袁福香, 劉 實(shí), 胡艷全, 張玉書, 戴 勇, 曹 蕊

(1. 吉林省氣象科學(xué)研究所， 長春 130062； 2. 中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所，沈陽 110016；3. 吉林省梅河口市森林病蟲防疫監(jiān)測站，梅河口 135000)

氣候變化對中國東北地區(qū)日本松干蚧傳播擴(kuò)散的影響

袁福香1,*, 劉 實(shí)1, 胡艷全1, 張玉書2, 戴 勇3, 曹 蕊3

(1. 吉林省氣象科學(xué)研究所， 長春 130062； 2. 中國氣象局沈陽大氣環(huán)境研究所，沈陽 110016；3. 吉林省梅河口市森林病蟲防疫監(jiān)測站，梅河口 135000)

基于氣候資料和日本松干蚧傳播資料，根據(jù)傳播擴(kuò)散范圍及入侵地的氣候特征，分析了日本松干蚧主要影響因子的年代變化對日本松干蚧在東北地區(qū)擴(kuò)散的影響。結(jié)果表明：東北地區(qū)最冷月各旬及月平均最低氣溫總的呈升高趨勢(r=0.86，P<0.05)，冬季極端最低氣溫也有緩慢上升趨勢(r=0.93，P<0.01)，其年代間的冷暖變化與日本松干蚧在東北地區(qū)擴(kuò)散有明顯的相關(guān)性。1月平均最低氣溫和冬季極端最低氣溫明顯升高的20世紀(jì)70年代和90年代，日本松干蚧快速擴(kuò)散、危害地蟲口密度大、危害程度重。日本松干蚧大范圍擴(kuò)散和爆發(fā)都發(fā)生在1月份最低氣溫較高的年份。1月最低氣溫和冬季極端最低氣溫升高是日本松干蚧在東北地區(qū)傳播擴(kuò)散的重要因素。復(fù)蘇后的降水量、卵孵化期的空氣相對濕度和夏季最高氣溫的年代變化對日本松干蚧擴(kuò)散的影響不顯著。

日本松干蚧; 傳播擴(kuò)散; 氣候變化;東北地區(qū)

日本松干蚧是危害松樹的重要害蟲，該蟲1942年在遼寧大連旅順口老鐵山首次被發(fā)現(xiàn)[1]，在東北地區(qū)逐步向北擴(kuò)散，Mark.S.McClure于1982年通過對中國的日本松干蚧調(diào)查，認(rèn)為中國冬季的低溫能抑制該蚧蟲向北蔓延，但自20世紀(jì)90年代以來，日本松干蚧的擴(kuò)散蔓延速度加快，1994年入侵到吉林境內(nèi)[2]，到2012年，吉林省的通化市、遼源市、四平市、長春市、吉林市都有該蟲危害。30a的時(shí)間日本松干蚧又向北擴(kuò)散了3個(gè)緯度的距離，并且沒有止步的跡象[3- 6]。

日本松干蚧傳播蔓延主要靠風(fēng)、雨水以及人為活動，該蟲近距離自然傳播主要傳播蟲態(tài)是初孵若蟲，其次是雄成蟲、卵囊，擴(kuò)散最盛期是卵孵化高峰期。樊尚仁[7]等對日本松干蚧傳播的途徑進(jìn)行了初步研究，低蟲口密度下在林緣外水平擴(kuò)散距離最遠(yuǎn)達(dá)400m，卵囊(卵粒)和初孵若蟲在林間可在半徑為1—1.5m范圍內(nèi)的植株間傳播擴(kuò)散。

以往研究表明[8- 17]，制約日本松干蚧生存及生長發(fā)育的氣象因子主要有：冬季極端最低氣溫，越冬復(fù)蘇后的降水量、卵孵化期的空氣相對濕度和夏季的最高氣溫。東北地區(qū)由南向北，冬季極端最低氣溫逐漸降低。極端最低氣溫對日本松干蚧越冬死亡率影響極大，尤其是出現(xiàn)創(chuàng)極值的最低氣溫。連續(xù)8d極端最低氣溫在-30℃以下，最低為-37.7℃，裸露樹干上的日本松干蚧全被凍死[12]。所以冬季極端低溫是阻止日本松干蚧向北擴(kuò)散的重要?dú)庀笠蜃?。相對濕度?0%—80%時(shí)，卵的孵化率高達(dá)95%以上，相對濕度小于36%時(shí)，大部分卵不能孵化。日本松干蚧的初孵若蟲在5℃時(shí)能正?；顒?，1齡若蟲在1.5—5.6℃的條件下仍可生長[6- 7]。進(jìn)入4月份，溫度陸續(xù)穩(wěn)定通過0℃，日本松干蚧的寄主松樹逐漸恢復(fù)生長發(fā)育，在松樹上越冬的日本松干蚧若蟲也隨著溫度的回升開始復(fù)蘇，此時(shí)處于乍暖還寒時(shí)，出現(xiàn)降水(多為雪)會造成氣溫明顯下降，甚至達(dá)到0℃或0℃以下。使已經(jīng)復(fù)蘇的日本松干蚧的體表溫度迅速減低，從而將日本松干蚧凍死。因此4月份降水越多對復(fù)蘇后日本松干蚧的生存越不利。當(dāng)夏季溫度大于30℃，隨著溫度的升高，松干蚧寄生若蟲死亡率越高。通過2012年對越夏代固定若蟲室外采集蟲源的溫控試驗(yàn)，30℃恒溫條件下，72h死亡率為9.67%；35℃恒溫條件下，24h死亡率88.89%，48h為96.88%，72h全部死亡；40℃條件下，24h死亡率高達(dá)95.65%，48h全部死亡。

