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第21卷第4期1999年7月北京林业大学学报JOURNALOFBEUlNGFORESTRYUNIVERSITYVo12l_No4Jul,1999杨树天牛灾害控制的应用技术和基础研究策略≤一},(北京林业大学森林资源与环境学院,1001183,北京;第一作者男,39岁教授摘要该文简要评述了我国杨树天牛灾害的主要成因及现有主要控制措旖指出我国杨树天牛灾害的主要成因是生态性原因,树种选择、配置和栽植利用方式不当是主因在此基础上,提出杨树天牛灾害的控制需综合考虑寄主树种、天牛、天敌与生存环境之间的关系,并从不同角度阐述了控制杨树天牛灾害的应用技术和基础研究方向和策略.
关键调杨树天牛,寄主,生存环境.
天敌,研究策略中图分类号S763.
7211StrategyollAppliedTechnologyandBasicStudiesofPoplarLonghornedBeetleManagementLuoYouqing(C~[1ege.
fForestResomeesandEnvironmentLiJ[an~guangBeljlngForUniv100083,P.
RChma)ABSTRACTInthispaper.
maindisastercausesandcontrolmethods0fpoplarlonghornedbeetleinChinaarebrieflydiscussedItispointedoutthatecologicalreasonscauseseriousdamageofpoplarlonghomedbeetleinChina,whichincludeirrationalselectionoftreespeciesandplantingmethodsTherefore,aproposalisputforwardthattherelationshipsamongheattree,longhomedbeetle,naturalenemyandlivinghabitatshouldbeconsideredthoroughlywhenwetrytocontrolthebeetleStrategiesonappliedtechnologyandbasicstudiesofpoplarlonghomedbeetlemanage—mentareelaboratedfromvariousangles.
KEYWORDSpoplarlonghornedbeetle,heat.
1ivinghabitat,naturalenemy,studystrategy杨树天牛是杨树最重要的蛀干害虫,主要指光肩星天牛Anoplophoraabripennis(Motsch)、黄斑星天牛AnobilisGanglhauer、桑天牛AprionagermariHope、云斑天牛Bato—cerahosfieldiHope和青杨枝天牛SaperdapopulneaLinnaeus等,是一类地域分布广、危害损失和防治难度也最大的蛀干害虫_1J.
从杨树天牛的危害面积、经济损失及林分类型看.
其灾害是"三北"防护林大大重于一般速生工业用材林(片林);从虫种控制难度上看,光肩星天牛和黄斑星天牛重于桑天牛和云斑天牛等其它一般天牛.
1999.
04.
03收稿…九五"国家科技攻关专题"防护林橱树天牛持续控制技术研究"(9600504.
01)的部分内窖http://www.
paper.
edu.
cn中国科技论文在线第4期骆有庆等:杨树天牛灾害控制的应用技术和基础研究策略在跨越13省、市和自治区的"三北"防护林体系中,杨树天牛灾害越来越突出,其中以陕、甘、宁、晋、蒙为甚.
遭受杨树天牛危害后,对杨树的生长量和材质、防护效能等造成很大的损失2-3据FAO有关资料估计,杨树的自然寿命为6O~80a或更多],但是严重受杨树天牛危害的林分存活期仅有10a左右,只是自然寿命的12.
5%~16.
6%主要杨树天牛种类在"三北"地区总体上仍处于蔓延发展之势,河西走廊、青海、毛乌素沙地、科尔沁沙地均已传入重要的杨树天牛;另外,杨树天牛的寄主种类也在不断增加,如在内蒙古太青山的天然次生林中发现光肩星天牛严重危害白桦、椴树等,极有可能引起杨树天牛向天然次生林蔓延若不及时采取措施,后果将不堪设想另据报道,1996年在美国纽约J、1998年在芝加哥均已发现光肩星天牛的危害,并认为是从亚洲传入的只有在充分认识杨树天牛灾害成因的基础上,综合考虑杨树天牛的发生与生存环境、寄主树种及天敌等的关系,并从中寻求控制措施,才能实施杨树天牛的可持续控制策略1杨耐天牛成灾原因和现有防治措施1.
