红脂大小蠹传入中国危害特性的变化

通过对山西省灵空山林场与北京小龙门林场的红脂大小蠹危害情况进行详细调查,运用生态位理论对红脂大小蠹选择入侵不同树势油松进行分析,同时查阅陕西、山西、河北、北京等地红脂大小蠹危害的多年历史资料,以此来探讨红脂大小蠹传入中国后危害特性的变化。结果表明：红脂大小蠹传入中国后已由最初危害衰弱木和受伤木的次期性害虫变异为主要危害健康木和轻度衰弱木的初期性害虫,从而为揭示其种群扩张过程、灾害发生机制以及采取相应的控制措施提供了重要的理论依据。     

气候变化条件下红脂大小蠹在中国的潜在适生区预测

红脂大小蠹作为一种国际性重大林业害虫,传入我国后,立即成为油松的致命性害虫并迅速在我国扩散开来。本研究利用中国历史气候数据(1981-2010年)和未来气候数据(2011-2040年),以CLIMEX软件和红脂大小蠹的生物学特性资料为理论依据,分析、预测、比较在历史气候条件下和未来气候条件下红脂大小蠹在中国的气候适生区。结果表明:在历史和未来气候条件下,红脂大小蠹的适生区域均集中在我国南方和华北地区,高度适生区所占比例最大。而在未来气候变暖条件下,由于各地的气候条件将发生变化,红脂大小蠹的适生区将向西北和东北方向扩增。研究表明气候变化会对红脂大小蠹的适生区有一定的影响,会导致其适生范围变大,适生边界北移,大部分地区适生程度增大。研究结果可为未来红脂大小蠹在我国的检疫防控、控制其扩散暴发提供一定的理论依据。     

三种松树内生真菌的分离鉴定及其对红脂大小蠹伴生真菌的拮抗作用

【背景】松树的内生真菌会影响红脂大小蠹及其伴生真菌的生长及扩散,从而影响红脂大小蠹的入侵。【目的】掌握赤峰地区红脂大小蠹寄主树种内生真菌的物种多样性,筛选对其伴生菌有拮抗作用的菌株,为红脂大小蠹的生物防治提供资源。【方法】采用组织分离法、形态学鉴定和internal transcribed spacer (ITS)序列分析相结合的方法对红脂大小蠹寄主树种油松、樟子松和潜在寄主落叶松进行内生真菌多样性研究,并用两点对峙法进行拮抗菌株筛选。【结果】松树内生真菌鉴定为2门6纲10目18科19属,其中落叶松韧皮部分离到的内生真菌数量最多,为39株,隶属于9属12种,真菌检出率为43.33%;油松次之,为30株,隶属于7属8种,真菌检出率为33.33%;樟子松最少,为29株,隶属于10属13种,真菌检出率为32.22%。3个树种的内生真菌相似性较低,无共有的菌种,青霉属(Penicillium)和篮状菌属(Talaromyces)是唯二的共有菌属,且青霉属在3个树种中均为优势菌属。平板对峙结果表明90%以上的树木内生真菌均能够与伴生真菌形成稳定的对峙,抑制率在50%-86%之间,且Phialocephala sp.和Pochonia bulbillosa对伴生菌的抑制率能高达93.7%。【结论】松树韧皮部的内生真菌具有较高的生防潜力,Phialocephala sp.和P. bulbillosa对红脂大小蠹伴生菌有较好的抑制效果,可作为红脂大小蠹的生防资源。     

一种红脂大小蠹天敌切头郭公虫Clerus sp.生物学初探

红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte,原产于北美,于20世纪80年代随木材贸易传入我国山西,是一种危害油松、白皮松、华山松等松科植物的毁灭性入侵害虫。本文对红脂大小蠹天敌切头郭公甲虫Clerus sp.的基本生物学特征进行了初步探讨。野外诱捕发现,红脂大小蠹诱剂3-蒈烯能诱捕到切头郭公甲虫Clerus sp.,并观察到此郭公甲虫紧抱红脂大小蠹的捕食行为及红脂大小蠹头部被切下的残骸。诱捕动态监测表明切头郭公甲虫与红脂大小蠹的发生在时间和数量上具有跟随关系。室内测定结果显示切头郭公甲虫平均体重约15.5 mg且个体大小与捕食能力呈正相关。切头郭公虫平均存活时间约38 d,10 d内平均每头郭公虫捕食3头红脂大小蠹,最多达8头。行为嗅觉试验表明切头郭公虫Clerus sp.对红脂大小蠹诱芯反应敏感,红脂大小蠹信息素组分frontalin不能增加其对红脂大小蠹诱芯的敏感性。本研究初步探明了红脂大小蠹天敌切头郭公虫Clerus sp.生物学特征,其较长捕食周期和较强的捕食能力决定其可作为红脂大小蠹的生物防治因子具有一定的优势和较好的天敌应用前景。     