自20世紀(jì)70年代以來，相關(guān)森林病蟲防治部門一直對日本松干蚧進(jìn)行嚴(yán)密防控，但日本松干蚧在東北地區(qū)的擴(kuò)散和蔓延一直沒有停止，首先人類活動對該蟲的傳播起了重要作用[18]，該蟲個(gè)體小、監(jiān)測難度大是另一影響因子，被傳入地氣象條件適宜其生存和傳播更是日本松干蚧快速蔓延的重要因素。國外專家關(guān)于氣候變化對一些昆蟲等物種傳播擴(kuò)散的影響做過較為深入的研究[19- 21]。在中國東北地區(qū)，制約日本松干蚧生長發(fā)育的氣象因子發(fā)生了怎樣的變化，這種變化對日本松干蚧的擴(kuò)散傳播發(fā)揮了怎樣的作用，至今未見相關(guān)研究報(bào)道。為了探究氣候變化對日本松干蚧在東北地區(qū)擴(kuò)散的影響，本文從影響日本松干蚧生長發(fā)育的生理氣象指標(biāo)入手，結(jié)合傳播路徑分析氣象條件變化及其在傳播中的作用，以期對日本松干蚧監(jiān)測及防控提供參考。

1 資料及處理方法

氣候資料來自遼寧省氣候中心和吉林省氣候中心，包括冬季日最低氣溫、夏季日最高氣溫、4月份日降水量、5—6月份和8—9月份的日空氣相對濕度。范圍為東北地區(qū)日本松干蚧危害區(qū)和吉林省境內(nèi)可能危害和擴(kuò)散、資料序列較長的區(qū)域，具體包括：大連市、丹東市、本溪市、鞍山市、沈陽市、營口市、撫順市、盤錦市、鐵嶺市、通化市、遼源市、四平市、長春市、吉林市、白山市和延邊州。資料年限從1961年至2011年。

各年代旬、月平均最低氣溫距平：利用各觀測站旬、月最低平均氣溫計(jì)算得到各市(州)平均最低氣溫，利用1981年至2010年的氣候平均計(jì)算出最低氣溫距平，分別計(jì)算1961—1970、1971—1980、1981—1990、1991—2000、2001—2010年的距平平均得到各年代旬、月平均最低氣溫距平。東北地區(qū)總平均指上述所指出的16個(gè)市(州)的平均。

同理計(jì)算各年代夏季6月、7月、8月最高氣溫距平值，各年代4月份降水距平百分率和各年代5月、6月空氣相對濕度距平值。

2 氣候變化對日本松干蚧擴(kuò)散的影響

2.1 最冷月各旬最低氣溫和極端最低氣溫變化對日本松干蚧越冬及擴(kuò)散的影響

2.1.1 最冷月各旬最低氣溫變化

1月份是東北地區(qū)最冷的月份，日本松干蚧能否安全越冬決定第2年的發(fā)生程度，文中分別分析了1月上中下旬和月平均最低氣溫的變化規(guī)律。各年代(1961—1970、1971—1980、1981—1990、1991—2000、2001—2010)1月上中下旬及月平均最低氣溫距平變化規(guī)律見圖1—圖4。

圖1 各年代1月上旬最低氣溫距平變化趨勢 Fig.1 The change trend of the mean-minimum-temperature anomaly the first ten-day of January

圖2 各年代1月中旬最低氣溫距平變化趨勢Fig.2 The change trend of the mean-minimum-temperature anomaly of the second ten-day of January

圖3 各年代1月下旬最低氣溫距平變化趨勢Fig.3 The change trend of the mean-minimum-temperature anomaly of the last ten-day January

圖4 各年代1月份最低氣溫距平變化趨勢Fig.4 The change trend of the mean-minimum-temperature anomaly of January

由圖1—圖4可知，1月上旬和中旬最低氣溫升溫不顯著(P上旬>0.05，P中旬>0.05)，下旬和月最低氣溫升溫趨勢明顯(r下旬=0.93，P下旬<0.01，r1月=0.86，P1月<0.05)。20世紀(jì)60年代和80年代，1月各旬和1月份最低氣溫距平都為負(fù)距平，最低氣溫較低；20世紀(jì)70年代1月上旬多為正距平，中旬正距平的市略多于負(fù)距平，下旬都為負(fù)距平，1月份最低氣溫距平負(fù)距平多、正距平少；到90年代和21世紀(jì)的第1個(gè)10a多為正距平，最低氣溫較高。從分析結(jié)果可以看出，60年代，氣候比較寒冷，70年代最低氣溫升高，尤其是1月上中旬，80年代最低氣溫又轉(zhuǎn)低，但較60年代距平絕對值明顯減小，從90年代開始，1月下旬和1月最低氣溫都明顯上升。

2.1.2 冬季極端最低氣溫變化

東北地區(qū)極端最低氣溫距平年代變化規(guī)律如圖5。

圖5 東北地區(qū)各年代冬季極端最低氣溫距平變化趨勢Fig.5 Change trend of the extreme-minimum-temperature anomaly in winter every ten-year in northeast China

