張伶俐，成 坤，牛麗君，阮文哲

(1.長(zhǎng)白山氣象局，吉林 二道白河 133613；2.長(zhǎng)白山氣象與氣候變化吉林省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 二道白河 133613；3.長(zhǎng)白山科學(xué)研究院，吉林 二道白河 133613)

長(zhǎng)白山紅松闊葉林為地帶性植被類型[1-3]，是生物多樣性豐富地區(qū)，有著代表溫帶森林的動(dòng)物區(qū)系.研究表明，低海拔紅松徑向生長(zhǎng)主要受生長(zhǎng)季降水限制，中海拔和高海拔紅松徑向生長(zhǎng)主要受當(dāng)年7月氣溫限制，尤其是低溫的限制作用明顯[4].春季4月是紅松由休眠進(jìn)入生長(zhǎng)季的關(guān)鍵時(shí)期，氣溫升高有助于地溫升高和林地積雪融化，促進(jìn)紅松根系活動(dòng)和地上部分萌動(dòng)，有利于生長(zhǎng)[5].紅松與長(zhǎng)白山物種豐富度關(guān)系密切，對(duì)維持生態(tài)系統(tǒng)群落完整性具有重要意義[6]，因此，紅松球果蟲(chóng)害問(wèn)題值得關(guān)注.近年來(lái)，受全球氣候變化及人工采摘球果的影響[7]，長(zhǎng)白山地區(qū)紅松球果螟發(fā)生率整體呈上升趨勢(shì)，且波動(dòng)較大，對(duì)當(dāng)?shù)厣稚锒鄻有援a(chǎn)生了影響，對(duì)許多以紅松種子為食的動(dòng)物構(gòu)成了威脅.已有關(guān)于長(zhǎng)白山地區(qū)球果螟發(fā)生及感染因素的研究，開(kāi)展了初步的統(tǒng)計(jì)工作.球果螟蟲(chóng)害研究在我國(guó)起步較早，其破壞紅松球果的研究已經(jīng)比較深入，發(fā)現(xiàn)了球果螟生長(zhǎng)與氣象因子的關(guān)系[8].本次研究將分析長(zhǎng)白山1999—2017年氣象因子與紅松球果螟發(fā)生率的相關(guān)性，為監(jiān)測(cè)和防治森林病蟲(chóng)害提供科學(xué)依據(jù).

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省東南部的長(zhǎng)白山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(41°23′～42°36′N，126°55′～129°08′E)，該地氣候?qū)贉貛Т箨懠撅L(fēng)性氣候，冬季長(zhǎng)，寒冷干燥；夏季短，溫?zé)岫嘤?；春季風(fēng)大干燥，天氣多變；秋季涼爽短暫.

1.2 樣本采集

球果蟲(chóng)害率調(diào)查地點(diǎn)在長(zhǎng)白山寒蔥溝一帶，海拔710～860 m，采樣時(shí)間為2000—2017年每年8月.氣象數(shù)據(jù)為1999—2017年長(zhǎng)白山二道氣象站和東崗氣象站的常規(guī)觀測(cè)資料，兩個(gè)氣象站的海拔分別為721.4 m和774.0 m，歷年氣象因子平均值采用1981—2010年數(shù)據(jù).

1.3 數(shù)據(jù)分析

分析紅松球果螟年度發(fā)生率與氣象因子關(guān)系.分析當(dāng)年蟲(chóng)害發(fā)生率與當(dāng)年1—8月氣象因子的相關(guān)性，并與前一年9—12月氣象因子進(jìn)行落后交叉相關(guān)分析.計(jì)算公式：R=CORREL(array1，array2)，其中：數(shù)組array1代表氣象因子；數(shù)組array2代表球果螟年度發(fā)生率.氣溫采用兩個(gè)氣象站月平均值，降水量、光照時(shí)間為兩站月平均總值，大風(fēng)日數(shù)為春季(3—5月)日平均風(fēng)力在6級(jí)(10.8 m/s)以上或陣風(fēng)達(dá)7級(jí)以上的日數(shù)，冬季極端低溫日數(shù)指前一年12月至當(dāng)年2月日最低氣溫≤-32 ℃的日數(shù).氣象資料經(jīng)過(guò)距平處理，降水量采用距平百分率.