1主要成灾原因我国杨树天牛灾害特别严重,可从以下两个方面进行分析.
从杨树天牛本身的生物学特性方面看,杨树天牛具有生活隐蔽、天敌种类少,世代较长并不整齐,生殖力强、种群增殖迅速而稳定、食物资源充足等特点.
虽然主动扩散能力弱,但极易随人为活动而远距离被动扩散.
从杨树栽培利用和经营管理方式上看,总体上也很不合理杨树作为我国北方平原绿化和防护林的造林首选树种,加上柳树、榆树、桑树、槭树等,形成了遍布城乡、相互联接的寄主网络,为主动扩散能力差的杨树天牛的扩散创造了极好的条件.
尤其在"三北"地区,由于栽植面积不断扩大、栽植品种和栽植方式过于单一,且多为感天牛的树种(品种).
天敌控制作用弱,自然地理气候条件恶劣,又未能认真做到适地适树,加上当地适生的速生树种相对较少及群众的喜爱接受程度,在防护林的建设中仍不可避免地要首选杨树.
这十分尖锐又一时难以调和的矛盾,更加剧了杨树天牛灾害.
1.
2现有控制措施杨树天牛的防治研究多集中于近20a,并已取得一系列阶段性成果'lo-2o1.
防治技术主要有抗性树种和品系的筛选利用,16,,运用各种营林措施提高对天牛的自然控制作用,加强林业管理措施[,],保护和利用天敌,16,".
,持效、高效、低毒的化学杀虫剂的筛选、复配和利用,开发引诱剂口,及一些物理防治方法等回顾这些年来杨树天牛的防治措施,依作用对象和范围可归为3个层次1.
2.
1针对害虫个体概括起来有人工捕捉成虫,锤击、削除卵粒和幼虫,用毒签等堵虫孔,将农药、线虫、白僵菌等直接注入虫孔等措施.
1.
2.
2针对单株被害木如伐除零星被害木,喷施或树干基部注射农药或生物制剂等措施1.
2.
3针对整个害虫种群或林分如选用抗虫树种,适地适树、更新或改善不合理林带结构,实行多树种合理配置(包括诱饵树、抗性树种和免疫树种等),并辅以杀虫剂毒杀或捕杀;严格实行检疫和监测措施,开发天牛引诱剂(包括植物性引诱剂和性信息素),保护和利用天敌;建立大范围杨树天牛灾害的可持续控制体系从现有防治措施上看,仍缺乏十分简便有效的控制措施.
因受众所周知的多原因限制,前2个层次的防治措施的作用范围和持效性都是有限的,属治"标"范畴.
第3个层次的措施虽较北京林业大学学报第21卷为复杂且实践经验较少,但属治"本"范畴,尤其是多树种合理配置,是控制杨树天牛灾害的根本方向2应用技术和基础研究方向策略前已述及,我国杨树天牛灾害的主要成因是生态性原因,由于树种选择、配置和栽植利用方式不当所致.
为彻底改变在杨树天牛种群暴发或灾害控制上的被动状况,急需坚实的应用技术和基础理论来指导和支撑对杨树天牛灾害的控制对杨树天牛的应用技术和基础研究.
可从杨树天牛灾害的成因人手.
对症下药,以研究切实可行的控制种群暴发的新途径和方法因此,我们不应孤立地将杨树天牛作为单一的研究对象,而应将其作为人工森林生态系统中的重要组成部分,以整个生态系统作为研究对象在以杨树为主的防护林体系中,我们可以树种组成结构及其稳定性(杨树天牛的寄主)与杨树天牛种群发生动态和暴发为主线,即围绕寄主树种一天牛种群一有益生物一生存环境四者之间的相互关系来开展,如图1所示.