由圖5可見，20世紀(jì)90年代以前極端最低氣溫大都為負(fù)距平，年極端最低氣溫較低，尤其是60年代負(fù)距平值較大，70年代和80年代距平絕對值較60年代小，到90年代多轉(zhuǎn)為正距平，本世紀(jì)前10年正距平值較大。由此可以看出，東北地區(qū)極端最低氣溫20世紀(jì)60年代以來升溫顯著(r=0.93，P<0.01)。

2.1.3 1月各旬、月最低氣溫和極端最低氣溫變化對日本松干蚧擴(kuò)散的影響

日本松干蚧1942年傳入大連的旅順，1958年蔓延至蓋縣、莊河、東溝一線[22]，1966年進(jìn)入鞍山以南，遼陽的吉洞、隆昌、八會，以及岫巖、鳳城的寶山、東方紅公社一帶，1970年傳到遼陽太子河以南各公社、鳳城縣、鳳山以南區(qū)域。從受害區(qū)域冬季的氣象條件分析(表1)，在1970年以前，1月各旬的平均最低氣溫、旬最低氣溫和冬季極端最低氣溫都出現(xiàn)在寬甸。1970年日本松干蚧剛剛侵入寬甸南部的虎山鎮(zhèn)、遼陽的太子河以南和鳳城的南部，尚未到達(dá)寬甸縣城，受日本松干蚧為害的旅順、大連、莊河、瓦房店、丹東等地氣候比較溫暖，最冷月平均最低氣溫都在-16℃以上，1月上旬平均最低氣溫的最低值為-19.3℃，于1968年出現(xiàn)在丹東，1月中旬為-21.4℃，于2001年出現(xiàn)在莊河，1月下旬為-20.6℃，于1960年出現(xiàn)在瓦房店。冬季極端最低氣溫為-28.1℃，2000年出現(xiàn)在莊河。這樣的低溫天氣對日本松干蚧的生存構(gòu)不成威脅，因此，盡管20世紀(jì)60年代氣候寒冷，該區(qū)冬季氣象條件都適宜日本松干蚧生存，在食物豐富的區(qū)域不管以何種方式傳入，日本松干蚧都能在當(dāng)?shù)厣娌U(kuò)散。

進(jìn)入70年代1月各旬最低氣溫和冬季極端最低氣溫明顯回升，日本松干蚧大舉北侵，據(jù)寬甸縣森林病蟲防疫監(jiān)測站資料記載，日本松干蚧在寬甸的傳播路徑是：1970年在寬甸縣虎山鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)，1973年在楊木川發(fā)現(xiàn)，1975年在毛甸子、長甸、永甸、寬甸鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)，1978年在灌水、雙山子、大川頭、硼海、紅石等鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)。全國四省松干蚧科研協(xié)作會議于1974年12月10—15日在遼寧省遼陽市召開[23]，根據(jù)會議紀(jì)要，1974年遼陽市柳河公社、栗子園林場和華子林場已經(jīng)遭受日本松干蚧為害。1975年傳入本溪，撫順地區(qū)于1975年在撫順縣海浪鄉(xiāng)首次發(fā)現(xiàn)，1976年最北蔓延到沈陽市東陵區(qū)王濱公社，東北發(fā)展到撫順大伙房水庫、溫道林場的臺溝、以及本溪高官寨、牛心臺的興隆山、草河城、草河掌和寬甸縣的大川頭、雙山子至長甸的拉古哨一線[22]。20世紀(jì)70年代日本松干蚧擴(kuò)散范圍廣。

以寬甸為代表站分析20世紀(jì)70年代1月各旬最低氣溫、冬季極端最低氣溫變化(表2,圖6)對日本松干蚧擴(kuò)散的影響。

由表2可知，寬甸20世紀(jì)70年代，上旬最低氣溫1971年和1977年較低外，其它年份溫度都較常年偏高；中旬最低氣溫1971—1974、1976、1978都不到-20℃，其他幾年低于-20℃，但都高于-22℃，下旬也都高于-23℃，明顯高于其前的多數(shù)年份。60年代寬甸1月最低氣溫平均為-21.6℃，70年代僅為-17.4℃，明顯高于60年代，冬季極端最低氣溫1972—1979年都高于-30℃，明顯高于60年代(圖6)。

表1 日本松干蚧最早為害區(qū)冬季氣候特征

括號內(nèi)為最低氣溫出現(xiàn)的年份

表2 寬甸20世紀(jì)70年代1月各旬及1月份最低氣溫變化

Table 2 The mean-minimum-temperature change of every ten-day and January in 1970s in Kuandian

年代Years1月上旬Thefirstten-dayJanuary1月中旬Thesecondten-dayJanuary1月下旬Thelastten-dayJanuary1月份January1971-22.81-16.56-21.57-20.351972-15.70-9.86-20.56-15.541973-13.00-14.38-9.56-12.231974-13.53-18.17-20.13-17.371975-14.91-20.39-16.50-17.241976-13.22-19.67-21.65-18.291977-22.21-21.41-22.04-21.891978-17.47-14.81-20.25-17.601979-13.39-21.31-12.30-15.56

20世紀(jì)70年代和冬季極端最低氣溫明顯升高，不但導(dǎo)致日本松干蚧向北擴(kuò)散蔓延速度加快，同時(shí)危害程度加重。1982年6月調(diào)查[24]，岫巖縣前堡油松混交林樹冠上截留大量的松干蚧卵囊，狀如掛幡柳絮。說明在此之前的70年代，日本松干蚧在此生存并發(fā)生量極大，危害極重。日本松干蚧的快速擴(kuò)散及大量發(fā)生與70年代1月最低氣溫和冬季極端最低氣溫明顯升高有很大關(guān)系。

