森林有害生物控制 第 4 章 昆虫生态学与森林害虫综合管理

1. 森林有害生物控制第4章 昆虫生态学与森林害虫综合管理 温俊宝 资源与环境学院森林保护学科

2. 生态学的定义 • “ecology”一词源于希腊文“okios”和“logos”，意为栖息地的科学。 • 日本学者三好学（1895）把Ecology译为生态学，后经武汉大学张挺介绍到我国。 • 1866年德国动物学家Haeckel首次为生态学下了一个定义，即生态学是研究生物在其生活过程中与环境相互关系的科学。

3. 生态学的定义 • 美国生态学家Odum（1977）提出生态学是“综合研究有机体、物理环境与人类社会的科学。” • 中国生态学家马世骏（1980）认为生态学是“研究生命系统与环境系统之间相互作用规律及其机理的科学”。

4. 生态学研究的各个层次

6. 森林昆虫生态学的意义 • 昆虫生态学是研究昆虫与环境相互作用机理与规律的科学。 • 要控制有害森林昆虫种群，就必须了解昆虫种群与构成森林生态系统的其它组分，如林木、其它生物及非生物环境（如土壤、气候等）的相互关系。 • 森林学、昆虫学和生态学知识的相互渗透和结合，才能使森林昆虫学走上以分类学和生物学为手段，结合数学、化学和物理等方法，为控制有害森林昆虫种群服务的新阶段。

7. 昆虫与环境（个体生态学） • 环境的概念 • 某一特定生物体或生物群体以外的空间中直接或间接影响着生物体形中生物群体生长的一切事物的总和。 • 环境因子 • 气侯因子：温度、湿度、风、光等 • 生物因子：食物、天敌 • 土壤因子：土壤气侯、土壤的理化性状、土壤生物

8. 温度 • 昆虫进行积极生命活动的条件之一，决定着生命过程的特点、趋向和水平。 • 正常的代谢过程要求一定温度。 • 昆虫是变温动物。 • 多数昆虫生存温度是-10~45℃，适宜温度是8~40℃

9. 温区的划分

10. 有效积温法则 • 生物在发育期内要求摄取的有效温度（发育起点以上的温度）的总和称为有效积温。 • 生物在生长发育过程中须从外界摄取一定的热量，其完成某一发育阶段所摄取的总热量为一常数。这就是有效积温法则。 用公式表示为：K=N（T-C）

11. 有效积温法则的应用 • 推测一种昆虫的地理分布界限； • 推测在不同地区可能发生的世代数； N=K1/K • 预测和控制昆虫的发生期 N=K/（T-C） T=K/N+C

12. 湿度 • 水是发生积极生命活动所必需的条件之一。体内的一切代谢活动都是在水的参与下进行的。 • 昆虫获水方式 食物取得、直接饮水、体表吸水、利用代谢水等； • 昆虫丧失或保持水分的主要途径 体表蒸发失水、呼吸失水、排泄失水等。

13. 温、湿度的综合作用 • 自然界中温度和湿度总是同时存在、相互影响、综合起作用的。 • 温湿度系数Q：温度与湿度的比值。 Q=Ｒ•Ｈ／Ｔ • Ｒ•Ｈ表示某时期的相对湿度，Ｔ表示某时期的温度平均值 • 气侯图 • 是绘制在坐标上以纵轴表示每月的平均温度，横轴表示每月的总降水量，以线条顺次连结每月平均温度和每月总降水量的交合点。

14. 光与风 • 光 • 光的强度：日出性、夜出性、弱光性 • 光的波长： • 黑光灯：波长365~400nm • 光周期： • 生物钟 • 滞育 • 风 • 活动与形体 • 迁飞

15. 土壤 • 土壤温湿度对昆虫的影响 • 越冬 • 土栖（金龟子） • 土壤理化性质对昆虫的影响 • 土壤成分、土粒的大小、土壤的紧密度、透气性、团粒结构、含盐量（东亚飞蝗）、pH值（金针虫喜栖息于pH值为4~5.2的土壤中 ）、有机质含量 • 土壤有机质与昆虫 • 施用未腐熟的厩肥常常导致地下害虫发生

16. 生物因子 • 食物（food) • 食物对昆虫的影响 • 昆虫对植物的选择 • 产卵的选择 • 取食的选择 • 营养的选择 • 特殊物质的选择 • 植物的抗虫性 • 抗虫3机制：不选择性、抗生性、耐害性。 • 抗性相对论：某一树种对某种害虫的抗性是相对的，在不同条件下（特别是不同的树种配置结构），抗性表现显著不同。