不速之客：林业外来有害生物

结合与中美两国林业有关的重要外来入侵性病虫害实例,包括板栗疫病、荷兰榆树病、松材线虫、光肩星天牛、红脂大小蠹和舞毒蛾等,对外来有害生物的危害严重程度、发生途径和控制对策进行了讨论,提出了入侵种监测、评估、科学研究、国际合作和信息共享等方面的具体建议。     

红脂大小蠹种群空间格局地统计学分析及抽样技术

红脂大小蠹是我国一重要林业外来入侵害虫,主要危害油松、白皮松和华山松,目前已扩散到山西、陕西、河北、河南、北京等地。为了研究其种群空间格局,用地统计学方法分析了受害程度不同的油松纯林和混交林林分内红脂大小蠹种群空间分布特性。结果表明:两种受害程度不同的油松纯林内红脂大小蠹的危害具有显著差异,轻度受害林分内有虫株率为4.9%,而重度受害林分则达到23.6%。全方向的变异函数曲线图分析得知:轻度受害纯林、重度受害纯林、混交林林分内红脂大小蠹种群的空间依赖范围分别为49.400、47.400\,73.820m,而局部空间连续性强度分别为0.824、0.582\,0.762。轻度受害纯林与重度受害纯林林分内红脂大小蠹种群均表现为较强的空间聚集性,而混交林受害林分内其种群则表现为随机分布。受害程度不同的纯林林分内红脂大小蠹种群空间格局具有一定的差异,而且纯林与混交林林分内其种群空间格局也有较大的差别。本文根据红脂大小蠹种群空间分布特性,对其种群空间抽样技术与传统抽样技术做了相应的比较与探讨。     

红脂大小蠹入侵机制与化学生态学研究

红脂大小蠹Dendroctonus valens LeConte是近来入侵我国的重大林业害虫,入侵山西后迅速在相邻省份扩展蔓延。文章围绕作者对红脂大小蠹入侵来源地、暴发机制以及红脂大小蠹化学生态学等领域开展的研究工作进展进行了总结。历史资料记载和分子证据均支持红脂大小蠹由北美(美国西海岸)地区传入。松树萜烯类化合物是红脂大小蠹寻找适合寄主的重要信号物质,近期在北美和中国几个地区同时开展的研究,确认了3-蒈烯对红脂大小蠹具有最强引诱作用,该研究结果简化和修正了先前北美一直使用的3组分植物源引诱剂配方;在筛选有效引诱成分的基础上,开展了引诱剂定量缓释载体的研究,该释放载体已经被授权专利,并得到广泛推广应用。红脂大小蠹信息素一直没有得到鉴定,近来通过对红脂大小蠹后肠提取物的分析,分离鉴定了5种电生理和行为上有生物活性的萜烯类氧化物,其中有3个组分对红脂大小蠹植物源引诱剂具有增效作用。在驱避剂方面,研究证实了马鞭草烯酮以及非寄主挥发物对红脂大小蠹具有驱避作用。同时,研究证明,马鞭草烯酮对红脂大小蠹的作用存在剂量效应。目前,作者正开展红脂大小蠹-共生菌-寄主松树三者相互关系以及红脂大小蠹与土著种之间化学通讯等方面的研究,以期阐明红脂大小蠹的入侵性及暴发机制,寻求更有效的控制途径。     

外来入侵种红脂大小蠹COⅠ基因分化的研究

红脂大小蠹Dendroctonu svalens LeConte为近年来危害最为严重的外来入侵生物。本研究利用特异引物扩增出红脂大小蠹COⅠ基因序列(GenBank登录号:GQ495096-GQ495128),在160个位点中发现3个该种与大小蠹属其他种不同的特异位点;比较不同地理种群的红脂大小蠹,发现中国种群间遗传分化不明显,说明入侵种的瓶颈效应,而遗传变异是入侵种与环境长期互作的结果;基于COⅠ基因序列比对的研究发现,入侵中国的红脂大小蠹与该虫原发生地北美洲部分种群具有同源性。     

