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番石榴实蝇Bactrocera correcta(Bezzi),隶属于双翅目(Diptera)、实蝇科(Tephritidae),是世界性重要检疫害虫。同时也是新近入侵我国的重要有害实蝇,在我国传播扩散过程中充分表现出环境适应能力强、传播扩散速度快、危害程度重的特点。
云南是目前我国大陆地区唯一的番石榴实蝇疫区,番石榴实蝇在云南部分地区已取代桔小实蝇(B.dorsalis)而发展成为当地的主要实蝇类害虫,种群数量迅速增长,分布区域逐渐扩张,危害状况日趋严重。系统掌握其发生扩散规律,进而采取行之有效的阻断与灭除措施具有重要意义。
本文是国内首次针对番石榴实蝇入侵生物生态学特征开展的系统研究,从番石榴实蝇的基础生物生态学研究入手,针对该虫传入、定殖、扩散、爆发等生物入侵过程的基本环节层层深入,以野外自然种群系统监测为基础,结合室内实验种群研究,采用分子生物学、地理信息系统等研究技术和分析手段,对番石榴实蝇的分布规律,野外种群变动规律及其主要影响因素,种群遗传结构,定殖历史以及扩散路径,适生条件以及我国的适生区域等进行了全面探索。通过上述研究主要获得以下成果:
1.首次确认了番石榴实蝇在我国的地理分布。发现该虫沿河谷扩大入侵范围,自低海拔向高海拔占据种群优势的入侵扩散格局。通过对云南全省16个地州市近百个区的野外调查监测,发现滇西、滇西南、滇南、滇中的低地海拔河谷地区是目前我国大陆地区番石榴实蝇的主要发生区,其中在怒江、瑞丽江中下游地区,澜沧江下游,元江中下游地区呈连续分布,向北零星分布于金沙江河谷,向东零星出现在南盘江上游河谷地带,具有显著的外来实蝇入侵特征;生态位因子分析揭示,环境温度特别是冬季低温是影响番石榴实蝇种群分布的关键因素。
2.跟踪揭示了主要发生区内番石榴实蝇的种群变动规律,进一步明确了温度因素是影响云南各地番石榴实蝇种群变动的关键气候因子。通过对元江、元谋、潞江坝典型疫区内番石榴实蝇种群多年连续监测,发现上述地区番石榴实蝇冬季(11-2月)种群数量偏低,夏季(6—8月)出现增长高峰,一年四季均有诱捕记录。其中元谋县番石榴实蝇种群呈单峰型增长规律,每年7月种群数量达到高峰;元江与潞江坝种群多数年份中呈双峰型增长模式,春季小高峰分别出现于每年3月和5月,夏季高峰分别出现于7月和8月。分析发现代表环境温度因素的月平均温度、月极端最低温度两个环境因子,在各地番石榴实蝇种群波动当中均扮演着非常重要的角色,温度要素与其他环境因素如降雨、寄主等共同作用,决定着番石榴实蝇数量的增长和降低。
3.首次获得番石榴实蝇发育起点温度、冷害上限等重要生物学参数,由表面现象到内在机理,全面阐述了影响番石榴实蝇发生及分布特征的内在生物学基础。研究结果显示番石榴实蝇卵、幼虫、蛹以及成虫的发育起点温度分别为8.5±1.1℃、7.6±1.2℃、9.5±1.3℃和15.7±0.8℃,而对应各阶段发育所需的有效积温分别为26.3±1.5、200±11.4、166.7±11.9、333.3±35.0日度,完成整个生活史的发育起点温度约为15.7℃;针对低温因素对番石榴实蝇分布区域及种群增长的限制作用,研究中对番石榴实蝇成虫的耐寒能力作了进一步评估,明确了番石榴实蝇成虫的冷害上限温度为10.875℃;首次发现了番石榴实蝇成虫在10-25℃之间的“滞育”特征,探讨了重要温度阈值与番石榴实蝇分布范围和种群高峰的对应关系,为最终实现对番石榴实蝇灾害的精准测报奠定了重要基础。
4.运用多基因联合分析的方法,还原再现了番石榴实蝇这一重要入侵害虫在云南以及中南半岛地区的扩散踪迹,为最终全面揭示我国番石榴实蝇的来源的扩散趋势提供了重要参考。研究发现番石榴实蝇在中南半岛的传播可能具有两种不同的方式:一种为陆路自然传播,始于缅甸,向北经纵向河谷进入中国西部,向东跨越泰缅边境进入中南半岛南部平原(老挝南部、柬埔寨、越南南部);另一种为贸易入侵,以越南北部海防港为代表。
入侵云南的番石榴实蝇可能来自两条不同的路线:一条直接由缅甸沿滇西河谷侵入瑞丽、潞江坝、孟定等西部地区,但无法逾越地形障碍继续东扩;另一路则由缅甸出发沿中南半岛南部的平原地区绕道老挝,入侵西双版纳,又经人为携带北上占据元江、元谋等滇中河谷地区。
基于上述分析结果对番石榴实蝇未来可能的传播方向进行了评估,提出了以云南为中心建立长效控制、阻断机制与东南沿海检疫隔离相结合的整体防控策略。
5.基于5种生态位模型,首次对番石榴实蝇在我国的潜在分布区进行了评估。云南低海拔河谷地区、广西和广东中南部地区、海南大部、福建东南部以及台湾平原地区在所有模型的预测结果中均被判定为番石榴实蝇适生区;除已有番石榴实蝇大量爆发的云南、台湾两地,广东、广西、海南和福建将是我国番石榴实蝇入侵的高危地区,金沙江河谷与南盘江河谷有可能成为云南番石榴实蝇向疫区外扩散的重要廊道,预测结果为最终完善番石榴实蝇疫情扩散定殖风险评估体系提供了重要参考。