文章信息
- 骆有庆, 宗世祥, 许志春, 张金桐, 路常宽, 张连生.
- Luo Youqing, Zong Shixiang, Xu Zhichun, Zhang Jintong, Lu Changkuan, Zhang Liansheng.
- 沙棘木蠹蛾综合控制技术研究
- Integrated Management of Holcocerus hippophaecolus (Lepidoptera:Cossidae)
- 林业科学, 2007, 43(11): 146-150.
- Scientia Silvae Sinicae, 2007, 43(11): 146-150.
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文章历史
- 收稿日期:2006-03-09
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作者相关文章
2. 山西农业大学文理学院 太谷 030801;
3. 辽宁省建平县森林保护站 建平 122400
2. College of Arts and Science, Shanxi Agricultural University Taigu 030801;
3. Station of Forest Protection of Jianping County, Liaoning Province Jianping 122400
灌木林是特殊森林群落,在西部地区生态环境建设,特别是荒漠化防治中具突出的地位和作用。沙棘(Hippophae rhamnoides)是胡颓子科的一种小浆果植物,落叶灌木或亚乔木,主干高一般为2 m左右,有的可高达10 m。沙棘根系发达,串根萌生能力强、自繁成林,灌丛茂密,具固氮根瘤,能有效改良土壤,促进其他植物的生长;较耐干旱和瘠薄,是公认的水土保持、防沙治沙最有潜力和前途的优良树种。
沙棘在我国生态环境建设和经济发展中发挥着重要的作用。我国是全球沙棘林面积最大、种质资源最丰富、人工林建设最具成效的国家,现有沙棘林150万hm2,以人工林为主,占世界的90%以上。同时,沙棘是一种具有很高综合开发利用价值的经济林木,已成为我国区域经济发展和维护生物多样性的重要生物资源。
前几年,沙棘木蠹蛾在陕西、山西、内蒙古、辽宁、宁夏和河北等主要沙棘种植区大面积成灾,约有6.7多万hm2成片枯死,并呈加剧之势,给我国的沙棘产业造成了巨大的损失。
沙棘木蠹蛾(Holcocerus hippophaecolus)属鳞翅目木蠹蛾科线角木蠹蛾属(花保祯等,1990),主要以幼虫危害沙棘的主干和根部。初孵幼虫孵化后主要钻蛀树干的韧皮部,造成树木表皮干枯,极少数钻蛀木质部;幼虫于入冬前转移至地下危害,连续钻蛀根部数年,树根大部分被蛀空,导致整株枯死(田润民等,1997;周章义,2002;宗世祥等,2005a)。
为了有效地控制沙棘木蠹蛾的大面积危害,建立一套完整的综合防治技术体系,笔者对其灾害原因、生物生态学特性、性引诱剂的开发与应用以及营林控制技术等方面进行了较系统和深入的研究。
1 主要成灾原因分析(骆有庆等,2003a;2003b;周章义等,2007) 1.1 未能充分做到适地适树植物在某种立地下“能生长”与“能健康生长”是2个概念。总的来说,沙棘的耐干旱能力是比较强的,但限于浅根特性,在土层比较瘠薄和长期干旱的立地条件下,自然抗旱能力是有限的。从景观上看,在虫口密度相近的情况下,土壤瘠薄的坡上树木长势矮小,且成片枯死,但在土层较为深厚的坡底和河滩地段,树木从外观上看仍生长良好,主要原因应是土壤含水量的差异使沙棘生长势不同,从而对沙棘的耐害能力产生明显的影响。
