畢華明，韓陽(yáng)，李碩

(1.河北省塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)森林病蟲害防治檢疫站，河北圍場(chǎng) 068466;2.國(guó)家林業(yè)局森林病蟲害防治總站，遼寧沈陽(yáng) 110034)

河北省塞罕壩地處華北北部，拱衛(wèi)京津，總面積4萬 km2。年均氣溫 －1.2℃，年均降水量453.2 mm，極端最高、最低氣溫分別為 31.9℃(2010年)和－43.2℃(1985年)，7—9月平均氣溫只有13℃，年均無霜期約60 d，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，其氣候特點(diǎn)與東北大興安嶺相近。夏季涼爽，最高氣溫一般不超過25℃;冬季寒冷，積雪長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月。塞罕壩機(jī)械林場(chǎng)是由原國(guó)家林業(yè)部1962年建場(chǎng)，目前已營(yíng)造以落葉松純林為主的人工林5.9萬hm2。建場(chǎng)初期，林木幼小，林業(yè)有害生物發(fā)生輕微;隨著氣候變化和森林經(jīng)營(yíng)周期的影響，林業(yè)有害生物的發(fā)生種類從少到多，發(fā)生面積從小到大，造成的災(zāi)害從輕到重。塞罕壩林場(chǎng)的這種特殊性為我們研究氣候變化和森林經(jīng)營(yíng)對(duì)林業(yè)有害生物的影響提供了一個(gè)典型例子。

1 材料與方法

1991年之后全場(chǎng)森林蟲害發(fā)生情況有連續(xù)和較完整的記載(表1)，以及1960—2010年近50年塞罕壩林場(chǎng)本場(chǎng)部的氣象資料。

采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型對(duì)1975年開始建立的全場(chǎng)林業(yè)有害生物發(fā)生的種類和面積、1960—2010年近50年塞罕壩林場(chǎng)本場(chǎng)部的氣象資料(包括逐月份平均氣溫、降水、和極端、極高氣溫)進(jìn)行相關(guān)性分析、回歸分析等。數(shù)據(jù)處理均采用國(guó)家林業(yè)局森林病蟲害防治總站編著的《森林病蟲害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法及應(yīng)用程序》的方法及軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣候變化與林業(yè)有害生物發(fā)生的關(guān)系 氣候變化大，病蟲災(zāi)害增多。隨著全球氣候變化和我國(guó)北方氣溫明顯升高的影響，近10多a來，塞罕壩地區(qū)的氣候也相應(yīng)發(fā)生了很大變化:氣溫在波動(dòng)中上升，降水量有所增加，災(zāi)害性天氣時(shí)有發(fā)生，例如1977年10月23日一場(chǎng)特大的雨雪冰凍災(zāi)害，曾使該林場(chǎng)的新造人工林受到毀滅性破壞。1991—1999年年均氣溫－1.2℃，比30 a前提高0.2℃;平均降水量530.9 mm，比30 a前增加了113.3 mm;平均降水日數(shù)160 d，比30 a前增加了50 d;年大風(fēng)日數(shù)67 d，比30 a前減少了8 d;年均無霜期67 d，比30 a前增加了25 d。氣候變化對(duì)林業(yè)有害生物發(fā)生的影響也極為明顯。林業(yè)有害生物災(zāi)害發(fā)生從無到有，從輕到重，發(fā)生種類從少到多，發(fā)生頻次增多。目前林場(chǎng)的蟲害種類已由以前的5～6種增到10種以上，落葉松毛蟲，落葉松尺蛾，落葉松腮扁葉蜂發(fā)生危害相對(duì)嚴(yán)重(表1)。

2.2 影響林業(yè)有害生物發(fā)生的氣候因子及測(cè)報(bào)

2.2.1 逐段回歸預(yù)測(cè) 選取當(dāng)年均溫(X1)、前年均溫(X2)、當(dāng)年降水(X3)、前年降水(X4)、一月均溫(X5)與發(fā)生面積(Y)之間進(jìn)行相關(guān)性測(cè)定，相關(guān)數(shù)據(jù)列表2。

分析結(jié)果，可得氣象因子X1～5與蟲害發(fā)生面積的相關(guān)系數(shù)R表(見表3)。查相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表，得R0.05=0.443 8。表中R3絕對(duì)值0.451 2＞R0.05=0.443 8，R4絕對(duì)值0.364 5接近R0.05=0.443 8。這說明在塞罕壩林場(chǎng)前1年降水量(X4)和當(dāng)年降水量(X3)與林場(chǎng)森林蟲害的發(fā)生呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，且X3(帶*者)相關(guān)顯著，即降水少蟲害發(fā)生嚴(yán)重，尤其與當(dāng)年降水量的相關(guān)性達(dá)到顯著水平。而當(dāng)年氣溫(X1)、前年氣溫(X2)、以及當(dāng)年最冷月(1月)氣溫(X5)與塞罕壩林場(chǎng)森林蟲害的發(fā)生呈正相關(guān)，但相關(guān)不顯著。

