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Overwintering and Cold Tolerance of a Parasitic Natural Enemy, Dastarcus helophoroides (Coleoptera: Bothrideridae), in Gansu Province

花绒寄甲在甘肃地区越冬情况和耐寒能力调查



全 文 :林业科学研究 2015,28(4):588 592
ForestResearch
  文章编号:10011498(2015)04058805
花绒寄甲在甘肃地区越冬情况和耐寒能力调查
魏 可1,张翌楠2,杨忠岐1,王小艺1,韩玉英3,刘 毅3,瞿明青3
(1.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所,国家林业局森林保护学重点实验室,北京 100091;
2.北京农业职业学院,北京 102442;3.嘉峪关市林业管理站,甘肃 嘉峪关 735100)
收稿日期:20131017
项目基金:国家自然科学基金重点项目(31230015)
作者简介:魏 可(1989—),男,在读博士,研究方向为害虫生物防治。Email:kewei_entomology@163.com
 感谢嘉峪关市气象局提供气象资料
 通讯作者:杨忠岐,博士,教授,研究方向为害虫生物防治。Email:yangzhqi@126.com
关键词:花绒寄甲;耐寒能力;越冬;光肩星天牛;生物防治
中图分类号:S763.3 文献标识码:A
OverwinteringandColdToleranceofaParasiticNaturalEnemy,Dastarcus
helophoroides(Coleoptera:Bothrideridae),inGansuProvince
WEIKe1,ZHANGYinan2,YANGZhongqi1,WANGXiaoyi1,HANYuying3,LIUYi3,QUMingqing3
(1.KeyLaboratoryofForestProtection,StateForestryAdministration,ResearchInstituteofForestEcology,EnvironmentandProtection,
ChineseAcademyofForestry,Beijing 100091,China;2.BeijingVocationalColegeofAgriculture,Beijing 102442,China;
3.JiayuguanForestryBureau,Jiayuguan 735100,Gansu,China)
Abstract:TheAsianlonghornedbeetle,AnoplophoraglabripennisisapolyphagousxylophagenativetoAsia.This
beetleisthemostseriouspestintheThreenorthAreasofChina.Dastarcushelophoroidesplaysanimportantrolein
biologicalcontroloftheAsianlonghornedbeetle.Inordertodeterminetheprobabilityofintroducingthisnatural
enemytocontrolA.glabripennisinthenorthwestofChina,theoverwinteringsurvivalofD.helophoroidesinnorth
Chinaisamostimportantissuewhichshouldbeunderstood.TheoverwinteringplaceandsurvivalofD.helopho
roideswereinvestigatedrespectively.Thesupercoolingpointsofoverwinteringandlaboratorystrainsofthisparasitic
beetlewereassayed.Theresultsindicatedthatmostofthisparasiticbeetlechosethelonghornedbeetlepupacel
andthegaleryastheiroverwinteringplace.Asmalproportionofthemcompletedtheiroverwinteringprocessbe
neaththebark.Over50% proportionofthisbeetlecancompletetheoverwinteringprocesssuccessfuly.Further
more,thecoldtoleranceofoverwinteringstrainwasmuchstrongerthanthatofthelaboratorystrain.Thesefindings
suggestedthatD.helophoroidescansuccessfulyaccomplishtheoverwinteringprocessinnorthwestofChina.This
mightprovideasupportforintroducingD.helophoroidestocontroltheAsianlonghornedbeetleintheseplaces.
