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【科研百人】桂连友:在大自然中追踪昆虫运动轨迹

发布时间:2017-04-11 09:32 作者:admin 点击数:856

 


 

人物名片:桂连友,博士,农学院植物保护系教授,博士研究生导师,湖北省昆虫学会理事。一直从事农业昆虫与害虫防治、昆虫谐波雷达跟踪技术的教学、科研和推广工作。

在“十二五”期间,主持国家自然科学基金面上项目1---“柑橘大实蝇成虫产卵前期的迁移与觅食行为的协同关系研究”,主持国家科技支撑计划子项目1---“传毒害虫的致灾规律和非化学防控技术”,参加国家公益性行业(农业)项目1---“作物叶螨综合防控技术研究与示范推广”。获国家发明专利1---“一种旋风式负压气流捕虫机”(排名第二)。在《Entomologia Experimentalis et Applicata》、《The Canadian Entomologist》、《Agricultural and Forest Entomology》、《Advance Journal of Food Science and Technology》、《昆虫学报》等国内外学术刊物上共发表论文12篇。其中3篇被SCI收录、2篇被EI收录。出版学术著作3---《农业螨类学》教材,《园艺植物保护学》教材,《中国农作物病虫害(第三版)》。

主讲《农业昆虫学》1门本科生的主干课程、《昆虫生态学》和《农业试验多元统计分析》2门硕士生的课程、《昆虫化学生态学进展》1门博士生课程教学工作。目前指导在读硕士研究生7名。

学术贡献:20121月,从国外引进了中国第1台昆虫谐波雷达(中国唯一的)。在中国开辟了昆虫谐波雷达应用昆虫生态学研究新领域。其领导的研究团队提出新的捕虫机原理(利用旋风和直接吸空气流动产生负压相结合清除和收集植物上的害虫),并研制出样机3台,获得国家发明专利1项,为捕虫机开发应用提供了新的理论和技术。

 

柑橘大实蝇是主要分布于我国的柑橘类重要害虫,是国家公布对外检疫对象之一,曾经也是国家公布对内检疫对象。桔果被害后,果实内全部或局部腐烂并成为糊状,形成蛆柑,未熟先黄而脱落,完全丧失食用和经济价值,蛆果率一般为48-65 %,严重达100%。柑桔大实蝇疫区的范围遍布我国10个省130个县市, 2009年湖北省就有2 万公顷以上,全省橘农损失将达15亿元,对我国的柑橘产业造成巨大威胁。

柑橘大实蝇的成虫(舔吸式口器)和幼虫(口钩)的习性、食物来源和食物地点不同,成虫必须经过补充营养,生殖腺才能逐渐发育成熟,幼虫取食柑橘类幼果能够满足营养生长需要。例如,一些学者推测成虫柑桔大实蝇成虫羽化后离开橘园,可能飞到桔园附近的丛林中,以植物花粉和蚜虫或蚧虫的蜜露等为食物补充营养,间隔30天左右后,成虫又飞回柑橘园产卵,成虫白天在柑橘园产卵后,夜晚一般歇息于橘园附近丛林中的宽大栎叶的背面。但这些资料并没有试验数据证明或其他证据。在这间隔时间内,尽管橘园内也有蚜虫和蚧虫等蜜露,但既也没有发现成虫在橘园活动,也没有文献报道其成虫大量出现在柑橘之外的环境中栖息或取食。至于成虫是否取食其他食物如植物的花粉、昆虫的蜜露?目前不清楚。