進(jìn)入80年代1月最低氣溫較70年代明顯下降(圖7)，日本松干蚧擴(kuò)散速度降低，發(fā)生程度減輕。首屆日本松干蚧學(xué)術(shù)討論會于1984年12月在浙江省富陽縣召開[25]，會議紀(jì)要中指出，日本松干蚧除個(gè)別地區(qū)外大多數(shù)發(fā)生地區(qū)危害程度減輕，死樹現(xiàn)象明顯減少。沈夫君等[24]于1982—1984年在丹東市的油松林內(nèi)設(shè)置30多塊標(biāo)準(zhǔn)地進(jìn)行連續(xù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)寬甸縣中部、中東北部的松干蚧邊界區(qū)和保護(hù)區(qū)，松干蚧蔓延速度與1976年以前相比明顯減緩，經(jīng)在寬甸縣邊界區(qū)的幾年調(diào)查計(jì)算，每年僅向北、東北方向推移1—2km。說明20世紀(jì)80年代以前日本松干蚧為害嚴(yán)重，進(jìn)入80年代為害減輕。

但自20世紀(jì)90年代以來，日本松干蚧的擴(kuò)散蔓延速度加快，1994年在與遼寧接壤的吉林境內(nèi)的東豐縣、東遼縣、梅河口市7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)[2]發(fā)現(xiàn)了侵入的日本松干蚧疫點(diǎn)，1996年爆發(fā)[3]，為害面積突然增大。90年代以后1月最低氣溫和冬季極端最低氣溫升溫明顯。東豐和梅河口90年代的1月最低氣溫較60年代明顯升高，從1990年至1999年梅河口的1月最低氣溫都在-24℃以上。日本松干蚧的擴(kuò)散總伴隨著最冷月的氣溫升高，其爆發(fā)蔓延的時(shí)間和最低氣溫的高低高度相關(guān)，最低氣溫低的年份，日本松干蚧在原地為害或擴(kuò)散的速度較慢，而最低氣溫高的年份日本松干蚧迅速向北、向東擴(kuò)散或大范圍爆發(fā)，為害程度重。

圖6 寬甸冬季極端最低氣溫變化Fig.6 The extreme-minimum-temperature in winter in Kuandian

圖8 東北地區(qū)4月份各年代降水距平百分率變化Fig.8 Anomalous percentage of precipitation in April in northeast China

2.2 降水變化對復(fù)蘇后松干蚧若蟲的影響

從歷史4月降水?dāng)?shù)據(jù)(圖8)來看，80年代以前，東北日本松干蚧為害區(qū)降水量多數(shù)市(州)偏多，到90年代各市(州)降水量全部偏少，到21世紀(jì)第1個(gè)10a，4月份降水量明顯偏多。70年代和本世紀(jì)前10a降水偏多，日本松干蚧為害重，擴(kuò)散速度快，90年代降水明顯偏少，日本松干蚧擴(kuò)散速度依舊很快，為害程度仍然很重，說明4月份降水量雖然對當(dāng)年越冬代日本松干蚧的發(fā)生影響較大，但其年代變化對日本松干蚧在東北地區(qū)擴(kuò)散卻無明顯影響。

2.3 越冬代卵孵化期濕度變化及影響

5、6月份日本松干蚧在東北地區(qū)自南向北陸續(xù)進(jìn)入成蟲產(chǎn)卵及卵孵化期，由圖9、圖10可知，5月份相對濕度從60年代到80年代呈上升趨勢，對日本松干蚧擴(kuò)散有利；90年代，遼寧各地濕度減小，吉林各地濕度增加，有利于吉林境內(nèi)為害的日本松干蚧進(jìn)一步擴(kuò)散；21世紀(jì)前10a，遼寧省各地濕度增加，吉林各地濕度降低，但擴(kuò)散速度并沒有減緩。6月相對濕度呈先增后減的趨勢。由歷史資料可以看出，5月份空氣相對濕度多在50%以上，6月份多在60%以上。且松樹皮表面的濕度要比空氣中的濕度大些，基本上能滿足卵孵化的濕度需求。因此，空氣濕度的年代變化對日本松干蚧生存擴(kuò)散有影響，但影響不是很大，尤其是6月份的濕度。越夏代卵孵化期處于8、9月份，此期正處雨季或雨季剛過，植物茂盛，林間空氣濕度大，不是制約卵孵化的主要?dú)庀笥绊懸蜃?，相對濕度年代變化也不是抑制或促使日本松干蚧在東北傳播的主要影響因子。

圖9 5月份相對濕度距平變化規(guī)律Fig.9 The variation of the relative-humidity anomaly in May

2.4 夏季最高氣溫變化對日本松干蚧擴(kuò)散的影響

由圖11可知90年代以前，6月份平均最高氣溫距平值多為負(fù)距平，90年代轉(zhuǎn)為正距平，到21世紀(jì)的第1個(gè)10a，正距平值增大。60、70年代最高氣溫呈下降趨勢，有利于日本松干蚧固定若蟲生存及擴(kuò)散，70年代以后呈上升趨勢，理論上對日本松干蚧生存及擴(kuò)散產(chǎn)生不利影響，但日本松干蚧擴(kuò)散前沿區(qū)域的吉林境內(nèi)6月份最高氣溫多在30℃以下，升溫最明顯的近10a最高氣溫多不超過33℃，且晝夜溫差大、持續(xù)時(shí)間較短，因此6月份的高溫年代變化對日本松干蚧擴(kuò)散基本沒有影響。

