第 4章 昆虫生态学与森林害虫综合管理第 1节 概述第 2节 森林昆虫与林木及森林生境的相互关系第 3节 森林害虫综合管理的定义第 4节 森林害虫综合管理与森林经营及森林保护的关系第 5节 森林害虫综合管理的组成第 6节 害虫种群动态与流行病学第 7节 防治技术与策略第 4章 昆虫生态学与森林害虫综合管理第 8节 害虫对森林资源价值的影响第 9节 成本和利润分析第 10节 林分和害虫种群动态监测第 11节 森林害虫调查程序和方法第 12节 森林害虫调查资料统计分析方法第 13节 森林害虫综合管理策略的应用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:
1害虫产生 抗性
2杀伤天敌、次要害虫爆发、引起 再增猖撅
3污染环境
1962,Carson,Silent Spring
害虫防治简史综合管理
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年代未至 70年代初,先后提出 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)
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。
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 。
“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。,
害虫综合治理( IPM)
马世骏 ( 1979)对 IPM的内容作如下说明: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。
害虫综合治理( IPM)
概念,哲学 和 方法论,要素不断发展和丰富。要点归纳如下:
农林多数害虫只有其种群大到足以引起值得重视的经济损失时才造成损害。不必根本消灭某种害虫,只要采取相应措施,把害虫种群维持在或降低到引起经济损失水平之下即可;
残留的害虫还可供天敌利用,更有利于生态系统的自然调节。
总之,IPM重视生态系统的自然调节,要求在不破坏生态系统自然调节机制的前提下治理害虫,因此,IPM高度重视生态学、昆虫学和林学的结合。
全部种群管理
Total Population Management,TPM
彻底 消灭 害虫释放射线不育雄虫,完全消灭加勒比海库拉索
Curacal岛(约 440km2)上的 螺旋蝇
Cochliamyia hominivoax是 TPM首次成功的事例。
意大利 Knippling从一简单的数学模型导出一有趣的结论:化学防治对控制高密度种群最为有效,在低密度情况下则相反;而不育技术,则以低密度种群下应用最为有效,因之两者结合可以达到全部种群控制的最佳效果。
IPM和 TPM
张宗炳( 1988)认为:
① TPM是针对卫生害虫,对农林害虫应采取
IPM,因目前尚无可行的消灭措施。
②都反对单纯依赖杀虫剂,但 IPM则考虑尽量避免使用,而 TPM则主张将杀虫剂作为消灭害虫的一种主要手段,因不育释放技术一般必须有化学防治配合先行压低虫口。
③ IPM强调自然控制,而生物防治则是助增自然控制; TPM不反对生物防治,却持怀疑态度。
④ TPM注重长期效益,IPM多考虑短期收益。
⑤ TPM注重消灭技术,IPM着重于生态学原则。
大面积种群管理
Areawide Population Management,APM
害虫防治可分为 3个阶段:
低级 阶段是局部种群管理 IPM,以取得小面积上减轻受害程度为目的;
过渡 阶段是 APM,是 IPM和 TPM的 结合,目标是控制大面积内的害虫种群,使之在一个较长时期内保持在经济阈值之下,并尽可能设法使之继续降低。在技术措施上采用所有的防治方法,特别是 TPM的方法,理论上采用 IPM理论的生态系统和经济阈值的概念,但在经济上着重长期效益,面向整个社会;
高级 阶段,是 TPM,其目标是害虫种群 灭绝,
可取得长远的效果。
第 1节 概述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。
第 2节 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。
第 2节 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 生长率第 3节 森林害虫综合管理的定义美国森林昆虫学家 Waters,l974
“害虫综合管理就是有计划地应用生态学和经济上都有效,并为社会所接受的各种 预防性,