我们就围绕图1所示的框架,根据天牛、生存环境、寄主树种和天敌4个层次之间的相互关系,来阐述杨树天牛控制的应用技术和基础研究方向和策略图1杨树天牛灾害控制的研究内容框架FIGURE1Thestudy~o,-itentofcontrol0Ⅱpoplarlo~horuedBeetle2.
1杨树天牛与寄主间关系2.
1.
1具抗御杨树天牛灾害功能的防护林多树种合理配置理论和技术要从根本上控制扬树天牛灾害,对症下药是关键.
首先必须改变原有多为单一感虫树种组成的林带或林分结构,第4期骆有庄等:杨树天牛灾害控制的应用拄术和基础研究策略进行多树种合理配置,才能增强林分整体抗御天牛灾害的能力多树种合理配置的指导思想是以满足持续发挥生态防护效益和功能,建立具有抗天牛灾害功能的林带或林分.
主要措施是着重改变以往防护林树种结构单一,且多为天牛感虫树种的状况;适当提高当地适生的免疫树种和目标树种比例,并以低比例的嗜食树种"诱集"天牛成虫;最后采取简便易行的措施杀灭所诱集的天牛,及时控制虫源地.
具体配置时,要注意:①因地制宜,树种选择、搭配、混交方式等都要因地而异;②适地适树,尽量选用乡土树种;③利用诱饵树(主要为杨树天牛的嗜食树种)来保护目标树种(对杨树天牛抗性较强的树种,尤其是各种杨树).
通过多树种合理配置建立不同类型的试验标准地,从防护林人工生态系统特有的结构和功能角度,提出具有抗御杨树天牛种群暴发或灾害功能的防护林多树种构建理论,为控制主要杨树天牛灾害提供理论指导2.
1.
2诱饵树的利用所谓诱饵树,就是利用树种抗性的相对性,选择天牛的嗜食树种如复叶槭,使其起到诱集成虫作用.
诱饵树的主要管理措施是待其生长到一定高度后,进行截干处理,并辅以诱杀措施.
主要作用是把高处的、目标树种上的天牛成虫诱集至低处,从一定范围诱集至"点"(即诱饵树).
通过对诱饵树的营养和化学物质组成及挥发性成分的测定,阐明诱饵树对天牛成虫的诱集功能和机理,为在多树种配置中诱饵树应用提供指导.
此外,邵强华等提出利用诱控树来控制杨树天牛,认为诱控树不仅能诱集成虫,同时对成虫产卵具有拒避侵入的作用,但实际效果如何,有待进一步研究.
2.
1、3开发和利用引诱剂开展天牛引诱剂(包括植物性引诱剂及天牛性信息素)的研究如从杨树天牛的嗜食寄主树种中提取并确定挥发性组分,进行组配后测定引诱成虫的话性,或直接从杨树天牛的虫体中提取、鉴定性信息素组分.
主要着重于杨树天牛引诱剂的配伍、助食剂及探索可供田间虫情监测和捕杀的相关技术,如诱捕器选择、缓释率、诱芯设计,以及诱饵树和引诱剂的配套使用技术等,主要作用是供田间虫情监测,更高目标是应用于诱杀防治.
2.
1.
4天牛寄主选择的机理植食性昆虫对寄主植物的选择是一系列选择判断的连锁过程,影响固素有很多,如植物的物理固素、各种环境因子和其它生物因子等.
而从昆虫本身来说,选择食物时嗅觉、味觉、营养和对毒物适应这4种因素是至关重要的0.
固而可通过研究杨树天牛诱饵树挥发物的有效组分和不同条件下挥发物的化学组成、含量变化及其主要营养成分,在多树种同时存在的条件下,杨树天牛如何利用各树种挥发物组成的综合化学通讯网进行生态定位,比较分析对天牛感虫程度不同的树种挥发物成分和营养成分等,研究杨树天牛寄主选择的机理,并指导多树种的合理配置.
2.
1.