由于缺乏有效研究手段,对其成虫在产卵前期阶段的生境和食物问题仅有零星且模糊的认识,严重影响该害虫的预测预报和综合治理技术的开发和应用。

针对柑橘大实蝇成虫产卵前期的迁移与觅食行为不清楚的难题,桂连友教授从2006年开始,收集有关国内外跟踪昆虫运动技术的资料,发现昆虫谐波雷达跟踪技术,使研究单个的成虫低空扩散飞行或步行的迁移昆虫的运动行为有了可能。于是与国外有关专家联系讨论有关技术,最后决定赴加拿大农业和农业食品部(AAFC)马铃薯研究中心做访问学者1年(2008-82009-8)。在此期间,桂连友教授学习和掌握了昆虫谐波雷达使用和制作电子标签的整套技术,参与昆虫谐波雷达部分设计、与有关国外专家开展技术交流、翻译和撰写中文谐波雷达使用说明书,在田间利用昆虫谐波雷达系统研究了马铃薯叶甲的搜索行为。回国后,继续开展谐波雷达跟踪昆虫的研究。完成了柑橘大实蝇成虫的翅载能力、忍受额外负载重量的能力和成虫电子标签的适合性研究等前期研究工作。并分别在《The Canadian Entomologist》、《昆虫学报》、《环境昆虫学报》和《应用昆虫学报》上发表4篇研究论文。

20121月,桂连友教授从加拿大引进了中国第1台昆虫谐波雷达(Gen Ⅳ,中国唯一的)。中国学者真正在国内开始利用自己的昆虫谐波雷达研究昆虫运动行为。2014年获得国家自然科学基金面上项目支持---“柑橘大实蝇成虫产卵前期的迁移与觅食行为的协同关系研究”。继续开展了一系列有关研究:(1)初羽化的柑桔大实蝇成虫起飞日节律和降落位置;(2)昆虫谐波雷达在柑橘园及附近森林中的检测率和发现率;(3)成虫在桔园和其附近森林中选择行为;(4)利用昆虫谐波雷达跟踪初羽化的柑桔大实蝇成虫的运动轨迹;(5)植物挥发性化合物对初羽化的柑桔大实蝇成虫引诱作用。首次明确了初羽化的柑桔大实蝇成虫的扩散的轨迹,实证了初羽化的成虫迁移到了附近的森林,并非所有的成虫直接飞入森林,部分成虫经过不停调整飞行轨迹后,最终到达森林,进入森林点也不相同。找到一种天然食物源。并将其研究结果在《环境昆虫学报》上发表(2篇),另外1篇论文正在撰写中。

设施和大田栽培作物生产过程中,化学药剂防治害虫易产生“3R”问题,不能满足当前有机食品生产需要。同时针对目前国内外已有捕虫器或吸虫机技术存在的不足,如吸虫垂直距离较短,低于40cm、效率不高、噪音高。桂连友教授领导的研究团队提出新的捕虫机原理(利用旋风和直接吸空气流动产生负压相结合清除和收集植物上的害虫),并研制出样机3台,获得国家发明专利1项。并以茄二十八星瓢虫为研究对象,通过采用悬挂法对其雄成虫的重心位置测定;采用三种方法(PelletierCaissie斜坡法,电子天平称重法,微力传感器测定法)对其在茄子叶片上的抓附力测定;利用扫描电镜对其足跗节刚毛的分布和超微结构观测;利用Sony摄像机对其在壁面上爬行时的运动行为观测的研究。明确了其雄成虫重心位置、其各虫态在茄子叶片上的最大抓附力、其成虫的足跗节刚毛分布及超微结构、其成虫在壁面上运动的行为参数(步态周期、支撑相、摆动相、步频、步距、步速和负荷因数)。目的是为进一步研发和利用气流控制技术防治农业害虫提供技术参数。目前,已发表论文1篇,另外2篇论文正在撰写中。

新设备具有吸虫垂直距离较长(达到80cm)、噪音低、可调节工作面的宽度和高度、成本较低的、适合设施和大田栽培蔬菜、花卉、药材等低于80cm高度的矮杆植物上常见的体型较小昆虫(如成虫、幼虫、卵等虫态),如:茄二十八星瓢虫、蚜虫类、粉虱类、蓟马类、螨类等特点。旋风式气流捕虫机使用,将减少化学农药使用量,促进蔬菜产品质量上台阶。

新的捕虫机发明的目的在于:提供一种捕杀效果好,不会对环境和人体健康造成危害,符合满足当前有机食品生产需要的、广谱的、高效害虫防治的旋风式气流捕虫机。

(编辑 胡红霞)

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