1.2 树种或品种单一我国的沙棘人工林栽植品种极为单一,80%以上是鼠李沙棘的一个亚种,即中国沙棘(H.rhamnoides subsp.sinensis),树(品)种单一或生物多样性指数低的人工林分对生物灾害的抗御能力低下是一般规律。大面积的人工纯林,一旦某一适生害虫发生,其种群将会得到迅速发展,从而成灾。目前发生木蠹蛾灾害的林地大多为单一沙棘品种的纯林。一些立地条件较好、进行了多树种合理混交的沙棘林分,尽管林龄已达15年以上,目前仍然长势良好,并无严重的沙棘木蠹蛾危害。
1.3 连年干旱是暴发成灾的诱因目前大规模种植沙棘的地区,一般是降雨量低,生态条件较为恶劣的地区。经过几年连续干旱后,造成林木生长势普遍低下,抗御有害生物侵袭的能力降低,特别是在一些林龄偏大的林分,危害更为严重。
1.4 对其生物生态学特性缺乏了解2002年以前,有关沙棘木蠹蛾的研究文献极少。“三北”地区大面积沙棘人工林栽培的历史并不是很长,对于像沙棘木蠹蛾这样生活史周期较长的害虫,能在这样短的时间内,造成大面积发生危害,其种群迅速发展并成灾的生物生态学机理尚不了解。
1.5 危害的特殊性从沙棘木蠹蛾本身的生物学特性上看,沙棘木蠹蛾幼虫生活隐蔽,整个生活周期内,绝大部分时间是在地下根干部为害,幼虫期天敌种类相对较少,且幼虫危害持续期较长,虫龄不整齐。成虫的生殖能力和扩散能力较强。由于沙棘枝干具刺且丛生茂密,人工捕捉、喷药、灌根等常规方法实施起来非常困难。
1.6 防治理论和实践的滞后性关于蛀干害虫防治的研究,以往多集中于以乔木的蛀干害虫,而对于灌木林蛀干害虫防治理论和技术的研究较少,缺少研究积累和控制技术支撑。
2 生物生态学特性的研究(宗世祥,2006) 2.1 生物学特性(宗世祥等,2006a)在辽宁,该虫4年1代,老熟幼虫于5月上中旬开始入土化蛹,成虫始见于5月末,终见于9月初,期间经历2次羽化高峰,第1次在6月中旬,第2次在7月下旬。初孵幼虫6月上旬始见,10月下旬开始越冬。
卵多产在干部树皮裂缝、伤口等处,极少数产在枝条上,而产卵高度则由于沙棘长势不同而有所差异。在辽宁90%以上的卵集中分布在1.6 m以下的主干上。卵的孵化率达90%以上。卵期7~30 d,平均为16 d。
幼虫常常十几头至上百头聚集在一起危害,且具有转移危害的习性,初孵幼虫的危害特点首先在韧皮部或在木质部与韧皮部之间蛀食危害,天气转冷后(9月中下旬),小幼虫从树干转移到根茎部和根部危害,并一直发育至老熟幼虫。老熟幼虫一般在树基部周围的土壤中化蛹,化蛹深度一般在地下10 cm左右。蛹期26~37 d,平均31 d。沙棘木蠹蛾以幼虫在树干部和根部越冬,坡向不影响其越冬虫态和越冬场所。
成虫羽化多集中在下午16:00—19:00,交配高峰出现在晚21:30左右。雌雄性比在内蒙古和辽宁分别为1:0.85和0.912:1。雌虫昼夜均可产卵,但以夜间居多,一般在交配后的第2天晚20:30—22:00。雄虫寿命为2~8 d,雌虫寿命为3~8 d。
2.2 生态学特性 2.2.1 空间分布格局(宗世祥等,2004a; 2005b;2006c)沙棘木蠹蛾幼虫、卵和蛹的空间分布格局均为负二项分布(聚集分布),幼虫的最佳抽样方法为棋盘式抽样和之字形抽样。
2.2.2 发育起点温度和有效积温(Zong et al., 2004; 宗世祥等,2004b)变温条件下,蛹的发育起点温度为15 ℃,有效积温为202.4 d·℃;卵的发育起点温度16.7 ℃,有效积温为101.5 d·℃。恒温条件下,蛹的发育起点温度为12 ℃,有效积温为296.2 d·℃。