17. 新疆杨纯林带可严重受害并枯死 新疆杨与诱饵树配置在一起时，几乎可免受其害

18. 生物因子 • 天敌 • 病原生物 • 病毒 昆虫病毒多为核多角体病毒 • 立克次体 • 细菌 苏云金杆菌Bacillus thuringenis (BT) • 真菌 白僵菌、绿僵菌 • 原生动物 微孢子虫 • 线虫

19. 生物因子 • 天敌昆虫 • 捕食性天敌 分属于18个目、近200个科内。 • 寄生性天敌 单寄生、多寄生、重寄生 • 天敌种群对害虫的跟随现象 • 应用：引进、扩繁和保护 • 其它捕食动物 • 蜘蛛、青蛙、鸟类、鱼类、兽类

21. 森林昆虫与林木及森林生境相互关系 • 各种林木通常有特定的植食性昆虫区系 • 以自身特有方式，如直接杀死，降低生长率，毁损球果或芽，给树木接种病原菌等影响林木 • 森林生境中非生物因素中的土壤类型、地形、坡度、排水类型的作用很重要 • 生物因素的对生境质量的变异作用，随生态演替阶段不同而异，其中草本植物和木本植物、土壤微生物和土壤节肢动物、植食性昆虫的种类和密度等作用最大。

22. 森林昆虫与林木及森林生境相互关系 • 森林生境条件在森林害虫综合治理中十分重要 发生与环境的关系 足够的嗜食寄主和替换寄主是昆虫种群发展最主要的需求 • 森林生境条件与气候相结合，决定着现有寄主的生命力和生长率

23. 昆虫的地理分布 • 世界陆生动物的地理区划（6大区） • 古北区（Palaearctic Region) • 东洋区(Oriental Region) • 非洲区(African Region) • 澳洲区(Australian Region) • 新北区（Nearctic Region) • 新热带区(Neotropical Region)

24. 世界陆地动物地理区划I古北区；II东洋区；III非洲区；IV澳洲区；V新北区；VI新热带区世界陆地动物地理区划I古北区；II东洋区；III非洲区；IV澳洲区；V新北区；VI新热带区

25. 动物发展历史的地质年表

26. 我国昆虫的地理区系 • 地跨古北区和东洋区 • 起源上分属4个系统： • 中国-喜马拉雅区系（东亚区系） • 中亚细亚区系 • 欧洲-西伯利亚区系 • 印度-马来亚区系

27. 中国森林昆虫地理区划

28. 种群生态学 • 种群（population) • 是在同一生境内生活、生殖、繁衍的同种生物个体的集合。 • 种群的结构特征 • 性比（sex radio) • 年龄组配（age distribution）

29. 种群生态学 • 有关种群数量动态的特征 • 种群密度（N0） • 种群的出生率（B） • 种群的死亡率（M）[存活率（S）] • 种群的增长率（R0） R0 =B-M • 种群的迁入率 • 种群的迁出率 • 种群的平均寿命

30. 种群生态学 • 种群的增长模型 • 不连续的增长模型 N t+1 = R0 N t N t为t世代的种群数量；N t+1为t+1世代的种群数量；R0 为净增殖率。 • 连续增长模型 • 在无限环境下的增长模型 为指数增长模型 N t = N 0 e rt N t为t时刻的种群数量；N 0 为种群的初始数量；e为自然对数的底；t为时间；r为种群的内禀自然增长率。

31. 种群生态学 • 在有限环境下的增长模型：为逻辑斯蒂增长模型 N=K/(1+e a-rt ) N为种群数量； K为环境容纳量； r为种群的实际增长率； t为时间； a为模型参数。

32. 种群生态学 • 种群空间分布特征 • 均匀分布 • 随机分布 • 核心分布 • 嵌纹分布

33. aggregated uniform random 种群空间分布格局

34. 昆虫生命表（life table） • 生命表是系统描述同期出生的一昆虫种群在各发育阶段存活过程的一览表。 • 或系统地描述一个昆虫种群在各连续时段（发育阶段）内的死亡数量，死亡原因以及繁殖数量，按照一定格式详细列出而构成的表格。 • 种群发展趋势指数I • 关键因子分析