外来入侵害虫红脂大小蠹对寄主挥发物的反应

2002年,利用寄主挥发性物质(+)-α-蒎烯、(-)-β-蒎烯、3-蒈烯和(-)柠檬烯按不同配比制成诱芯,采用自行研制的挥发物释放装置,在山西省关帝山森林经营局西葫芦林场对危害油松Pinus tabulaeformis Carr.的重大外来入侵林业害虫红脂大小蠹Dendroctomus valens LeConte进行了引诱试验。结果表明,3蒈烯对红脂大小蠹的引诱作用最强,明显优于单独使用(+)-α-蒎烯和(-)-β-蒎烯的诱虫效果,也比北美应用的标准诱芯［(+)- α蒎烯(-)-β-蒎烯与3-蒈烯的比例为1∶1∶1］效果好;在标准诱芯中加入油松另一主要成分-(-)柠檬烯会明显降低诱虫效果。红脂大小蠹引诱剂最佳释放量为150 mg/d。该研究不仅对我国红脂大小蠹的监控具有实际应用意义,也从理论上探讨了红脂大小蠹与寄主油松协同进化的化学生态学过程。     

黑里河地区红脂大小蠹出孔与降落位置的研究

【目的】明确红脂大小蠹Dendroctonus valens羽化出孔位置及受吸引时的降落位置,为监测和诱捕等防治技术提供理论依据。【方法】在内蒙古自治区黑里河国家级自然保护区,通过对受害油松的干基部及周边地面进行分区采集,统计红脂大小蠹的出孔位置;统计扬飞期受引诱剂吸引的红脂大小蠹的降落位置。【结果】红脂大小蠹多在寄主树木根部越冬,成虫出蛰伏后咬破根皮向上挖穿土层到达地表;受害树干基及周围地表不同区域出孔的红脂大小蠹比例存在极显著差异（P<0.001）。在距受害树干基0-50 cm的地表区域内捕获的红脂大小蠹最多,占79.90%±16.99%,其次为距受害树干基50-100 cm的区域,捕获比例为17.77%±14.12%,在树干上捕获的红脂大小蠹的比例较低。明确了红脂大小蠹寻找寄主时的降落位置,在不同区域的降落比例具有极显著差异（P<0.001）。在树干距地表0-50 cm高处降落的红脂大小蠹最多,占比为41.09%±4.25%,其次是树干50-100 cm的区域,占27.47%±4.31%,此外树干100-150 cm的区域、地面距干基0-150 cm范围内也均有红脂大小蠹降落。【结论】在黑里河地区,红脂大小蠹多在根部越冬,翌年多在距干基0-50 cm的地表区域内出孔并扩散。在使用熏蒸法防治时,建议以受害树为中心覆盖50 cm的地面,如有条件可覆盖到距干基100 cm;红脂大小蠹在寻找寄主时,多降落在树干距地面0-50 cm的高度,建议在较低的高度悬挂诱捕器。     

外来入侵甜菜孢囊线虫在新疆的适生性分布及风险评估

[目的] 甜菜孢囊线虫是世界性的重要进境检疫性有害生物,每年造成严重的经济损失。甜菜是新疆重要的优势经济作物,总产量占全国总产量一半以上。对新疆开展甜菜孢囊线虫适生性分析及风险评估,旨在为我区重大外来有害生物的科学预警及防控提供指导。[方法] 采用BIOCLIM模型对甜菜孢囊线虫在新疆的具体潜在分布区进行预测,并采用多指标赋值运算,对其入侵的风险进行定量分析。[结果] 甜菜孢囊线虫在新疆荒漠绿洲区的适生区域主要集中在阿勒泰市、塔城、博乐市、伊犁州、乌鲁木齐市、昌吉州、库尔勒市、阿克苏乌什县和拜城县和哈密市的巴里坤哈萨克族自治县。甜菜孢囊线虫的危险性综合评估风险值R为2.397,属于高度危险等级。[结论] 新疆主要甜菜种植区为甜菜孢囊线虫的高度适生区,需要高度重视,其预测结果为建立甜菜孢囊线虫长效预警与防控机制提供必要的理论基础。     

The red turpentine beetle, <Emphasis Type="Italic">Dendroctonus valens</Emphasis> LeConte (Scolytidae): an exotic invasive pest of pine in China

An exotic invasive pest of pines, the red turpentine beetle, Dendroctonus valens LeConte (Scolytidae) (RTB), was first detected in Shanxi Province, northern China, in 1998 and started causing widespread tree mortality there in 1999. This outbreak continues and has spread to three adjacent provinces, causing unprecedented tree mortality. Although it is considered a minor pest of pines in North America, RTB has proven to be an aggressive and destructive pest of Pinus tabuliformis, China’s most widely planted pine species. The bionomics and occurrence, distribution, response to host volatiles, and host preference of this pine beetle in China are compared with what is known of the beetle in its native range in North America. Factors likely contributing to D. valens success in China and control of the beetle outbreak are discussed. (−)-β-pinene was shown to be the most attractive host volatile for D. valens from the Sierra Nevada of California, whereas 3-(+)-carene is the most attractive host volatile for beetles in China. Monocultures of Pinus tabuliformis, several consecutive years of drought conditions and warm winters have apparently factored D. valens invasion and establishment in China.     