圖11 6月份平均最高氣溫距平變化趨勢Fig.11 The trend of the mean-maximum-temperature anomaly in June

7月份平均最高氣溫距平值70年代前和本世紀(jì)第1個(gè)10a規(guī)律不明顯，有正距平有負(fù)距平，80年代出現(xiàn)明顯一致負(fù)距平，90年代出現(xiàn)一致的正距平(圖12)。80年代最高氣溫低，松干蚧擴(kuò)散速度并未因此而加快，90年代氣溫高，擴(kuò)散速度也并未因此而降低。說明7月份最高氣溫年代變化對日本松干蚧影響不大。由8月份平均最高氣溫變化(圖13)可以看出，20世紀(jì)70年代下降劇烈，70年代至90年代明顯升溫，近20a最高氣溫較為平穩(wěn)，理論上近20a持續(xù)的高溫氣候會對日本松干蚧的生存及擴(kuò)散帶來不利影響，實(shí)際情況通過受害區(qū)域內(nèi)的四平觀測站、長春觀測站、吉林觀測站和通化觀測站極端最高氣溫變化趨勢為例(圖14)分析其變化對擴(kuò)散的影響。

從長春、四平、吉林和通化4站歷年極端最高氣溫變化情況看，極端最高氣溫變化趨勢有所不同，有升溫趨勢，有降溫趨勢。自1951年以來，四平出現(xiàn)大于等于35℃的高溫天氣共13次(表3)，1997年出現(xiàn)有資料記錄以來的極端最高氣溫，為37.3℃，出現(xiàn)在6月28日，6月27—29日3d極端最高氣溫超過30℃，分別為33.6、37.3℃和33.6℃，而此3d的日平均氣溫分別為25.9、28.8℃和28.0℃，雖然出現(xiàn)了超過35℃的高溫天氣，但持續(xù)時(shí)間較短，未達(dá)到24h，且樹林中的溫度較百葉箱的溫度低些，樹皮下的溫度更低些，對日本松干蚧固定若蟲傷害較小。長春大于等于35℃的高溫天氣出現(xiàn)概率為23%(時(shí)間段1951—2012，下同)，大于等于36℃的概率為8%；吉林大于等于35℃的高溫天氣的概率為20%，大于等于36℃出現(xiàn)的概率為7%；通化大于等于35℃的概率為7%，沒有出現(xiàn)過大于36℃的高溫天氣。在東北地區(qū)極端高溫天氣持續(xù)時(shí)間短，最高氣溫超過36℃的很少，且晝夜溫差較大，因此盡管東北地區(qū)極端最高氣溫總體有升溫趨勢，但目前夏季最高氣溫不是日本松干蚧在東北地區(qū)擴(kuò)散的限制因素。

圖12 7月份平均最高氣溫距平變化趨勢Fig.12 The trend of the mean-maximum-temperature anomaly in July

圖13 各年代8月份平均最高氣溫距平變化Fig.13 The trend of the mean-maximum-temperature anomaly in August

圖14 夏季極端最高氣溫逐年變化Fig.14 Years change of the extreme-maximum-temperature in summer

表3 1951年以來極端最高氣溫分析

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本文通過對日本松干蚧在東北地區(qū)傳播路徑與影響其生長發(fā)育及生存氣象因子的年代變化分析得出：1)東北地區(qū)1月各旬及月最低氣溫的變化是影響日本松干蚧的在東北地區(qū)擴(kuò)散的主要?dú)庀笠蜃樱?月最低氣溫低的年份日本松干蚧擴(kuò)散較慢，1月最低氣溫高的年份擴(kuò)散快。2)冬季極端最低氣溫的變化也是影響日本松干蚧擴(kuò)散的主要影響因子，極端最低氣溫低的年份日本松干蚧擴(kuò)散較慢，極端最低氣溫高的年份日本松干蚧擴(kuò)散較快。1月最低氣溫和冬季極端最低氣溫升高是日本松干蚧在東北地區(qū)傳播擴(kuò)散的重要因素。3)日本松干蚧復(fù)蘇后的降水量變化對日本松干蚧擴(kuò)散影響不明顯，卵孵化期的濕度變化和夏季最高氣溫的變化也不是日本松干蚧在東北地區(qū)擴(kuò)散的主要影響因素。

3.2 討論

日本松干蚧能傳播蔓延首先它具有強(qiáng)大的繁殖能力。2000年冬季吉林省出現(xiàn)極其嚴(yán)寒天氣，吉林省東豐縣2001年1月10—17日最低氣溫在-36.0℃以下，其中11—16日最低氣溫為-40.7—-42.7℃，日本松干蚧在東豐的分布面積由2000年的3631.3 hm2劇減到2001年的310 hm2，到2002年春季日本松干蚧蟲口又恢復(fù)到以往高密度狀態(tài)，說明2001年夏秋季的氣象條件適宜其越夏代的生長及繁殖，且其自身繁殖力十分驚人。其次，東北地區(qū)的風(fēng)向有利于日本松干蚧繼續(xù)向北傳播。卵孵化期是日本松干蚧傳播的主要時(shí)期之一，5、6月份為越冬代成蟲產(chǎn)卵及卵孵化期，此期東北地區(qū)從春季的偏西風(fēng)向轉(zhuǎn)向偏西南風(fēng)向；8、9月份為越夏代成蟲產(chǎn)卵及卵孵化期，此期東北地區(qū)以西南風(fēng)為主[26]，這為日本松干蚧從遼寧向北傳播到吉林境內(nèi)和在吉林境內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)散傳播提供了可能。在吉林與遼寧接壤首次發(fā)現(xiàn)日本松干蚧的地點(diǎn)可以看出，山體為西北東南走向，以山脊為界南坡為遼寧清原，北坡為吉林梅河口。松干蚧疫情從南坡傳到山頂后，可以通過風(fēng)、雨水或自然擴(kuò)散傳到吉林境內(nèi)，然后在吉林蔓延擴(kuò)散。通過對日本松干蚧傳播路徑的實(shí)地考察，即使是玉米田中孤立的黑松林也受到日本松干蚧的為害，分析風(fēng)等自然傳播的可能性較大。即使是人為傳播，也要有從疫木向被害木轉(zhuǎn)移的過程，即便它有強(qiáng)大的繁殖能力，數(shù)量眾多，這一過程對日本松干蚧來說也是一個(gè)遙遠(yuǎn)而艱難的過程，因此日本松干蚧的生存能力和傳播能力不可小覷。

