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《生物防治》教案
安徽农业大学研究生课程
生物防治
教案
李增智
2008年10月
《生物防治》教案
1.绪论
概念:
生物防治、大生物防治和微生物防治,捕食者与猎物,寄生物与寄主,病原物与寄主;
性质:
技术、学科、事业、产业
沿革:
害虫、线虫、植物病害和杂草的生物防治
生物防治学科与生物防治产业
生物防治文献与信息:
期刊、专著、网站
2.生物防治的生态学基础
个体
种群
遗传多样性(基因多样性)
群落(物种多样性)
生态系(生态多样性)
生态多样性(biodiversity)是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。
生态多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,由遗传(基因)多样性,物种多样性和生态系统多样性等部分组成。
这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性,物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。
其中,物种的多样性是生物多样性的关键,它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性。
生物圈
3.生物防治的生态学基础(续)
生态平衡
生物防治与有害生物综合治理(经济学基础、系统治理)
有害生物的可持续控制(slideshow:
白僵菌持续控制森林害虫的机制)
生物防治的环境安全性(slideshow)
4.昆虫的捕食性天敌(分类、主要种类、生物学、生产、应用实例、研究热点)
5.昆虫的寄生性天敌(分类、主要种类、生物学、生产、应用实例、研究热点)
6.昆虫的病原物(分类、主要种类、生物学、生产、应用实例、研究热点)
7.植物线虫的生物防治(原理、主要食线虫真菌、应用实例、研究热点)
8.植物病害的生物防治(原理、应用实例、研究热点)
9.杂草的生物防治(原理、应用实例、研究热点)
绪论
一、生物防治的定义————p256,145,278,276—277
Amostrecentdefinition:
Theuseoflivingorganismstosuppressthepopulationdensityorimpactofaspecificpestorganism,makingitlessabundantorlessdamagingthaanitwouldotherwisebe.J.Eilenburg,2006
VOCABULARY--------------------区分几个术语
Biologicalcontrol,biologicalpestcontrol,biocontrol
Biologicalpestsuppression
Biologicalregulation
Naturalcontrol,naturalsuppression
Ecologicalcontrol
EcologicalControlforItalianGardens
EcologicalSolutionsforYourItalianGarden
Ladybugeatsaphids Ladybuglarvaeeatsevenmore
Oftenagardenfullofinsectsandbrimmingwithnaturallifecanseemsomehowoutofcontroland,tosome,evenfullofpotentialgardenpests.Howeveragardenthatisabletofindaharmonywithitssurroundinglandscapeismorelikelytofindapositivebalancebetweengardenpestsandtheirnaturalgardenpredator.Therearemanygardenpestsfromaphids(greenfly)tocaterpillarsandlarvaeandlikeanythingelseinnatureeachonehasitsownnaturalpredator...
TheIchneumonswaspisavoracioushunterofcaterpillars.
Innaturetherearemanybattlestakingplacesimultaneously,thereareantsprotecting,movingandmilkingaphidsforapaymentofthesugaryhoney-dew,producedfromtheirrear-end.
Antsprotectingtheirflocksofaphids Antreceivinghoneydewpayment
Therearemanyflyandbeetlelarvaefeedinguponaphids,caterpillarsandotherpests.Byfarthemostfamousofthesehuntersistheladybirdbuttherearemanyothers,suchasthesimplehoverfly,whoselarvaisalsoavoracioushunterofaphids...
Hoverflyinflight. Hoverflylarvaeeatsaphid
Thentherearetherarer,morecomplexnaturalpredators,suchasthelacewinganditslarvae,whobothfeastonaphids.Theadultlacewingisevenabletosensethesonarofpassingbats,suchisitsprecisionasahunter...
Adultlacewinganditslarvae.
Therearemanymechanismsoperatinginnatureanditsaimisalwaystofindabalancebetweenhunterandhuntedandonlywhenthisbalanceisachievedinagardencanwehopetoachieveanatural,balancedbeauty.Manyofthesehunterscannowbebought,evenonline,andbuyingthemclearlymakesmoresensethansimplysprayingawayallthesewonderfulnaturalmechanismswithpowerfulpesticides...indiscriminately!
Apipistrellbatandalacewingthatclosesit'swingsandfallswhenitsensesthesonarofabat.
有害生物Pest
害虫Insectpest,pestinsect
植物病害Plantdisease(causedbyplantpathogens)
线虫Nematode植物寄生线虫Plantparasiticnematode,植物病原线虫Plantpathogenicnematode
杂草Weed
鼠害(害鼠)Rabbitpest,pestrabbit
大生物防治Macrobial(pest)control(byinvertebrates),macrobialbiologicalcontrol,microbialbiocontrol,invertebratebiologicalcontrol,invertebratebiocontrol——nematodes?