抑制性 或 调节性 的战术和战略,使包括昆虫在内的各种破坏性因素维持在 可以忍受 的水平。
无疑,所采取的各种措施,都要与资源管理的整个过程,包括规划和实施两个方面完全 协调,
因此,害虫综合管理至少必须与林木的生命周期以至整个资源规划水平相 吻合 。,
森林害虫综合管理森林害虫综合管理,就是在林木一个轮伐期以至整个生命周期内,结合林木经营管理,有计划地应用各种经济、有效、
安全的措施,使森林害虫种群维持在可以忍受的水平下,以保护森林资源充分发挥其综合效益。
森林 IPM中强调的观点昆虫是森林生态系统的必然组分;昆虫与林木及森林生境相互关系密切 ——生态观森林害虫综合管理的实际目的,是使害虫种群维持在或降低到可以忍受的水平;损害的相对性 ——经济观控制害虫的方法多种多样,可以相互补充,相互促进;森林害虫综合治理是森林资源管理工作的一部分 ——系统观环境保护观第 4节 森林 IPM与森林经营及森林保护的关系森林经营管理就是应用林业技术原理和各种经营管理方法,充分发挥森林资源的各种效益。
森林保护是减少森林经营中这些损失的有关活动,通常包括害虫、病害、杂草和火灾的防除。
森林 IPM是保护森林各种效益的理论和方法。 ——不可分割的一部分第 5节 森林 IPM的组成害虫管理是整个森林资源管理系统的一部分开发与研究是整个害虫综合治理的核心由 5个子系统构成
林分动态
害虫种群动态
防治方法与策略
对资源价值的影响
成本与利润分析等第 6节 害虫种群动态与林木动态昆虫 种群 是指生活于一个相互可以交配的栖境内同种昆虫的若干群体的复合体种群动态 则是指种群分布和数量在时间和空间上的变化林木种群动态 是森林害虫综合治理必须经常关心的重大问题保持林木种群和取食林木的害虫种群这种相对平衡状态 正是我们的利益所在森林 IPM人员 必须有效地掌握 林分和害虫种群的动态变化,为 IPM服务。
第 7节 防治技术与策略用于调节、抑制或消灭害虫种群的 各种技术措施及其组合 即为 策略
生物的,如增加寄生昆虫,捕食性昆虫,食虫鸟兽和昆虫病原微生物的数量;
化学的,如各种杀虫剂,行为化学物质 ——性激素、
集合外激素、拒斥外激素等多种信息素;
物理的如立即采伐利用或烧毁被害寄主,在楞堆上喷水雾防止小蠹定居,以及利用声、光、热、电能方法直接扑灭现有害虫种群以减免损失等
法规防治(植物检疫)
营林防治第 8节 害虫对森林资源价值的影响影响 专指害虫对林木生长、森林生产力或效用的 改变,破坏 原有森林经营目标等,可视为害虫对森林各种效益造成的 损害 或 损失 。
害虫对森林的影响通常包括 3个方面,即
经济影响
生态影响
社会影响在农业生产中,广泛应用 经济阈值 或 经济受害水平 模型来估计害虫的经济影响。
经济阈值
Stern( 1966):对害虫采取防治措施在经济上有利的最低害虫种群密度
Headley( 1982):边际成本函数等于边际产值函数时的害虫种群密度由于林业生产周期长以及生产的复杂程度,
在应用经济阈值这个概念时就要作 适当分析 。
补偿( 被动 )与超补偿所有的生物遇到损伤都有一定的补偿性
再生型补偿
冗余型补偿
超补偿效应
个体水平的补偿
群体补偿御害( 主动 )
植物在进化过程中形成了一套很好的御害系统表皮角质化、蜡质覆盖、毛状体及其分泌物等,
构成 表面防御体系极为复杂的 次生代谢产物 (不直接参与维持生命活动的物质) 防御系统静态防御 ( static plant defence)
动态防御 ( static plant defence)
群体诱导防御在杨树,桦树,糖槭,向日葵等植物中发现,叶子受虫害或机械伤害后,植株内 酚类物质 成倍增加,从而避免再受虫害 。
在桦树中的试验还证明,树体内酚类物质增多的信息还可以 诱导 周围 ( 6m) 未受害桦树也提高酚类物质含量,使其免受虫害 。
最新研究最近 日本 科学家经过多年研究发现,植物受到伤害时会释放特殊化学物质,向周围的同伴发出警告,促使其它植物采取防御手段 。 有趣的是,植物在被害虫啃咬与被剪刀修剪时发出的警告信息不同,收到警告的其它植物也会,见机行事,。 最绝的是这些化学武器居然还能把在附近的害虫的天敌们招来,真是厉害 ! 进一步了解植物的这类防御机制,可能有助于研究更有效,更环保的杀虫剂 。
第 9节 成本和利润分析成本和利润分析(或称 损益分析,CBA)是森林害虫综合治理最后一个组分,这个组分的信息来自防治技术与策略和对资源价值的影响这两个组分。
针对一个害虫种群的防治计划,最基本的一个标准就是其 收益要超过其成本 。在作出是否采取治理措施之前,必须收集到足以作出判断的资料。
历史的、日常的林分监测和害虫种群动态监测工作中取得
