白僵菌持续控制马尾松毛虫的生物多样性和生态学基础

本文对球孢白僵菌持续控制重要森林害虫马尾松毛虫的生物多样性和生态学基础进行了研究。在安徽省宣州市麻姑山林场，应用接种式放菌方式设立了12个不同放菌量和放菌频度的放菌试验区（14hm2）和1个化学防治对照区（20hm2）。连续4年调查结果显示，在应用接种式放菌的12个试验区中，松毛虫虫口多年均控制在低虫口状态，最高虫口密度和虫株率分别仅为0.3条／株和30％；而化学防治区在虫株率和虫口密度上都与接种式放菌区有着重大差别，最高分别可达21条／株和100％，并且各调查年份间存在着较大波动。 通过马尾松毛虫的天敌昆虫调查，发现在接种式放菌的试验区中存在着丰富的马尾松毛虫天敌昆虫群落，其中以幼虫期的天敌昆虫种类最为丰富，高峰期达到9种；卵期次之，最多可达4种；蛹期的天敌种类只有1种；然而，未发现能有效控制松毛虫成虫的天敌昆虫。在松毛虫发育期，当天敌昆虫达高峰时，林间同时存在13种松毛虫的天敌昆虫。这种丰富的松毛虫天敌昆虫和时序控制机制是松毛虫持续控制的一个重要因子。 对接种式放菌林中的虫生真菌群落进行调查，共采集到174号僵虫标本，发现包括球孢白僵菌在内的7种虫生真菌，这些虫生真菌感染多种昆虫。大量僵虫的存在使林间保持一定的带菌量。从被感染寄主昆虫的数量上看，球孢白僵菌感染的僵虫数量最多，占63.22％；拟青霉属次之，占25.86％；复杂的虫生真菌群落对马尾松毛虫的持续控制起着重要作用。 为研究病原的种群动态，本文筛选出多果定燕麦培养基为球孢白僵菌的选择性培养基，并通过选择性培养基标准平板技术对放菌区的白僵菌种群数量动态进行了定量研究。结果表明：各放菌区在放菌初期的带菌量与初始放菌量密切相关，但2个月后这种关系即不再明显。放菌初期各宿存部位带菌量的大小依次为落叶层＞林冠层＞土壤层。1个月后，一年一次放菌区和一年二次放菌区的整个林间带菌量下降幅度为44％至99％不等；带菌量由放菌时的37.5～300g／hm2(1.0×1011孢子／g)下降到1.72～21.08g／hm2。4个月后，这两个频度的放菌区和一年前的放菌区一样，各处理区带菌量稳定地在0.07～7.18g／hm2的范围内波动。在白僵菌各宿存部位中以林冠层白僵菌损失率最大，土壤层损失率最小。根据白僵菌在林间的数量动态和对马尾松毛虫的可能控制效果，在12个放菌方案中，选择了一年二次放菌、每次放菌37.5g／hm2(1.0×1011孢子／g)为最佳放菌方案。同时结合马尾松毛虫在宣州的年生活史，一年二次放菌的第二次放菌时间应调整至每年的6月中旬前后。 白僵菌持续控制马尾松毛虫的生物多样性和生态学基础 林间僵虫的寄主多样性与数量体现了林间带菌量的稳定性与持续控制害虫 的潜力。放菌半年后，僵虫的带菌量在整个林间带菌量中占据重要地位，为林间 带菌量的稳定提供了保证。同时发现僵虫寄主夏季多样性指数小；秋季多样性指 数大，体现了季节的波动性。 通过对不同起始密度在土壤中宿存的白僵菌种群数量动态研究发现，在前2 个月较短宿存期内，各试验小区均呈现出明显的有规律的波动现象，具有20天 一周期的波峰、波谷。就较长期宿存规律来说，整体呈下降趋势明显，10个月 后，下降趋势最缓慢的小区门 g区)也只有 0刀2％的残留。在土壤中的白僵菌种 群数量每月平均下降幅度为37．7～92石％不等；但其中6月和 12月的调查结果与 5月和 10月调查相比分别有 63．8％和 279．6％的反弹。研究结果表明，白僵菌在 土壤中具有一定的宿存能力。同时通过不同接种量处理区的比较发现，在接种量 小的处理区其下降趋势较缓，其最终宿存量反而比接种量大的处理区大。在土壤 中宿存的过程中，白僵菌菌株的毒力和产抱能力均保持着相当的稳定性。 通过对 RAPD引物的筛选，确定 15个引物被用于 92株白僵菌菌株的 RAPD 扩增与分析，共扩增出388条条带，每个菌株都具有不同的基因型。通过聚类分 析，92株菌株被聚为7个不同的遗传支系，每个遗传支系都有着各自不同的寄 主链。寄主链相互之间共享或独占着某些节点。生态位重叠度分析，有些支系间 的重叠度超过了50％，而有些支系则完全独立。通过相互重叠的寄主生态位，即 寄生相同的寄主昆虫，不同基因型的菌株可以在此完成相互间的基因交流；而其 中不同的寄主昆虫又为各遗传支系在生态系中保持各自的遗传稳定性提供了可 能。复杂的寄主链表明，白僵菌在马尾松毛虫缺乏时，能通过侵染其它寄主而在 森林生态系中宿存下去。 白僵菌不同遗传支系的寄主链具有不同的寄主种类与数量，反映不同遗传支 系的白僵菌具有不同的寄主广谱性和专化性。在众多的寄主昆虫中，有些种类是 维持白僵菌种群在林间稳定性的关键性物种，这些昆虫在种类上占据的比例较 小，但在数量上却占有很大比例。在本试验中，松灰象甲、大灰象和马尾松毛虫 就是白僵菌在该森林生态系侵染环节的关键物种，它们分别占据着鞘翅目和鳞翅 目僵虫总数的64．7％和60刀％，因此对维持白僵菌在林间的带菌量起着重要的作 用。 在菌株的基因型和寄主和地理起源