Keywords:Dastarcushelophoroides;coldtolerance;overwintering;Anoplophoraglabripennis;biologicalcontrol
光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)在我国严
重危害杨树(Populusspp)、柳树(Salixspp.)和榆树
(Ulmuspumila)等园林绿化和防护林树种,是一种重
大的蛀干害虫[1],由于其隐蔽的生活方式和较长的
生活史使对该害虫的防治受到了很大的限制。近
年,光肩星天牛在甘肃北部地区呈现大爆发的态势,
由于受害的寄主树木在农田林网和四旁多为箭杆杨
(P.nigravar.thevestina)和二白杨(P.gansuensis),
城区街道多为垂柳(S.babylonica),这类树木树体高
大,市政部门通常采用的在天牛羽化期喷施的化学
第4期 魏 可等:花绒寄甲在甘肃地区越冬情况和耐寒能力调查
农药难以到达树冠部。因此,化学防治一方面达不
到较好的防治效果,另一方面化学农药的使用对环
境的污染是无法估量的,而以天敌昆虫为主的生物
防治手段可以较好的弥补这些不足。
花绒寄甲(Dastarcushelophoroides(Fairmaire))
属鞘翅目寄甲科(Coleoptera:Bothrideridae),其作为
众多蛀干类天牛的优秀天敌,已经在全国范围内得
到了广泛的使用[2-7]。周嘉熹等[8]引进花绒寄甲到
甘肃天水市进行光肩星天牛生物防治试验,是最早
的关于该种天敌应用于光肩星天牛生物防治的记
录。近年来,研究人员相继在江苏南京[9],陕西地
区[3,10-12],新疆焉耆盆地[13]开展了利用花绒寄甲防
治光肩星天牛试验,取得了一定的防治效果。众多
研究中,对花绒寄甲在西北地区越冬情况未做过详
细的调查,仅魏建荣和刘艳玲[3]在西安市区通过释
放花绒寄甲成虫后,通过连续3年观察样地内光肩
星天牛虫口变化动态,认为花绒寄甲在该地区能够
发挥持续控制效果。另外,魏建荣等[14]通过测定采
集自河北秦皇岛市的野外种群和实验室种群的花绒
寄甲成虫过冷却点发现,其平均过冷却点分别为
-23.9℃和-15.9℃,对比当地的冬季温度情况,认
为其可以在该地区顺利越冬。
天敌昆虫如果能成为生态系统中的一个稳定的
因子,就能够发挥持续控制害虫的作用。天敌昆虫
在生态系统中种群的建立,能成功越冬是首要因素,
特别是在一些气候环境特别恶劣(极度干旱和持续
低温)的地区,调查天敌昆虫的越冬成活率和耐寒能
力是进行生物防治的前期必要工作。本研究作为在
甘肃地区开展光肩星天牛生物防治的前期工作,调
查了花绒寄甲在甘肃地区越冬场所的选择,测定了
花绒寄甲成虫在该地区越冬成活率和耐寒能力,旨
在为合理制定以释放花绒寄甲为主要手段的光肩星
天牛生物防治技术提供理论支持。
1 试验地概况
试验地位于甘肃省嘉峪关市东湖公园内(39°
46′209″N,98°18′000″E,海拔1634m),近5年最低
温度为-23℃。试验地为垂柳纯林,平均树高约10
m,胸径约15cm。
2 材料与方法
2.1 供试昆虫
花绒寄甲卵和成虫由中国林业科学研究院森林
生态环境与保护研究所生物防治实验室提供。人工
繁殖的花绒寄甲系采自河北秦皇岛市和陕西武功县
野外自然寄生光肩星天牛的生物型种群,室内繁殖
种群中每年增添从野外采集的越冬代花绒寄甲成
虫,以防止种群退化。花绒寄甲卵为该花绒寄甲种
群所产新鲜卵块,供试卵卡卵龄不超过10d。
2.2 花绒寄甲越冬场所调查
该部分内容调查自然条件下,花绒寄甲成虫的
越冬地点。2013年8月,于试验地收集受光肩星天
牛危害的垂柳木段(长40cm,直径15cm左右)置
于200目不锈钢网袋中,每个网袋放置共含有新鲜
光肩星天牛排粪孔20个的木段2根。按照花绒寄
甲卵:排粪孔为50∶1的比例,释放天敌卵。网袋并
排置于林间,重复3次。另外,再标记调查3株受害
木整株排粪孔数量,按照相同比例释放花绒寄甲卵。
2014年3月,待天气回暖后,解剖网袋内供试木段,
记录存活和死亡的花绒寄甲成虫数量和越冬位置。
同期,伐倒样木,同上述方法一致解剖和记录相应结
果,解剖前先调查树基部枯落物和土壤(半径 30
cm,土层厚度3cm)内有无花绒寄甲越冬。
2.3 花绒寄甲越冬成活率试验
2013年10月于试验地将室内繁殖的虫龄为5d
的花绒寄甲成虫置于室外,其间只供给少量水分,20
