我国森林昆虫学研究概述

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山东农业大学植保学院题目：我国森林昆虫学研究进展概述学号：专业：姓名：邮箱：ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 我国森林昆虫学研究进展概述摘要：随着科学技术的不断进步，森林昆虫学发展速度突飞猛进。本文从森林昆虫分类、生物学、生态学、预测预报和防治学五个方面对森林昆虫学的研究进行简单概述。森林昆虫分类学不单单是依靠传统的特征进行分析归类，还将分子手段应用到其中，两者结合能更准确、快速的进行分类鉴定；森林昆虫生物学、生态学、预测预报和防治学都是在完善当前的技术下，结合现代高端的科学新技术使得对森林昆虫的研究更深入更透彻。关键词：森林昆虫；分类；生物学；生态学；预测预报；生态学；研究1森林昆虫学研究现状森林昆虫学是研究各种森林昆虫的发生发展规律与寄主和环境之间的相互关系，以及对失控种类种群数量的调节和有益种类的利用，维护森林生态系统平衡、保护森林健康和促进林业持续发展的科学[1]。森林昆虫学作为林业科学的一个基础分支，是以德国昆虫学家J.T.C.Ratzeburg，1837年发表《森林昆虫》一书为标志而逐渐发展起来的[2]，而在我国森林昆虫的主要研究工作始于新中国成立之后[3]，在这60多年时间里该学科发展迅速并取得了瞩目成绩。目前，针对我国森林昆虫研究的发展主要集中在两个方面：一是害虫管理的策略不断趋向成熟和完善；二是高新技术和理论不断向森林昆虫学领域渗透[1]。随着“可持续发展林业”这一新概念的提出，以及1992年6月联合国“世界环境与发展大会”的召开，标志着人类对环境与发展关系的认识方面有了新的飞跃，相继提出了一些害虫管理的新策略、新思想[1、4]。主要有森林保健、害虫生态管理、害虫可持续控制或者森林有害生物可持续控制等理论[1、5]。这些新策略在观念上是一个飞跃，其关键在于把以前对森林害虫“被动的防治”变为充分利用、促进、完善森林生态系统和对病虫害的防疫机能，实现“主动的预防”，以森林病虫害监测为必要手段，及早准确的采取措施控制害虫种群[6]。另外，系统思想及系统分析方法在害虫管理系统中的应用。高新技术在森林昆虫的研究中作用显得更加凸出，随着现代技术的三大理论支柱ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember —控制论、信息论和系统论的不断渗透以及信息技术、电子计算机技术和生物技术等的广泛应用，森林昆虫学正在不断迅猛发展[7、8、9]。计算机在森林病虫害的预测预报、决策支持系统的建立、综合管理的决策模型以及信息管理等，在世界多国家被广泛应用。信息技术广泛应用与森林保护工作，使得森林病虫害的监测水平得到显著提高。如地理信息系统(GIS)、遥感系统(RS)、全球定位系统(GPS)、红外摄影技术以及航空录像技术。此外，生物防治技术、化学信息素[10、11]和昆虫发育调节剂[12、13]以及利用酶联免疫法(ELISA)、免疫荧光技术检测、核限制性片段多态性分析(RFLP)和聚合酶链式反应(PCR)等[14]。目前，我国森林昆虫相关研究内容发表在《中国森林病虫》、《林业科学》、《林业科学研究》、《世界林业》、《昆虫学报》、《昆虫分类学报》、《昆虫知识》、《生物防治通报》、《植物保护学报》、《植物保护》等多个杂志；相关森林昆虫的著作有李成德主编《森林昆虫学》、牟吉元主编《普通昆虫学》和彩万志主编《普通昆虫学》，这些资料都是森林昆虫学研究提高的体现。