蝗灾与水灾、旱灾并称三大自然灾害,随着全球气候变化,突发性、暴发性草原蝗灾增多。草原蝗灾加剧了草场退化、沙化、荒漠化,年均直接经济损失26亿元,严重威胁我国60亿亩草原畜牧业生产和生态安全。针对草原蝗虫发生面广、危害损失重、防治难度大等问题。
以前期研究为基础,结合具体研究案例,《草原蝗虫基础生物学研究与方法》着重介绍了草原蝗虫发生规律、监测预警及绿色防控技术,涵盖了生态学、生物学、生理学及组学研究,以期为从事相关研究的学者、学生提供理论和技术参考。
我国拥有天然草原3.93亿hm2,占世界草原面积的12%,占国土面积的40.9%,为全国耕地面积的2.91倍、森林面积的1.89倍。草原不仅是畜牧业发展的重要生产资料,还在防风固沙、保持水土、涵养水源、调节气候、维护生物多样性等方面发挥着重要的生态功能。受全球气候变化的影响,突发性、暴发性草原蝗灾增多,加剧了草场退化、沙化、荒漠化;年均直接经济损失26亿元,严重威胁我国草原畜牧业生产和生态安全;经常性迁入农田为害,威胁粮食生产安全。
我国草原蝗虫灾害主要发生在蒙古高原、青藏高原、新疆山地草原,多为“老、少、边、穷”地区,发生面积大,环境恶劣,防治困难。蝗虫灾害既有区域暴发,又有扩散危害;既有原生物种,又有境外迁入。然而,防治蝗虫灾害,既要挽回损失,又要生态保护;既要应急治理,又要持续防控。虽然化学农药防控可快速压低虫口密度,减少经济损失,但一个很明显的事实是,大量化学农药会导致污染环境、昆虫抗药性产生、天敌杀伤,破坏草原生态系统。
为此,针对草原蝗灾机理不明的问题,本研究团队通过蝗虫与栖境关系的向量分析,发现了种间竞争导致的时间交替、空间层叠为害规律;深入研究了蝗虫食性形成机制,创建了蝗虫摄食分子检测方法,实现了蝗虫对栖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%;首次构建了选择性指数模型,揭示了蝗虫被动取食主导的随机扩散、主动取食驱动的定向迁移为害规律;深入分析了蝗虫发生与植物次生代谢物质的关系,发现了蝗虫利用植物次生代谢物调控发育,使不同纬度种群保持相同发育进度,导致种群暴发的成灾机理;通过组学技术,揭示了草原蝗虫响应环境胁迫的表型可塑性及其形成的化学生态学和分子生物学机制。研究团队针对蝗灾精准预测难题,通过蝗虫栖境参数拟合,创建了发生区预测模型,使预测精度达到了86%;针对经济与生态并重、生态优先的草原蝗灾防控决策需求,首次提出了草地耐受性指数α、种库系数β、敏感性指数Si等生态评价参数,确立了生态经济阈值模型,多区域验证精度达90%;针对真菌持续调控蝗灾机理不明的问题,通过分子标记监测,发现真菌侵染→染菌蝗虫→媒介携带→进入土壤→菌根共生→循环侵染的持续防控过程;通过真菌制剂中加入诱食剂,提高了媒介动物携带效率,防效达到了85%以上,持续防控8~10年。
以这些前期研究为基础,结合具体研究案例,本研究团队编写了《草原蝗虫基础生物学研究与方法》。本书着重介绍了草原蝗虫发生规律、监测预警及绿色防控技术,涵盖了生态学、生物学、生理学及组学研究,以期为从事相关研究的学者、学生提供理论和技术参考。特别声明,书中涉及的学术论文均已通过相关杂志社授权载入。由于编者水平有限,书中错误疏漏在所难免,希望使用本书的读者给予批评指正。
本书得到了内蒙古自治区科技成果转化项目“草原蝗虫绿色可持续防控技术示范与应用(CGZH2018171)”、现代农业产业技术体系(CARS-34-07)和中国农业科学院创新工程项目的大力支持。
前言
亚洲小车蝗食物选择性指数及应用
基于RT-PCR方法的草原蝗虫食物摄入快速定性、定量分析技术
生态学和生物学证据表明针茅加速亚洲小车蝗种群扩散
植物次生代谢物对亚洲小车蝗基因表达影响研究
组学研究揭示亚洲小车蝗食物适应的分子机制
亚洲小车蝗表型可塑性的分子生态学基础
白纹雏蝗种群时空动态及对不同强度放牧的转录响应
连续放牧对昆虫多样性和营养级变化的影响研究
不同龄期及密度亚洲小车蝗取食对牧草产量的影响
典型草原亚洲小车蝗危害对植物补偿生长的作用
模拟亚洲小车蝗为害与草地植被恢复能力研究
亚洲小车蝗在不同生境中的群落动态研究
内蒙古草原针茅、羊草对亚洲小车蝗适合度影响的定量分析
群居型、散居型意大利蝗形态特征的数量分析
冷蒿和苜蓿对意大利蝗生长及生殖力的影响
典型草原三种蝗虫种群竞争关系的研究
意大利蝗取食特性及损失估计研究
锡林郭勒典型草原植物多样性和蝗虫种群的关系
内蒙古典型草原草地类型影响优势种蝗虫群落的生态效应研究
内蒙古典型草原蝗虫群落结构和生态位研究
蝗虫重度干扰下草地恢复演替过程中生物群落的变化
基于投影寻踪模型的草原蝗虫栖境评价及风险评估
高光谱遥感在内蒙古典型草原生产力监测中的应用
放牧干扰对典型草原植被光谱及蝗虫密度影响
草地蝗虫防治的经济阈值与生态阈值研究进展
微孢子虫治蝗对草地生物多样性的保护作用及意义
绿僵菌对蝗虫及其捕食性天敌的影响
科尔沁草原亚洲小车蝗防治指标研究
三种几丁质合成抑制剂对意大利蝗的防治研究
昆虫生长调节剂和绿僵菌对意大利蝗几丁质酶活力的影响
以绿步甲为载体携播绿僵菌对东亚飞蝗的协同控制作用研究
绿僵菌在蝗虫种群中传播流行与其持续控制作用
草地有害生物生物防治研究进展