表1 1991－2009年全場(chǎng)總蟲害發(fā)生面積及主要蟲害 hm2

表2 1991—2010年塞罕壩林場(chǎng)蟲害發(fā)生面積Y與氣象因子X1～5的關(guān)系表

表3 氣象因子X(1～5)與蟲害發(fā)生面積的相關(guān)系數(shù)R表

以表2、表3所列數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，得逐段回歸預(yù)報(bào)方程及擬合圖。

Y=7.940 2－0.004 7X3+0.154 1X5－0.002 9X4

圖1 發(fā)生面積逐步回歸擬合圖

將2009年預(yù)報(bào)因子X3，X4，X5的值代入公式，則得回測(cè)值Y=7.940 2－0.004 7×385.9+0.154 1×(－21.4)－0.002 9×529.2

=1.29(萬hm2)

實(shí)際發(fā)生1.15萬hm2。

若按各年代平均值來分析，由于消除了個(gè)別極端數(shù)值的影響，則可看出塞罕壩林場(chǎng)50 a來林業(yè)有害生物發(fā)生的總趨勢(shì)是隨氣候變暖而上升的(表4)。

經(jīng)顯著性檢驗(yàn)，平均氣溫與平均發(fā)生面積的相關(guān)系數(shù)R溫=0.7304，平均降水與平均發(fā)生面積的相關(guān)系數(shù)R水=0.3046。

查相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗(yàn)表，R0.05=0.8783，R溫與R水均小于0.8783。這說明，若按各年代平均值來分析，塞罕壩林場(chǎng)森林蟲害的發(fā)生與氣候變暖成正相關(guān)。此外，林場(chǎng)蟲害的發(fā)生與降水量也成正相關(guān)，雖然尚未達(dá)到顯著水平。這點(diǎn)與前述按年份分析時(shí)呈負(fù)相關(guān)的結(jié)果不同，這說明，在塞罕壩林場(chǎng)隨氣候變暖，氣溫與降水的綜合作用發(fā)生變化，病蟲害發(fā)生趨于嚴(yán)重和種類增加。

表4 塞罕壩林場(chǎng)各個(gè)年代平均氣溫、降水和蟲害發(fā)生面積表

2.2.2 邏輯斯諦回歸預(yù)測(cè) 根據(jù)近20 a塞罕壩林場(chǎng)的森林病蟲害發(fā)生的具體數(shù)據(jù)，我們可以得到總的發(fā)生趨勢(shì)的邏輯斯諦方程(相關(guān)系數(shù) R=－0.451 34):

N=1.5/(1+exp(1.518 81－0.190 97×t))

圖2 20 a來發(fā)生趨勢(shì)邏輯斯諦方程擬合圖

若要預(yù)測(cè)2011年發(fā)生面積，則將 t=21(即20年+1)代入上述邏輯斯諦方程，

N=1.5/(1+exp(1.518 81－0.190 97×21))=1.49(萬hm2)

而2011年全場(chǎng)林業(yè)有害生物發(fā)生面積為1.39萬hm2(20.78萬畝)

3 小結(jié)

綜上所述，塞罕壩林場(chǎng)林業(yè)有害生物發(fā)生趨勢(shì)加重原因是多方面的，主要原因還是塞罕壩大面積集中連片的人工純林，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)脆弱，易感染病蟲害;氣候變化與有害生物發(fā)生仍有直接關(guān)聯(lián)，全球性的氣候轉(zhuǎn)暖使森林生態(tài)環(huán)境變化為害蟲的發(fā)育繁衍提供了適宜生境;近年來更新皆伐專項(xiàng)任務(wù)的實(shí)施，為枝干類害蟲發(fā)生提供了條件以及外來林業(yè)有害生物發(fā)生增加也不能忽視。因此在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)塞罕壩的林業(yè)有害生物的發(fā)生發(fā)展動(dòng)態(tài)仍需要予以高度關(guān)注。

［1］ 國(guó)家林業(yè)局植樹選林司，國(guó)家林業(yè)局森林病蟲害防治總站，森林病蟲害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法及應(yīng)用程序［M］．東北林業(yè)大學(xué)出版社，2002．