劉海鵬李子鈺梁魁景裴素儉龔俊良

(1.河北省濕地保護(hù)與綠色發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心，河北 衡水 053000；2.衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000；3.衡水市桃城區(qū)蔬菜技術(shù)推廣站，河北 衡水 053000)

衡水湖濕地是華北地區(qū)非常典型和重要的湖泊濕地，在調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源、保護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮著極其重要的作用[1]。衡水湖防護(hù)林為衡水湖湖北濱湖帶，植物資源十分豐富，其中種子植物53科176屬293種[2]。衡水湖防護(hù)林生態(tài)建設(shè)對(duì)衡水市創(chuàng)建國(guó)家森林城市，推進(jìn)水岸生態(tài)廊道建設(shè)，打造“一湖一帶”生態(tài)景觀，構(gòu)建中心城區(qū)綠色生態(tài)屏障，推動(dòng)環(huán)衡水湖生態(tài)涵養(yǎng)發(fā)展具備重要意義。

防護(hù)林作為社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要生態(tài)屏障，近些年國(guó)內(nèi)在防護(hù)林的大氣凈化、土壤修復(fù)和綜合治理方面開展了多學(xué)科和多層次的深入研究。王小玲等研究表明，上海環(huán)城林帶對(duì)近地面主要大氣污染物(PM2.5、PM10、NO2)有明顯的凈化作用，在林帶寬度為300m時(shí)，凈化效果最好[3]。防護(hù)林除了凈化空氣污染外，在降低土壤重金屬污染方面也有積極作用。岳軍妹等[4]調(diào)查了上海市外環(huán)林帶的土壤中的重金屬污染情況，發(fā)現(xiàn)綠色植物中的部分樹種具備較強(qiáng)的重金屬富集和轉(zhuǎn)移能力，對(duì)治理城市土壤重金屬污染有較好的作用。李吉玫等研究表明，烏魯木齊市不同功能區(qū)林帶的綠化樹種越豐富，植物覆蓋度越高，其林帶中的土壤重金屬污染越低[5]。

而防護(hù)林樹木在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，容易被各類害蟲危害，其中食葉害蟲具備爆發(fā)性強(qiáng)、危害面積大的特點(diǎn)[6]。相關(guān)研究表明，氣候條件與昆蟲的繁育、繁殖等生命活動(dòng)具有緊密的聯(lián)系，如適宜的溫度和濕度有利于昆蟲種群的發(fā)展，從而加劇食葉害蟲對(duì)樹木的危害[7]。

食葉類害蟲最常見的是鱗翅目的類群，如夜蛾、尺蛾、刺蛾等，其發(fā)生具有較強(qiáng)的周期性[8]，如1—4月是食葉類害蟲產(chǎn)卵、孵化的時(shí)期，5—8月是該類害蟲取食、發(fā)育和繁殖時(shí)期，也是造成危害最嚴(yán)重的時(shí)期[9]，以上階段受溫度、濕度等氣象條件直接影響。因此，研究衡水防護(hù)林食葉害蟲發(fā)生豐度與氣象條件的相關(guān)性，揭示氣象因子與蟲害之間的耦合機(jī)制，對(duì)環(huán)衡水湖防護(hù)林建設(shè)具有重要的生態(tài)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)地為衡水湖湖北濱湖防護(hù)林帶，該區(qū)域占地面積約214hm2，該人工栽培林均為溫帶落葉闊葉林，包括喬木林、灌木區(qū)和草本區(qū)等不同類型[10]。主要喬木物種優(yōu)勢(shì)物種為旱柳(Salix matsudana)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、火炬樹(Rhus Typhina)、白蠟樹(Fraxinus chinensis)、榆樹(Ulmus pumila)，灌木區(qū)個(gè)體數(shù)量較少，主要是火炬樹幼苗、檉柳(Tamarix chinensis)以及刺槐、白蠟樹幼苗組成，草本主要以茜草(Rubia cordifolia)為優(yōu)勢(shì)種，還有大量小藜(Chenopodium serotinum)、狗尾草(Setaria viridis)、狗牙根(Cynodon dactylon)等固堤保土的草本植物。

