 个发生和扩散中心14,15.1997 年,我们国家就将豚草列为 3 类潜在危险性的杂草之一。至 2018 年,豚草已经广泛分布于我们国家的 21 个省市6. 1.2 豚草生物防治
5、的简况 杂草生物防治是慎重地利用寄主范围较为专一的植食性动物或植物病原微生物,将影响人类经济活动的杂草种群控制在经济、生态或环境美化上能够容许的水平16.20 世纪末,通过从原产地考察、引进和释放寄主专一性天敌的传统生物防治就已被全世界看成是防治植物入侵的一种有效方式方法,具有广阔应用前景17.一种天敌昆虫一旦在引进外来植物入侵地区成功地建立种群,即可通过本身扩散寻找食物资源,因此其在自然界中可自行持续、大规模地控制某种入侵植物18.不少国家和地区从 20 世纪 60 年代中期开场进行豚草生物防治的研究,到 70 年代大量工作集中于在原产地北美搜索控制豚草的本土天敌19.例如,20 世纪 60
6、 年代,在安大概和俄亥俄地区发现了取食豚草的 7 目 38 科 215 种昆虫20.70 年代,在美国fo罗里达州调查发现了取食豚草、茎、叶、花和种子的昆虫 49 种华而不实鳞翅目 19 种、双翅目 12 种、膜翅目 18 种21;此后克罗地亚和前苏联在北美 17 种豚草属植物上找到 450 种天敌,华而不实以豚草条纹叶甲Zygogramma suturalis 和豚草卷蛾 Epiblema strenuana 的应用最为成功20. 1987、1988 和 1990 年,我们国家先后从前苏联、加拿大及澳大利亚引进了豚草条纹叶甲 Zygogramma suturalis、豚草卷蛾 Epiblem
7、a strenuana、豚草蓟马 Liothips sp.、豚草实蝇 Euaresta spp.及豚草夜蛾 Tarachidia candefacta,并对其生物学、生态学以及控制效果等进行了一系列研究14,揭开了我们国家豚草生物防治的序幕。 2 利用天敌昆虫生物防治豚草的研究进展 2.1 豚草条纹叶甲的研究与应用 2.1.1 豚草条纹叶甲的发生规律和生物学特性 豚草条纹叶甲属鞘翅目,叶甲科,起源于北美,仅以豚草和多年生豚草 A. psilostachya 为食,幼虫取食叶片、成虫取食叶片或花序,在美国俄亥俄州 1 年发生 2 代,前苏联斯塔罗夫波尔地区 1 年发生 23 代22.在我们国家北
8、京地区发生 3 代,辽宁丹东 1 年发生 3 代,湖南湘北或湘中地区 1 年仅发生 2 代19.室内研究结果表示清楚,在 26 下雌、雄虫的寿命分别为 82.5 和 67.8 d,产卵期 49.1 d,雌虫繁衍力为 394.5 粒/头,卵在 28、32 下具有较高的孵化率,高于 32 的温度不利于卵孵化,其生长发育的最适温度为 2428 14.进入产卵的成虫通常喜欢停留在未受害植株叶片上23. 但令人惊讶的是有 80%以上的卵块被产在非寄主植株底层叶片上24,这与多数植食性昆虫喜欢直接将卵产在寄主植株上的习性截然不同。其幼虫密度往往会干扰成虫在植株上产卵,幼虫密度越大的寄主植株着卵数量越少23
9、. 2.1.2 豚草条纹叶甲对豚草的控制作用 在国外,豚草条纹叶甲被当作经典的豚草生物防治制剂之一22. 前苏联对豚草防治特别重视,1978 年从加拿大和美国引进了豚草条纹叶甲,在明确寄主专一性后,在野外进行释放,发现其 1500 头成虫在种群扩张和增殖后,可有效控制 1 hm2土地上发生的全部豚草22.在 1981-1985 年的 5 年时间里,豚草条纹叶甲对释放点和附近区域发生的豚草起到了很好的控制作用25.20 世纪 80 年代初,克罗地亚从美国引进该叶甲,1985 年分别在别洛瓦尔、萨格勒布和扎达尔进行释放,1988年调查发现该叶甲成功建立了自然种群,并对释放点的豚草种群起到良好的控制
