重大外来入侵害虫.docx

1、重大外来入侵害虫重大外来入侵害虫摘 要 美国白蛾 Hyphantria cunea(Dnury) 是重大外来 入侵害虫， 对我国林业和园林绿化造成重大危害， 尤其是近年来 美国白蛾传人北京，严重威胁着我国“绿色 ？3运”的顺利举办 和首都园林绿化及生态环境安全。根据美国白蛾多发生在居民 区、乡镇和城市的特点， 作者开展对环境安全的生物防治技术研 究。汲取前苏联等国家从美国白蛾的原产地引进天敌进行生物防 治没有成功的经验和教训， 立足调查和寻找我国本土天敌。 经过 21年的努力，发现和筛选出白蛾周氏啮小蜂 Chouioia cunea Yang(新属新种)这种寄生美国白蛾的特优天敌； 研究这种小

2、蜂的 行为学、生态学、生物学、解剖学及人工大量繁殖、放蜂防治技 术；筛选出入工大量繁殖小蜂的替代寄主， 解决小蜂的大量繁殖 的瓶颈问题；通过放蜂防治试验，取得良好的防治效果。同时， 筛选出防治美国白蛾的高毒力 HcNPV病毒毒株，研制出美国白蛾人工饲料， 利用人工饲料大量饲养美国白蛾幼虫， 然后接种扩增 病毒，成功解决HcNPV病毒大量扩增生产和常年生产的技术难 题，做到病毒的规模化生产和常年生产， 保证大面积生产防治的 需要和病毒质量： 研究出利用天敌昆虫和病原微生物综合应用的 防治模式：在美国白蛾幼虫期喷洒 HcNPV病毒，蛹期释放白蛾周 氏啮小蜂， 达到既控制当代美国白蛾的危害， 又有效

3、抑制其下代 的种群数量，取得长期的持续控制美国白蛾的防治效果。 上海市、 大连市、烟台市和青岛市利用该项技术已经完全控制美国白蛾， 特别是上海市利用本项生物防治技术防治后， 已经连续 6 年没有 再发现美国白蛾。 由于该项生物防治技术利用的是自然界原有的 控制害虫的生态因子，因而对环境安全，做到既消灭害虫，又保 证生态环境和人畜的安全， 也保护生物多样性。 该项研究成果也 为北京采用“绿色”防治技术有效控制美国白蛾提供重要的科 技支撑和技术保障美国白蛾 Hyphantria cunea(Dnury) 是我国重大外来人侵害 虫，食叶危害。因其危害严重，故被列为国际检疫害虫。 2005 年北京发现

4、美国白蛾，由于它繁殖量大，危害的寄主植物多，传 播速度快，因而在新传人地常常暴发成灾。我国的辽宁、陕西、 山东、河北、 天津、上海等省市美国白蛾都曾大发生， 暴发成灾， 造成过严重的生态灾害。如何做到无污染地有效控制美国白蛾， 保护首都园林绿化和生态环境安全，保障 2008 年北京“绿色奥 运”的成功实现，是目前我们所面临的迫切而重大的问题。从 1984 年开始，我们开展美国白蛾生物防治技术研究，历 时 21 年，克服许多困难，攻克一个又一个难关，研究出以利用 寄生性天敌昆虫白蛾周氏啮小蜂 Chouioia cunea Yang( 膜 翅目：姬小蜂科 Eulophidae) 和美国白蛾核型多角

5、体病毒 (HcNPV) 为主的生物防治美国白蛾技术，防治效果十分显著。上海市、大 连市、烟台市和青岛市利用本项技术已经有效控制美国白蛾， 特 别是上海市， 在防治后已经连续 6 年很难再发现这种害虫。 由于本项生物防治技术利用的是自然界原有的控制害虫的生态因子， 因而对环境安全， 达到既消灭害虫， 又保证生态环境和人畜的安 全，也保护生物多样性。国务院于 2006年 3月在关于进一步加 强美国白蛾防治工作的通知中，特别强调要科学防治美国白蛾， 要进一步加大科技成果转化和推广应用的力度， 尤其是加大周氏 啮小蜂释放技术、 病毒杀虫剂使用技术等的推广应用。 “重大外 来侵入性害虫美国白蛾生物防治技

6、术研究”项目获 2006 年度国家科技进步二等奖。 本项研究成果也为北京市采用“绿色” 防治技术有效控制美国白蛾提供科技支撑和技术保障。1美国白蛾发生的历史和其他国家开展防治的情况 美国白蛾原产北美。 二战期间， 随军用物资传播到欧洲部分 国家和日本， 随后又传播到欧洲几乎所有的国家和韩国、 朝鲜及 日本。一些欧洲国家和韩国、日本曾调查过美国白蛾的天敌，做 过利用病原微生物防治试验， 但应用于生产防治成功的事例还未 见到。前苏联和南斯拉夫根据国际经典生物防治理论， 从美国白 蛾原产地美国和加拿大先后引进 8 种寄生蜂和 2 种寄生蝇， 进行 15 年的研究，但最后都没有成功。因此，目前国际上对

