“渤海湾通道”迁飞性昆虫群落结构及种群动态研究

发布时间：2017-03-22 17:18

  本文关键词：“渤海湾通道”迁飞性昆虫群落结构及种群动态研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：迁飞是昆虫躲避不良生境的特殊行为对策,也是导致虫害突然暴发和植物病害大流行的重要原因。渤海海峡是我国北方最重要的昆虫迁飞通道,阐明跨海迁飞昆虫的群落结构及其种群动态的波动规律,对于揭示虫害灾变机理、实现“源头”治理等具有重要的理论和现实意义。本文综合运用昆虫雷达、高空测报灯、卵巢解剖、同位素宗踪、轨迹分析等技术和方法,对跨海迁飞昆虫进行长期系统监测,主要研究结果如下:1、阐明了跨海迁飞昆虫的群落结构,共计9目36科119种,其中害虫26科100种,天敌昆虫10科19种。鳞翅目为群落的主优势类群,蜻蜓目和鞘翅目为次优势类群,同翅目、脉翅目、双翅目、直翅目、半翅目和膜翅目为从属类群。棉铃虫等7种昆虫为群落的恒有种,绿毛地老虎等30种昆虫为群落的常见种,其余82种昆虫为群落的偶见种。2、跨海迁飞昆虫群落的最优时间格局划分为5个时期,即北迁初期、北迁盛期、过渡期、回迁盛期和回迁末期。群落物种数和生物量随季节推移呈显著的负二次多项式变化,即北迁期物种数和生物量随时间的推移单调递增,而回迁期随时间的推移单调递减。群落均匀度指数、优势度指数和优势集中度指数无显著的季节性差异,表明跨海迁飞昆虫群落结构具有一定的季节稳定性。3、气温、气温差、空气相对湿度、降雨量、平均水汽压、锋面活动等气象因子与跨海迁飞昆虫群落物种数和生物量的变化呈显著相关关系。4、粘虫等33种昆虫回迁生物量是北迁生物量的10倍以上,棉铃虫等49种昆虫回迁生物量是北迁生物量的1-10倍,“瓶颈”(Pied Piper)效应和沉集现象不明显,即春夏季昆虫随东亚季风向高纬度地区跨海迁飞,能够给其后代种群带来显著的生态/生殖收益,具有明显的生物进化意义。5、天敌种群与害虫种群存在显著的年际间/季节间跟随效应,二者年度跨海生物量呈显著的负相关关系,即天敌种群的跟随效应对害虫跨海迁飞有明显的抑制作用。重要捕食性天敌草蛉和瓢虫的时间生态位与鳞翅目害虫显著重叠,且二者生物量呈显著的相关关系,表明草蛉和瓢虫跟随鳞翅目害虫跨海迁飞的生物伴迁现象非常显著。6、在国内外首次证实了自然条件下绿盲蝽、二点委夜蛾和银锭夜蛾的远距离迁飞行为。绿盲蝽主要集中在0-150m高空飞行,净飞行速率0.5-2.5m/s,具有明显的共同定向行为且虫群位移方向与风向呈显著的正相关关系。碳同位素分析结果表明,90%以上二点委夜蛾的食物来源并非玉米,而是来自小麦、白菜、萝卜等C3植物,应加强C3作物田二点委夜蛾的调查监测,以防该虫突然暴发。银锭夜蛾的食物来源也具有相似特征。7、首次证实了稻纵卷叶螟、斜纹夜蛾、小菜蛾、甜菜夜蛾在安全越冬区和非越冬区(或夏季繁殖区)之间的远距离往返迁飞行为不是偶发性事件,而是常发性的生态学现象,为揭示全球变暖背景下昆虫向高纬度地区迁移扩散规律提供了研究基础。8、所有监测月份内银锭夜蛾处女雌蛾和性未成熟个体所占比例均显著高于已交配雌蛾和性成熟个体,表明银锭夜蛾雌虫的迁飞行为主要发生在稚嫩阶段,符合“卵子发生-飞行拮抗综合症”理论。除此之外,其余6种昆虫均在某一迁飞期(或某一月份)内出现已交配雌蛾和性成熟个体比例显著高于处女雌蛾和性未成熟个体的现象,表明这些昆虫雌蛾的迁飞行为并非必需发生在稚嫩阶段,这些新现象对完善“卵子发生-飞行拮抗综合症”理论提供了有益补充。9、以稻纵卷叶螟为案例,研究了风温背景场对该虫空中飞行行为的影响。温度是诱导该虫聚集成层的主要原因,气温低于16℃(低温阈限)的高空无稻纵卷叶螟分布;当气温介于16-22℃时,稻纵卷叶螟集中在温度最高的逆温层顶飞行,呈单层聚集,层厚50m~100m且与温度呈负相关关系,即随着温度升高,层厚逐渐增加,密度分布趋于均匀;当气温22℃时,稻纵卷叶螟逐渐由在逆温层顶的单层分布向双层聚集过渡,最大密度分别出现在最高温度±2℃所在的高度。总之,该虫能够主动选择在适宜温度出现的高度聚集成层。10、稻纵卷叶螟主要借助气流进行远距离迁飞,但其位移方向与风向存在一定夹角。当风速较低时(0-5.66m/s),稻纵卷叶螟位移方向偏离风向的程度最大,即此时该虫的位移方向主要取决于自身的季节性偏好方向。随着风速增大(5.66-11.32m/s),稻纵卷叶螟位移方向偏离风向的程度逐渐缩小,即此时该虫的位移方向由其自身的季节性偏好方向和风向共同决定。当风速很大时(11.32m/s),稻纵卷叶螟位移方向偏离风向的程度最小,即此时该虫的位移方向主要由风向决定。11、气温差、降雨量、平均风速、气压差、锋面活动与空中稻纵卷叶螟的种群密度存在显著的灰色关联性,并通过多元一阶线性动态方程定量化描述了气象因子对稻纵卷叶螟跨海迁飞种群动态的影响。在此基础上,构建了基于昆虫雷达参数提取的环渤海湾地区稻纵卷叶螟监测预警信息系统。
【关键词】：跨海迁飞 昆虫雷达 群落结构 种群动态 迁飞轨迹 碳同位素分析 天敌伴迁
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S433;Q968
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-22
• 英文缩略表22-23
• 第一章 文献综述23-33
• 1.1. 昆虫迁飞概述23-24
• 1.2. 昆虫迁飞研究方法24-27
• 1.2.1. 传统研究手段24
• 1.2.2. 昆虫雷达发展现状24-27
• 1.3. 迁飞昆虫学研究现状27-31
• 1.3.1. 迁飞类群划分27-28
• 1.3.2. 群体起飞现象28-29
• 1.3.3. 聚焦成层现象29-30
• 1.3.4. 共同定向现象30-31
• 1.4. 本研究的目的与意义31-32