微生物防治Microbial(pest)control,microbialbiologicalcontrol,microbialbiocontrol
生物防治作用物BCA,BCAs(biologicalcontrolagent(s),macrobialagent
大生物防治作用物MacrobialBCA
微生物防治作用物MicrobialBCA
捕食者predator,hunter猎物Prey,hunted
寄生物parasitoid(Parasite)寄主Host
病原物Pathogen寄主(宿主)Host
二、生物防治的重要性及优缺点:
下次课堂讨论(分类别述评)
三、生物防治的历史(沿革):
害虫生物防治——18、19、20世纪下次课堂讨论
我国:
4世纪:
晋嵇含著《南方草木状》记载黄猄蚁的利用(防治柑
橘长吻蝽;
澳洲瓢虫引进:
1932引进台湾,1955引进广州;
大红瓢虫引迁:
1932平阳—黄岩,1953平阳—湖北。
国外:
1200:
也门人去北非采集蚂蚁防治棕枣害虫(蚂蚁等);
1762:
毛里求斯从印度引进燕雀防治红翅蝗;
1873,Riley将根瘤蚜粉螨引入法国(“现代生防之父”);
1888,USDA派Koebele去澳大利亚,引种澳洲瓢虫;
全盛时期(1920~30年代):
DeBach的225个实例中88例成功,
71例部分成功(UCRiverside)
Steinhaus(1947)建立首个昆虫病理学实验室。
线虫生物防治——Drechsler(1933),Duddington(1957),Barron(1977)
Linford(1938)试验利用食真菌防治植物寄生线虫
Royal300(1978,法国Cayrol等)
植物病害生物防治
抗生菌——上世纪50年代(p1037)
拮抗菌——上世纪50年代(p1037)
1953,第一次植物病害生物防治国际学术讨论会,美国
杂草生物防治——1795年印度从巴西引进胭脂虫成功控制霸王树仙人掌:
首次引进天敌控制杂草
全世界50多个国家开展杂草生防,其中美、澳、加、南非和
新西兰是最为活跃
四、生物防治的性质:
技术、学科、事业、产业
五、生物防治文献与信息:
期刊、网站
刊登生物防治论文的国内外刊物
中国生物防治,ChineseJournalofBiologicalControl
环境昆虫学报(昆虫天敌)JournalofEnvironmentalEntomology
植物保护学报ActaPhytophylacicaSinica
植物保护PlantProtection
昆虫学报ActaEntomologicaSinica
昆虫知识EntomologicalKnowledge
微生物学报AcatMicrobiologicaSinica
微生物学通报Microbiology
中国森林病虫ForestPestsandDiseases
菌物学报Mycosystema
病毒学报ChineseJournalofVirology
ANNENTOMOLSOCAM1.025AnnalsoftheEntomologicalSocietyofAmerica
ANNUREVENTOMOL9.326AnnualReviewofEntomology,AnnualReviews
APPLENTOMOLZOOL0.58AppliedEntomologyandZoology,JapaneseSocietyofAppliedEntomologyandZoology
BIOCONTROL1.324BioControl,theofficialjournaloftheInternationalOrganizationforBiologicalControl,Springer
BIOCONTROLSCITECHN0.857BiocontrolScienceandTechnology,Taylor&Francis
BIOLOGICALCONTROL1.523Elsevier
ECOLENTOMOL1.808EcologicalEntomology,TheRoyalEntomologicalSociety,BlackwellPublishingLtd
ENTOMOLEXPAPPL1.248EntomologiaExperimentalisetApplicata,Springer
ENVIRONENTOMOL1.237EnvironmentalEntomology,EntomologicalSocietyofAmerica
JAPPLENTOMOL0.703TheJournalofAppliedEntomology,BlackwellPublishing
JECONENTOMOL1.205JournalofEconomicEntomology,EntomologicalSocietyofAmerica
JINVERTEBRPATHOL1.407Journalofinvertebratepathology,Elsevier
专著
蒲蛰龙、中山大学、福建农业大学、东北林业大学教材
DeBach等
网站p376—380
生物防治的生态学基础
一、为什么要研究生物防治的生态学基础
●生物防治:
利用有益生物控制有害生物——物种间关系;
●各种生物都生活在其非生物(物理)环境和生物环境里,与环境互相影响——对某种害物采取的治理措施,将影响到整个生态系统。
(Ecology——研究生物与其环境之间的关系);
●在做出害物治理决策前,须了解害物及其天敌,寄主植物以及其他生物之间的相互关系。
●生物防治实际上是人为干预的生态防治。
生态组织:
五级(individual,population,community,ecosystem,
biosphere)
生物多样性(biodiversity):
指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。
这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性,物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。
其中,物种的多样性是生物多样性的关键,它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系,又体现了生物资源的丰富性。
二.个体
1.是组成各级更高的生态组织的基本单元。
2.没有哪两个个体是完全相同的——基因型和表现型(p19—20)
3.个体要在生态系里经受自然选择——自然选择(p19—20)
4.生境与生态位(p20)
5.生态幅(p20)与限制因子(p20—21)
