模拟气候变暖温度特征对小菜蛾种群动态影响

【摘要】：全球气候变暖直接影响变温生物,尤其是昆虫的发育、繁殖、存活、地理分布、物候发生期、种群丰富度、寄主植物—植食性昆虫—天敌相互关系等等核心生命活动。迄今为止,已有大量关于气候变暖对昆虫影响的研究,多数报道中,昆虫被至于不同的恒温梯度或二步变温的环境中观察其发育和繁殖等,未能体现气候变暖温度特征中平均温度波动与昼夜温差变化对昆虫种群变化的影响。本研究以世界性十字花科蔬菜重要害虫—小菜蛾(Plutella xylostella)为试验对象,在查阅综述大量国内外有关文献的基础上,模拟气候变暖特征中平均温度升高与昼夜温差变小,对小菜蛾不同温度种群的生态学效应以及对小菜蛾越冬与远距离迁飞的影响。为揭示小菜蛾种群在气候变暖背景下的种群发生规律奠定了理论基础,对提高小菜蛾种群发生预测的准确性,开发防治新策略有重要意义。首先,本文根据大田实际气温变化设计了以24h为周期的波动温度,利用程控人工气候箱控制设计20组不同气候变暖模式(平均温度18℃、25℃、32℃×变温幅度±0℃、±3℃、±4℃、±5℃、±6℃、±8℃、±10℃)对小菜蛾不同温度种群(32℃饲养的高温种群、25℃饲养的适温种群、18℃饲养的低温种群)发育、存活、繁殖等核心生命活动的影响。结果表明,全球气候变暖背景下,即平均温度升高伴随变温幅度减小,对小菜蛾高温种群而言,能够进一步促进卵、幼虫、蛹的发育；促进卵的孵化与幼虫的化蛹；环境变温幅度变化范围小于最适变温幅度时,气候变暖能显著的缩短成虫寿命,抑制了成虫生殖。对小菜蛾适温种群而言,以平均温度升高伴随变温幅度减小为主的全球气候变暖,缩短了卵、幼虫、蛹的发育时间；环境温度变化范围小于最适平均温度时,气候变暖促进了卵与幼虫的存活；环境温度变化范围小于最适平均温度且小于最适变温幅度时,气候变暖显著缩短了成虫寿命,且明显抑制了成虫生殖。对小菜蛾低温种群而言,全球气候变暖显现的平均温度升高伴随变温幅度减小,提高了卵、幼虫、蛹的发育速率；平均温度升高显著提高了孵化率、化蛹率与羽化率,但变温幅度减小却促进了卵、幼虫、蛹的存活；气候变暖显著降低了成虫的寿命；环境温度变化小于最适变温幅度时,明显抑制了成虫的生殖。由此可见,气候变暖对小菜蛾不同种群产生不同生态学效应。其次,本文从2008年11月至2009年3月之间,在沈阳、北京、惠民、安阳、驻马店、武汉、长沙、广州等地设置小菜蛾田间越冬试验,对各地小菜蛾越冬情况与春季发生虫源进行分析,并通过2009年春季哈尔滨、沈阳、公主岭、北京等全国11个地区小菜蛾诱集数据,应用HYSPLIT平台对我国小菜蛾迁飞路径进行模拟,最后与大量气象数据相结合,综合分析气候变暖背景下我国小菜蛾越冬与远距离迁飞的情况。所得结论如下,根据2008年11月-2009年2月我国沈阳、北京、惠民、安阳、驻马店、武汉、长沙、广州地区等地区田间越冬试验,初步确定了小菜蛾在我国越冬期间基本可以分为三类区域：即越冬区、零星越冬区、非越冬区。非越冬区在北京以北地区,零星越冬区在驻马店以北、北京以南的地区,主要以4龄幼虫在田间落叶或残株上零星越冬,越冬区在驻马店以南的广大地区,主要以4龄幼虫、蛹与成虫在田间落叶或残株上安全越冬。因此,可以认为,驻马店以南的广大地区春季小菜蛾发生虫源为本地越冬种群,安阳至北京一带地区春季大面积发生虫源非本地越冬种群,北京以北的地区春季发生为害虫源也非本地越冬种群,可能都是由异地迁入造成的。通过2009年4-5月系统调查了我国哈尔滨、公主岭、沈阳、北京、大连、故城、安阳、驻马店、南京、合肥、武汉等地区小菜蛾成虫田间种群发生情况结果表明,2009年4-5月,自武汉、南京等我国中南部到东北三省的广大区域内,出现4次大范围同期突增现象,随时间推移由南向北依次呈覆瓦状排列。