2.2.3 幼虫的龄期结构(宗世祥等,2006d)通过测量幼虫的头宽、体长、体宽、上颚长和宽等指标,确定其幼虫共有16龄。不同龄幼虫的头宽值符合Dyar氏发现的幼虫头宽增长规律。同时,探讨了不同龄幼虫的臀足趾钩数、前胸侧毛L1、L2和L3以及腹足大小等指标之间的关系,结果表明:除臀足趾钩数在不同龄幼虫间的数量变化无明显规律,无法用于幼虫的龄期划分外,其他指标均呈现较明显的线性回归关系,初步判断,这些指标可以用于沙棘木蠹蛾不同龄期幼虫的划分。
2.3 沙棘木蠹蛾人工饲养(路常宽等,2005a)人工饲养可为天敌繁育和药剂试验提供标准一致的试虫。已筛选出一种较理想的沙棘木蠹蛾半人工饲料,可使幼虫顺利化蛹和羽化,化蛹率达83.3%,羽化率达30%;选择在沙土中结茧化蛹,能显著提高饲养成功率。
3 性引诱剂的开发与应用技术 3.1 性诱效果及性信息素粗提物的研究(路常宽等,2004b)单头处女雌蛾在羽化后8天内诱集雄虫的数量为15~107头,平均67头,其中1日龄处女雌蛾诱到的雄蛾占总数的40%,2日龄为25.5%,每晚20:00—00:00诱虫数量占诱虫总量的94.2%。距林缘30~1 000 m内,都能诱到一定数量的雄虫,说明沙棘木蠹蛾处女雌蛾对雄虫的诱集半径要大于1 000 m。同时,试验证明已交配的雌蛾不再具有诱集雄蛾的能力。
3.2 性信息素的提取、测定野外诱集效果(成小芳等,2006;宗世祥等,2006b)采用薄层分析(TLC)、毛细管气相色谱(GC)和气谱-质谱联用(GC-MS)等分析技术,从沙棘木蠹蛾雌蛾性信息素腺体提取物中,分离和鉴定出4种有效成份。在分析沙棘木蠹蛾雌蛾性信息素的基础上,人工合成了10种化合物,并配成多种配方,进行了广泛的野外引诱试验,已筛选出理想的性诱剂配方。人工合成的性诱剂的有效期最可达31 d,诱捕距离至少可达150 m以上, 诱集效果稳定。
4 天敌和生物防治现已发现7大类16种天敌。其中卵期捕食性天敌昆虫的2种;幼虫期寄生微生物4种,鸟类天敌3种,捕食小幼虫的蜘蛛1种,取食幼虫的哺乳动物1种,幼虫期寄生性天敌昆虫的3种;捕食蛹的爬行类沙蜥1种,鼠类1种。
在以上各种类型天敌中,毛缺沟姬蜂(Lissonota setosa)是最有利用前途的天敌,对其生物生态学特性进行了初步研究。毛缺沟姬蜂属幼虫期单寄生天敌,雄虫寿命3~8 d,平均6 d;雌虫寿命5~13 d,平均7 d,人工补充营养可显著延长寄生蜂寿命。在内蒙古鄂尔多斯地区,2003年的自然寄生率可达11%(路常宽等,2005b)。
在进行沙棘木蠹蛾天敌调查的同时,开展了昆虫病原线虫防治沙棘木蠹蛾试验。室内试验结果表明:每虫400条的线虫剂量对不同年龄期组的沙棘木蠹蛾幼虫致死率无显著性差异。在恒温27 ℃下,每条木蠹蛾幼虫接种400条线虫,最高死亡率可达92.5%。18~30 ℃能使木蠹蛾保持较高的死亡率,其中27 ℃下木蠹蛾幼虫前期死亡率增长最快。经室内毒力测定LD50为每头92条。以每毫升0.2万条线虫进行野外防治试验,效果达47.94%。但在实际应用中,尚存在如何施用线虫,使其能与在根部危害的沙棘木蠹蛾幼虫有效接触的技术瓶颈(路常宽等,2004a)。
此外,也进行了采用干基喷雾、浇根、排粪孔注药、熏蒸等化学防治方法防治其幼虫的大量试验。结果表明:在这些防治方法中,只有磷化铝熏蒸相对来说是一种比较可行的防治方法。夏季日均温在21~25 ℃时,以每株树1丸(3.2 g)的剂量进行粗放防治,防治效果可达82.61%;每亩防治成本为12.76元。但考虑到沙棘林茂密、根蘖多、枝干多刺的结构特点,要推广此法也较困难(贾峰勇,2004;贾峰勇等,2005a)。