2森林昆虫分类研究传统的分类技术以陈世骧为代表的进化分类学派主要展开了物种概念的讨论、特征分析标准的探讨以及进化论与分类学关系的研究[15]。其物种隔离概念、生态特征、行为特征、分布特征、形态特征的分析与判别方法，是目前国内分类鉴别和区系研究的基本指导思想[16]。同时当代发展迅猛的分子技术也被应用到昆虫分类领域[17]。长期以来，昆虫分类都是以外部形态为依据，虽然形态特征较直观、简单、快捷，但传统的形态学分类方法在属、种内则不容易确定物种的分类地位，再到种群、行为种、近缘种、生态型等则更难确定分类地位。另外，根据外部形态在幼虫期的鉴定分类也比较困难，即使鉴定出来也具有不准确性，通常是把幼虫在室内饲养为成虫再进行分类鉴定[16]。利用生物学技术可以提供便利，它既可以准确客观地鉴定出形态学不能区分的昆虫亲缘种，又节省大量的人力和物力，因此，现代生物技术在昆虫分类学中的应用变得到了广泛发展。主要包含以下几个方面：同工酶电泳技术[18]、RFLP技术[19]、RAPD技术[20]、聚合酶链式反应技术[21]、核酸序列分析技术和探针杂交技术[22]。张迎春等[23]对5种瓢虫酯酶同工酶进行了比较研究，结果显示属间的酶谱有显著差异，而属内具有某些共性。赵惠燕等[24]ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 在同翅目昆虫的分类方面也应用了同样的分析方法。对于昆虫来说，目前大多数MTDNA的限制性片段长度多态性研究都是在种内或近缘种间进行，而科、属等高级阶元间的分析较少。夏庆友等[25]应用RAPD技术在DNA分子水平上对不同类型的59个家蚕和野蚕之间的遗传差异进行了研究，证明一化性四眠种为最早从野蚕中分化出来的系统。曹功杰[26]对7种昆虫的5SrRNA结构特点进行了比较研究。通过测定DNA、RNA的核苷酸顺序，对昆虫进行分类并构建其系统发育关系，有望在重要的农、林、医学昆虫鉴定上发挥作用。3森林昆虫生物学研究近几年进行生物学特性研究的森林昆虫近40种，囊括11个目左右。其中以对鳞翅目、膜翅目和鞘翅目昆虫的研究为主，占生物学总研究虫种的70%左右。研究的重点在叶部害虫、蛀干害虫和天敌昆虫，枝梢害虫和资源昆虫次之，而对种实害虫和根部害虫则研究较少[3]。研究方法还是以室内人工饲育，野外挂笼饲养和林间定期调查相结合为主。但近年来许多研究已非停留在仅仅观察昆虫个体发育、形态特征、世代历期和生活习性的水平上，研究领域有所拓宽，其趋势是进行生物生态学、生物地理学、社会生物学和起源生物学等多方位的研究。对松突圆蚜、红纸大小蠹[27]、美国白蛾[28]、杨扇舟蛾、松墨天牛、月季叶蜂、刺桐姬小蜂、红棕象甲[29]等几十余种森林昆虫的生物学进行了研究，为防治及利用打下基础。不论什么时代，研究昆虫生物学都是一个基础，没有了生物学的研究就不能从根本上解决森林害虫的防治问题[30]。4森林昆虫生态学研究森林昆虫生态学是森林害虫综合管理的理论基础，近年来受到人们极大的重视,随着许多相关学科的发展和电子计算机技术的广泛应用，该领域的研究更加广泛和深入并取得了大量的研究成果[31]。主要从森林昆虫种群动态与环境、空间分布型及抽样技术、生命表和害虫优化管理决策4个方面对我国森林昆虫生态学的研究进展进行阐述。4.1森林昆虫种群动态与环境森林昆虫的种群数量动态与气候、天敌、林分结构、立地类型等环境因素有密切的关系。在马尾松毛虫种群动态的研究中，认为气候不但可以直接通过温湿度影响马尾松毛虫的生长发育，还可以通过寄主植物和天敌对其起作用，ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 从而使马尾松毛虫种群数量发生变化[32]。