有害生物第四部分：1有害生物的生态学、流行与预测预报

思考题:假如人类象其他生物一样没有高级的主动防病、控病手段，2003年春天的SARS病情将怎样发生、发展、最终趋向稳定？自然条件下病原菌群体的发生规律00.20.40.60.811.2135791113151719212325病原菌发生发展的Logistic曲线自然条件下病原菌群体的发生规律自然条件下病害累积发病率—时间曲线00.020.040.060.080.112345678910111213141516171819202122232425累积发病率时间00.20.40.60.811.2135791113151719212325病原菌发生发展的Logistic曲线有害生物概论第四部分有害生物生态学、流行学及防治第一章有害生物的生态学（本章主要以昆虫为例进行阐述）有害生物生态学本章研究的是研究有害生物与周围环境关系的科学。它是有害生物预测预报、防治和有益生物利用的理论基础。以往，生态学家仅仅强调环境因素对有害生物的作用；现今，人类已意识到人为因素在有害生物的生态中的重要作用。有关生态学的几个概念生物群落(community）：某一区域中的全部种群的集合体，包括该区域中所有生物种群，是生态系统中有生命的部分。生态系统(ecosystem)：某一空间中生物群落与非生物环境的集合体。1有害生物与环境环境（environment）总是相对于某一中心事物而言的。环境因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。是指周围所在的条件，对不同的对象和学科来说，环境的内容也不同。环境环境是指在一定的空间范围内，对某一有害生物或种群产生直接或间接影响的所有要素的总和。环境为有害生物提供生存和繁衍的条件。根据范围可以把环境分为：大环境：影响有害生物的分布、化性、种群周期性。小环境：影响有害生物的生存质量和数量变化。2生态因素对有害生物的影响环境条件是由各种生态因素构成的，按自然特征可分为三类：气候因素、土壤因素生物因素每种有害生物均需要适宜的生长环境，以杂草为例，杂草总是生长在适合它生长的地方：人为地改变作物小环境（如灌溉、耕作等），能有效地控制杂草。由于温室效应等因素，地球在变暖；作物在这种气候变化中是脆弱的，竞争力远远低于杂草。2.1气候因素大气候：指由各地气象站观测的气象资料。地方气候：指一定生态环境的气候条件。小气候：指地面上小范围内有害生物生长及栖息场所的气候。主要的气候因素：温度（平均温度、温差）、光（光照强度与光照时间）、风（对土壤湿度及局部小气候的影响）、湿度、季节引起的变化（冰点、霜期等）、2.1.1温度对有害生物生长发育的影响昆虫是变温动物，因此温度对昆虫发育速度的影响是比较明显的。杂草与病原菌的生长同样需要适宜的温度有害生物的热能获得：太阳辐射、新陈代谢热能散失：传导、辐射、水分蒸发以温度对昆虫生长发育的影响为例（一)温区的划分(二)适温区内温度与昆虫生长发育速率的关系(三)有效积温法则(四)低温对昆虫的影响及昆虫耐寒性(1)昆虫温区的划分一致死高温区(zoneofhighlethaltemperature)范围：45~60℃表现：兴奋-死亡（酶系破坏、蛋白质凝固）亚致死高温区(zoneofhighsublethaltemperature)范围：40~45℃表现：热昏迷适温区(zoneoffavorabletemperature)范围：8~40℃表现：生命活动正常进行（有效温区）(1)高适温区(zoneofhighfavorabletemperature)范围：30~40℃最高有效温度(2)最适温区(zoneofmostfavorabletemperature)范围：22~30℃(3)低适温区(zoneoflowfavorabletemperature)范围：8~22℃最低有效温度发育起点温度（developmentalzero）：8~15℃生物学温度（biologicalzero）亚致死低温区(zoneoflowsublethaltemperature）范围：-10~8℃表现：冷昏迷致死低温区(zoneoflowlethaltemperature)范围：-40~-10℃表现：死亡（体液结冰）有效积温法则（1).