5杨树天牛和寄主之间的协同进化机制杨树天牛的寄主多样化,其中以杨、柳为主例如我国所栽培的杨树多为栽培品系,从进化起源上看,是未经与有害生物长期协同进化的树种或品系,遗传基固型不稳定,很易招病虫害,在生产实践中也极易被淘汰.
而乡土树种如胡杨和山杨,多以原始种状态分布和栽培,与有害生物经历了长期的协同进化,病虫害少.
固此,研究杨树天牛与寄主之间的协同进化,充分挖掘乡土树种的抗性遗传资源,很有意义,可为杨树天牛控制提供新的思路,但研究周期较长,短时间内难以完成.
2.
2杨树天牛、天敌与生存环境间的关系从杨树天牛、有益生物(即天敌)与生存环境间的关系出发,可从杨树天牛的潜在分布区(扩散趋势)、地理种群变异、在天牛典型原发区和传入区的天敌区系比较、寻求潜在天敌资源等方面进行研究.
北京林业大学学报第21卷221主要杨树无牛种类的潜在适生分布区及地理种群变异黄斑星天牛是国内的危险性检疫害虫,光肩星天牛也在部分省区尚未有分布,但正呈扩散趋势,如在内蒙古大青山已发现光肩星天牛危害白桦、椴树等,有可能向天然次生林蔓延.
因此,有必要通过有关资料分析和实地调查,来确定杨树天牛在国内实际分布的边缘地带,收集当地有关资料、主要栽培品种及抗虫性、发生历史和危害程度等,对天牛的潜在分布区进行定性和定量分析,并对其进行预测通过对它们的潜在适生分布区和地理种群变异的研究,可为制定主要杨树天牛灾害预警、宏观治理决策和开发特殊控制方法(如性外激素诱集)提供理论依据22.
2主要杨树无牛典型原发区和传入区的无敌区系比较研究据文献记载,光肩星天牛在1958年时仅分布于10省市_4'驯,而目前分布已很广泛,但其确切分布范围尚待进一步明确_]黄斑星天牛在70年代初仅分布陕、甘、宁3省区,目前也已扩至10多省市区.
即使在国内也存在典型的原发区和传入区,故可推测在原发区和传入区,它们的天敌区系和自然控制力必有显著的不同通过对主要杨树天牛典型原发区(如北京)和传入区(如宁夏)的天敌区系及其自然控制能力进行调查研究,综合评价应用价值,进一步可相互移殖天敌,可更好地控制杨树天牛2.
2.
3无牛刻槽微生境生物群落的研究在不同的地理气候区域,杨树天牛刻槽微生境生物群落的物种构成和次生代谢物必有显著不同,它们对天牛卵和初孵幼虫(这是最易受外界侵害的两个虫期)的影响也必然存在显著差异因此,通过研究刻槽微生境生物群落的物种组成和密度(如细菌、真菌、线虫、螨类等)、个别物种(如细菌、真菌)的次生代谢物、刻槽微生境对卵和初孵幼虫造成的影响,可为寻求、开发利用潜在天敌资源提供理论依据2.
3寄主树种与生存环境间的关系从杨树天牛寄主树种的角度,考虑寄主树种对生存环境的适生性、对杨树天牛的抗性等方面进行相应的研究.
23.
1我国土杨树种或品系在特定地区的生态适生·l生和抗天牛特性我国处于世界杨树中心分布区域内,产74种杨树J.
据统计分析,我国现大面积栽植的杨树多为顶级阶元,即栽培型、变种和无性系,甚至只有雄株或雌株等,且多为引进品系如前述,很易招致病虫害而乡土树种如胡杨和山杨及青杨派和大叶杨派杨树等,很少大面积栽培利用,且这些树种大多仍以原始种状态分布和栽培,病虫害少,更无毁灭性蛀干害虫的危害另外,据作者调查研究,在"三北"的许多地方,大量的杨树死亡并非天牛所致,而是未采取适地适树之故,如干旱地带栽植了非耐旱型品系,在失去灌溉条件时,2~3a即全部干枯死亡.