35. 特定时间生命表（time-specific life table） 一个假设的生命期望表 x lx dx Lx Tx ex 1000qx 1 1000 300 850 2180 2.18 3000 2 700 200 600 1330 1.90 285 3 500 200 400 730 1.46 400 4 300 200 200 330 1.10 666 5 100 50 75 130 1.30 500 6 50 30 35 55 1.10 600 7 20 10 15 20 1.10 500 8 10 10 5 5 0.50 1000

36. 特定年龄生命表（age-specific table） 落叶松毛虫自然种群生命表 期望卵量：74.52/2×208=7750 实际卵量：（74.52-46.60）/2×208=2904 种群趋势：期望值I=7750/3717=2.09 实际值I=2904/3717=0.78

37. 群落生态学 • 生物群落(biomass, community)：是一个生活环境内各个种群的总和。 • 食物链(food chains) • 食物网(food net)

38. 马尾松林昆虫群落的一个食物网

39. 森林昆虫群落的结构 物种个体数量 垂直高度（ft） 中湿性生境中沿海拔高度7种昆虫的分布 a. 叶蝉 b. 啮虫 c. 叶蝉 d. 啮虫e. 花蚤f. 叶蝉 g. 宽头叶蝉

40. 华山松上小蠹虫的分布

41. 落叶松优势食叶害虫的季节动态

42. 缙云山不同森林演替阶段螟蛾科优势物种组成

43. 生态系统 • 生态系统（ecological system)：某一地区内生物和环境的总和。 • 组成 • 无机成分：光照、空气、水分、化学物质等； • 生物成分：生产者、消费者（多个层次）、分解者、调控者 • 基本功能 • 物质循环 • 能量转化 • 信息联系

45. 害虫防治简史 • 自然防治到综合防治 • 公元304年记载广东用黄猄蚁防柑橘害虫。 • 至19世纪初，防治的5个主要措施如生物、机械和物理、农业、化学和遗传等已基本形成。 • 片面依赖化学防治 • 第二次世界大战出现一系列有机氯杀虫剂（1939年滴滴涕），人们认为只要应用这类杀虫剂，害虫问题即可迎刃而解。 • 长期滥用化学杀虫剂，导致： • 害虫产生抗性Resistance • 杀伤天敌、次要害虫爆发、引起再增猖撅Resurgence • 污染环境（残留Residue） 1962，Carson，Silent Spring

46. 害虫防治简史 • 有害生物综合管理 • 40~50年代就提出： • 防治害虫应根据其生物学特性 • 要注意天敌及其它自然控制因素的作用 • 防治要取决于经济阈限 • 要重视化学防治、生物防治的协调，不要按死规定的喷药历施药等。 由于“药剂万能”的泛滥而被忽略 • 60年代末至70年代初，提出3种新策略： ①害虫综合管理（IPM）； ②全部种群管理（TPM）； ③大面积种群管理（APM）

47. 全部种群治理Total Popu1ation Management, TPM • 真正的害虫（如蚊蝇等）不应与人共存，应予彻底消灭； • 杀虫剂是消灭害虫的主要手段，要努力追求技术上的进步。 • 尽管在短期内需要很大的投入，但从长远看，收益远大于投入。

48. 害虫综合治理Integrated Pest Management, IPM • 1966年FAO及生物防治国际组织（IOBC）在罗马联合召开的会议正式提出IPM概念。定义为： • 害虫综合管理IPM是一套害虫管理系统，它按照害虫的种群动态及与之相关的环境关系，尽可能协调地运用适宜的技术和方法，把害虫种群控制在经济损失水平之下。

49. “预防为主、综合防治” • 1975年我国农业部召开了全国植物保护会议，确定“预防为主、综合防治”为我国的植保方针。 • 并作出如下解释：“把防作为植保工作的指导思想，在综合防治中，要以农业防治为基础，因地制宜地合理应用化学、生物、物理等措施，达到经济、安全、有效地控制病虫害的目的。”

50. 害虫综合治理（IPM） • 马世骏（1979）对IPM作如下说明： • 综合防治是从生物与环境的整体观念出发，本着“预防为主”的指导思想和安全、有效、经济、简易的原则，因地、因时制宜，合理运用农业的、化学的、生物的、物理的方法，以及其它有效的生态学手段，把害虫控制在不足危害的水平，以达到保证人畜健康和增加生产的目的。