• 1.5. 研究内容与拟解决的关键问题32-33
• 1.5.1. 研究内容32
• 1.5.2. 拟解决的关键问题32-33
• 第二章 跨海迁飞昆虫群落结构及种群动态分析33-83
• 2.1. 材料与方法33-37
• 2.1.1. 研究地点33-34
• 2.1.2. 高空测报灯系统监测34-35
• 2.1.3. 气象要素设定35
• 2.1.4. 数据处理与统计分析35-37
• 2.2. 结果与分析37-80
• 2.2.1. 群落结构37-57
• 2.2.2. 最优时间格局57-66
• 2.2.3. 季节性波动66-73
• 2.2.4. 天敌伴迁行为73-80
• 2.3. 讨论80-83
• 第三章 稻纵卷叶螟跨海迁飞的雷达观测及轨迹分析83-116
• 3.1. 材料与方法83-87
• 3.1.1. 研究地点83-84
• 3.1.2. 高空测报灯系统监测84
• 3.1.3. 卵巢解剖84
• 3.1.4. 昆虫雷达观测84-85
• 3.1.5. 气象和地图资料85-86
• 3.1.6. 种群数量与气象要素关联度分析86
• 3.1.7. 空中密度的GM（1，N）模型分析86-87
• 3.1.8. 迁飞轨迹分析87
• 3.1.9. 数据处理与统计分析87
• 3.2. 结果与分析87-113
• 3.2.1. 年际性和季节性种群动态87-89
• 3.2.2. 性别比例、交配率和卵巢发育89-93
• 3.2.3. 高空行为参数93-98
• 3.2.4. 空中密度与气象要素间的GM（1，N）模型分析98-101
• 3.2.5. 轨迹分析101-106
• 3.2.6. 预警信息系统的初步构建106-113
• 3.3. 讨论113-116
• 第四章 绿盲蝽跨海迁飞的雷达观测116-129
• 4.1. 材料与方法117
• 4.1.1. 研究地点117
• 4.1.2. 高空测报灯系统监测117
• 4.1.3. 卵巢解剖117
• 4.1.4. 昆虫雷达观测117
• 4.1.5. 近地面和低空气象数据117
• 4.1.6. 数据处理与统计分析117
• 4.2. 结果与分析117-127
• 4.2.1. 年际性和季节性种群动态117-120
• 4.2.2. 性别比例、交配率和卵巢发育120-123
• 4.2.3. 典型迁飞事件及雷达目标识别123-125
• 4.2.4. 飞行高度和定向方位125-127
• 4.3. 讨论127-129
• 第五章 斜纹夜蛾跨海迁飞的雷达观测129-141
• 5.1. 材料与方法130
• 5.1.1. 研究地点130
• 5.1.2. 高空测报灯系统监测130
• 5.1.3. 卵巢解剖130
• 5.1.4. 昆虫雷达观测130
• 5.1.5. 近地面和低空气象数据130
• 5.1.6. 数据正理与统计分析130
• 5.2. 结果与分析130-140
• 5.2.1. 年际性和季节性种群动态130-133
• 5.2.2. 性别比例、交配率和卵巢发育133-135
• 5.2.3. 典型迁飞事件及雷达目标识别135-138
• 5.2.4. 位移和定向方位138-140
• 5.3. 讨论140-141
• 第六章 二点委夜蛾跨海迁飞生物学与种群动态监测141-149
• 6.1. 材料与方法142
• 6.1.1. 研究地点142
• 6.1.2. 高空测报灯系统监测142
• 6.1.3. 卵巢解剖142
• 6.1.4. 碳同位素分析142
• 6.1.5. 数据处理与统计分析142
• 6.2. 结果与分析142-147
• 6.2.1. 年际性和季节性种群动态142-144
• 6.2.2. 性别比例、交配率和卵巢发育144-146
• 6.2.3. 碳同位素分析146-147
• 6.3. 讨论147-149
• 第七章 银锭夜蛾跨海迁飞生物学与种群动态监测149-158
• 7.1. 材料与方法150
• 7.1.1. 研究地点150
• 7.1.2. 高空测报灯系统监测150
• 7.1.3. 卵巢解剖150
• 7.1.4. 碳同位素分析150
• 7.1.5. 数据处理与统计分析150
• 7.2. 结果与分析150-157
• 7.2.1. 年际性和季节性种群动态150-152
• 7.2.2. 性别比例、交配率和卵巢发育152-156
• 7.2.3. 碳同位素分析156-157
• 7.3. 讨论157-158
• 第八章 小菜蛾跨海迁飞生物学与种群动态监测158-165
• 8.1. 材料与方法159
• 8.1.1. 研究地点159
• 8.1.2. 高空测报灯系统监测159
• 8.1.3. 卵巢解剖159
• 8.1.4. 数据处理与统计分析159
• 8.2. 结果与分析159-164
• 8.2.1. 年际性和季节性种群动态159-161
• 8.2.2. 性别比例、交配率和卵巢发育161-164
• 8.3. 讨论164-165
• 第九章 甜菜夜蛾跨海迁飞生物学与种群动态监测165-176
• 9.1. 材料与方法165-166
• 9.1.1. 研究地点165
• 9.1.2. 高空测报灯系统监测165
• 9.1.3. 卵巢解剖165-166
• 9.1.4. 气象数据166
• 9.1.5. 数据处理与统计分析166
• 9.2. 结果与分析166-174
• 9.2.1. 年际性和季节性种群动态166-168
• 9.2.2. 气流场与甜菜夜蛾迁飞168-171
• 9.2.3. 性别比例、交配率和卵巢发育171-174
• 9.3. 讨论174-176
• 第十章 全文总结176-178
• 10.1. 主要研究结果176-177
• 10.2. 工作展望177-178
• 参考文献178-190
• 致谢190-191
• 作者简介191-192

