王文帆，遲德富，梁素鈺，李琳，田松巖，劉延坤

（1.東北林業(yè)大學林學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江牡丹江森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，黑龍江 牡丹江157011；3.黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所，黑龍江 哈爾濱 150040）

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闊葉紅松混交林立地因子和林分因子對松梢象甲發(fā)生及危害的影響

王文帆1，2，3，遲德富1*，梁素鈺2，3，李琳1，2，3，田松巖2，3，劉延坤2，3

（1.東北林業(yè)大學林學院，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江牡丹江森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，黑龍江 牡丹江157011；3.黑龍江省森林工程與環(huán)境研究所，黑龍江 哈爾濱 150040）

抽樣調(diào)查黑龍江省伊春地區(qū)上甘嶺林業(yè)局2013年度闊葉紅松混交林遭受松梢象甲危害的24個林班、59個小班內(nèi)177塊樣地的立地和林分因子、受災(zāi)情況等，計算有蟲株率、蟲口密度、Simpson多樣性指數(shù)，分析闊葉紅松混交林立地因子和林分因子對松梢象甲發(fā)生及危害的影響。結(jié)果表明：在上甘嶺林業(yè)局闊葉紅松混交林中，南坡受松梢象甲的危害較北坡嚴重，南坡蟲害發(fā)生數(shù)是北坡的189.80%，占總有蟲樣方的52.54%，為主要受災(zāi)區(qū)域；將受災(zāi)樣地的有蟲株率與郁閉度值進行一元二次方程擬合，y = -12.689x2- 11.713x + 27.843，R2=0.666 4；將受災(zāi)樣地的有蟲株率與Simpson指數(shù)進行一元二次方程擬合，y = 0.001 3x2- 0.060 4x + 1.084 1，R2=0.720 8；隨著Simpson多樣性指數(shù)的增加和郁閉度的增加，有蟲株率有明顯降低的趨勢。松梢象甲蟲口密度與受災(zāi)林地的喬木平均樹高和平均胸徑呈顯著相關(guān)。

紅松闊葉混交林；松梢象甲；立地因子；林分因子

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松梢象甲（Pissodes nitidus Roelofs）又名松黃星象，隸屬鞘翅目，象甲科［1］，主要分布在中國、日本、朝鮮、韓國和俄羅斯遠東地區(qū)。該蟲在中國分布于黑龍江、吉林、遼寧、河南等省，寄主為紅松、樟子松、黑松、油松和赤松［2］。在黑龍江小興安嶺地區(qū)1年發(fā)生1代，多危害紅松幼樹的前一年主梢，幼蟲破壞疏導組織造成主梢枯死，引起幼樹分杈［3］，嚴重地塊被害率達75%以上［4］，對紅松的結(jié)實、木材質(zhì)量及出材率造成嚴重影響［5］。關(guān)于松梢象甲的研究主要集中于生活史［6］、幼蟲齡數(shù)及發(fā)育歷期［7-8］、生物學特性及發(fā)生規(guī)律［9］、寄生性天敵的調(diào)查與助遷［10-12］、觸角感器類型及分布［13］對植物源揮發(fā)物的行為反應(yīng)［14］、化學防治［15-16］。對該蟲的測報技術(shù)及危險性的研究主要有發(fā)生期測報研究［17］。楊柏林等［18］采用了坡向、紅松上層林郁閉度、紅松林木層郁閉度、透光撫育情況和寄生天敵5個指標，對松梢象甲的危害等級進行了預(yù)測。王瑞紅等［2］從該蟲的潛在危險性、寄主的經(jīng)濟重要性方面，采用有害生物危險性分析方法，對該害蟲進行了有害生物危險性綜合評價。