7、美国白 蛾的防治基本是靠投入大量财力、 物力进行化学防治， 对美国白 蛾的无公害有效防治仍然是一个世界性难题。2美国白蛾在我国的发生情况和防治难点 我国于 1979 年首次在辽宁省丹东市发现美国白蛾，随后该 害虫扩散蔓延到山东、陕西、河北、天津和上海，在这些发生区都造成过将园林绿化树木、 防护林、 果树的叶子几乎全部食光的 重大灾害，因而成为我国重大的外来人侵害虫， 被国家XX局,XX局列为全国六大森林病虫害防控对象之一。 我国以前对这种害虫 主要以喷洒化学农药为主进行防治，累计已花费数 10 亿元，虽 然在局部地区取得了一定的控制效果， 但对环境污染严重， 也大 量杀伤了天敌，造成年年防虫、

8、年年有灾的局面，其扩散蔓延和 危害的势头有增无减， 生产上对有效控制这种严重害虫的要求十 分迫切。美国白蛾在我国发生的特点和防治的难点是： (1) 多发生在 城市和居民区的园林绿化树木及植物上，因而不能使用对环境、 人畜有害的化学农药。 (2) 危害的植物种类多，几乎包括所有造 林、园林绿化的树种及果树、蔬菜和农作物，以及多种乔灌木植 物和杂草， 因而很难做到彻底防治。 (3) 多在我国沿海城市发生， 这些地区的水产养殖业 (虾、蟹等) 发达，因而对环境较安全的仿 生型农药 (如灭幼脲等昆虫生长调节剂 )不能使用。 (4) 美国白蛾 危害的园林树木和行道树一般都比较高大， 现有的喷药机械达不

9、到这么高的扬程，因而防效差。3以利用天敌为主的生物防治技术研究内容和成果 我们主要针对上述美国白蛾在我国危害的特点和防治的难 点开展研究， 汲取国际上其他国家开展美国白蛾防治及研究的经 验和教训， 确立以调查筛选、 利用我国自己本土天敌昆虫及病原 微生物开展美国白蛾生物防治的新思路，进行生物防治技术研究，取得一系列研究成果，有效地克服和解决了上述问题，达到 了显著的防治效果。现代表课题组将该获奖项目的内容介绍如 下。31 美国白蛾在我国各发生区的生活史和生物学特性美国白蛾在我国北方一般 1年发生 2 代，部分发生 3代，以 蛹在多种隐蔽场所越冬，世代重叠现象严重为其发生的主要特 点。3 2 美

10、国白蛾在我国危害的寄主植物种类 调查显示其寄主植物达 49科 108属 175种，几乎包括我们 栽培的所有林木、果树、园林植物和花卉、蔬菜、农作物，以及 多种草本、灌木植物。正是由于其寄主植物的多样性，大大增加 了其防治的难度。3 3 美国白蛾卵块和网幕幼虫的空间分布型 研究 得出为负二项分布型即聚集分布。 计算出了危害不同类型的寄主 树种的理论抽样数 （表 1） ，为释放小蜂防治时调查美国白蛾幼虫 数量、进而准确计算放蜂量提供依据。3 4 生物防治美国白蛾的特优天敌白蛾周氏啮小蜂（ 新属新种 ）发现美国白蛾的天敌昆虫在我国共有 27种，包括 1 新属 9 新种及中国新记录属 1 个，新记录种

11、 4 种，描述和发表了这些新 天敌。（1） 白蛾周氏啮小蜂 Chouioia cunea Yang ，新属新种(2) 白蛾孤独绒茧蜂 Dolichogenideasingularis Yang etWei,新种(4) 白蛾黑棒啮小蜂Tetrastichusseptentrionalis Yang新种。(5)山东白蛾啮小蜂 Tetrastichusshandongensis Yang,新种。(6)白蛾黑基啮小蜂 Tetrastichus nigricoxaeYang ,新种。(7)白蛾短角啮小蜂只 Tetrastichus litoreusYang ,新种。(8)白蛾圆腹啮小蜂 Aprostoc