5 沙棘木蠹蛾潜在分布区预测研究(路常宽,2005)在综合分析沙棘林自然分布、栽培状况、沙棘木蠹蛾危害状况以及生态气候指数EI的基础上,作者认为沙棘木蠹蛾是我国“三北”地区的本地害虫。利用GIS和CLIMEX软件对沙棘木蠹蛾在我国的适生区进行了预测。结果表明:沙棘木蠹蛾适于在我国“三北”大部分地区生存。对于过去无沙棘分布的辽宁省建平县而言,沙棘木蠹蛾的种群暴发是本地害虫危害外来树种的典型例子。
为综合评价沙棘的受害状况,调查沙棘死亡株率、沙棘木蠹蛾危害株率和20 cm根干部虫口数等沙棘受害指标,同时调查坡向、坡位等生长环境因子。通过模糊综合评判,将沙棘林的受害程度分为4个等级,以生长环境因子为预测因子,分别构建沙棘灌丛林受害程度BP神经网络模型和Logistic模型。结果表明:BP神经网络的拟合率达88.1%,Logistic模型的概率一致率为69.4%。在其他条件相同的情况下,坡位对受害程度的影响大于其他因素。
6 灾害控制技术与评价沙棘灌丛林的灾害可分为生物灾害和非生物灾害,生物灾害以沙棘木蠹蛾危害为主,非生物灾害主要是立地条件差和不良的气候因素(特别是连续干旱)影响,这两类因素的影响总体表现为沙棘生长衰退。从生态调控的理论和森林健康的理念来看,沙棘木蠹蛾灾害的防治应该着眼于区域性沙棘灌丛林生态系统的调控。
6.1 营林措施平茬更新是控制沙棘木蠹蛾危害最直接的措施之一。在虫口密度较大,沙棘成片死亡的林地内,将沙棘连根挖出,并采取一定的方法处理掉根内的幼虫;由于沙棘具有很强的萌蘖能力,此法不仅能够清除虫源,而且还有很好的更新效果。但费时费工较大,只适合重灾区。重要的是应加强如何营造多树种合理配置、具有较强抗御沙棘生物灾害能力的混交林。
6.2 物理防治沙棘木蠹蛾具有很强的趋光性,在成虫出现高峰期,采用灯光诱杀可对虫口密度的减少起到明显作用,进而有效控制下一代虫口密度。此法简便易行,效果良好。但鉴于灯诱对诱捕对象无选择性,对昆虫物种多样性和天敌昆虫影响较大。
6.3 化学防治沙棘是果叶兼用的生态经济型植物,在药剂防治的低毒无污染方面与果树和农作物有同样的要求,沙棘木蠹蛾幼虫危害又具有隐蔽性的特点,给化学防治带来很大困难。利用化学药剂防治沙棘木蠹蛾只能作为沙棘木蠹蛾综合治理的应急手段之一,在条件允许的情况下适当采用,并且特别要求强调持续高效低毒。
6.4 生物防治积极保护和开发利用天敌资源,是对森林虫灾实现生态调控的有效途径。沙棘木蠹蛾的天敌种类多,各虫态均有,但从实用性角度评价,应重点开展幼虫期天敌毛缺沟姬蜂和病原真菌的保护和开发应用。
6.5 性信息素的应用性引诱剂的使用,为大面积控制沙棘木蠹蛾灾害提供了一条有效的途径,并对种群动态具很好的监测效果。针对沙棘林分特点和沙棘木蠹蛾危害特性,这是最为有效的监测和控制措施。但鉴于沙棘木蠹蛾的生物生态学特点,即4年1代,每年均有成虫出现,要连续数年应用才能达到有效的持续控制效果。
6.6 抗虫和抗旱沙棘品种的选育这是很重要的研究方向,但需要长期的研究和投入。沙棘良种的选育目标应集中于2个方向,一是满足条件恶劣的立地需求(生态防护功能为主,经济价值为辅),以抗旱和抗虫为主目标;二是满足立地条件较好的需求(经济开发价值为主,生态防护功能为辅),以高产(采果、采叶)和抗虫为主目标。
6.7 成灾机制研究沙棘木蠹蛾是重大灌木林生物灾害的突出代表,开展沙棘木蠹蛾的成灾机制研究,可为其持续控灾提供进一步的科学依据,并为其他灌木林生物灾害的控制提供理论借鉴。
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