江西吉安松褐天牛發(fā)生與林分因子關(guān)系研究

曾 城，周 峰，彭龍慧*，彭志勇

(1．江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西南昌330045;2．吉安市森林病蟲防治檢疫站，江西吉安343100)

松褐天牛(Monochamus alternatus Hope)是松材線蟲的主要傳播媒介［1］，也是江西松林的重要鉆蛀性害蟲。至2013年，松褐天牛在江西54個(gè)縣(區(qū)、市)均有發(fā)生，發(fā)生面積達(dá)4．03萬hm2，呈現(xiàn)進(jìn)一步擴(kuò)散的趨勢(shì)［2］。吉安市位于江西省中部，是江西主要的用材林基地，林業(yè)用地為173．33萬hm2，其中松林面積達(dá)54．95萬hm2。松褐天牛在吉安市松林中發(fā)生普遍，所轄13個(gè)縣(市、區(qū))中安福、吉安、吉水等11個(gè)縣(市、區(qū))松林均發(fā)生松褐天牛［3］。為摸清江西吉安松褐天牛發(fā)生的影響因素，也為有效控制松材線蟲病在江西吉安傳播擴(kuò)散，該文對(duì)江西吉安松褐天牛發(fā)生與松林林分因子的關(guān)系進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)點(diǎn)選擇 試驗(yàn)地點(diǎn)在江西省吉安市境內(nèi)馬尾松林區(qū)。分別在吉安市吉州區(qū)興橋鎮(zhèn)、吉安縣敦厚鎮(zhèn)、吉安縣天華山、泰和縣橋頭鎮(zhèn)、泰和縣碧溪鎮(zhèn)、井岡山市茨坪鎮(zhèn)、井岡山市拿山林場(chǎng)各選取1處試驗(yàn)點(diǎn)，在井岡山市廈坪鎮(zhèn)選取2處試驗(yàn)點(diǎn)，共設(shè)置9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，45塊樣地。

1．2 研究方法

1．2．1 調(diào)查方法。野外調(diào)查分別于2014年3月和2014年

10月進(jìn)行。在林間踏查的基礎(chǔ)上，在不同試驗(yàn)點(diǎn)分別選取5塊20 m×20 m具有代表性的樣地，記錄樣地的林分類型、林分組成、坡向、海拔、郁閉度、地被覆蓋率和坡度，在樣地內(nèi)采用五點(diǎn)取樣法隨機(jī)抽取10株馬尾松，測(cè)量其冠幅、林齡、樹高和胸徑，計(jì)算平均值。調(diào)查樣地內(nèi)衰弱木樹高0～2 m范圍內(nèi)的松褐天牛侵入孔數(shù)。參照陳順立等［4-5］的方法，以馬尾松2 m以下樹干上松褐天牛幼蟲蛀入孔數(shù)來估測(cè)整株松褐天牛幼蟲的蟲口數(shù)量。

1．2．2 數(shù)據(jù)的量化。設(shè)因變量Y為松褐天牛的蟲口數(shù)量，自變量X項(xiàng)中郁閉度為X1、地被覆蓋率為X4、樹齡為X5、平均胸徑為X6、平均樹高為X7、冠幅為X8、坡度為X9、海拔為X11。將各調(diào)查值輸入電腦進(jìn)行計(jì)算，其他指標(biāo)均通過量化轉(zhuǎn)換后輸入，轉(zhuǎn)換方式如下:

林分類型X2:天然林、人工純林分別用1、2表示。

林分組成X3:采用馬尾松所占林分的比例數(shù)表示，馬尾松純林用1表示。

坡向類型X10:根據(jù)國(guó)家森林資源調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)［6］，將研究區(qū)的坡向劃分為陽坡、半陽坡、半陰坡和陰坡，分別用1、2、3、4表示。

1．2．3 數(shù)據(jù)分析。采用SPSS 17．0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)調(diào)查的11個(gè)林分因子進(jìn)行主成分分析。將11個(gè)林分因子與蟲口發(fā)生量進(jìn)行偏相關(guān)分析，比較各因子的顯著性。將蟲口數(shù)量和林分因子進(jìn)行逐步回歸分析，建立蟲口數(shù)量和主要林分因子的多元線性回歸方程。

2 結(jié)果與分析

通過對(duì)吉安林區(qū)調(diào)查所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，計(jì)算各因子的負(fù)荷量、特征值及貢獻(xiàn)率，分析松褐天牛蟲口數(shù)量與林分因子的關(guān)系。并進(jìn)一步將各林分因子與松褐天牛蟲口數(shù)量進(jìn)行逐步回歸分析，篩選出對(duì)松褐天牛蟲口數(shù)量發(fā)生程度影響較大的關(guān)鍵因子，建立回歸方程。