d后供试。选择胸径15cm以上的垂柳,树基部往
上20cm处剥去一块5cm×5cm树皮至木质部,在
木质部凿取一3cm×3cm×10cm的树孔,随机选
取30头花绒寄甲成虫放置于树孔中,用剥离的树皮
封住洞口(处理1)。在树孔相邻位置同样剥去一块
5cm×5cm树皮至木质部,在木质部凿取一4cm×
4cm×1cm的小槽,随机选取30头花绒寄甲成虫放
置于小槽中,用剥离的树皮封口(处理2)。各处理
重复3次。2014年3月天气回暖后,调查所释放花
绒寄甲的存活数量,计算越冬成活率。同时以2.2
中各网袋内调查所得花绒寄甲存活和死亡数量计算
自然越冬的花绒寄甲成活率(处理3)。以置于塑料
培养皿中,不作任何处理的同期暴露在林间的花绒
寄甲成虫做对照组(CK)。
2.4 越冬花绒寄甲耐寒能力的测定
随机选择2.3中3个处理中存活的花绒寄甲各
20头,测定其过冷却点,以实验室繁殖且保存于
20℃的种群(已经做饥饿处理2月,只供给水分)作
对照(CK)。过冷却点测定使用德国Heraeus公司生
产的过冷却点测定仪 V/M04/100,配置 TC40热电
985
林 业 科 学 研 究 第28卷
偶霜箱温度采集系统。设置最低温为 -35℃,经10
min降到0℃,后以0.5℃·min-1降到-35℃。每个
热敏电阻测温微探头用胶带连接1头供试花绒寄甲
成虫,系统每隔5s采集1次数据并记录。
2.5 数据分析
Spss17.0做单因素方差分析和 LSD多重比较,
比较各处理越冬成活率和越冬成虫的耐寒能力之间
的差异,越冬成活率数据经反正弦转换后作多重比
较。作图以Origin8.0完成。
3 结果与分析
3.1 花绒寄甲越冬场所
网袋内木段和标记样木解剖分别发现存活花绒
寄甲25头和20头,其中绝大多数都是在光肩星天
牛虫道或蛹室内越冬,少数个体在树皮裂缝内越冬,
未发现在枯落物和土壤内越冬的个体(图1)。木段
解剖过程中发现,花绒寄甲成虫有聚集越冬的行为,
通常2 3头在一个蛹室内,最多发现9头成虫聚
集在一个光肩星天牛的蛹室内。但在树皮下的个体
均只发现单头越冬,未发现聚集现象。
图1 存活花绒寄甲在各越冬位置所占比例
3.2 花绒寄甲越冬成活率
网袋内共解剖得到存活花绒寄甲25头,死亡数
量24头。4种处理间花绒寄甲越冬存活率差异显
著(F=257.8,df=3,8,p<0.05),自然越冬成活率
显著高于在人为模拟场所内越冬成活率,达
513%,暴露于林间的成虫个体全部死亡(图2)。
3.3 越冬花绒寄甲耐寒能力
花绒寄甲成虫在林间越冬后,其耐寒能力较实
验室种群有显著的增强(F=18.8,df=3,76,p<
005)。而以不同方式越冬的花绒寄甲成虫,其耐寒
能力也呈现不同的强弱程度(表1)。自然越冬后的
花绒寄甲耐低温能力显著高于在人为模拟树皮下越
冬后的成虫(p<0.05)。实验室种群的耐低温能力
图2 花绒寄甲不同越冬方式的成活率
最弱,表明一定程度的低温训练对于其耐寒能力有
增强的效果。
表1 不同处理的花绒寄甲耐寒能力比较
花绒寄甲类别 平均过冷却点/℃ 最高值/℃ 最低值/℃
人工树孔内越冬 -19.67±0.58ab -16.47 -26.15
人工树皮下越冬 -18.93±0.57b -14.33 -26.04
自然越冬 -20.90±0.85a -14.25 -28.04
CK -14.71±0.44c -10.1 -22.93
  注:表格中为均值 ±标准误差,不同字母表示差异显著(p<
005)
4 结论与讨论
我国关于利用花绒寄甲防治多种体型较大的天
牛类害虫的研究较多,但是很多情况下缺乏把天敌
昆虫建立成一个稳定的生态因子方面的考虑,造成
了年年需释放的局面。特别是在一些气候比较严峻
的地区,天敌昆虫能否正常存活是我们需要弄清的
首要问题。本研究通过调查花绒寄甲在甘肃北部地
区越冬成活率和耐寒能力发现:花绒寄甲在该地区
越冬成活率可达50%以上,并且其平均过冷却点低
于该地区近年最低温度,认为其在该地区可以正常
越冬,具有应用于防治光肩星天牛的潜力。
昆虫的越冬场所的选择往往不是一成不变的,
多数昆虫可以根据自然条件选择有利于自身存活的
环境越冬[15-17]。对于花绒寄甲越冬场所的报道有
多种,例如,树洞和枯枝落叶处[18],树皮下、土壤内
和柴禾下[19]。本研究发现,花绒寄甲成虫绝大多数
在光肩星天牛虫道或蛹室内越冬,少部分在寄主树
木树皮裂缝下越冬,在枯落物和土壤内未发现有越
冬成虫。魏建荣等[14]测定了以新疆杨(P.albavar.