1.2 調(diào)查方法

以濱湖防護(hù)林為采樣中心，選擇合適的樣點(diǎn)環(huán)境。調(diào)查方法主要以燈光誘捕法為主，調(diào)查時(shí)間為2020年1—9月，在衡水湖濱湖防護(hù)林帶設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)位點(diǎn)，各位點(diǎn)均包括喬木、灌木和草本3個(gè)類型。每周調(diào)查2次，燈誘采集時(shí)間為19：00—24：00。詳細(xì)調(diào)查和記錄取樣范圍內(nèi)地面和植株上食葉害蟲的種類和數(shù)量，食葉害蟲種類的鑒定參考相關(guān)專著[11]。

1.3 氣象數(shù)據(jù)

試驗(yàn)期間氣象數(shù)據(jù)由衡水市氣象局提供，包括月均溫度、月均相對(duì)濕度和月均降雨量。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

將采集到的害蟲數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，然后用SPSS 25.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析，分析2020年各月的夜蛾科害蟲月誘捕數(shù)量(Y1)、尺蛾科害蟲月誘捕數(shù)量(Y2)、刺蛾科害蟲月誘捕數(shù)量(Y3)與該月的月均溫度(X1)、月均相對(duì)濕度(X2)、月均降雨量(X3)的相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 相關(guān)氣象資料

2020年1—9月氣象資料表明，見表1，2020年1—9月月均氣溫呈整體上升的趨勢(shì)，其中1月月均氣溫最低，6—8月月均氣溫相當(dāng)，其中8月月均溫度最高；2020年1—9月期間，月均相對(duì)濕度1—4月呈下降趨勢(shì)，6—8月呈上升趨勢(shì)，8月月均相對(duì)濕度最高，4月月均相對(duì)濕度最低；2020年1—9月月均降雨量整體呈上升趨勢(shì)，其中8月月均降雨量最高，1—3月月均降水量最低。

表1 2020年1—9月河北省衡水市相關(guān)氣象資料

2.2 防護(hù)林主要食葉類害蟲種群豐度

2.2.1 夜蛾科害蟲種群豐度

由圖1可知，2020年1—9月衡水湖防護(hù)林夜蛾科害蟲總量整體呈上升趨勢(shì)，始見于4月，但4月夜蛾科害蟲成蟲數(shù)量很少，5月開始，誘捕到的害蟲總量有所增加，于6月達(dá)到第1個(gè)發(fā)生高峰期，6月誘捕夜蛾科害蟲總量為495頭，隨后誘捕到的害蟲總量量呈減少趨勢(shì)，7月誘捕到的夜蛾科害蟲總量為294頭。于8月達(dá)到第2個(gè)發(fā)生高峰期，8月誘捕到的夜蛾科害蟲總量量為1129頭，從9月開始誘捕到的夜蛾科害蟲總量減少至15頭；總體來看，夜蛾科害蟲發(fā)生于4月，結(jié)束于9月。

圖1 防護(hù)林夜蛾科害蟲種群豐度

2.2.2 尺蛾科害蟲種群豐度

由圖2可知，2020年1—9月衡水湖防護(hù)林尺蛾科害蟲總量整體呈上升趨勢(shì)，始見于3月，從3月開始誘捕到尺蛾科害蟲成蟲，3—4月，尺蛾科害蟲總量極少，均少于5頭；自5月開始，誘捕到的尺蛾科害蟲總量緩慢上升，5—6月誘捕到的尺蛾科害蟲總量分別為15頭、26頭。從7月開始，誘捕到的尺蛾科害蟲總量急劇增加，達(dá)到發(fā)生高峰期，為151頭，從8月誘捕的尺蛾科害蟲總量逐步下降，8—9月誘捕到的尺蛾科害蟲總量分別為110頭、6頭；總體來看，尺蛾科害蟲發(fā)生于3月，結(jié)束于9月。