筆者于2013年6月下旬至7月下旬對黑龍江伊春地區(qū)上甘嶺林業(yè)局闊葉紅松混交林發(fā)生松梢象甲的樣地林型、郁閉度、受災(zāi)情況等進行了調(diào)查和分析，以期了解闊葉紅松林的組成和結(jié)構(gòu)因子、立地因子以及植物多樣性等對松梢象甲發(fā)生及危害的影響，尋找有效控制松梢象甲種群及危害的適宜林分組成、結(jié)構(gòu)、多樣性及立地條件，為采用群落管理的方式有效控制松梢象甲的危害提供依據(jù)。現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1　研究區(qū)概況

上甘嶺林業(yè)局所轄林區(qū)位于小興安嶺中段，施業(yè)區(qū)跨越小興安嶺南北兩坡，由3塊互不接壤的獨立區(qū)域組成。地理位置在北緯128°24′26″～129°11′01″，東經(jīng)47°51′25″～48°43′58″。全區(qū)總面積144 840 hm2，其中林地面積131 055 hm2，占總面積的90.5%；非林地面積13 785 hm2，占總面積的9.5%。森林覆蓋率為80.65%。行政區(qū)劃13個林場（所），全區(qū)南北長84 km，東西寬6 km。北溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫1 °C，無霜期110～125 d，四季分明。春秋兩季時間短促，冷暖多變，升降溫快，大風天多；夏季濕熱多雨；冬季嚴寒漫長，降雪天較多。地形屬于低山丘陵，中部高，南北低，地勢平緩；地帶性土壤以暗棕壤為主，其他非地帶性土壤有沼澤土、草甸土、泥炭土等。

松梢象甲主要發(fā)生于闊葉紅松混交林，闊葉喬木以蒙古櫟（Quercus mongolica Fiscn）、白樺（Betula platyphylla）為主，其他喬木有山楊（Populus davidiana）、樟子松（Pissodes sylvestris var. mongolica Litv.）、黑樺（Betula dahurica Pall）、水曲柳（Fraxinus mand- shurica）、冷杉（Abies nephrolepis）、紅皮云杉（Picea koraiensis）和魚鱗云杉（Picea jezoensis）等；灌木主要有毛榛子（Corylus mandshurica）、珍珠梅（Sorbaria sorbifolia）、胡枝子（Lespedeza daurica）、篤斯越橘（Vaccinium uliginosum）、越橘（Vaccinium vitisidaea）和刺玫（Rosa davurica Pall）等。

2　調(diào)查方法

根據(jù)上甘嶺林業(yè)局森林病蟲害防治檢疫站提供的林班記錄資料，結(jié)合林相圖和地形圖，對該林業(yè)局具有代表性的青山林場、溪水經(jīng)營所、查山經(jīng)營所、美林經(jīng)營所、衛(wèi)國林場和紅山經(jīng)營所6個林場（所）進行林分組成和結(jié)構(gòu)因子、立地因子、木本植物多樣性以及松梢象甲危害情況和蟲口密度進行調(diào)查。

2.1被害株率及蟲口密度調(diào)查

以小班為單位，對上甘嶺林業(yè)局的6個林場（所）的所有闊葉紅松混交林林班進行逐一調(diào)查。

在每個小班中部等高線的上下各20 m、30 m處劃出1條線（相當于劃出了4條平行線），采用沿著4條平行線隔株隨機抽樣方法，利用望遠鏡（尼康MONARCH 5 10×42）觀察紅松主梢是否失綠、枯黃或下垂。如果具有這些被害癥狀，記錄為被松梢象甲危害，否則記錄為未被害。每條平行線上至少調(diào)查100株紅松。

于2013年7月中、下旬在已經(jīng)確定有松梢象甲危害的每個小班內(nèi)，沿著4條平行線隔1株被害株選擇1株，人工上樹摘取被害的主梢，標記林班號、小班號、平行線順序號、樣株號等。每個小班至少取樣 20個主梢，剝?nèi)ケ缓χ魃业臉淦?，逐個檢查并記錄幼蟲數(shù)或蛹數(shù)。根據(jù)被害株率和每個被害主梢上松梢象甲的蟲口密度，計算出整個小班的平均蟲口密度。