1.4 球果螟生活史及感染率劃分

臧楠[9]的研究表明，吉林省現(xiàn)有5種梢斑螟分布，分別為冷杉梢斑螟(Dioryctriaabietella(Densis et Schiffermuller))、赤松梢斑螟(Dioryctriasylycstrella(Ratzeburg))、松小梢斑螟(DioryctriapryeriRegonot)、微紅梢斑螟(DioryctriarubellaHampson)和許茨云杉梢斑螟(DioryctriaschuetzeellaFuchs)，其中前4種為害紅松.參照吉林省東部山區(qū)球果螟生活史[8]可知：長(zhǎng)白山球果螟生活史以老熟幼蟲(chóng)過(guò)冬，越冬幼蟲(chóng)翌年4月下旬開(kāi)始活動(dòng)，直至6月下旬仍有越冬幼蟲(chóng)活動(dòng).5月下旬越冬幼蟲(chóng)陸續(xù)老熟開(kāi)始化蛹(具體化蛹日期根據(jù)氣溫回升情況判定)，6月中旬發(fā)現(xiàn)卵，成蟲(chóng)開(kāi)始羽化，6月下旬為化蛹末期.幼蟲(chóng)于7月上旬開(kāi)始孵化，此時(shí)也為羽化盛期，后交尾產(chǎn)卵，7月下旬為產(chǎn)卵盛期，8月中、下旬為產(chǎn)卵末期，8月下旬為羽化末期，羽化期約兩個(gè)月左右.9月中旬開(kāi)始進(jìn)入越冬期，直至9月下旬幼蟲(chóng)全部離開(kāi)球果，進(jìn)入樹(shù)梢越冬.

本文定義球果螟發(fā)生率為k.級(jí)別劃分：k≤10%，微度；10%50%，重度.

2 研究結(jié)果

長(zhǎng)白山球果螟發(fā)生率與氣象因子的相關(guān)性見(jiàn)表1.由表1可知：前一年12月降水量、11月降水量和當(dāng)年5月降水量與當(dāng)年球果螟發(fā)生率相關(guān)性好；前一年9月氣溫與球果螟發(fā)生率正相關(guān)，前一年11月和12月日照時(shí)間與球果螟發(fā)生率負(fù)相關(guān)，球果螟發(fā)生率與前一年冬季極端低溫日數(shù)和低溫強(qiáng)度明顯相關(guān)，1月累積積溫距平對(duì)球果螟發(fā)生率有指示意義.

表1 長(zhǎng)白山球果螟發(fā)生率與氣象因子相關(guān)系數(shù)Tab.1 Correlation coefficient between the incidence of Dioryctria abietella Schiff and meteorological factors in Changbai Mountain

2.1 降水量與紅松球果螟發(fā)生率的關(guān)系

1999—2017年18 a通過(guò)0.05顯著性檢驗(yàn)的臨界值為0.46.計(jì)算球果螟發(fā)生率與氣象因子的相關(guān)系數(shù)可知：與降水量距平百分率相關(guān)明顯的氣象因子有前一年12月降水量(R=0.52，P=0.032<0.05)、前一年11月降水量(R=0.46，P=0.042<0.05)和當(dāng)年5月降水量(R=0.53，P=0.009 5<0.01).見(jiàn)圖1.作為保護(hù)屏障，降水可以提高越冬幼蟲(chóng)的存活率.由圖1可見(jiàn)：前一年12月和當(dāng)年5月降水特別多，球果螟發(fā)生率較高(2005年).5月降水量也與球果螟發(fā)生率正相關(guān)，此時(shí)長(zhǎng)白山球果螟越冬幼蟲(chóng)陸續(xù)外出活動(dòng)，降水多，植被含水量高，有利于球果螟進(jìn)入樹(shù)梢鉆食為害.

2.2 前一年9月氣溫與紅松球果螟發(fā)生率的關(guān)系

由表1可知：前一年9月氣溫與球果螟發(fā)生率正相關(guān)(R=0.46，P=0.042<0.05)，說(shuō)明球果螟幼蟲(chóng)進(jìn)入冬眠時(shí)對(duì)氣溫有要求，9月氣溫高有利于幼蟲(chóng)進(jìn)入紅松枝干冬眠.9月氣溫距平變化趨勢(shì)對(duì)球果螟發(fā)生率較上一年增減也有較好的指示意義.同時(shí)，9月氣溫高的年份，其降水量也呈略多趨勢(shì).前一年 9月溫度距平與球果螟發(fā)生率關(guān)系見(jiàn)圖1.

長(zhǎng)白山紅松球果螟4月下旬開(kāi)始活動(dòng)，并于5月下旬陸續(xù)化蛹，故5月上旬和中旬是紅松球果螟越冬幼蟲(chóng)外出活動(dòng)的旺盛時(shí)期，但5月整體溫度變化與球果螟發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)(R=-0.33)，差異不顯著.球果螟發(fā)生率高值年(2005年和2016年)4—5月溫度變化見(jiàn)圖3.由圖3可知：球果螟發(fā)生率高的年份4月回暖(日平均氣溫較歷年同期偏高6 ℃)偏早，或回暖晚但回暖明顯(連續(xù)5 d日平均氣溫偏高4 ℃以上)；球果螟低發(fā)生率年(如2010年)，4月回暖晚，整體溫度偏低，且5月回暖快且溫度偏高.再結(jié)合降水看，在化蛹過(guò)程中，5月前期溫度越低、降水越多越有利于球果螟幼蟲(chóng)外出活動(dòng).5月長(zhǎng)白山區(qū)多東北冷渦、低空切變活動(dòng)，有利于持續(xù)降水發(fā)生，5月末也正是越冬幼蟲(chóng)轉(zhuǎn)化為蛹的時(shí)期，故階段性高、低溫也是預(yù)測(cè)球果螟發(fā)生率的著眼點(diǎn).

