入侵害虫三叶斑潜蝇生态学及适生区预测研究

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三叶斑潜蝇Liriomyza trifolii(Burgess)是世界范围内的花卉和蔬菜上极具危险性的检疫害虫之一,2005年底被发现入侵我国大陆,目前已在华南地区的部分省份或地区蔓延为害。为遏制三叶斑潜蝇在我国的扩张势头,为实行持续控制提供重要的科学理论依据,本文对三叶斑潜蝇的生态学进行了深入系统的研究,包括该虫在新入侵地广东的寄主范围及为害程度、种群发生动态及为害、田间空间分布规律、种群生命表的建立、环境因子对其生存和扩散为害的影响、以及适生区和分布预测,主要结果如下: 1、明确了三叶斑潜蝇在广东菜场主要为害寄主和为害程度。 调查结果表明,3~4月份,三叶斑潜蝇主要嗜食为害大田中6个科14种寄主植物,包括菊科的茼蒿、非洲菊和莴苣,伞形科的西芹和香芹,豆科的豆角、四季豆,茄科的番茄和枸杞;葫芦科的冬瓜、西葫芦、黄瓜以及十字花科的芥菜和白菜等蔬菜品种,对其它蔬菜种类没有发现为害。 在不同寄主上三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇Liriomyza sativae Blanchard为害程度不同。 2、明确了大田中三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇的种群年发生动态以及在主要寄主上的为害情况,调查研究了寄生蜂的种类及发生数量,分析了两种斑潜蝇及其寄生蜂的空间生态位。 在广东地区两种斑潜蝇全年可以造成为害,从5月开始其种群数量续渐上升,但主要发生为害期在10月至次年1月,在此期间多种主要寄主上的三叶斑潜蝇发生数量均高于美洲斑潘蝇。结果表明,三叶斑潜蝇已成广东的入侵地区严重为害的优势种群。在经常施药和不施药防治的菜田,三叶斑潜蝇种群数量均一直多于美洲斑潜蝇,处于优势地位。在施药田三叶斑潜蝇全年有5个发生高峰期,其中最高峰出现在10月中旬,为防治的关键时期;11月下旬至次年1月时高峰期持续时间较长,种群数量相对较大。在不施药防治的菜田,全年中三叶斑潜蝇种群数量有3个发生高峰期,分别出现在8月上旬、9月下旬和11月上旬,发生数量均明显高于美洲斑潜蝇,占据优势地位。 在施药田,三叶斑潜蝇成虫在豆角、四季豆和香芹上种群数量较多,在番茄和丝瓜上种群数量次之,但各寄主上其种群数量高于美洲斑潜蝇。在豆角、四季豆、香芹上三叶斑潜蝇幼虫的发生数量显著多于美洲斑潜蝇幼虫的发生数量;而在番茄、丝瓜上美洲斑潜蝇幼虫的发生数量则明显多于三叶斑潜蝇幼虫的发生数量。说明说明两种斑潜蝇的嗜好寄主有所不同,三叶斑潜蝇在寄主选择上偏嗜豆角、香芹和生菜,美洲斑潜蝇偏嗜丝瓜和番茄。 在不施药防治的菜田,三叶斑潜蝇幼虫数量在西芹、香芹、豆角、四季豆、茼蒿、莴苣、白菜和菜心8种寄主上占幼虫总数量的90%以上,与美洲斑潜蝇幼虫数量差异显著。美洲斑潜蝇在黄瓜、丝瓜和番茄3种寄主上的幼虫发生数量比例显著高于三叶斑潜蝇,均在80%以上。这表明三叶斑潜蝇占有的寄主资源比美洲斑潜蝇更多。 研究结果发现,三叶斑潜蝇的寄生蜂主要有6种,主要寄生三叶斑潜蝇2龄和3龄幼虫。4月、5月和11月寄生蜂的发生数量占发生总量68.23%,其中以5月份发生量最多,寄生率最高,分别为35.46%和40.03%;4月份寄生率次之为31.51%。其它月份其发生数量和寄生率较低。 进一步的研究发现,两种斑潜蝇和寄生蜂的生态位重叠值均小于0.5,它们之间生态位的重叠较小。三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇的生态位宽度受寄主影响各有不同。底比斯姬小蜂、冈崎灿姬小蜂和丽灿姬小蜂生态位宽度值相近且均高于其它寄生蜂的,分布较其它三种寄生蜂广,三种寄生蜂对斑潜蝇的寄生跟随作用较强:甘蓝潜蝇茧蜂、黄潜蝇姬小蜂和异角亨姬小蜂的时间生态位宽度值(Bi)均小于0.1,说明它们在大田中发生的跨度范围很窄,具有季节集中性。三叶斑潜蝇和美洲斑潜蝇的种间竞争系数为0.6076,表现出在对寄主资源的占有和掠夺上具有一定的竞争性,这也是田间三叶斑潜蝇种群数量一直高于美洲斑潜蝇的主要原因之一。 3、研究分析了三叶斑潜蝇在入侵地发生和扩散后的空间分布规律和发生特点,建立了三叶斑潜蝇的实验种群生命表和自然种群生命表,明确了各作用因子对种群数量增长的影响。 结果表明,三叶斑潜蝇种群成虫和幼虫在不同寄主上呈聚集分布,存在个体群,个体之间互相吸引。寄主种类对三叶斑潜蝇种群数量的发展有一定的影响。在茼蒿、豆角、芹菜、番茄和丝瓜5种寄主中,芹菜上的种群趋势指数(I)最大为47.809,说明芹菜有利于种群数量的发展,其次是茼蒿、豆角,分别为47.4281和44.4123。