倒如对我国各地的乡土杨树树种(或品系),可引至特定地区(如宁夏)进行生态适生性研究(如抗逆性和生长量),或通过接种天牛成虫研究抗天牛特性等,可挖掘在特定地区条件下的生态适生性和抗天牛特性表现好的遗传资源,为适地适树等提供理论依据2.
3,2抗·性育种在挖掘抗天牛的杨树遗传资源的基础上,利用生物技术来选育抗杨树天牛的新品种植物基因工程生物技术是育种的全新手段目前转基因植物已达100多种,涉及植物的抗病、抗虫、抗逆境、高产优质等目前在林木中转基因已获成功的有杨树、杉树、松树等,国内主要是获得了抗杨尺蠖和舞毒蛾的转基因欧洲黑杨无性系.
抗杨树天牛转基因植株的研究是解决天牛问题的有效途径和研究热点之一,国内外已作了较多的探索和研究,期望获得突破【3~3但值得注意的是,抗性育种的目标是培育抗一种或几种重要病虫害的树种,有可能也会引发一些潜在、次要的病虫害,使其成为显性和主要的病虫害第4期骆有庆等:杨树天牛灾害控制的应用技术和基础研究策略2.
4有关杨树天牛和寄主树种本身的研究内容2.
4.
1天牛幼虫纤维素消化酶抑制剂的筛选和作用机理研究根据对数种有代表性的天牛幼虫消化道纤维素酶的研究,发现幼虫消化道内均有完整的纤维素酶体系,包括外切B1,4葡萄糖酶(c1酶)、内切p1,4-葡聚糖酶(cx酶)和81,4葡萄糖苷酶,同时认为天牛纤维素酶均为其自身分泌的内源性酶而非来源于其它生物.
但这些酶极易被金属盐离子如Fig.
Pb,Mn和Cu等所抑制或破坏.
因此,通过对杨树天牛幼虫纤维素消化酶抑制剂(主要是金属离子)及其作用机理的研究,使筛选的金属离子种类和浓度以能抑制树体内天牛幼虫消化酶的活性,但又不伤害树木正常生长为原则,为控制杨树天牛灾害提供新的途径和方法2.
4.
2开发新型高效低毒农药虽然化学防治具有局限性,也可能引起"3R"问题,但为了迅速压低杨树天牛及其它害虫的虫口密度,在目前阶段仍不可缺对于杨树天牛,化学防治研究应以持效、高效、低毒等为目标,配制和筛选杀天牛农药新品种和复配剂型,对成虫防治要求持效和高效,对幼虫防治要求突出速效和高教;并研究简便的应用技术.
杨树天牛化学防治的研究,可着重于长效触破型微胶囊剂、触杀型涂干剂等新型农药的开发利用,研究施药后在树体内的扩散规律,以指导在生产上的实际应用243杨树天牛遗传辐射不育昆虫的遗传辐射不育是控制害虫危害的一种新途径但在我国对于杨树天牛(如光肩星天牛)的实用性不强,因为该方法一般适于仅分布于孤立地带或地区(如孤岛),并且世代整齐、一次性交配的虫种;而杨树天牛在我国则为广布性、世代很不整齐(成虫期可达4个月)和多次交配的虫种但对于刚传人的地区或国家,也有一定的作用.
此外,杨树遗传基因的稳定性也是研究内容之一,比较有意义,可指导杨树的抗性育种,但需要较长的时间才能完成.
通过对各地造成杨树天牛严重灾害的主导因子和治理经验的总结,在杨树天牛灾害的控制策略上,除大力推行已有防治技术,要综合考虑天牛与其它因素,如寄主树种、生存环境和天敌的关系,加大科学研究的力度.
进行上述各项应用技术和基础研究,迅速研制切实有效、更易为领导和群众接受的新技术,对杨树天牛实行可持续控制策略(SPMF)J.
只有如此,才能有效地、持续地控制杨树天牛灾害.
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