三、种群
1.种群动态
2.种群的基本特征
●遗传结构(p21)
遗传多样性——组成种群的各个体的基因型可能不同
广义的遗传多样性是指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。
但一般所指的遗传多样性是指种内(表现在我们所考察的种群内)的遗传多样性,即种内个体之间或一个种群内不同个体的遗传变异总和。
●空间结构(空间分布型)(p22)
●年龄结构(年龄组配)(p20)
●性比(p20)
●迁移
3.种群的增长和调节
●密度制约因子与非密度制约因子(p23)
●平衡位置
不同方式应用BCA的害物-天敌种群动态和平衡位置
●种群增长模型(p24)
与密度无关的模型——J型
与密度有关的模型——S型
四、群落
1.群落的种间关系
昆虫
+
0
-
+
Mutualism
互惠共生
Commensalism
偏利共生
Parasitism
寄生
0
Allotrophy
异养
Neutralism
中性共生
Allolimy
异居
-
Predation
捕食
Amensalism
偏害共生
Synnecrosis
共损
微
生
物
从生物防治角度:
五种关系(p25)
协同进化
2.物种多样性——
●指动物,植物和微生物种类的丰富程度,它们是人类生存和发展的基础;它是生物多样性的简单度量。
●遗传多样性是物种多样性的基础;
●物种多样性包括一定区域内物种的丰富程度(区域物种多样性)以及物种分布的均匀程度(群落多样性)。
●群落多样性与群落稳定性的关系
3.群落结构(p26)
空间结构
时间结构
群落交错区
4.群落演替
5.群落重建
五.生态系统(p27)
1.生态系统的组成
●生物群落(p27-28)
●非生物环境(p28)
2.生态系统的结构
●形态结构
●营养结构——食物链和食物网(p29)
3.生态系统的类型(p30)
4.生态系统的功能(p30)
●生物生产——十分之一定律;初级生产与次级生产
●能量流动(p31)
●物质循环(p31)——生物地球化学循环
5.信息传递(p33)
六、生物圈(p33)
1.生物圈内的过程(p33)
2.人类活动对生物圈的影响(p33)——生物圈成分互作的全球性!
生物防治的优缺点
七.生态平衡
补:
生物防治文献、期刊、网站
期刊(本教案p8-9)/网站(p376-380)
1.生态平衡的概念(p16-17)
2.生态系统自我调节的反馈机制
反馈机制、正反馈和负反馈的概念(p35、图2-16)
3.生态平衡的失调和破坏的原因
在生态环境中增加或减少(灭绝)物种的后果(p36)
TheBigDebate:
DensityDependenceandPopulationRegulation
Heateddebateamongecologiststhatpeakedin1950s,butnevercompletelyresolved,regardingwhetherpopulationdynamicswerecontrolledmainlybybioticorabioticinteractions.
●Inonecornerwerethosethatemphasizedtherelativeconstancyofpopulationsandtheneedtolookforstabilizingforces(e.g.,competition)toexplainwhypopulationsarebounded.
—A.J.Nicholson(Australiantheoreticalandlabanimalecologist)
●Inothercornerwerethosethatemphasizedpopulationfluctuationsandtheimportanceofexternalforces(e.g.,weather)inexplainingchanges.
—AndrewarthaandBirch(Australianecologists,controlofinsectpestsinfield,authorsof“TheDistributionandAbundanceofAnimals”)
CharlesKrebssuggeststhatpopulationdynamicsaddressesthreequestions:
●Whatstabilizespopulationdensity?
●Whatpreventspopulationgrowth?
●Whatlimitspopulationdensityingoodorpoorhabitats?
SomeDefinitionsofPopulationRegulation
1.“Theprocessbywhichapopulationreturnstoitsequilibriumdensity.”(Sinclair1989)
●Notion(概念)ofsingleequilibrium(K)embodied(表达)bythelogisticequation.
●Theideaofastableequilibriumpointseemsunrealistictomanyfieldecologistswhoseenatureasnon-equilibrium.
2.“Atendencyinapopulationforsomefactortocausedensitytoincreasewhenitislowandtodecreasewhenitishigh.”(Begonetal.,1996)
3.“Theabilitytoactonaverywiderangeofstartingdensities,andbringthemtoamuchnarrowerrangeoffinaldensities.”(Begonetal.1996)
4.害物问题的生态学与害物治理的策略
为何单一种植有利于害物爆发成灾?
(p19-20)
为何我们现在为何防治害物必须以生态系统作为治理单位?
(39-40)?
现代的治理策略与过去的策略有何根本的区别?
(p39)
关键物种(p40)
生态对策(p40)
特征多度与平衡位置(p41)
为何说IPM是一种哲学?
什么样的哲学?
为何IPM的哲学是同害物在同一个地球上共存、共处的容忍哲学?
(p)
IPM的原则(p41-42)
IPM的策略(p42):
预防、抑制、根除
Stage
I
II
III
IV
Preypopulation
↑
↑
↓
↓
↑
Predatorpopulation
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