根據(jù)王石立[27]研究，東北氣候變暖主要表現(xiàn)于冬季，最低溫度升高幅度大于最高溫度的升高幅度。氣候變化除了對日本松干蚧自身生存的影響，還對其寄主松樹及天敵有影響，據(jù)王婷等[28]研究，生長季開始時(shí)最低溫度升高有利于延長生長季、與樹木年輪寬度成正比。氣候變暖有利于寄主松樹的生長發(fā)育，為日本松干蚧提供了豐富的食源。異色瓢蟲是日本松干蚧的天敵，氣候變暖有利于異色瓢蟲的生長發(fā)育和發(fā)生代數(shù)，對日本松干蚧的種群數(shù)量有一定抑制作用。另外，冬季氣候變暖有利于日本松干蚧的發(fā)生，同時(shí)經(jīng)歷過極端氣候事件如低溫或其它不良?xì)夂驐l件存活下來的日本松干蚧對不良環(huán)境有一定的抵抗能力，自身對不利的氣象條件適應(yīng)能力提高，有利于日本松干蚧的生存，這些方面綜合影響需進(jìn)一步探究。本文只分析了氣候因子變化對日本松干蚧擴(kuò)散的宏觀影響，為將來從氣候角度分析預(yù)測日本松干蚧能否進(jìn)一步向北擴(kuò)散奠定基礎(chǔ)，同時(shí)為日本松干蚧監(jiān)測和防控提供參考。

[1] McClure M S, Ji L Z. The effect on temperature and host to Matsucoccusmatsumurae distribution in Asia and America.Journal of Liaoning Forestry Science and Technology, 1988, (5): 72- 75.

[2] Shan G M, Gao J C, Gao L J, RenLW, YuY P, Pi Z Q, Cao L J, Li F, Cao Y K. Occurrence and development trend ofMatsucoccusmatsumuraeand its control in Jilin, China. Jilin Forestry Scienceand Technology, 2003, 32(3): 23- 28.

[3] Zhong XW, Wang Z M, Pi Z Q. An analysis ofMatsucoccusmatsumuraedistribution status and its spread probability in Jilin Province.ChinaPlantProtection, 2008, 28(3): 27- 29.

[4] LiHM, Han HX, Xue DY. Prediction of potential geographic distribution areas for the pine bark scale,Matsucoccusmatsumurae(Kuwana) (Homoptera: Margarodidae) in China using GARP modeling system. ActaEntomologicaSinica, 2005, 48(1): 95- 100.

[5] Lin C G, Wang Z M, Ma S H, Li X F, Peng G Z, Zhang L. The risk analysis ofMatsucoccusmatsumuraedispersal.Journal of Liaoning Forestry Science and Technology,2011, (5): 42- 44.

[6] Wang Z M, Du J S, ZhangL J, Zhong X W, Pi Z Q. The Analysis for the Pine Bark Scale,Matsucoccusmatsumurae(Kuwana)Invasion and Spread Possible in the Northeast China.Chinese Agricultural Science Bulletin, 2009, 25(10): 107- 111.

[7] Fan S R, Wang M L, Hu R J, Hu H L, Yang M D, Qiu X J, Lu M H, Du Z Q. The preliminary study onMatsucoccusmatsumuraedispersal path.Forest Pest and Disease,1984, (1): 6- 8.

[8] Xu F Y, Li G W. Effects of temperature, humidity and rainfall toMatsucoccusmatsumuraeparasitized nymphs. Practical Forestry Technology, 1985, (11): 24- 27.

[9] Zhou Y J, Zhang X D, Guo A H, Xiao Y, Zhao Y R. Application of the effective accumulated temperature model in the forecast of the occurrence period ofMatsucoccusmatsumuraenymph under natural conditions.Forest Pest and Disease, 2012, 31(4): 15- 17.

[10] Xiao Y, Fan X H, Zhao Y R, Huang F Y, Wang L R. Application of method of forecasting outbreak ofMatsucoccusmatsumurae. Journal of Liaoning Forestry Science and Technology,1999, (1): 31- 34.

[11] Cao L J. Study on disease prevention, interdiction and silvicultural measures ofMatsucoccusmatsumuraein Jilin province //Alien Pest Quarantine and Control Technology Symposium Proceedings. Nanjing: Entomological Society of China, Chinese PhytopathologicalSociety, 2005: 159- 165.

