蝗災與水災、旱災并稱三大自然災害,隨著全球氣候變化,突發(fā)性、暴發(fā)性草原蝗災增多。草原蝗災加劇了草場退化、沙化、荒漠化,年均直接經(jīng)濟損失26億元,嚴重威脅我國60億畝草原畜牧業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全。針對草原蝗蟲發(fā)生面廣、危害損失重、防治難度大等問題。
以前期研究為基礎,結(jié)合具體研究案例,《草原蝗蟲基礎生物學研究與方法》著重介紹了草原蝗蟲發(fā)生規(guī)律、監(jiān)測預警及綠色防控技術(shù),涵蓋了生態(tài)學、生物學、生理學及組學研究,以期為從事相關(guān)研究的學者、學生提供理論和技術(shù)參考。
我國擁有天然草原3.93億hm2,占世界草原面積的12%,占國土面積的40.9%,為全國耕地面積的2.91倍、森林面積的1.89倍。草原不僅是畜牧業(yè)發(fā)展的重要生產(chǎn)資料,還在防風固沙、保持水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、維護生物多樣性等方面發(fā)揮著重要的生態(tài)功能。受全球氣候變化的影響,突發(fā)性、暴發(fā)性草原蝗災增多,加劇了草場退化、沙化、荒漠化;年均直接經(jīng)濟損失26億元,嚴重威脅我國草原畜牧業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全;經(jīng)常性遷入農(nóng)田為害,威脅糧食生產(chǎn)安全。
我國草原蝗蟲災害主要發(fā)生在蒙古高原、青藏高原、新疆山地草原,多為“老、少、邊、窮”地區(qū),發(fā)生面積大,環(huán)境惡劣,防治困難;认x災害既有區(qū)域暴發(fā),又有擴散危害;既有原生物種,又有境外遷入。然而,防治蝗蟲災害,既要挽回損失,又要生態(tài)保護;既要應急治理,又要持續(xù)防控。雖然化學農(nóng)藥防控可快速壓低蟲口密度,減少經(jīng)濟損失,但一個很明顯的事實是,大量化學農(nóng)藥會導致污染環(huán)境、昆蟲抗藥性產(chǎn)生、天敵殺傷,破壞草原生態(tài)系統(tǒng)。
為此,針對草原蝗災機理不明的問題,本研究團隊通過蝗蟲與棲境關(guān)系的向量分析,發(fā)現(xiàn)了種間競爭導致的時間交替、空間層疊為害規(guī)律;深入研究了蝗蟲食性形成機制,創(chuàng)建了蝗蟲攝食分子檢測方法,實現(xiàn)了蝗蟲對棲境植物取食偏好的定性定量分析,定性精度100%、定量精度92.5%;首次構(gòu)建了選擇性指數(shù)模型,揭示了蝗蟲被動取食主導的隨機擴散、主動取食驅(qū)動的定向遷移為害規(guī)律;深入分析了蝗蟲發(fā)生與植物次生代謝物質(zhì)的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)了蝗蟲利用植物次生代謝物調(diào)控發(fā)育,使不同緯度種群保持相同發(fā)育進度,導致種群暴發(fā)的成災機理;通過組學技術(shù),揭示了草原蝗蟲響應環(huán)境脅迫的表型可塑性及其形成的化學生態(tài)學和分子生物學機制。