12、etus magniventerYang ,新种。(9)白蛾索棒金小蜂 Conomorium cuneaeYang et Baur ,新同时,调查天敌的寄生率、寄生习性、雌雄性比等。寄生性 天敌昆虫在美国白蛾越冬蛹中的平均寄生率 25.80,在夏季世 代蛹中的平均寄生率 16.13 ,表明这些天敌在自然控制美国白 蛾上发挥着一定的作用, 但还不足以达到能够自然控制美国白蛾 的水平。 经多元统计分析, 得到表达白蛾周氏啮小蜂等天敌昆虫 对美国白蛾自然寄生数量关系的回归模型。通过对这些天故进行多重比较分析, 发现白蛾周氏啮小蜂的 寄生率与其它天敌均没有重叠, 是影响总寄生率的关键因子, 从 而筛选

13、出白蛾周氏啮小蜂作为生物防治美国白蛾所利用的重要 天敌(封4彩版I :图1, 2)。3 5 白蛾周氏啮小蜂的行为学 通过解剖研究雌成虫内部生殖系统 （ 图 1） ，研究该小蜂的繁 殖能力，为人工繁蜂时接蜂量以及释放防治时的释放量提供依 据。研究表明，这种小蜂为群集内寄生性；出蜂量大 （ 每寄主蛹 出蜂124365头，平均274头）；雌雄性比大（4596 S： 1 S ）; 寻找寄主寄生的能力强， 能找到寄主在各种隐蔽场所化的蛹产卵 寄生；成蜂趋光性强，寿命达 15d;雌蜂怀卵量大（最高680粒，平均 270.5 粒 ） 。36 白蛾周氏啮小蜂发育与温度的关系计算出小蜂的发育起点温度为 6.14

14、 C,有效积温为365.12 日?度（表2）。并利用数学模型计算出发育历期的理论值 （图 2）。为人工繁蜂时温度的确定、按时出蜂用于防治提供保证。37 筛选繁殖美国白蛾的替代寄主， 解决白蛾周氏啮小蜂 人工大量繁殖的技术瓶颈通过对 11 种不同的寄主试验筛选，找到良好的繁蜂替代寄 主柞蚕 Antheraea pernyi 蛹，使繁蜂量提高近 100 倍，做 到规模化繁蜂和常年繁蜂， 为利用这种天敌进行大面积防治创造 条件并试验解决柞蚕蛹的长期保存问题， 达到常年繁蜂和规模化 繁蜂；还研究解决蜂种复壮问题， 保证人工繁殖出的小蜂的质量 （封4彩版I :图35）。38 确定放蜂防治美国白蛾的最佳虫

15、期、 放蜂量和放蜂次总结出一套行之有效的放蜂防治技术。 放蜂最佳虫期为美国白蛾老熟幼虫期和化蛹初期；放蜂量按经验公式： TN=W ANX3计算；放蜂次数采用每代美国白蛾放蜂 2 次共放蜂 4 次。经过放 蜂的地区，白蛾周氏啮小蜂的最高寄生率达 88.02 。由于放蜂 防治区禁止使用化学农药， 因而保护其它天敌， 使这些天敌的种 群数量大大增加。 因此，白蛾周氏啮小蜂和其它多种天敌的总寄 生率最高达 96.28 ，平均 92.3。经过连续 2代 4次放蜂，使 美国白蛾的有虫株率降到了 0.1 以下，有效地控制了美国白蛾 的危害，达到有虫不成灾， 并达到了持续控制的显著防治效果 ( 封 4 彩版

16、I ：图 6，7) 。39 建立放蜂防治后白蛾周氏啮小蜂与其它天敌数量关系 的数学模型， 并用生命表技术评价白蛾周氏啮小蜂对美国白蛾的 长期控制作用白蛾周氏啮小蜂是决定总寄生率高低和控制效果的关键因 子，经计算分析，建立表达在美国白蛾得到有效控制后，小蜂与 总寄生率关系的数学模型：y=- 51.60795+77.475121gx。经连续 2 年 4 代定点观察研究美国白蛾生命表， 发现放蜂防 治后下代美国白蛾种群趋势指数 (1) 远远小于 1(0.1364) ，表明 白蛾周氏啮小蜂对美国白蛾的持续控制效果十分显著。310 筛选防治美国白蛾的优良核型多角体病毒 (HcNPV) 毒株，研究大量生产

17、 HcNPV的技术通过调查和筛选，获得防治美国白蛾幼虫的优良 HcNPV毒 株；试验成功一种优良的人工饲料； 通过大量和常年饲养美国白 蛾幼虫、而后接种扩增病毒，攻克了 HcNPVW毒规模化生产的技 术难关， 也使病毒的质量得到保证， 为利用病毒大面积防治美国 白蛾提供保障。3.11 HcNPV病毒与小蜂综合防治美国白蛾幼虫通过试验， 确定利用病毒防治美国白蛾的最佳幼虫龄期、 病 毒的使用剂量、剂型等；并在美国白蛾蛹期释放小蜂综合防治， 取得显著的控制效果。 避免美国白蛾幼虫对林木的危害而造成园 林景观的破坏， 从而解决我国城市园林绿化树木无污染防治美国 白蛾的难题（图3，封4彩版I :图81