10、作用26.但之后种群逐年降低,至 1991 年,其野外种群密度一直维持在一个极低的水平。固然豚草条纹叶甲在前苏联、克罗地亚野外释放后,在短期内获得较好的控制效果,但由于其不能长期适应当地气候环境条件,导致种群数量逐年降低,最终逐步对豚草失去了控制作用25,26.在这里时期,澳大利亚、匈牙利也先后引进该叶甲对豚草进行生物防治,但成效也不显着18,27. 1987、1988 和 1990 年,我们国家分别从加拿大、前苏联及澳大利亚引进了豚草条纹叶甲28.对其寄主专一性29、生物学特性30、生态学特性31、低温冷藏32以及室内控制效果评价14,33等展开一系列的研究后,于 1988 和 1991 年
11、分别在野外释放近 3 万头成虫。但由于不能适应我们国家的气候条件而导致种群迅速消失,进而没有能对豚草起到抑制作用28. 2.2 豚草卷蛾的研究与应用 2.2.1 豚草卷蛾的分类地位、形态学、生物学和生态学特性 豚草卷蛾属鳞翅目 Lepidoptera、卷蛾科Tortricidae、Epiblema 属,是豚草的一种重要天敌3.卵白色,扁平,卵壳上有粗糙小点,其大小约 0.55 mm 0.32 mm.幼虫共 6 龄,体淡黄或白色,初孵幼虫头壳黑色,随后头壳变暗褐色,老熟幼虫长约 12 mm. 蛹为暗褐色,约 10.0 mm.成虫体长约 10 mm,前翅灰褐色,其上有黑色基斑,前翅近端部有暗褐色带
12、纹,翅臀角上有米色单斑,后翅浅灰褐色。静止时前翅外缘向内卷褶34. 豚草卷蛾是一种以幼虫钻蛀豚草茎秆,且在茎杆内完成幼虫和蛹期发育的重要天敌昆虫,成虫将卵散产于寄主叶片或茎杆上。初孵幼虫由叶腋、顶芽等处钻入茎杆,也经常蛀食较大的叶柄,随幼虫长大,可构成长约 1015 cm 的纺锤形虫瘿。一般情况下,幼虫在虫瘿内发育,但若植株死亡或不适宜取食时,可转株钻蛀,无自残现象。老熟幼虫在虫瘿内化蛹,化蛹前,将茎杆蛀食成仅留表皮的羽化孔34.成虫羽化后,在羽化孔口处留下蛹壳。初羽化成虫可立即交配并产卵,每头雌虫产 100400 粒卵19,34.成虫的扩散能力较强,可随风传播至 20 km 外的地域,年扩散
13、速度可达 160 km34. 在 2230 下,卵历期约为 4 d,幼虫和蛹期 2830 d,成虫寿命 711 d.从卵到成虫需 3040 d,其发育的适温范围为 1530 。在澳大利亚昆士兰 1 年发生 6 代,墨西哥可发生 23 代34.在我们国家北京地区一年可发生 23 代,辽宁丹东 1 年发生 2 代,湖南 1 年 45 代14.豚草卷蛾老熟幼虫在寄主茎杆内以滞育状态越冬,短光照是诱导滞育主要的因素,另需低温如 10 或寄主老化枯萎刺激,解除滞育需 14 h 以上的光照条件,而与降雨或湿度无太大关系35-37,低温可诱导幼虫的耐寒性,在低温刺激下,幼虫体内的甘油酯和丙氨酸等物质的含量显
14、着增加37. 2.2.2 豚草卷蛾的寄主专一性 在野外,豚草卷蛾主要以豚草、三裂叶豚草、多年生豚草、银胶菊 Partheniumhysterophorus 及苍耳Xanthium commune、X. pungens、X. occidentale、X. sibiricum为取食的寄主,偶然也取食莶 Siegesbeckia orientalis 和黄花蒿 Artemisia annua,但假如有豚草或银胶菊存在的情况,这 2种植物一般不被为害38.非选择性测定试验结果表示清楚,豚草卷蛾可在三叶鬼针草 Bidens pilosa、金光菊Rudbeckia hirta、万寿菊 Tagetes er
15、ecta、孔雀草 T. patula 和小葵子 Guizotia abysinnica 上产卵、取食和发育19,38.万方浩和丁建清39报道,在豚草和向日葵混栽的情况下,豚草卷蛾可转移至茎杆较细或倒伏的向日葵植株上蛀食构成虫瘿,但虫瘿数极少,其发育历期明显延迟,且羽化出的成虫个体显着偏小。然而,1983 年,在澳大利亚昆士兰州向日葵种植区释放豚草卷蛾后,至今仅发现其取食豚草、银胶菊和苍耳,不危害向日葵40,表现出极为严格的寄主专一性。马骏等38测定了豚草卷蛾在 32 种供试植物上的取食和发育情况,结果表示清楚幼虫仅在豚草和苍耳上正常取食和完成发育,在其他供试植物上,低龄幼虫不取食而全部死亡。同
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