研究團隊針對蝗災精準預測難題,通過蝗蟲棲境參數(shù)擬合,創(chuàng)建了發(fā)生區(qū)預測模型,使預測精度達到了86%;針對經(jīng)濟與生態(tài)并重、生態(tài)優(yōu)先的草原蝗災防控決策需求,首次提出了草地耐受性指數(shù)α、種庫系數(shù)β、敏感性指數(shù)Si等生態(tài)評價參數(shù),確立了生態(tài)經(jīng)濟閾值模型,多區(qū)域驗證精度達90%;針對真菌持續(xù)調(diào)控蝗災機理不明的問題,通過分子標記監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)真菌侵染→染菌蝗蟲→媒介攜帶→進入土壤→菌根共生→循環(huán)侵染的持續(xù)防控過程;通過真菌制劑中加入誘食劑,提高了媒介動物攜帶效率,防效達到了85%以上,持續(xù)防控8~10年。
以這些前期研究為基礎,結(jié)合具體研究案例,本研究團隊編寫了《草原蝗蟲基礎生物學研究與方法》。本書著重介紹了草原蝗蟲發(fā)生規(guī)律、監(jiān)測預警及綠色防控技術(shù),涵蓋了生態(tài)學、生物學、生理學及組學研究,以期為從事相關(guān)研究的學者、學生提供理論和技術(shù)參考。特別聲明,書中涉及的學術(shù)論文均已通過相關(guān)雜志社授權(quán)載入。由于編者水平有限,書中錯誤疏漏在所難免,希望使用本書的讀者給予批評指正。
本書得到了內(nèi)蒙古自治區(qū)科技成果轉(zhuǎn)化項目“草原蝗蟲綠色可持續(xù)防控技術(shù)示范與應用(CGZH2018171)”、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-34-07)和中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程項目的大力支持。
前言
亞洲小車蝗食物選擇性指數(shù)及應用
基于RT-PCR方法的草原蝗蟲食物攝入快速定性、定量分析技術(shù)
生態(tài)學和生物學證據(jù)表明針茅加速亞洲小車蝗種群擴散
植物次生代謝物對亞洲小車蝗基因表達影響研究
組學研究揭示亞洲小車蝗食物適應的分子機制
亞洲小車蝗表型可塑性的分子生態(tài)學基礎
白紋雛蝗種群時空動態(tài)及對不同強度放牧的轉(zhuǎn)錄響應
連續(xù)放牧對昆蟲多樣性和營養(yǎng)級變化的影響研究
不同齡期及密度亞洲小車蝗取食對牧草產(chǎn)量的影響
典型草原亞洲小車蝗危害對植物補償生長的作用
模擬亞洲小車蝗為害與草地植被恢復能力研究
亞洲小車蝗在不同生境中的群落動態(tài)研究
內(nèi)蒙古草原針茅、羊草對亞洲小車蝗適合度影響的定量分析
群居型、散居型意大利蝗形態(tài)特征的數(shù)量分析
冷蒿和苜蓿對意大利蝗生長及生殖力的影響
典型草原三種蝗蟲種群競爭關(guān)系的研究
意大利蝗取食特性及損失估計研究
錫林郭勒典型草原植物多樣性和蝗蟲種群的關(guān)系
內(nèi)蒙古典型草原草地類型影響優(yōu)勢種蝗蟲群落的生態(tài)效應研究
內(nèi)蒙古典型草原蝗蟲群落結(jié)構(gòu)和生態(tài)位研究
蝗蟲重度干擾下草地恢復演替過程中生物群落的變化
基于投影尋蹤模型的草原蝗蟲棲境評價及風險評估
高光譜遙感在內(nèi)蒙古典型草原生產(chǎn)力監(jiān)測中的應用
放牧干擾對典型草原植被光譜及蝗蟲密度影響
草地蝗蟲防治的經(jīng)濟閾值與生態(tài)閾值研究進展
微孢子蟲治蝗對草地生物多樣性的保護作用及意義
綠僵菌對蝗蟲及其捕食性天敵的影響
科爾沁草原亞洲小車蝗防治指標研究
三種幾丁質(zhì)合成抑制劑對意大利蝗的防治研究
昆蟲生長調(diào)節(jié)劑和綠僵菌對意大利蝗幾丁質(zhì)酶活力的影響
以綠步甲為載體攜播綠僵菌對東亞飛蝗的協(xié)同控制作用研究
綠僵菌在蝗蟲種群中傳播流行與其持續(xù)控制作用
草地有害生物生物防治研究進展