由此可见,我国北方春季发生虫源是从南方安全越冬区由南向北迁飞而至。气候变暖特征中平均温度升高与变温幅度减小,直接影响我国南部越冬区小菜蛾虫口密度与越冬虫茧羽化期,还有发生面积与为害程度；且间接影响我国北部非越冬与零星越冬地区小菜蛾发生时间、发生面积与为害程度。近几年,全球气候变暖,致使我国冬季平均温度逐渐升高、变温幅度逐渐减小,小菜蛾各地越冬存活将会逐渐提高,这将直接导致小菜蛾越冬分界线向北移动,越冬区向北逐年扩大,为害面积逐渐增加。对于小菜蛾远距离迁飞来说,气候变暖特征并不会对小菜蛾春季远距离迁飞产生直接影响,但是气候变暖会导致我国南部各省地区越冬虫口密度增加,越冬虫茧羽化期提前,种群大发生期提前,造成各地迁出峰次频繁,这将造成北方非越冬与零星越冬地区小菜蛾发生时间延长,发生面积增加,发生为害加重。可见,气候变暖对我国小菜蛾发生分布范围、发生为害面积有深刻地影响。 【关键词】：气候变暖 昼夜温差 小菜蛾 生命参数 越冬 远距离迁飞
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S433.4
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 第一章 前言11-32
• 1 全球气候变暖温度特征11-15
• 1.1 平均气温变化趋势11
• 1.2 昼夜温差变化趋势11-15
• 2 气候变暖对昆虫影响研究进展15-26
• 2.1 平均气温变化特征对昆虫的影响15-16
• 2.2 昼夜温差变化特征对昆虫的影响16-23
• 2.3 其他环境因素对昆虫的影响23-24
• 2.4 气候变暖对昆虫影响的研究方法24-26
• 3 温度对小菜蛾影响研究进展26-30
• 3.1 温度对小菜蛾的影响26-29
• 3.2 温度对小菜蛾影响的研究方法29-30
• 4 研究意义30-31
• 5 研究目的31
• 6 研究创新点31-32
• 第二章 模拟气候变暖温度特征对小菜蛾不同种群影响32-105
• 1 材料与方法32-36
• 1.1 供试昆虫32
• 1.2 试验设计32-34
• 1.3 试验操作34-35
• 1.4 生命参数35
• 1.5 统计分析35-36
• 2 结果与分析36-99
• 2.1 不同气候变暖模式对小菜蛾发育的影响36-76
• 2.2 不同气候变暖模式对小菜蛾存活的影响76-84
• 2.3 不同气候变暖模式对小菜蛾成虫寿命的影响84-92
• 2.4 不同气候变温模式对小菜蛾成虫生殖的影响92-99
• 3 讨论99-103
• 3.1 发育99-101
• 3.2 存活101-102
• 3.3 寿命102-103
• 3.4 生殖103
• 4 小结103-105
• 第三章 模拟气候变暖温度特征对小菜蛾种群越冬与迁飞影响105-122
• 1 材料与方法105-107
• 1.1 虫情资料与气象资料105
• 1.2 研究方法105-107
• 2 结果与分析107-119
• 2.1 小菜蛾各地越冬种群变化情况107-111
• 2.2 小菜蛾各地越冬情况与气候变化111-113
• 2.3 小菜蛾各地种群动态及迁飞轨迹113-118
• 2.4 小菜蛾各地迁飞种群与气候变化118-119
• 3 讨论119-122
• 3.1 小菜蛾各地春季发生虫源探究119-120
• 3.2 小菜蛾迁飞轨迹分析方法探讨120
• 3.3 小菜蛾越冬迁飞与气候变暖120-122
• 第四章 全文总结122-124
• 参考文献124-133
• 致谢133

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