2.3 日照時(shí)間與球果螟發(fā)生率的關(guān)系

由落后交叉相關(guān)分析可知：前一年11月和12月的日照時(shí)間與球果螟發(fā)生率負(fù)相關(guān)，其中11月系數(shù)為-0.48，12月為-0.46，均通過(guò)了0.05信度檢驗(yàn)，此時(shí)日照時(shí)間越短越有利于球果螟越冬幼蟲(chóng)生存.

2.4 極端低溫與球果螟發(fā)生率的關(guān)系

由圖4 a可知，前一年冬季(前一年12月至當(dāng)年2月)日最低氣溫≤-32 ℃的時(shí)間波動(dòng)較大.其中，1999—2001年顯著上升，之后明顯下降再上升，2001年達(dá)到峰值(20 d)，2000年是次峰值(18 d)，2004年為10 d，都集中在1月份.通過(guò)相關(guān)性分析可知：極端低溫日數(shù)多年感染率最低，相關(guān)系數(shù)高達(dá)-0.78(P<0.01)，日最低氣溫≤-32 ℃可能接近越冬幼蟲(chóng)死亡的臨界溫度，2000年和2001年極端低溫持續(xù)時(shí)間和極端低溫強(qiáng)度達(dá)到近30 a極值，該年球果螟發(fā)生率也是最低的(不足2%).由此可見(jiàn)，前一年冬季極端低溫日數(shù)越多、溫度越低預(yù)示著存活的越冬幼蟲(chóng)越少，其對(duì)當(dāng)年發(fā)生率低的貢獻(xiàn)最大.

圖4 b可知：春季大風(fēng)日數(shù)與球果螟發(fā)生率沒(méi)有顯著關(guān)系，但通過(guò)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)白山地區(qū)球果螟發(fā)生率具有明顯的空間分布特征，后期可以重點(diǎn)分析二道站和東崗站風(fēng)向與觀測(cè)樣本地風(fēng)向的變化規(guī)律，詳細(xì)分析風(fēng)向?qū)η蚬l(fā)生率空間分布的影響.

2.5 積溫對(duì)球果螟發(fā)生率的影響

與極端低溫日數(shù)不同，累積積溫表明某一時(shí)期內(nèi)累積氣溫變化情況，兩者對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量預(yù)估和病蟲(chóng)害發(fā)生率預(yù)測(cè)[10-11]都有一定的指示意義.由相關(guān)分析可知，1月累積積溫與球果螟發(fā)生率呈正相關(guān)(R=0.30)，差異不顯著.借助1981—2017年1月累積積溫距平值分析積溫對(duì)球果螟發(fā)生率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖5.由圖5可知：近37 a長(zhǎng)白山二道站1月累積積溫距平呈上升趨勢(shì)，增長(zhǎng)率為3.1 ℃/a.其中，有兩個(gè)低谷期，分別為1981年和2000年；21世紀(jì)以來(lái)，連續(xù)2 a積溫距平為負(fù)值的分別為2000—2001年和2011—2012年，但只有2000年和2001年累積積溫特別低，而這兩年球果螟發(fā)生率不足2%，故1月累積積溫較歷年同期明顯偏低也可作為球果螟發(fā)生率較低的一個(gè)判據(jù).

3 結(jié)論與討論

本文研究表明：氣溫、降水、光照、冬季極端低溫和累計(jì)積溫是影響長(zhǎng)白山地區(qū)球果螟發(fā)生率的主要?dú)庀笠蜃?幼蟲(chóng)轉(zhuǎn)化為越冬幼蟲(chóng)時(shí)氣溫回升有利于次年球果螟發(fā)生；前冬多降雪有利于越冬幼蟲(chóng)存活；秋末偏暖、日照時(shí)間偏多對(duì)次年球果螟發(fā)生有正貢獻(xiàn)；當(dāng)年5月降水、1月累積積溫、冬季極端低溫對(duì)球果螟發(fā)生率預(yù)測(cè)有指示意義.由于紅松球果螟生長(zhǎng)史極不規(guī)律，同時(shí)，采集的球果螟發(fā)生率數(shù)據(jù)單一，未實(shí)地考察球果螟發(fā)育各個(gè)階段對(duì)氣象因子的響應(yīng)，因此，未構(gòu)建紅松球果螟發(fā)生率預(yù)測(cè)模型.本次研究也發(fā)現(xiàn)，6—8月氣象因子與球果螟發(fā)生率的相關(guān)系數(shù)不高.今后將進(jìn)一步開(kāi)展球果螟生長(zhǎng)發(fā)育各個(gè)階段是否存在致死高溫，夏季階段性高、低溫對(duì)球果螟繁殖的影響研究.