在落叶松八齿小蠹发生规律的研究结果表明：气候、立地条件、郁闭度、林木长势、林内卫生状况对该虫发生影响显著[33]。4.2种群空间分布型及抽样技术的研究近年来种群空间分布型研究较多，如马尾松毛虫、落叶松毛虫、赤松毛虫、油松毛虫等，种群空间分布型的研究为抽样技术提供了科学依据。对马尾松毛虫空间分布型的研究表明：马尾松毛虫在约10年生的纯马尾松人工林内呈聚集分布，分布的基本成分呈疏松的个体群[34]。4.3森林昆虫生命表的研究在昆虫生命表的研究中研究者充分发挥主观性，根据不同的昆虫选择不同的方法进行研究并取得阶段性的成果。针对钻蛀性害虫的特点，应用查迹法编制青杨天牛自然种群生命表，并进行分析。通过追踪调查，以外观查迹，解剖刻槽和木段，辅之以室内饲养方法进行生命表和生物学研究时，定量描述钻蛀性害虫自然种群各个时期的死亡比例，并确定和估计引起钻蛀性害虫死亡诸因子的重要性[35、36]。4.4森林害虫优化管理决策在油松毛虫优化管理的研究中，以油松林—油松毛虫生态系统为研究对象，采用系统分析的方法，组建了油松生长子模型，油松毛虫种群生长子模型以及油松毛虫危害油松的子模型。并将它们耦联在一起，形成了油松林—油松毛虫系统模型。为了寻求油松毛虫的优化管理途径，在上述系统模型的基础上，根据油松毛虫的10种常用管理措施的效果和费用，结合危害子模型，组建了油松毛虫的动态经济阈值模型。然后再根据最优化理论，建立了油松毛虫管理决策模型[37]。系统模型在模拟过程中取得了满意的结果。其模拟结果进一步表明，越冬幼虫上、下树的防治是油松毛虫防治的关键时期。这些结论无论在理论上还是在林业生产中都具有重要的指导意义。5森林昆虫预测预报研究我国是世界上开展森林病虫害测报研究较早的国家。早在50年代就开展了对马尾松毛虫和竹蝗的群众性侦察工作[38]。随着预测预报的不断深入研究，已经对主要松毛虫、大袋蛾、美国白蛾、黄斑星天牛、光肩星天牛、落叶松鞘蛾、杨干象等进行了广泛而深入的研究，ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 特别是对松毛虫种群动态、包括种群空间分布型、世代生命表、防治指标、系统数学模型和开发应用计算机技术进行监测和测报的研究及其成果。我国针对主要的森林害虫危害测报对象有马尾松毛虫、落叶松毛虫、赤松毛虫、油松毛虫、黄斑星天牛、杨干象、青杨天牛、大袋蛾、落叶松鞘蛾、杨毒蛾、木毒峨、蜀柏毒蛾、美国白蛾、榆兰叶甲、泡桐叶甲等[39]。5.1发生期预测目前在森林害虫中普遍采用的方法是：发育进度法、期距法、有效积温法和物候法。这些方法虽比较传统，但使用准确率高，易为基层测报人员掌握，今后仍将被广泛采用。随着昆虫生理生态学的发展，害虫发生期测报中的新技术也不断出现，由70年代广泛使用的黑光订诱集[40]成虫发展到性诱剂[41]和信息素诱集成虫预测发生期，例如应用马尾松毛虫、美国白蛾、大袋蛾、舞毒蛾、白杨透翅蛾性诱剂进行发生期预测，都收到很好的效果。5.2发生量预测一般的方法主要有：有效基数预测法、气候图法、经验指数法和形态指标预测法。这些方法称为实验生态生物方法，其优点是生态学、生物学、生理学意义比较明确,但工作量很大，而且一般只适用于作中、短期害虫预报，时效较短。近幼年来，随着生态数学的迅速发展，数理统计学和模糊数学越来越广泛地应用于害虫测报中，形成数理统计预测法。此外，还利用用历史气象资料经过粗选和精选，找出影响害虫发生的气象因子做为预报因子，并用电脑进行多元回归分析，建立了预报模型[42]。