2．1 主成分分析 通過對(duì)郁閉度X1、林分類型X2、林分組成X3、地被覆蓋率X4、樹齡X5、平均胸徑X6、平均樹高X7、冠幅X8、坡度X9、坡向類型X10、海拔X11等自變量進(jìn)行主成分分析，得出結(jié)果。由表1可知，貢獻(xiàn)率依次從第一主成分到第四主成分逐漸減小，前4個(gè)主成分所積累的貢獻(xiàn)率分別為48．666%、63．850%、77．559%、87．097%，說明用前 4 個(gè)主成分能基本代表全部指標(biāo)信息。

由表1可以看出郁閉度X1、地植被覆蓋率X4、平均胸徑X6、冠幅X8和海拔X11在第一主成分中所占比重較大。這5個(gè)因子中，郁閉度X1、平均胸徑X6和冠幅X8基本代表著林木的健康情況，林木的樹勢(shì)越強(qiáng)，越能抵抗病蟲害的入侵，從而影響松褐天牛的發(fā)生［7］。地植被覆蓋率高代表生物多樣性豐富，使得生物之間的相互制約能力增強(qiáng)，從而影響松褐天牛的種群數(shù)量。不同的海拔影響著氣候條件的變化，繼而影響寄主植物和松褐天牛種群數(shù)量的分布，有調(diào)查顯示較高的海拔不利于松褐天牛的發(fā)生［8］。對(duì)第二主成分作用最大的是坡度X9，坡度X9的大小代表著地形的變化，坡度較大的地形小，生境之間交錯(cuò)重疊，使松褐天牛發(fā)生不易大范圍擴(kuò)散。對(duì)第三主成分作用最大的是林分類型X2和林分組成X3，林分類型X2包含人工純林和天然林，人工純林樹種較為單一，生態(tài)結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，昆蟲種類和天敵均較少，食物鏈較簡(jiǎn)單，松褐天牛種群所受制約也少，容易大規(guī)模發(fā)生。而天然林林分結(jié)構(gòu)較為豐富，存在著害蟲和天敵的食物鏈，生態(tài)系統(tǒng)較為穩(wěn)定，對(duì)松褐天牛種群的制約力也更多，更不易大規(guī)模的發(fā)生。對(duì)第四主成分作用最大的是坡向類型X10，不同生物有不同的生物學(xué)特性，而山坡的坡向或方向會(huì)影響到林分內(nèi)的光照、溫度和濕度等環(huán)境因子，因此對(duì)生物的種類與數(shù)量也將產(chǎn)生顯著影響。

表1 前4個(gè)主成分的因子負(fù)荷量、特征值與貢獻(xiàn)率

2．2 逐步回歸分析

2．2．1 偏相關(guān)性分析確定關(guān)鍵因子。通過逐步回歸分析松褐天牛蟲口數(shù)量和林分因子的關(guān)系，根據(jù)各因子偏相關(guān)系數(shù)的高低，確定其對(duì)松褐天牛發(fā)生影響的重要程度。根據(jù)這個(gè)原則對(duì)11個(gè)林分因子進(jìn)行偏相關(guān)系數(shù)分析(表2)。由表2可以看出郁閉度X1、地被覆蓋率X4和平均胸徑X6對(duì)松褐天牛種群數(shù)量的偏相關(guān)系數(shù)分別為 -0．810、-0．809和-0．798，說明對(duì)松褐天牛發(fā)生程度影響較為關(guān)鍵的林分因子有郁閉度X1、地被覆蓋率X4和平均胸徑X6。

表2 各自變量的偏相關(guān)系數(shù)

2．2．2 松褐天牛蟲口數(shù)量和關(guān)鍵林分因子的回歸分析。將松褐天牛蟲口數(shù)量分別與郁閉度、地被覆蓋率、林木平均胸徑等關(guān)鍵林分因子進(jìn)行回歸分析，與郁閉度、地被覆蓋率、林木平均胸徑進(jìn)行多元回歸分析，依照回歸關(guān)系建立的線性回歸模型及與三者之間的多元回歸關(guān)系建立的多元線性回歸模型見表3。

(1)郁閉度與松褐天牛種群數(shù)量。將松褐天牛種群數(shù)量與郁閉度X1進(jìn)行回歸分析，得回歸方程如下:Y=-102．400 X1+72．711(R2=0．655，P ＜0．01)，根據(jù)回歸方程可知郁閉度與松褐天牛種群數(shù)量存在著顯著的負(fù)相關(guān)性，林內(nèi)郁閉度越大，光照強(qiáng)度相對(duì)減小，林內(nèi)的溫度也隨之降低，相對(duì)濕度增高。溫度與松褐天牛成蟲出孔初始期和高峰期早遲有著密切的聯(lián)系［9］。因此林內(nèi)郁閉度的大小對(duì)松褐天牛的生長(zhǎng)和發(fā)育起著一定的抑制作用。