外来树种日本落叶松和日本花柏对鄂西北森林群落的影响

【目的】研究大面积栽植外来树种日本落叶松和日本花柏对鄂西北森林群落物种多样性的影响,为评价外来树种的入侵风险提供依据。【方法】采用样地调查法对比研究外来树种日本落叶松和日本花柏人工林与当地森林群落特征差异。【结果】日本落叶松人工林样地林下植物种类丰富,样地平均物种数与当地天然林样地物种数相比无显著差异;林下灌木层和草本层多样性指数较高,草本层多样性指数与当地天然林相比无显著差异;林下未发现日本落叶松的更新苗。日本花柏人工林样地平均物种数显著少于当地其他人工林样地;乔木层、灌木层和草本层的4个多样性指数值均小于当地其他人工林样地;在3个样地中出现日本花柏更新苗,更新苗数量达479株·hm~(-2)。【结论】引种栽培日本落叶松不会导致当地森林群落的物种多样性降低,不会引起生物入侵风险;但引种栽培日本花柏会明显降低当地森林群落的物种多样性,对当地森林生态系统的稳定构成一定威胁。     

速生槐叶蘋入侵风险评估及管理措施分析

[目的]速生槐叶蘋是一种原产于巴西东南部的多年生漂浮型水生植物,广泛引种至世界各地后逃逸,侵入湖泊、河流和稻田等各种水生生境。通过开展速生槐叶蘋入侵风险评估,进而提出其管理措施,可为其检疫决策及防治提供科学依据。[方法]通过查阅梳理文献,分别对速生槐叶蘋的国内外分布、传播方式及入侵扩散历史、防治方法、生态适应性和抗逆性、生物学和遗传特性、危害性及利用价值等方面进行定性分析。并基于外来植物风险指标体系和判断标准,对4个指标层的17个指标和32个问题进行量化赋值,完成速生槐叶蘋的定量分析。[结果]速生槐叶蘋通过自然和人为传播方式已经入侵全世界57个国家地区,可通过无性繁殖快速分裂生长建立种群,其环境适应性和抗逆性强、竞争能力强、检疫鉴定和根除难度大,对经济、生态和社会造成巨大负面影响。速生槐叶蘋的入侵性R₁为72,适应性R₂为53,扩散性R₃为82,危害性R₄为81,风险值R为73.4,应归为严格禁止引入的植物。[结论]尽管速生槐叶蘋在中国的分布范围有限,但属于高入侵风险物种,其潜在的逃逸扩散风险和危害性不可忽视,应严格禁止引入。考虑到该种已经传入我国且有作为观赏植物的市场需求,应制定相应的风险管理制度,定期开展检疫、监测和灭除,防止其逃逸至野外定殖于其他还未发生的地区。     

外来入侵植物刺萼龙葵在我国的分布格局与早期监测预警

【目的】刺萼龙葵是20世纪80年代入侵我国的检疫性外来植物,目前已在东北和西北地区广泛分布并对农牧业生产造成极大危害,急需明确其时空分布格局和潜在扩散动态,为其早期监测预警提供依据。【方法】首先,利用实地调查、标本和文献查询途径获得的地理分布信息重建刺萼龙葵在我国的扩散历史和分布格局;其次,通过物种分布模型预测其潜在的分布区;最后,融合时空动态和潜在的扩张趋势,利用空间分析模型划定早期监测预警的区域。【结果】刺萼龙葵最早于1980年在辽宁省朝阳市被发现,其后不断沿河流和公路等扩散蔓延。2000年以后相继在内蒙古、北京、河北、吉林以及新疆等省区发现其入侵种群。截至目前,已扩散到了7个省的54个县区。适生区预测结果表明,其在我国存在广阔的潜在分布区,目前还处在快速扩散阶段,没有达到饱和阶段。【结论】刺萼龙葵在我国还处在快速扩散阶段,远没有达到饱和,华北平原是其潜在扩散的高风险区,建议加强对其扩散前沿带包头、张家口、北京、秦皇岛一线的监测力度,以抑制其进一步扩散蔓延。     

