景觀尺度上對(duì)天津地區(qū)楊樹潰瘍病誘發(fā)因子的研究

胡瑞瑞 劉寶生 白鵬華 高冠群

摘??? 要：為明確生物和非生物因子對(duì)楊樹潰瘍?。˙otryosphaeria dothidea）發(fā)生（發(fā)病率和病情指數(shù)）的影響，進(jìn)而為天津地區(qū)楊樹人工林潰瘍病的生態(tài)控制提供理論指導(dǎo)。本研究在天津各區(qū)縣的楊樹林中設(shè)立中尺度景觀樣地，并以其為研究對(duì)象，調(diào)查景觀位置、楊樹品種、林齡、土壤養(yǎng)分、地形、楊樹生長(zhǎng)勢(shì)和人工管理7個(gè)因子及楊樹潰瘍病的發(fā)病率和病情指數(shù)，采用方差分析、相關(guān)性分析和多重比較分析各項(xiàng)因子與楊樹潰瘍病之間的關(guān)系。結(jié)果表明：在景觀尺度上，楊樹潰瘍病的發(fā)生與生物因子（楊樹品種、林齡、樹勢(shì)以及管理方式）和非生物因素（景觀位置和地形）密切相關(guān)。與樹勢(shì)強(qiáng)弱和管理精細(xì)程度呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），但與土壤成分無(wú)顯著相關(guān)性。1年生楊樹潰瘍病病情顯著低于9年生楊樹;洼地、管理粗放和農(nóng)田防護(hù)林楊樹潰瘍病發(fā)生更重。毛白楊品種在天津地區(qū)抗?jié)儾∧芰?qiáng)于‘歐美楊-107’和‘中林-46’。本研究說(shuō)明在景觀尺度上栽植抗楊樹潰瘍病的品種、建立良好的立地條件和加強(qiáng)營(yíng)林管護(hù)是防治楊樹潰瘍病的重要生態(tài)控制措施。

關(guān)鍵詞：楊樹潰瘍病;發(fā)病率;病情指數(shù);景觀尺度

中圖分類號(hào)：S763.7????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A????????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.03.014

Study on Inducing Factors of Poplar Canker Disease in Tianjin at Landscape Scale

HU Ruirui1， LIU Baosheng1， BAI Penghua1， GAO Guanqun2

（1. Institute of Plant Protection， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 30038， China; 2.Information Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300192， China）

Abstract： In order to clarify the effects of biological and abiotic factors on the occurrence （disease incidence and disease severity index） of poplar canker disease（Botryosphaeria dothidea）， and provide theoretical guidance for poplar forest management and ecological control and prevention of canker disease in Tianjin area.Mesoscale landscapes were set up in the forests in Tianjin， taken as the research object.The landscape position， the poplar varieties， stand age， soil composition， landform， poplar vigor and artificial management level as well as poplar canker disease incidence and disease severity index were invested. Then use analysis of variance， correlation analysis and multiple comparison analysis to know the relationship between various factors and the poplar canker disease.The results showed that the occurrence of poplar canker disease was closely related to biological factors （poplar varieties， stand age， tree vigor and management level） and abiotic factors（landscape position and landform） at landscape scale.The occurrence of poplar canker disease was positively correlated with tree vigor and management level （P<0.01）， but was not significantly correlated with soil composition.The canker disease of 1-year-old poplar was significantly lower than that of 9-year-old poplar.Poplar canker disease occurred more seriously in depression， extensive management and farmland shelterbelt.The resistance ability of Populus tomentosa to canker was stronger than that of 'Populus euramericana-107' and 'Zhonglin-46' in Tianjin.This study showed that planting varieties resistant to poplar canker disease on landscape scale， establishing good site conditions and strengthening forest management and protection were important ecological control measures to control poplar canker disease.