有效积温的概念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。N（T-C）=KN为完成生长发育期所需的时间(日数或小时）T为该期平均温度K为常数C为发育起点以上的温度(1)推测一种昆虫的地理分布界限X=K1/KX1，可能没分布（多年发生一代的昆虫除外）（2）推测昆虫在不同地区可能发生的世代数X=K1/K（X=2,1年可能发生2代；X=5.5,1年可能发生五六代）有效积温的应用例如，已知粘虫卵的发育起点温度为13.1℃,有效积温为45.3日度,预测产卵后的平均气温为20℃,则可计算幼虫孵化期。K——T-CN=即气温为20℃时粘虫卵将于6-7d后孵化=45.3————20-13.1=6.56（3）预测害虫发生期有效积温在应用上的局限性（a）有效积温的推算，假定昆虫在适温区内温度与发育速率成正比关系的前提下进行的。T=KV+C（b）一些有效积温的材料是在室内恒温饲养下取得的。但昆虫在自然界的发育处于变温之中，且昆虫实际生活的小气候环境与气象资料不完全相同。（c）生理上有滞育或高温下有夏蛰的昆虫，在滞育或夏蛰期间有效积温是不适用的。低温对有害生物的影响（1）冬期的低温引起大多数昆虫的大量死亡。A代谢消耗和生理失调B体液结冰体液结冰引起昆虫的死亡,主要是由于原生质失水,不断扩大的冰晶在原生质内形成分割的孔隙，引起原生质膜的破裂,破坏组织和细胞膜的生理结构等。（2）低温会使病原菌营养体及繁殖体无法越冬，减小了来年的初始菌量（3）低温会使杂草产生冻害或死亡2.1.2湿度、降水对有害生物的作用A有害生物对环境湿度要求B湿度对有害生物的影响C降水对有害生物的影响2.1.2.1有害生物对环境湿度要求昆虫、病原菌及杂草均对环境湿度有一定的要求：水生性昆虫与杂草土栖性昆虫或生活于土中的虫期、土传病害钻蛀于浆果内、茎内的昆虫、寄生性病原菌对湿度的要求裸露生活于植物上的昆虫或虫期例如,东亚飞蝗LocustamigratoriamigratoriaL.在温度30~50℃，相对湿度35%时不能完成发育45%时发育期为36~43d100%时发育期为25~31d,但成活率较低70%时为适宜湿度,发育期为32~37d,成活率较高2.1.2.2湿度对昆虫的影响湿度对繁殖的影响是比较明显的。多数昆虫产卵时要求高湿度，病原菌产孢及孢子萌发时也需要较高的湿度。在环境湿度偏低的情况下，可能导致：病原孢子失活或不萌发；杂草种子不萌发雌虫不能产卵；幼虫不能孵化；幼虫不能脱皮;成虫不能羽化；羽化出来的成虫不能正常展翅2.1.2.3降水对有害生物的影响(a)降水提高空气湿度，故对有害生物发育发生影响；(b)降水影响土壤含水量，对土中生活的有害生物起着重要的作用；(c)降水对一些病原菌传播的重要的条件；(d)降雪：对土中或土面越冬的有害生物起保护作用；(e)降雨也常常成为直接杀死昆虫的一个因素；(f)降雨影响昆虫的活动、病原菌的传播。2.1.3光在昆虫活动中的意义光是生态体系中能量的主要来源。A辐射热有害生物可从太阳的辐射热中吸取热能。B光的强度一些有害生的活动及分布受到光强的影响。节律{日出型：如蝴蝶、蜻蜓夜出型：如蛾类昼夜型：如蚂蚁弱光型：如蚊子C光的波长昆虫的视觉光区与人的视觉光区不完全相同，不同种类昆虫的视觉光区也有差异。例如蜜蜂的视觉光区为297~650nm。黑光灯（波长365-400nm）D光周期（photoperiod）一昼夜中光照与黑暗交替的节律称为光周期，一般用光照时数表示。光周期的年变化：夏至、冬至、春分、秋分同一时间，日照时数因纬度、海拔高度而异“生物钟”：生物对光周期（日变化及年变化）相适应而形成的节律。