2.2木本植物多樣性、林分因子和立地因子調(diào)查

2.2.1木本植物多樣性

在6個林場（所）的每個小班中，根據(jù)小班中部等高線中點的位置A，以小班中部等高線中點為標準地中心點，劃出1個20 m×20 m的標準地（A標準地），再沿著小班中部等高線，找到等高線中點與小班邊緣之間的2個中間點B和C，再分別以B和C點為標準地中心點，各設(shè)置1個樣方，即B和C標準地。在標準地A、B和C 中分別調(diào)查記錄直徑大于5 cm的喬木種類和株數(shù)。

在A、B和C標準地的對角線交點（以對角線交點為樣方中心點）和4個角上（沿標準地原有的2條邊），向標準地內(nèi)分別劃出1個5 m×5 m樣方，共設(shè)置5塊灌木調(diào)查樣方，調(diào)查直徑小于等于5 cm的喬木種類和株數(shù)以及灌木種類和株數(shù)。

2.2.2林分因子

在對木本植物進行多樣性調(diào)查的同時，利用博視樂手持激光測高儀（LR-400B）測量直徑大于5 cm的紅松樹高；利用圍尺測量直徑大于5 cm的紅松胸徑；利用不同型號（不同長度和內(nèi)徑）生長錐（Haglofs公司，瑞典 ）鉆取直徑大于5 cm的紅松胸徑處木質(zhì)部，讀取年輪，判斷紅松樹齡。

2.2.3立地因子

在對木本植物進行多樣性調(diào)查的同時，使用多功能坡度測量儀（JZC-B2型）測量每個標準地的坡度，每個標準地至少測定3次，結(jié)果取平均值；以每個小班中間等高線的海拔高度記為各個小班的海拔高度；根據(jù)每個小班所處的方位，按照8 方向法，將各個小班的方位記為東、東南、南、西南、西、西北、北、東北。

2.2.4木本植物 Simpson多樣性指數(shù)計算

木本植物Simpson多樣性指數(shù)的計算參照文獻［19］方法。

2.3數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)處理和圖表繪制采用Excel軟件；采用SPSS18.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

3　結(jié)果與分析

3.1松梢象甲危害樣地的分布

根據(jù)樣地調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計，上甘嶺林業(yè)局松梢象甲總防治面積有1 666.7 hm2，林分類型為紅松混交林，上層林木以蒙古櫟、樺樹為主，下層以紅松為主，立地條件是低濕地、疏林地，地勢稍緩，土層厚約30 cm，平均郁閉度0.6，林分衛(wèi)生較好，紅松被害皆呈塊狀分布，被害部位為主梢，極少部分危害側(cè)梢。相同小班內(nèi)不同林分組成和木本植物生物多樣性存在差異的樣地有蟲株率和蟲口密度存在差異。查山林場松梢象甲受災(zāi)樣地最多，為36塊，蟲害較嚴重。

表1　上甘嶺林業(yè)局2013年松梢象甲危害統(tǒng)計Table 1 Statitics of Pissodes nitidus infected sample plots at Shangganling Forestry Bureau (2013)

3.2受災(zāi)坡向分布

對受災(zāi)樣方坡向分布進行統(tǒng)計，通過圖1可以直觀看出，南坡（包括西南、東南）有蟲樣方數(shù)為93塊，為主要受災(zāi)區(qū)，北坡（包括西北、東北）為49塊，南坡有蟲樣方數(shù)是北坡的189.80%，占總有蟲樣方數(shù)的52.54%，為主要受災(zāi)區(qū)域。

圖1　松梢象甲坡向的雷達分布Fig.1 Influence of slope on the radar profile of Pissodes nitidus

3.3郁閉度與木本植物Simpson指數(shù)對有蟲株率的影響

選擇郁閉度和木本植物Simpson指數(shù)這2個指標來表征植物結(jié)構(gòu)特征，與有蟲株率進行擬合分析。

根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，將59個受災(zāi)小班郁閉度進行調(diào)查，其中衛(wèi)國林場65林班的19和20小班，受災(zāi)發(fā)生地郁閉度低于0.2，多樣性指數(shù)也過低，因此作一元線性關(guān)系分析時，只分析57個受災(zāi)小班，171塊樣方數(shù)據(jù)，分析時每個小班的3個樣方數(shù)據(jù)取平均值。