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 和宏伟，，张爱玲;Fisher最优分割法在云南地震分期中的应用[J];地震研究;1994年03期

2 马维斌;帕提古丽;陈德来;马正学;;瘦银锭夜蛾Macdunnoughia agnata在兰州地区的分布及其生物学特征[J];甘肃科学学报;2011年02期

3 陈代利;梁永江;李喜旺;;烟草斜纹夜蛾的发生与综合防治[J];安徽农业科学;2013年16期

4 姚文辉;斜纹夜蛾的生物学特性[J];华东昆虫学报;2005年02期

5 马春森，陈瑞鹿;公主岭地区小菜蛾发生动态和世代的研究[J];吉林农业大学学报;1995年02期

6 陈永林,宋绍宗,邓小山;中国渤海及黄海海面迁飞昆虫的初步观察[J];昆虫学报;1963年02期

7 翟保平;昆虫行为研究中日长的计算[J];昆虫知识;2004年02期

8 冯夏;李振宇;吴青君;谌爱东;吴益东;侯有明;何余容;李建洪;谢圣华;章金明;符伟;马春森;;小菜蛾抗性治理及可持续防控技术研究与示范——公益性行业(农业)科研专项“小菜蛾可持续防控技术研究与示范”进展[J];应用昆虫学报;2011年02期

9 涂业苟;吴孔明;薛芳森;郭予元;;不同寄主植物对斜纹夜蛾生长发育、繁殖及飞行的影响[J];棉花学报;2008年02期

10 武怀恒;万鹏;黄民松;;斜纹夜蛾雌蛾生殖系统发育的形态变化[J];湖北农业科学;2012年24期

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本文编号：261959