pyramidalis)为对象的树体内部10cm处和树体外部
温度差异,内外温差大约为2.3℃,当树体外温度最
低时,内外温差达4℃。可以推断,因为蛹室内温度
较树皮下高,所以当花绒寄甲生存受到低温胁迫时,
其较多的选择在蛹室或虫道内越冬。此外,由于蛹
095
第4期 魏 可等:花绒寄甲在甘肃地区越冬情况和耐寒能力调查
室内有大量的天牛蛀屑,也可以提供一定的保温效
果。另外,调查发现,在一些较浅的天牛蛹室内,有
天牛被寄生后的虫体表皮和花绒寄甲蛹壳,但并未
发现花绒寄甲成虫。而另外一些在树干中心的蛹室
内,无花绒寄甲蛹壳,却发现有成虫聚集越冬的现
象,说明花绒寄甲羽化后,在选择越冬场所时会根据
温度判断合适的越冬地点。树皮裂缝中发现的少量
越冬成虫均为单头状,未发现有聚集越冬现象,可能
和树皮裂缝相对宽窄有关,在其他一些研究中有对
于花绒寄甲在树皮下聚集越冬现象的记录[18,19]。
此外,在繁殖花绒寄甲成虫过程中,我们发现其有较
强的趋暗性,因此推测天牛蛹室内的黑暗环境也是
花绒寄甲较多的选择在该处群集越冬的一个因素。
研究发现,以自然条件下繁殖得到的花绒寄甲
越冬成活率最高,分析有如下两个原因。其一,可能
和自然条件下繁殖的天敌活力强于实验室成虫种
群,造成了其本身抗性较强。其次,因为在网袋内的
花绒寄甲越冬场所多是光肩星天牛的虫道,即是一
个完全的自然状态下越冬方式的同等模拟。而人为
在树干上凿取的树孔或小凹槽,即使冬季树木休眠,
但树干仍然有一定的水分传导,造成了人为创造的
越冬场所过于湿润,而使得花绒寄甲的越冬存活率
降低。在调查中也发现,人为创造的树孔或树皮下
越冬场所内很多花绒寄甲发生了霉变,而在光肩星
天牛虫道内花绒寄甲即使死亡,也都是干燥和躯体
完整的,这应该和越冬场所湿度关系较大有关。昆
虫的耐寒能力对于种群的发展和延续至关重
要[20,21]。耐寒能力是在低温条件下诱导产生的过
程[22],在低温环境下昆虫体内通过一系列的生理生
化代谢途径,产生诸如降低体内含水量、排出冰核物
质、积累抗寒物质和降低过冷却点等可以增加耐寒
性的代谢途径[21-25]。本研究结果表明,花绒寄甲越
冬成虫的抗低温能力显著强于实验室种群,证明了
林间低温环境有利于提高花绒寄甲的耐寒能力。花
绒寄甲的实验室种群测定过冷却点最低值为
-22.93℃,平均值为-14.71℃,依据近年试验地冬
季温度情况,预测花绒寄甲在该地区能够存活。但
是,昆虫的过冷却点并不能完全代表昆虫抵御低温
的能力。例如,果蝇 Drosophilamelanogaster成虫平
均过冷却点达-20℃,而把它们直接置于-5℃环境
中,则立即全部死亡[23],表明即使拥有很低的过冷
却点的昆虫,如果温度瞬间降低,机体也很难承受这
种极端变化。所以,必须通过调查天敌昆虫实际的
越冬成活率才能准确判断其种群数量的变化规律。
此外,众多研究结果表明,低温训练对于昆虫的耐寒
能力有显著的增强[26-29],因此,建议在花绒寄甲的
大量繁殖过程中,适当的对实验室种群进行逐级低
温驯化,剔除那些抗性较差的个体,对于保持天敌昆
虫的实验室种群活力有很大的帮助。
花绒寄甲作为众多体型较大的天牛的优势天
敌,目前在很多地方得到有效的利用。寄生光肩星
天牛的花绒寄甲对光肩星天牛表现出明显的嗜好性
和专化性[30],可以认为是一种独立的寄主生物型。
众多研究证明其是一种控制光肩星天牛的有效天
敌。在长江流域以南,由于冬季温度较高,花绒寄甲
能够很好地完成越冬。而在诸如甘肃北部,临近戈
壁滩地区,由于其昼夜温差大,空气极度干燥和冬季
的持续低温,会对使用花绒寄甲防治杨树天牛造成
一定影响。本研究结果表明,花绒寄甲成虫在甘肃
北部地区通过选择在天牛蛹室内越冬,可以保证
50%以上的个体成功越冬。通过对花绒寄甲越冬后
种群数量的估计,可以为次年天敌的使用数量提供
指导,避免了天敌每年的大规模释放,造成资源
浪费。
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