6森林昆虫防治研究6.1化学防治目前，在害虫大发生成灾时,用于救急控制灾害扩大蔓延的措施，仍以化学防治为主[43]。近年化防中所使用的药剂类别发生明显变化，其趋势为有机氯杀虫剂基本被取代，有机磷杀虫剂仍应用较广；施药方式及手段方面有较大改进，已从常规的液剂、粉剂喷洒，向低容量和超低容量的细雾滴方向发展[44]；施药机具已研制成功3Y-35型喷烟机、3MF-4型弥雾喷粉机等，用飞机进行大面积航空喷洒迅速扑灭虫灾已应用普遍，并逐步发展运用灵活方便的新颖超轻型和轻型飞机[45、46]。药剂剂型研究也有进展，如研制的拟除虫菊醋油雾剂、微胶囊剂等对松毛虫和其它生活周期较长的害虫有较高的杀虫效果。此外，ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 一些简便易行的如毒笔涂环(防治食叶、蛀干害虫)、毒饵诱杀(防治白蚁)和毒签薰蒸、堵孔(防治蛀干害虫)等方法亦被广泛应用[47]。6.2生物防治主要利用昆虫的天敌昆虫以虫治虫、以其它动物治虫、微生物治虫、性外激素的应用等手段[48]。天敌昆虫的利用途径有以下两种：一是增加自然界天敌昆虫的数量，二是改变本地昆虫的种群结构，包括国外引进驯化和国内异地移植天敌。鸟类、蜘蛛、青蛙等都是害虫的天敌，要广泛招引利用益鸟。微生物治虫包括利用细菌、真菌、病毒、线虫、原生动物、立克次体等防治害虫，目前已制成多种微生物制剂。利用微生物防治害虫有许多优点：对寄主昆虫具有高度的致病性，极少或不产生抗性；对环境因子适应性强，不宜丧失活性；保护生态环境，维护生态平衡，对人、畜、植物安全；自然条件下容易引起害虫群体病毒流行，控制种群数量。目前我国已经应用白杨透翅蛾性信息素、梨小食心虫信息素[49]制作的诱捕器，苹果蠹蛾性信息素，捕杀杨透翅蛾、梨小食心虫和苹果蠹蛾均取得了良好效果。6.3其他防治防治近年来发展起来的一些新型物理防治技术，辐射杀虫、声波、微波杀虫[50]。(1)物理辐射技术是用一定量的辐射使得病虫达到蛋白质分子水平的破坏，使其新陈代谢紊乱；(2)声波防治技术是分析昆虫的发声特性，利用声波防除害虫，是一种新出现的防治措施，可以分为忌避音、引诱音、信息传递阻碍音、杀虫音波的利用和其他间接利用等五种；(3)微波是一种使分子在高频电磁场中发生剧烈振动，彼此相互摩擦、发生极化而达到加热作用的电磁波。应用微波加热防治仓库害虫及农、林业种子害虫具有速度快、效果好、无残毒、无污染、无余热、操作方便的优点，是口岸旅检、邮检工作中除害处理比较理想的方法。(4)GIS、RS和GPS的使用[9]，特别是GIS在病虫害发生地预测预报上有很大的作用，现在自己进行的课题就是利用GIS和CLIMEX模型[51]对林业有害生物进行预测预报达到提前预防的作用，而且现在国际上在外来入侵害虫防治上利用GIS软件已经成为一种趋势。参考文献：[1]森林昆虫学[M].中国林业出版社,2004ofwork,relationships,needandpossibility,putqualityfirst."Improvestructure",referspartycarefully".IsamustadheretotheindividualabsorptionTheprincipleofthedevelopmentofamatureone,andstrictlyperformintheadmissionprocedure,topreventthePartymember 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