光周期的年变化对许多昆虫的反应都非常明显。主要是光周期的年变化是逐日地有规律地增加或有规律的减少的。光周期对许多昆虫冬期滞育的关系非常密切。临界光周期（criticalphotoperiod）：引起昆虫种群中50%的个体进入滞育的光周期。临界光照虫态：对光周期敏感的虫态。一般为滞育虫态的前一虫态。2.1.4风对有害生物的影响直接影响：1.影响有害生物体内水分的散失,从而对昆虫体温或病原菌、杂草生长产生影响2.影响昆虫有活动、杂草与病原菌的生长3.影响有害生物的地理分布4.影响昆虫的迁移、杂草与病原菌的传播许多昆虫能借风力传播到比较远的地方间接影响：影响环境的湿度、温度2.2土壤因素据估计，大致有95%的昆虫种类与土壤环境发生或多或少的直接关系。土壤因素2.2.1土壤温度土温的日变化土温的年变化土中生活的昆虫在极端温度下,往往随着土中适温层的变动而改变栖息及活动的深度。2.2.2土壤湿度土壤空隙的空气湿度土壤含水量杂草及在土中生活的昆虫与病原菌均要求较高的湿度，土壤含水量与有害生物有密切的关系。2.2.3土壤酸碱度对杂草及其他植物分布有较大的影响，从而间接影响昆虫与病原菌的分面。3.有害生物的种群动态种群(population）：栖息于某一空间中同种个体的集合体，是物种存在和进化的基本单位，是生物群落、生态系统的基本组成成分，也是生态学研究的基本单位。3.1种群特征出生率死亡率性别比年龄组配繁殖率平均寿命种群密度3、2有害生物种群增长规律：(1ogistic)逻辑斯蒂曲线是一近似于“S”形的曲线。Y=K1+ea-bxY为生长发育及扩展速率；x为温度、时间等因素；K为Y值的上限；a、b为常数；e为自然对数的底值(e=2.718…)3.3有害生物的调查3.3.1调查内容（1）种群分布调查（2）种群动态调查又称系统调查（3）防治效果调查（4）受害程度调查：以虫口、普遍率、严重度等指标表示、或以作物受害损失率表示3.3.2有害生物田间分布型和调查方法1.田间分布型常见有3种：（1）随机分布型（2）核心分布型（3）嵌纹分布型有害生物分布类型3.3.3调查方法（1）取样方式a.五点取样b.对角线取样分单对角线和双对角线两种。c.棋盘式取样d.单行线取样e.“Z”字形取样昆虫田间调查取样方法1-4.对角线式（□表示面积，-表示长度）5.“Z”形式6.棋盘式7.隔行式8.平行线式（2）取样数量：一般取5、10、15或20个样点为宜。（3）取样单位①长度：适于条播作物田和树木枝条②面积：适于散播作物田和地表③体积或重量:常适于调查地下害虫、仓库害虫④植株及其部分器官⑤器械：黑光灯（一般是20W）、糖醋酒盆、性诱盆、杨树枝把、谷草把、粘虫板等⑥时间:3.3.4田间虫情或病情的表示方法以虫口表示以作物受害情况表示：被害率被害指数损失率病害通常以作物受病的普遍率、严重度及反应型来表示第一章有害生物在生态系统中的竞争力（本章主要以杂草为例进行阐述）1杂草所处的生态系统对杂草生态系统的认识是一个渐进的过程，以往，杂草学家在进行杂草防治时，视野仅仅局限在杂草与作物的互作关系上。A“杂草—作物”生态系统B杂草—一切与农业相关的因素的互作关系。在杂草所处的生态系统中，任何生命都不是独立存在的，核心问题是互作关系。1.1除草剂的应用一度使杂草控制的含义狭义化除草剂的应用掩盖了杂草综合防治的重要性；只有全面理解“杂草—作物”生态系统，才能更好地进行杂草防治、杂草控制、及杂草的综合治理。除草剂的应用等诸多因素促使人类对杂草生态系统有进一步的了解：（1）对除草剂型敏感的杂草被更难控制的杂草种类取代。（2）除草剂抗性品种的产生（一种、数种）（3）作物单一栽培中出现难以克服的杂草问题。（4）经济因素制约除草剂的使用（5）环境因素同样制约除草剂的使用1.2人类对杂草生态的影响对杂草而言，人类自身就是矛盾的组合体：主观上，人类要控制杂草，为作物创造良好的生存空间。客观上，人类对通过各种活动传播杂草：如旅