18、0）。3. 12 白蛾周氏啮小蜂的转主寄主研究发现， 白蛾周氏啮小蜂 1 年发生 7代，除寄生美国白蛾 外，还可寄生柳毒蛾 Stilpnotiasalicis 、榆毒蛾 Ivela ochropoda 、杨扇舟蛾 Closteraanachoreta 、大袋蛾 Clania variegeta 等 5种食叶害虫。在美国白蛾相邻的 2 代蛹期之间， 小蜂可转移寄生这些害虫， 从而保持其较高的种群数量； 在将美 国白蛾数量控制下去后， 小蜂可寄生于这些转主寄主， 保持必要 的种群数量，一旦美国白蛾发生，又可转而寄生美国白蛾，达到 对美国白蛾长期而有效的控制效果 （图 4）。3. 13 利用生物防治

19、技术持续控制美国白蛾效果的长期跟 踪研究在白蛾周氏啮小蜂释放防治美国白蛾后， 连续 6 年跟踪调查 小蜂的持续控制效果，包括美国白蛾后代种群增长趋势指数等， 表明这种 天敌的持续控制作用十分显著。在释放小蜂 4 次防 治 2 代美国白蛾后的 6 年中，有虫株率均保持在 0.1 以下的低 水平，没有造成危害，达到持续控制的良好防治效果 （图 5，6）。3 14 大面积推广应用在开展研究的同时， 进行技术推广应用： 在全国建立繁蜂中 心了个，共繁蜂65.5亿头，防治推广面积达 79.07万hm2在 推广防治区有效控制美国白蛾的危害， 产生显著的生态效益、 社 会效益和经济效益。315 将该项技术应

20、用推广到防治其它重要的林木食叶害虫 上，也取得显著的防治效果山东省从 1997 年起开始利用白蛾周氏啮小蜂防治美国白 蛾，后应用于防治在全省严重成灾的杨扇舟蛾、杨小舟蛾 Micromelalophatroglodyte ，自 2000 年至 2004 年共推广防治面 积累计30万hm2小蜂在这2种食叶害虫上的寄生率达 60% 70，控制效果显著。 吉林省长春市净月林区应用白蛾周氏啮小 蜂防治严重危害落叶松的伊藤厚丝叶蜂 Pachynematus itoi ，防 治面积1540hm2防治后虫口减退率达 89.7 %，做到在没有造成 环境和水体污染的情况下， 有效防治这种严重的食叶害虫， 保护 长

21、春市居民用水水源的安全。4 结束语该项研究立足于调查我国本土的天敌， 发现和筛选出白蛾周 氏啮小蜂这种寄生美国白蛾的特优天敌， 并研究这种小蜂的行为 学、生态学、生物学、解剖学及人工大量繁殖、放蜂防治技术， 还研究小蜂的替代寄主， 解决人工大量繁蜂的技术难题， 通过防 治试验， 取得显著的防治效果。 同时筛选出防治美国白蛾的高毒 力HcNPVW毒毒株，研究出美国白蛾全人工饲料， 利用人工饲料 大量饲养美国白蛾幼虫，然后接种扩增病毒，成功解决HcNPVW 毒大量扩增生产和常年生产的技术难题， 做到病毒的规模化和常 年生产，保证大面积生产防治的需要和病毒的质量。另外，将天 敌昆虫和病原微生物综合利

22、用于防治， 既控制当代美国白蛾的危 害，又抑制其下代的数量，取得显著的持续控制效果。该项研究 申请和获得国家发明专利 3 项，发表、完成研究论文 27 篇。该项研究解决了国际国内多年没有解决的无污染有效控制 美国白蛾的难题， 具有我国自己独立的知识产权。 利用害虫新传 人地当地的天敌成功控制重大外来侵入性害虫， 突破和完善经典 生物防治理论， 也为世界上其他美国白蛾发生的国家提供一项无 污染、持续而有效地防治美国白蛾的新技术。目前，国家XX局,XX局正在全国美国白蛾发生区，特别是 在京津冀辽美国白蛾联防联治工程中， 大力推广应用该项生物防 治技术。 通过认真推广应用该项生物防治技术， 严格按照该项技 术的操作规程， 即人工大量繁殖白蛾周氏啮小蜂， 在美国白蛾老 熟幼虫期和化蛹初期适时、足量释放，在 23龄幼虫期喷洒HcNPV病毒制剂，可以达到有效控制美国白蛾的目标，为保护首都的生态环境安全和实现“绿色奥运”做出贡献。