气候变化背景下入侵植物曼陀罗在西藏的潜在风险区预测

生物安全与外来物种入侵是国门生物安全的重大生态学问题,生物入侵造成了巨大的经济损失与生物多样性快速丧失,还影响着人类的身体健康。西藏是我国重要的生态安全屏障,生态类型复杂且丰富多样,明确西藏区域尺度上外来入侵植物的潜在分布格局及其对气候变化的响应对入侵植物的预防和控制具有重要意义。为了探究入侵植物曼陀罗(Datura stramonium L.)对西藏生态安全的影响风险,基于野外实地调查数据,采用最大熵(Maxent) 模型,应用R语言和SPSS软件对模型参数和数据进行优化筛选,探讨影响其地理分布的主要环境因子,并模拟预测了当代及2种气候变化情景(RCP 45、RCP 85)下2050年和2070年, 其在西藏的潜在入侵风险区分布情况。结果表明:下层土壤酸碱度、年平均气温、最暖月最高温度与土壤有效含水量是影响曼陀罗分布的主导环境因子,海拔和人类活动影响强度也有重要作用;朗县、加查县、乃东区、城关区、八宿县、贡嘎县、巴宜区、波密县、察隅县、芒康县等地为入侵高风险地区;两种气候背景下曼陀罗的各级风险区面积和总风险区面积均呈持续增加的变化趋势,且在最高碳排放情景(RCP 85情景)下响应更为敏感;主要沿着低海拔河谷区域东南向西北方向入侵扩散的趋势,分布中心由当前的墨脱县域向工布江达县域转移。综合来说,曼陀罗在西藏分布受土壤环境、温度和降水影响较大,气候变化和人类活动影响强度将使其向西藏西部、北部扩散。研究结果可为西藏地区综合防控曼陀罗的入侵危害与动态监测提供生态学基础理论依据。     

Population genetics and symbiont assemblages support opposing invasion scenarios for the red turpentine beetle (Dendroctonus valens)

Exotic forest insects and their symbionts pose an increasing threat to forest health. This is apparently true for the red turpentine beetle (Dendroctonus valens), which was unintentionally introduced to China, where the beetle has killed millions of healthy native pine trees. Previous population genetics studies that used cytochrome oxidase I as a marker concluded that the source of D. valens in China was western North America. In contrast, surveys of fungi associated with D. valens demonstrated that more fungal species are shared between China and eastern North America than between China and western North America, suggesting that the source population of D. valens could be eastern North America. In this study, we used microsatellite markers to determine population structure of D. valens in North America as well as the source population of the beetle in China. The analyses revealed that four genetically distinct populations (herein named the West, Central, Northeast and Mexico) represent the native range of D. valens. Clustering analyses and a simulation‐based approximate Bayesian computation (ABC) approach supported the hypothesis that western North America is the source of the invasive D. valens population. This study provides a demonstration of non‐congruence between patterns inferred by studies on population genetics and symbiont assemblages in an invasive bark beetle.     

Is phylogeography helpful for invasive species risk assessment? The case study of the bark beetle genus Dendroctonus

Despite evidence that conspecific lineages may display different climatic tolerances, most invasion risk assessment tools are calibrated without considering phylogeographic information. This study aims to investigate the existence of intraspecific niche divergence within a group of insect pests and to explore how the inclusion of phylogeographic information into species distribution models may alter the estimation of the potential distribution of a species. We studied North American bark beetles belonging to the genus Dendroctonus, a group of pests of conifers that are listed as quarantine species in numerous countries. Most Dendroctonus species exhibit strong genetic divergence that appears to be geographically structured and shaped by historical events and biotic factors. We modeled all lineage distributions within five species, using MaxEnt and Boosted Regression Trees, and compared the results with the models fitted at the species scale. Multivariate analysis and niche similarity and equivalency tests were additionally performed to investigate the existence and magnitude of climatic niche divergence between conspecific lineages. We also tested the ability of lineage‐based models to predict the region invaded by D. valens in China. Conspecific lineages showed a climatic niche more similar than expected by chance, but displayed different climatic envelopes in their native range and, consequently, different estimates of potential distributions. We also observed that classical models calibrated using the entire range of the species could potentially under‐ or overestimate the potential range of the species when compared to a global prediction built by aggregating lineage‐based projections. This study showed that the invasive phylogeographic lineage of D. valens has invaded regions characterized by climatic conditions highly similar to those encountered in its native range suggesting that preadaptations to environment might have played a role in this invasion. This study highlights how our perception of the invasion risk of pests may be altered when integrating phylogeographic information.