[12] Yuan F X, Liu S, Hu Y Q, Zhang Y S, Zhang T L. Effect of meteorological condition on overwintering mortality rate ofMatsucoccusmatsumurae.Chinese Journal of Agrometeorology,2012, 33(2): 310- 314.

[13] Jing XH, Kang L. Research progress in insect cold hardiness. ActaEcologicaSinica, 2002, 22(12): 2202- 2207.

[14] Jing XH, Kang L. Overview and evaluation of research methodology for insect cold hardiness. EntomologicalKnowledge, 2004, 40(1): 7- 10.

[15] Li B X, Chen Y L, Cai H L. Supercooling and insect cold hardiness. Entomological Knowledge, 1998, 35(6): 361- 364.

[16] Mei Z X, Li J Q. The physiological mechanism and influential factors of insect cold tolerance.Journal of Binzhou University, 2006, 22(3): 57- 61.

[17] Chen Y, Ma C S. Effect of global warming on insect: a literature review. ActaEcologicaSinica, 2010, 30(8): 2159- 2172.

[18] WaltersRJ, HassallM, TelferMG, HewittG M, PalutikofJP. Modelling dispersal of a temperate insect in a changing climate. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2006, 273(1597): 2017- 2023.

[19] Fischer D, Moeller P, Thomas SM, Naucke TJ, Beierkuhnlein C. Combining climatic projections and dispersal ability: amethod for estimating the responses of sandflyvector species to climate change. PLoS Neglected Tropical Diseases, 2011, 5(11): e1407.

[20] Jaeschke A, Bittner T, Reineking B, Beierkuhnlein C. Can they keep up with climate change?---Integrating specific dispersal abilities of protected Odonata in species distribution modelling. Insect Conservation and Diversity, 2013, 6(1): 93- 103.

[21] RobinetC, RoquesA, PanH, Fang G F, Ye J R, Zhang Y Z, Sun J H. Role of human-mediated dispersal in the spread of the pinewood nematode in China. PLoS ONE,2009, 4(2): e4646.

[22] Matsucoccus matsumurae Prevention Trials Cooperative Group in Liaoning Province. The investigation in propagation law ofMatsucoccusmatsumurae.Journal of Liaoning Forestry Science and Technology,1977, (3): 8- 14.

[23] The whole nation four provinces cooperation researchconference summary ofMatsucoccusmatsumurae. Journal of Liaoning Forestry Science and Technology,1975, (1): 8- 9.

[24] Shen F J, Hui B N, Hou Y. To exploreMatsucoccusmatsumuraedamage characteristics and control method in Dandong.Journal of Liaoning Forestry Science and Technology,1987, 5(4): 34- 45.

[25] Li y C.Matsucoccusmatsumuraecooperative research group held a symposium. Forest Pest and Disease,1985(1): 24- 24.

[26] Wang H Q, Wu Z Y. Jilin Climate. Beijing: Meteorological Press, 1997: 75- 82.

[27] Wang S L, Zhuang L W, Wang F T. Impacts of climate warming on thermal and moisture conditions in northeast China in recent 20 years. Journalof Applied Meteorological Science,2003, 14(2): 152- 164.

[28] Wang T, Yu D, Li J F, Ma K P. Advances in research on the relationship between climatic change and tree-ring width. ActaPhytoecologicaSinica,2003, 27(1): 23- 33.

參考文獻(xiàn):

[1] McClure M S, 姬蘭柱. 在亞洲和北美溫度與寄主對日本松干蚧分布的有效影響. 遼寧林業(yè)科技, 1988, (5): 72- 75.

[2] 山廣茂, 高峻崇, 高立軍, 任利偉, 于艷萍, 皮忠慶, 曹麗君, 李飛, 曹玉坤. 日本松干蚧疫情在吉林省發(fā)生發(fā)展趨勢及治理情況分析報(bào)告. 吉林林業(yè)科技, 2003, 32(3): 23- 28.

[3] 鐘曉巍, 王志明, 皮忠慶. 日本松干蚧在吉林省的分布現(xiàn)狀及其擴(kuò)散可能性分析.中國植保導(dǎo)刊, 2008, 28(3): 27- 29.

[4] 李紅梅, 韓紅香, 薛大勇. 利用GARP生態(tài)位模型預(yù)測日本松干蚧在中國的地理分布.昆蟲學(xué)報(bào), 2005, 48(1): 95- 100.

[5] 藺成閣, 王志明, 馬書華, 李秀峰, 彭廣增, 張來. 日本松干蚧擴(kuò)散的危險(xiǎn)性分析. 遼寧林業(yè)科技, 2011, (5): 42- 44.

[6] 王志明, 杜繼生, 張利軍, 鐘曉巍, 皮中慶. 日本松干蚧對東北地區(qū)的入侵及其蔓延可能性分析. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)2009, 25(10): 107- 111.

[7] 樊尚仁, 王美蓮, 胡潤吉, 胡鶴齡, 楊牡丹, 裘學(xué)軍, 盧苗海, 杜增慶. 日本松干蚧傳播途徑的初步研究. 中國森林病蟲,1984, (1): 6- 8.

[8] 徐福元, 李廣武. 溫、濕度和降雨對日本松干蚧寄生若蟲的影響. 林業(yè)實(shí)用技術(shù), 1985, (11): 24- 27.

[9] 周玉江, 張旭東, 郭安紅, 肖艷, 趙彥榮.自然變溫有效積溫模型研究及在日本松干蚧若蟲發(fā)生期預(yù)測上的應(yīng)用.中國森林病蟲, 2012, 31(4): 15- 17.