Key words： poplar canker disease; incidence of a disease; disease severity index; landscape scale

楊樹是楊柳科（Salicaceae）楊屬（Populus）樹種的統(tǒng)稱[1]，在中國(guó)廣泛種植，其栽培歷史已有千年之久[2]。因其具有生長(zhǎng)速度快、材質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，所以楊樹已成為人造板及纖維用材的重要加工原料[3-4]。此外，楊樹因其適應(yīng)范圍廣而成為各地區(qū)植樹造林、生態(tài)恢復(fù)、凈水固碳和防風(fēng)固沙的重要林業(yè)樹種[5]。然而長(zhǎng)期以來(lái)，楊樹人工林因頻繁遭受潰瘍病病原菌（Botryosphaeria dothidea （Moug.） Ces. & De Not）的侵染[6]而導(dǎo)致楊樹潰瘍病發(fā)生流行，使生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)遭受嚴(yán)重的破壞和損失[7]。截至2011年，天津地區(qū)楊樹人工林面積已有11.3萬(wàn)hm2，占總林地的面積的50%以上;楊樹潰瘍病常年病株率在30%～50%，是楊樹林地主要病害之一[8]。因此，在景觀尺度上，開展?jié)儾≌T發(fā)因子研究顯得尤為必要和迫切。

景觀病理學(xué)是將景觀生態(tài)學(xué)的概念和方法融入到森林病理學(xué)中，形成的一個(gè)日益重要的跨學(xué)科領(lǐng)域。通過(guò)利用景觀概念和數(shù)學(xué)工具、空間建模方法和景觀度量分析，已證明對(duì)調(diào)查植物病原菌的傳播和樹木病害的發(fā)生（發(fā)病率和病情指數(shù)）是有用的[9-10]。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者利用景觀病理學(xué)的方法和理論對(duì)楊樹人工林病害發(fā)生機(jī)制的研究尚屬少見，該項(xiàng)研究在天津地區(qū)更是空白。我國(guó)僅有馬志剛等[2]利用該方法在河南省清豐縣研究了生物和非生物因子對(duì)楊樹潰瘍病的影響。

鑒于上述原因，本研究在景觀尺度上調(diào)查了天津地區(qū)楊樹人工林潰瘍病在不同景觀位置、楊樹品種、生長(zhǎng)勢(shì)、林齡、土壤養(yǎng)分、地形和人工管理?xiàng)l件下的發(fā)生情況，以期在景觀尺度上明確誘發(fā)楊樹人工林潰瘍病的誘發(fā)因子，為提出生態(tài)治理?xiàng)顦錆儾√峁├碚撝笇?dǎo)。

1 材料和方法

1.1 樣地設(shè)置

在天津市靜海區(qū)、武清區(qū)和薊州區(qū)3區(qū)各設(shè)立一個(gè)中尺度景觀樣地（10×10 km），每個(gè)中尺度景觀樣地中再設(shè)立小樣地（25×25 m）。

1.2 調(diào)查方法

在每塊小樣地中調(diào)查并記錄樣地的地形、所處景觀位置和楊樹的林齡以及該樣地的管理水平。楊樹潰瘍病的發(fā)病率采用踏查法進(jìn)行調(diào)查，記錄樣地內(nèi)楊樹總株數(shù)和患病樹木株數(shù)。病情指數(shù)采用“五點(diǎn)法”，即在每塊樣地內(nèi)的4個(gè)角及中心各取2株，共10株楊樹進(jìn)行調(diào)查，計(jì)算得樣地病情指數(shù)。發(fā)病率和病情指數(shù)計(jì)算公式如下：

發(fā)病率（%）=×100（1）

病情指數(shù)=×100（2）

每個(gè)樣地內(nèi)采用五點(diǎn)抽樣法，在取點(diǎn)處挖掘土壤剖面，使用環(huán)刀（100 cm3）收集各點(diǎn)0～20 cm的土樣，削平環(huán)刀表面，蓋好，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。將各樣地五點(diǎn)的土樣混合，在室內(nèi)充分陰干、過(guò)篩后，使用土壤養(yǎng)分速測(cè)儀（TPY-8A）測(cè)定各土樣的銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量寄土壤含鹽量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用SPSS軟件（22.0版）進(jìn)行單因素方差分析并作LSD檢驗(yàn)（α = 0.05）和相關(guān)性分析（Pearson相關(guān)系數(shù)），采用Origin作各因子影響病害發(fā)生的雙柱雙軸圖。2 結(jié)果與分析