组织专门的调查。否则有风险。
第 10节 林分和害虫种群动态监测林分调查的理论和方法见测树学森林害虫调查依目的、调查地区的条件不同,可区分为 4类
踏查
生物学评估
损失与危害调查
防治措施评估踏查踏查是一种 定性 的调查,主要目的在于了解 害虫的种类 及其 造成的损害 或其它影响。对害虫种群的大小只作 一般 的估价。这类调查通常都由训练有素的专业人员通过 直接观察 进行。也就是说,负责进行这类调查的人员必须具有鉴别、
采集、保存昆虫的技术和知识。通常都有一些事先设计好的简易表格供填写记录,有时也可应用 遥感 技术。
生物学评估生物学评估是针对特定害虫现存种群的某些特性进行的。例如害虫种群的大小、分布型等,
或某一阶段内种群变动的趋势。
这类调查通常必须是定量的,因此,这些调查常常是抽样调查。
关于森林昆虫的抽样方法是多种多样的估计和计算昆虫的种群强度比计算昆虫本身的数量更易进行一些。
直接计算昆虫本身的数量会准确一些,但成本要高一些,要按调查的精变要求而定。
危害和损失调查针对害虫造成的危害和损失评估进行通常是在害虫爆发后进行,目的在于评价害虫造成的影响,或对被害林木进行适当处理。
通常也是一类定量的调查。
调查项目更多地是针对林分状况进行,
害虫种群本身只需要说明其大小和规模。
防治措施评估评价某一防治措施的效果和安全性等必须在与不采取措施而林分条件和害虫种群状态也相同的林分内进行
防治措施对目标害虫产生了哪些影响。
防治措施对目标害虫造成的林分价值损失产生了哪些影响。
防治措施成本和防治措施所得的效益。
防治措施对林木和非目标生物有哪些影响,对人畜的安全性如何等等。
第 11节 森林害虫调查程序和方法调查取样设计,目的、预算资料收集方法
对生活于被害植株或植株的某一解剖部位的昆虫取样,捕虫网,枝剪 和 高枝剪、锯,不同类型的 诱集器,手动或机动 抽吸器 ;,射线照相 术,
对害虫的危害状取样,目测,航空遥感 技术
对飞行昆虫的取样,捕虫网,各种 引诱物 和 陷井
对枯落物和土壤昆虫取样,取土器,玻璃 罐头瓶第 12节 森林害虫调查资料的统计分析方法处理执行系统( Transaction Processing
Systems,简写为 TPS)
资料管理系统( Management lnfornlation
Systems,简写为 M1S)
决策支持系统( Decision Support System,
简写为 DSS)
第 13节 森林害虫综合管理策略的应用我国还处在初始阶段
“森林病虫防治目标管理”,
森林有害生物持续控制森林保健植物医学 Phytomedicine
以保护对象为核心
注意植物本身的反应
SPMF以森林生态系统特有的结构和稳定性为基础,
强调森林生态系统对生物灾害的自然调控功能的发挥,协调运用与环境和其它有益物种的生存和发展相和谐的措施,将有害生物控制在生态、社会和经济效益可接受 (或允许 )的低密度,并在时空上达到可持续控制的效果。
简言之,SPMF是融技术、生态、社会和经济因素于一体的有关森林有害生物的协同御灾策略。
试论森林有害生物可持续控制 (SPMF)策略骆有庆 沈瑞祥经过 50年的努力,我国森防管理事业从小到大,从弱到强,现已形成了以 国家林业局植树造林司 和 森防总站 为核心,以 省、地、
县 三级森林病虫害防治检疫站为主体的 检疫,
测报,防治 网络体系,具备了一支业务精、
素质好、作风硬的森防队伍。
各级森防检疫站承担着我国森林病虫害的防治、检疫和测报工作,为保护森林资源,
维持生态平衡,促进林业可持续发展做出了巨大贡献。
森防体系建设目前,全国现有各级森防检疫站 2865
个,其中省级站 33个、地级站 368个、县级站 2464个;共有森防工作人员 15613人,
专、兼职检疫测报员 30787人,高级工程师 1600人。
1 机构队伍全国各级站共有办公室 5730间,实验室、
标本室、档案室 1205个,药械药剂库 403个;
森防检疫专用车 570台,摩托车 1082台,微机 671台;机动喷药机械 118733台,显微镜,
解剖镜,恒温恒湿箱若干台。
2 基础设施从 1999年 起在全国开展森林病虫害防治检疫标准站建设工作,通过 5年重点建设,力争到 2003
年,在全国建设 1000个以上各级标准站。 2000年 7
月 12日国家林业局公布了第一批森林病虫害防治检疫标准站名单,全国工共有 287个森防站达到了标准站建设标准,其中省级站 1个,地级站 67个,
县级站 219个。通过实施标准站建设,进一步提高了各级森防站综合管理素质、灾害除治能力、行政执法水平,推进了森防体系建设,提高了基层的测报、检疫、防治能力,有力地促进了森防事业的发展。
3 标准站