將郁閉度值與有蟲株率進行擬合，以一元二次方程擬合效果最好，擬合方程為y = -12.689x2-11.713x + 27.843，R2= 0.666 4。

通過對以上擬合方程的分析可知，在上甘嶺林業(yè)局林區(qū)，郁閉度高的樣方，松梢象甲的有蟲株率略低。松梢象甲發(fā)生的有蟲株率與郁閉度關(guān)系雖不是簡單的一元線性關(guān)系，但有蟲株率隨郁閉度的增加而降低，且存在一定的規(guī)律性。

同樣，將樣方的木本植物Simpson指數(shù)與有蟲株率進行一元二次擬合，獲得的方程為y = 0.001 3x2-0.060 4x + 1.084 1，R2= 0.720 8。當上甘嶺林區(qū)林地的木本植物Simpson指數(shù)升高時，松梢象甲發(fā)生的有蟲株率呈降低趨勢。利用拋物線頂點坐標公式，計算出Simpson指數(shù)為0.382 6時，是此拋物線的拐點，即Simpson指數(shù)為0.382 6時，有蟲株率達到最大值；Simpson指數(shù)大于0.382 6后，有蟲株率呈逐漸降低趨勢；當郁閉度小于0.382 6時，隨著Simpson指數(shù)不斷增加，有蟲株率呈逐漸增加趨勢。

3.4立地與林分因子對蟲口密度的影響

利用Pearson相關(guān)系數(shù)，分析松梢象甲危害的57個小班的坡度、海拔、林齡、平均樹高、平均胸徑與蟲口密度的關(guān)系。由表2可以看出，松梢象甲的蟲口密度與受災(zāi)林方的喬木平均樹高和平均胸徑均呈顯著相關(guān)（P＜0.05），但與坡度、海拔及平均樹齡無顯著相關(guān)性。

表2　松梢象甲蟲口密度與立地及林分因子的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation of site and stand factors with population density of Pissodes nitidus

4　討論

研究表明，當木本植物Simpson指數(shù)升高時，闊葉紅松混交林松梢象甲有蟲株率出現(xiàn)明顯的降低趨勢，說明木本植物多樣性豐富對于抵御松梢象甲的發(fā)生有一定的作用。將有蟲株率與郁閉度進行擬合，擬合度R2= 0.666 4，有蟲株率隨郁閉度的增加而降低，且存在一定的規(guī)律性，林分郁閉度越大，紅松有蟲株率越小，反之則越大，這與紀玉和等［20］研究結(jié)果相同。還有研究表明，林相整齊的林分、垂直結(jié)構(gòu)復雜的封山林分與林下植被稀少林相殘破的未封山林分相比，植食性昆蟲類群變化不大，封山育林使天敵類群的種類和數(shù)量增加，使得封山林分內(nèi)昆蟲群落隨時間變得更加復雜和穩(wěn)定［21-23］，對于喜光類昆蟲，郁閉度的增大，林內(nèi)光照減弱，對其生長發(fā)育有一定的抑制作用［24-25］，松梢象甲也是喜光性昆蟲，本研究結(jié)果映證了這一結(jié)論。

坡向、坡位、坡度等立地因子強烈影響著生物多樣性空間格局［26］，與病蟲害的發(fā)生存在著非直接關(guān)系。將松梢象甲蟲口密度與林分因子作相關(guān)分析顯示，蟲口密度與受災(zāi)林方的喬木平均樹高和平均胸徑均呈顯著相關(guān)（P＜0.05），與坡度、海拔、林齡沒有明顯相關(guān)。