2.1 林分特征與楊樹潰瘍病的關(guān)系

在不同樹齡的楊樹林地中，楊樹潰瘍病均表現(xiàn)為隨著林齡的增加，發(fā)病率和病情指數(shù)逐漸升高的趨勢(shì)（圖1-A）。9年生楊樹潰瘍病發(fā)生更重，但在統(tǒng)計(jì)學(xué)上與3年生和5年生楊樹的發(fā)病程度差異不顯著。在景觀尺度上，楊樹潰瘍病的發(fā)病率和病情指數(shù)在不同楊樹品種上存在顯著差異（F=52.287，P<0.01;F=34.223，P<0.01）。3個(gè)品種楊樹中，‘中林-46’潰瘍病發(fā)生最嚴(yán)重，發(fā)病率和病情指數(shù)顯著高于‘歐美107’和毛白楊;毛白楊對(duì)楊樹潰瘍病的抗性最強(qiáng)（圖1-B）。

楊樹潰瘍病的發(fā)病率和病情指數(shù)均隨著楊樹樹勢(shì)的減弱顯著上升（F=97.271，P<0.01;F=60.711，P<0.01）。圖2結(jié)果顯示，當(dāng)楊樹樹勢(shì)較弱時(shí)，潰瘍病的平均發(fā)病率高達(dá)37.79%，病情指數(shù)均值為15.64。而樹勢(shì)較強(qiáng)的楊樹林潰瘍病的平均發(fā)病率為14.57%，病情指數(shù)均值為3.76。

2.2 立地特征與楊樹潰瘍病的關(guān)系

在3種地形中，洼地處的楊樹林潰瘍病發(fā)病率和病情指數(shù)均顯著高于平地和崗地處（F=26.300，P<0.01;F=17.202，P<0.01）（圖3-A）。在3種景觀位置中，農(nóng)田防護(hù)林發(fā)病率和病情指數(shù)顯著高于行道林和河堤防護(hù)林，但行道林和河堤防護(hù)林的發(fā)病率和病情指數(shù)無(wú)顯著差異（圖3-B）。

表2顯示了在景觀尺度上各樣地楊樹潰瘍病的發(fā)生和土壤主要成分含量的關(guān)系。Pearson相關(guān)性分析表明，天津地區(qū)楊樹潰瘍病發(fā)生的嚴(yán)重程度與銨態(tài)氮、速效磷、速效鉀和土壤含鹽量無(wú)顯著相關(guān)性。但楊樹潰瘍病病情指數(shù)與銨態(tài)氮呈負(fù)相關(guān)，與土壤其它3種成分的含量呈不同程度的正相關(guān)。

2.3 人工管理與楊樹潰瘍病的關(guān)系

研究區(qū)楊樹人工林管理水平可分為良好、中等和粗放3種方式。良好管理指進(jìn)行定期修剪、施肥和除草等農(nóng)事活動(dòng)，而粗放管理的林地則沒有采用上述方法進(jìn)行仔細(xì)管理，中等管理管理介于二者之間。方差分析結(jié)果表明，總體上楊樹潰瘍病的發(fā)病率和病情指數(shù)在3種管理方式下存在顯著差異（F = 95.354，P<0.01;F= 85.036，P<0.01），其中粗放管理下的發(fā)病率均值高達(dá)39.81%，顯著高于管理水平良好的楊樹林潰瘍病發(fā)病率均值（14.57%）。良好和中等管理水平下的楊樹潰瘍病的病情指數(shù)差異不顯著，但二者均顯著低于粗放管理水平下的楊樹潰瘍病的病情指數(shù)（圖4）。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明：在景觀尺度上，楊樹潰瘍病的發(fā)生與生物因子（楊樹品種、林齡、樹勢(shì)以及管理方式）和非生物因素（景觀類型和地形）有密切的關(guān)系，與樹勢(shì)強(qiáng)弱和管理水平好壞呈顯著正相關(guān)，但與土壤成分無(wú)顯著相關(guān)性。