以芹菜作为标准寄主,干扰控制指数(IIPC)定为1.00时,则茼蒿、豆角、丝瓜及番茄上的干扰控制指数(IIPC)依次为0.9920、0.9290、0.6222、0.4452。 三叶斑潜蝇自然种群趋势指数(I)为6.0544,如果排除“捕食与寄生”作用因子,三叶斑潜蝇的种群数量将增加1.5184倍,如果排除“农事操作等”作用因子的影响,则种群数量将再增加1.5407倍,“捕食寄生”和“农事操作”作用两因子联合作用可在一定程度上抑制三叶斑潜蝇种群数量的增长,使之降低2.3396倍。说明在蔬菜栽培生产过程中选择性用药、保护和助长天敌、合理调整种植结构等措施可以有效降低田间三叶斑潜蝇种群数量,减轻危害,减少损失。 4、测定了温度对三叶斑潜蝇的影响。建立了温度与三叶斑潜蝇发育速率的关系拟合模型,并通过线性回归分析,计算出三叶斑潜蝇在广州地区的发育起点温度、有效积温和年发生世代数,为防治提供了理论依据。 温度对三叶斑潜蝇的存活率、发育历期、发育速率、繁殖力及寿命均有较大影响。三叶斑潜蝇各虫期存活率因温度的不同而异。在13~34℃各温度梯度下,卵、1龄幼虫和2龄幼虫的存活率变化不大,且相互间差异不显著;3龄幼虫在31℃和34℃时存活率最高,均为100.00%,在13℃时最低为67.72%,与其它温度下的存活率差异显著。蛹存活率受温度影响较大,22℃时最高为98.67%,13℃时最低为51.15%。37℃时三叶斑潜蝇不能完成世代发育。19~31℃为三叶斑潜蝇生长发育的适温区,25~28℃为最适宜温度区,当温度下降至13℃或上升到34℃时,三叶斑潜蝇从卵到成虫的存活率分别下降到35.79%和60.81%,可见,低温或高温对其存活均有明显的抑制作用。 随着温度的上升,三叶斑潜蝇的卵、各龄幼虫和蛹的发育历期缩短,发育速率增快,存活率增大。在13~31℃温度条件下,随温度的升高,三叶斑潜蝇发育历期缩短,发育速率加快,各温度梯度间差异显著。在13℃时其发育历期最长,为61.4d,在34℃时最短为12.1d。37℃下不能完成世代发育。三叶斑潜蝇成虫寿命均随着温度的升高而缩短。雌虫平均寿命13℃时最长为32.02 d,34℃时最短为7.69 d。同一温度下,雌虫的寿命明显长于雄虫的。雌虫的单雌产卵量随着温度的升高而增大,31℃时单雌产卵量最大为98.25粒/雌,13℃时最少为6.5粒/雌。三叶斑潜蝇雌虫产卵历期随温度升高而增长,至一定温度后(22℃)随温度增加而缩短。在22℃时产卵历期最长为35d,34℃时最短为10d。 三叶斑潜蝇雌虫的活动能力随温度升高而增强,雌虫刺食植株叶片的刻点数量也增多。13℃时的活动能力最差,31℃时最强,两者差异显著。 采用直线方程和逻辑斯蒂方程来拟合三叶斑潜蝇各虫期发育速率与温度的关系,得到该虫发育起点温度和有效积温。以3龄幼虫的发育起点温度最高,为11.33℃,有效积温为293.12日度,因此三叶斑潜蝇在广州地区理论上一年可发生14代。 建立了不同温度下的三叶斑潜蝇实验种群生命表,以在31℃的种群趋势指数(I)最大,为33.92,其次为28℃时的31.97,说明28~31℃范围内有利于三叶斑潜蝇种群数量的增长。温度为16℃时,种群趋势指数为6.23,13℃时种群趋势指数最小仅为0.72,说明低温对三叶斑潜蝇种群数量的发展有明显的抑制作用。 5、测定了三叶斑潜蝇过冷点、低温存活能力和耐高温能力,并综合评价了温度胁迫对三叶斑潜蝇存活力的影响。 不同发育阶段三叶斑潜蝇过冷却点的大小依次为3龄幼虫<6h蛹<1日龄蛹、<3日龄蛹<5日龄蛹<7日龄蛹。试验结果表明,过冷却点在越冬前后存在波动的情况,并呈逐渐下降的趋势,具有一定的抵御低温和自我保护能力。三叶斑潜蝇的成虫和蛹具有忍受低温和高温胁迫的能力,在特定时间内,暴露的死亡率随温度的变化呈现规律性变化,两者之间的关系可以用Logistic方进行拟合。 6、利用地理信息系统技术,运用CLIMEX模型和Decktop Garp模型软件预测了三叶斑潜蝇在中国可能的适生区,分析了三叶斑潜蝇在中国地理区域上可能发生与分布的趋势,可以为三叶斑潜蝇在中国的风险分析、检疫监测和防控提供参考依据。 CLIMEX模型预测分析结果表明,三叶斑潜蝇在中国主要适生区为华中、华南和华东地区。 Desktop Garp模型预测分析了三叶斑潜蝇在中国的可能适生区分布包括以下省市地区的全部区域:天津、山东、河南、安徽、江苏、浙江、江西、福建、湖南、湖北、贵州、重庆、广东、广西、海南、香港和澳门等地;包括以下省市地区的部分区域。有北京、河北、陕西、山西、甘肃、四川、云南以及在台湾等地;另外在辽宁和新疆的部分地区也可能有零星的分布。
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