5　結(jié)論

通過大樣本采樣的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)在上甘嶺林業(yè)局闊葉紅松林中，松梢象甲的發(fā)生因坡向不同而存在差異，南坡受災(zāi)較北坡嚴重，南坡受災(zāi)樣方數(shù)是北坡的189.80%，占總受災(zāi)樣方的52.54%，為主要受災(zāi)區(qū)域，提示應(yīng)在北坡營造紅松混交林。

郁閉度和Simpson指數(shù)分別與有蟲株率進行一元二次方程擬合，結(jié)果表明，當Simpson指數(shù)升高，郁閉度增加時，松梢象甲有蟲株率出現(xiàn)降低趨勢。建議在松梢象甲發(fā)生嚴重地區(qū)加強撫育管理，在林緣、林中裸露處栽種闊葉樹，增加郁閉度，減輕松梢象甲對紅松的危害。

松梢象甲的蟲口密度與受災(zāi)林地的喬木平均樹高呈顯著相關(guān)（P＜0.05），與受災(zāi)林地的喬木平均胸徑呈顯著相關(guān)（P＜0.05）。

建議人工林的建設(shè)從考慮生態(tài)恢復和保護生物多樣性角度出發(fā)，構(gòu)建搭配合理的混交林及林下次要成分，如草本植物和蕨類植物，增加森林群落整體多樣性，以增強闊葉紅松混交林對外來干擾的耐受性。

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責任編輯：羅慧敏

英文編輯：羅 維

Influence of the site factors and stand factors of broad-leaved Korean pine mixed forest on its resistance to Pissodes nitidus Roelofs

Wang Wenfan1，2，3， Chi Defu1*，Liang Suyu2，3， Li Lin1，2，3， Tian Songyan2，3， Liu Yankun2，3
（1.School of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin 150040， China； 2.Mudanjiang Forest Ecosystem Research Station， Mudanjiang， Heilongjiang 157011， China； 3.Heilongjiang Forestry Engineering and Environment Institute，Harbin 150040， China）

To analyze the influence of site factors and stand factors on the occurrence of Pissodes nitidus and the damage caused by Pissodes nitidus， the site factors，stand factors and the damage caused by Pissodes nitidus in 177 sample plots （with 24 compartments，59 sub-compartments）in broad-leaved Korean pine mixed forest were investigated，and the percentage of insect-infected trees， population density， Simpson diversity index were calculated. The result showed that the damage of P. nitidus on broad-leaved Korean pine mixed forest at the south slope was more serious than that in the north slope and the disease incidence of the south slope was 189.80% as much as that of the north slope. The disease incidence of the south slope accounts for 52.54% of the total samples， thus the south slop is the main morbidity region. When the percentage of insect-infected trees in the damaged area and the canopy density were fitted ， the equation y = -12.689x2- 11.713x + 27.843 was obtained，and the correlation coefficient R2=0.666 4. When the percentage of insect-infected trees in the damaged area and Simpson diversity index were fitted， the equation y = 0.001 3x2- 0.060 4x + 1.084 1 was obtained，and the correlation coefficient R2=0.720 8. The results indicated that with the increase of the Simpson diversity index and canopy density， the infection rate of pests was obviously decreased. The P. nitiduspopulation density is significantly correlated with the average tree height and diameter at breast height of the arbor.

broad-leaved Korean pine mixed forest； Pissodes nitidus Roelofs； site factors； stand factors

王文帆（1982—），男，黑龍江哈爾濱人，博士，副研究員，主要從事森林保護和林業(yè)生態(tài)學研究，276576665@qq.com；*通信作者，遲德富，教授，主要從事森林保護研究，chidefu@126.com

S763.4

A

1007-1032（2016）04-0393-05

2015-12-11 修回日期：2016-01-25

國家科技支撐計劃項目（2012BAD19B0704）；國家自然科學基金項目（41275154， 31370649）；黑龍江省科技攻關(guān)項目（GA09B201-05，GC12C203）；黑龍江省財政基金項目（2013-05SCZ）；黑龍江省省院合作項目（HZ201211）