[10] 肖艷, 范學(xué)恒, 趙彥榮, 黃鳳玉, 王連榮.日本松干蚧發(fā)生期預(yù)測預(yù)報(bào)方法的應(yīng)用研究.遼寧林業(yè)科技, 1999, (1): 31- 34.

[11] 曹麗君. 吉林省日本松干蚧疫情預(yù)防、封鎖及營林措施的研究 //外來有害生物檢疫及防除技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文匯編. 南京: 中國昆蟲學(xué)會, 中國植物病理學(xué)會, 2005: 159- 165.

[12] 袁福香, 劉實(shí), 胡艷全, 張玉書, 張鐵利. 氣象條件對日本松干蚧越冬死亡率的影響.中國農(nóng)業(yè)氣象, 2012, 33(2): 310- 314.

[13] 景曉紅, 康樂. 昆蟲耐寒性研究. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 22(12): 2202- 2207.

[14] 景曉紅, 康樂. 昆蟲耐寒性的測定與評價(jià)方法. 昆蟲知識, 2004, 40(1): 7- 10.

[15] 李冰祥, 陳永林, 蔡惠羅. 過冷卻和昆蟲的耐寒性. 昆蟲知識, 1998, 35(6): 361- 364.

[16] 梅增霞, 李建慶. 昆蟲抗寒性的生理機(jī)制及影響因子. 濱州學(xué)院學(xué)報(bào), 2006, 22(3): 57- 61.

[17] 陳瑜, 馬春森. 氣候變暖對昆蟲影響研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 30(8): 2159- 2172.

[22] 遼寧省松干蚧防治試驗(yàn)協(xié)作組. 松干蚧的蔓延及傳播規(guī)律調(diào)查. 遼寧林業(yè)科技, 1977, (3): 8- 14.

[23] 全國四省松干蚧科研協(xié)作會議紀(jì)要. 遼寧林業(yè)科技, 1975, (1): 8- 9.

[24] 沈夫鈞, 回柏年, 侯義. 丹東地區(qū)日本松干蚧為害特點(diǎn)及防治方法的探討.遼寧林業(yè)科技, 1985, (4): 34- 45.

[25] 李永成. 日本松干蚧科研協(xié)作組舉行學(xué)術(shù)討論會.中國森林病蟲.1985, (1): 24- 24.

[26] 王惠清, 吳忠義. 吉林省氣候. 北京: 氣象出版社, 1997: 75- 82.

[27] 王石立, 莊立偉, 王馥棠. 近20年氣候變暖對東北農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水熱條件影響的研究.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào), 2003, 14(2): 152- 164.

[28] 王婷, 于丹, 李江風(fēng), 馬克平. 樹木年輪寬度與氣候變化關(guān)系研究進(jìn)展. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 27(1): 23- 33.

The impact of climate change on matsucoccus matsumurae dispersal in Northeast of China

YUAN Fuxiang1,*, LIU Shi1, HU Yanquan1, ZHANG Yushu2, DAI Yong3,CAO Rui3

1MeteorologicalScienceInstituteinJilin,Changchun130062,China2InstituteofAtmosphericEnvironmentChinaMeteorologicalAdministration,Shenyang110016,China3TheForestDiseaseandPestControlandQuarantineStationofMeihekouofJilinProvince,Meihekou135000,China

Based on the material of climate and Matsucoccus matsumurae dispersal, according to the dispersal areas and the climate characteristics of the place infested, the effect was analyzed about the main meteorological factors to Matsucoccus matsumurae dispersal in the northeastern China. The results showed that: the mean-minimum-temperature of every ten-day and month of January presented the increasing trend (r=0.86，P<0.05). The extreme-minimum-temperature in winter increased(r=0.93，P<0.01) slowly，too. The changes in temperature of the years had something to do with Matsucoccus matsumurae dispersal in the northeast of China. The more rapidly was Matsucoccus matsumurae dispersed, the higher had the pest population density and had the more serious extent of injury when the mean-minimum-temperature and the extreme-minimum-temperature in January were increased evidently in the 1970s and the 1990s of last century. Therefore there was a significant correlation between the minimum-temperature and Matsucoccus matsumurae dispersal. The higher the ten-year of the mean-minimum-temperature was, the faster Matsucoccus matsumurae dispersal was. The lower the minimum-temperature was, the slower its dispersal was. The great range of dispersal and outbreaking of Matsucoccus matsumurae took place in the years of high minimum-temperature in January. The minimum-temperature in January and the extreme-minimum-temperature in winter increasing were the main factors of Matsucoccus matsumurae dispersal. There was no relation between dispersal and variation of precipitation after conscious, air relative humidity and the maximum summer temperature.

Matsucoccus matsumurae；dispersal; climate change; northeast of China

國家自然科學(xué)基金(41175100); 公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY200906028)

2013- 02- 17; 網(wǎng)絡(luò)出版日期:2014- 03- 17

10.5846/stxb201302170272

*通訊作者Corresponding author.E-mail: yfx1998@sina.com

袁福香, 劉實(shí), 胡艷全, 張玉書, 戴勇, 曹蕊.氣候變化對中國東北地區(qū)日本松干蚧傳播擴(kuò)散的影響.生態(tài)學(xué)報(bào),2014,34(22):6711- 6721.

Yuan F X, Liu S, Hu Y Q, Zhang Y S, Dai Y,Cao R.The impact of climate change on matsucoccus matsumurae dispersal in Northeast of China.Acta Ecologica Sinica,2014,34(22):6711- 6721.