林齡可能是影響樹木活力的主要特征之一，本研究先在小尺度上發(fā)現(xiàn)了楊樹病害與林齡之間的關(guān)系，從而在景觀尺度上證實(shí)了其與楊樹品種之間的關(guān)系。隨著林齡的增加，楊樹樹勢(shì)開始衰退，因此對(duì)潰瘍病病菌侵染和發(fā)病的抗性降低。毛白楊的發(fā)病率和病情指數(shù)最低，這說(shuō)明與天津地區(qū)常見的楊樹品種相比，毛白楊對(duì)當(dāng)?shù)亓⒌貤l件的適應(yīng)性較好和抗病性較強(qiáng)。該研究結(jié)果與馬志剛等[2]報(bào)道的歐美-107品種平均病情指數(shù)較低的結(jié)果不一致，分析可能是不同品種楊樹對(duì)不同立地條件的適應(yīng)能力不一樣所致。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，楊樹潰瘍病的發(fā)生隨著林齡的增加而加重。因此，景觀病理學(xué)有助于區(qū)分同一地理區(qū)域內(nèi)不同品種對(duì)這一地區(qū)環(huán)境條件的適應(yīng)能力，特別是在相同的氣候和土壤條件下[10]。

在景觀尺度上，發(fā)病率和病情指數(shù)受地形和景觀位置的影響較大。洼地處的楊樹林較平地和崗地楊林更容易遭受潰瘍病菌的感染。分析可能是因?yàn)橥莸靥幙諝鉂穸却螅瑸椴≡秩緞?chuàng)造了適宜的環(huán)境條件;甚至?xí)蚪邓仍虍a(chǎn)生積水，使楊樹根部土壤板結(jié)，影響楊樹對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收和根部的呼吸作用[12]，進(jìn)而降低楊樹的樹勢(shì)和對(duì)病原菌的抗性。

本研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)田防護(hù)林的發(fā)病率、病情指數(shù)均顯著高于行道林和河堤防護(hù)林，這一結(jié)果與Ma等[2]調(diào)查發(fā)現(xiàn)的“農(nóng)田斑塊林發(fā)病率在純林、混交林中最低”的結(jié)論不一致，主要原因是比較的林地要素不同。本研究在是將農(nóng)田防護(hù)林與不同立地條件的楊樹林進(jìn)行比較，而Ma等[2]是將其與不同林分組成的林地進(jìn)行比較。本研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)田防護(hù)林病情顯著高于其他兩種立地條件的原因可能與行道林和河堤防護(hù)林栽植密度小，人工管理力度大，水分充足、通風(fēng)透光好有關(guān)，這些條件使行道和河堤內(nèi)測(cè)的楊樹具有較好的生長(zhǎng)環(huán)境，能保持較強(qiáng)的抗病性有關(guān)。

當(dāng)樹木生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)時(shí)，病原物的侵染能力會(huì)降低，即寄主植物的生長(zhǎng)勢(shì)越強(qiáng)，自身抵抗力越強(qiáng)，感染病原物的概率越低[13-14]。楊樹潰瘍病病菌是一種弱寄生病原菌，單株樹活力是其發(fā)生的關(guān)鍵因素[2，11]。人工管理措施包括整枝、肥水管理和除草[15]。管理良好的林分發(fā)病情況顯著低于管理粗放的林分。因此，無(wú)論是在林分水平還是在景觀尺度上，管理措施都是提高樹木生長(zhǎng)勢(shì)和進(jìn)一步降低病害風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵。在營(yíng)林中創(chuàng)造有利于楊樹生長(zhǎng)的條件，以提高寄主植物的抗性，是實(shí)現(xiàn)從根本上控制潰瘍病的途徑。

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