(2)地被覆蓋率與松褐天牛種群數(shù)量。對(duì)松褐天牛種群數(shù)量與地被覆蓋率X4進(jìn)行回歸分析，得回歸方程如下:Y=-61．494X4+56．964(R2=0．654，P ＜0．01)，可見，二者之間存在著負(fù)相關(guān)性。隨著林地植被覆蓋率的提高，松褐天牛種群數(shù)量也相應(yīng)降低。林地植被覆蓋率高天牛數(shù)量少的原因可能是林地植被覆蓋率高代表生物多樣性高，生物之間的制約能力加強(qiáng)，減小了松褐天牛種群的擴(kuò)散能力。

(3)林木平均胸徑與松褐天牛種群數(shù)量。對(duì)松褐天牛種群數(shù)量與林木平均胸徑進(jìn)行回歸分析，得回歸方程如下:Y=-4．955X6+80．330(R2=0．637，P ＜0．01)，可見，二者之間存在著負(fù)相關(guān)性。隨著馬尾松平均胸徑的增大，松褐天牛的種群數(shù)量具有下降的趨勢(shì)。平均胸徑的大小在一定程度上反映了馬尾松林的長(zhǎng)勢(shì)，在相同的環(huán)境和氣候條件下，胸徑大的馬尾松林發(fā)生程度也相對(duì)較低。

(4)多元線性回歸模型。將郁閉度X1、地被覆蓋率X4和平均胸徑X6這3個(gè)因子與松褐天牛種群數(shù)量進(jìn)行回歸分析，建立多元回歸模型，得回歸方程如下:Y=-2．030X1-37．070X4-2．870X6+78．680(R2=0．776，P=0．009 ＜0．01)，模型具有顯著性。說明林間這3個(gè)因子在某種程度上影響著松褐天牛種群數(shù)量的發(fā)生。建立多元線性回歸模型是為了對(duì)松褐天牛種群數(shù)量與林分因子進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。在松褐天牛實(shí)際應(yīng)用中可以根據(jù)模型中所需的環(huán)境因子，對(duì)林分松褐天牛發(fā)生危害風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行評(píng)估，為防治松褐天牛提供科學(xué)依據(jù)。

3 小結(jié)與討論

(1)運(yùn)用主成分分析法對(duì)江西吉安馬尾松林內(nèi)45塊樣地內(nèi)郁閉度X1、林分類型X2、林分組成X3等11個(gè)林分因子進(jìn)行分析，提取出的前4個(gè)主成分較準(zhǔn)確地反映了11個(gè)林分因子的基本信息。通過降維發(fā)現(xiàn)郁閉度X1、地被覆蓋率X4、平均胸徑X6、冠幅X8和海拔X11對(duì)江西吉安松褐天牛的發(fā)生貢獻(xiàn)較大，這5個(gè)因子均與林木健康情況、林間生態(tài)環(huán)境和氣候條件有關(guān)。

(2)通過將郁閉度X1、林分類型X2、林分組成X3等11個(gè)林分因子與松褐天牛種群數(shù)量進(jìn)一步進(jìn)行偏相關(guān)系數(shù)分析，郁閉度X1、地被覆蓋率X4和馬尾松平均胸徑X6對(duì)松褐天牛種群數(shù)量的影響為極顯著，且均呈負(fù)相關(guān)性。

(3)將顯著因子郁閉度X1、地被覆蓋率X4和馬尾松平均胸徑X6分別與松褐天牛種群數(shù)量進(jìn)行回歸分析，得出各自的回歸方程，相關(guān)性均為極顯著。再將地被覆蓋率X1、郁閉度X4和馬尾松平均胸徑X6與松褐天牛種群數(shù)量Y進(jìn)行多元線性回歸，建立的多元線性回歸模型Y=-2．030X1-37．070X4-2．870X6+78．680(R2=0．776，P=0．009 ＜0．01)，相關(guān)性顯著，進(jìn)一步說明江西吉安松褐天牛的發(fā)生與松林的郁閉度、地被覆蓋率和馬尾松平均胸徑有密切關(guān)系。因此，在實(shí)際工作中，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)郁閉度小、地被覆蓋率低和生長(zhǎng)狀況不良的馬尾松松林中松褐天牛的發(fā)生情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)和防治，及時(shí)有效地控制松褐天牛和松材線蟲病在江西吉安的傳播擴(kuò)散。

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