圖2 防護(hù)林尺蛾科害蟲種群豐度

2.3 刺蛾科害蟲

由圖3可知，2020年1—9月衡水湖防護(hù)林刺蛾科害蟲總量整體呈上升趨勢(shì)，始見于3月，隨后害蟲數(shù)量平穩(wěn)上升，3—5月誘捕到的刺蛾科害蟲總量分別為2頭、8頭、16頭；6—8月刺蛾科害蟲總量迅速增加，6月誘捕到的刺蛾科害蟲總量為23頭，7月誘捕到的刺蛾科害蟲總量為109頭，8月誘捕到的刺蛾科害蟲總量為418頭，達(dá)到發(fā)生高峰期，9月誘捕到的害蟲總量下降，為20頭?？傮w來看，刺蛾科害蟲發(fā)生于3月，結(jié)束于9月。

圖3 防護(hù)林刺蛾科害蟲種群豐度

2.4 氣象因子與食葉害蟲種群豐度的相關(guān)性分析

表2 衡水湖防護(hù)林食葉害蟲種群動(dòng)態(tài)規(guī)律與氣象因子的相關(guān)性

結(jié)果表明，夜蛾科害蟲種群動(dòng)態(tài)規(guī)律與月均降雨量(X3)呈顯著正相關(guān)，與月均溫度(X1)、月均相對(duì)濕度(X2)無顯著相關(guān)性；尺蛾科害蟲種群動(dòng)態(tài)規(guī)律與月均溫度(X1)、月均相對(duì)濕度(X2)、月均降雨量(X3)無顯著相關(guān)性；刺蛾科害蟲種群動(dòng)態(tài)規(guī)律與月均相對(duì)濕度(X2)、月均降雨量(X3)呈顯著正相關(guān)，與月均溫度(X1)無顯著相關(guān)性。

3 結(jié)論和討論

衡水湖防護(hù)林食葉害蟲發(fā)生豐度與全年的氣象條件有較密切關(guān)系。通過相關(guān)性分析揭示，防護(hù)林食葉害蟲種群數(shù)量變動(dòng)主要是月均降雨量和月均相對(duì)濕度等氣象因子綜合影響的結(jié)果，其他氣象因子間接對(duì)食葉害蟲種群數(shù)量起推動(dòng)作用。2020年8月月均降雨量和月均相對(duì)濕度達(dá)到全年最大，夜蛾科和刺蛾科害蟲種群數(shù)量也達(dá)到全年最高峰，說明月均降雨量和月均相對(duì)濕度的上升有利于食葉害蟲的生長(zhǎng)發(fā)育。另外，本研究發(fā)現(xiàn)月均溫度與食葉害蟲種群數(shù)量無顯著相關(guān)性。

氣候變化引起一系列環(huán)境生態(tài)問題的同時(shí)，對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲的發(fā)生產(chǎn)生了顯著的推動(dòng)作用。研究表明，蘋果蠹蛾的發(fā)生動(dòng)態(tài)與全年的氣象條件(溫濕度、降雨量)密切相關(guān)[12]，溫度和性別比例對(duì)草地螟生長(zhǎng)發(fā)育有顯著影響，其幼蟲發(fā)育期隨溫度的升高而縮短[13]，梨小食心蟲種群數(shù)量隨著降水量等氣候因素的變化而變化[14]。

此外，相關(guān)研究表明，林業(yè)害蟲發(fā)生程度受氣候變化影響也較顯著。如，2008—2018年，北京市林業(yè)害蟲發(fā)生總面積與該市年平均相對(duì)濕度呈顯著性正相關(guān)[15]，其中國(guó)槐尺蠖發(fā)生面積與平均相對(duì)濕度有關(guān)，美國(guó)白蛾發(fā)生面積則主要受平均氣溫和降水量影響，且各類害蟲溫度每升高1℃，其始見期都會(huì)提前1～6d不等，即溫度升高會(huì)促進(jìn)食葉類害蟲發(fā)生期提前。何麗娟等[16]結(jié)合2004—2020年甘肅省森林災(zāi)害和氣象數(shù)據(jù)，得出甘肅省森林災(zāi)害(蟲害和鼠害)的發(fā)生與冬季降水量呈極顯著正相關(guān)，森林蟲害和鼠害的發(fā)生面積隨冬季降水量的增大而增大。鄒全程等研究結(jié)果顯示，近幾十年，影響塞罕壩地區(qū)森林蟲害爆發(fā)的主要?dú)夂蛞蜃邮窃伦罡邷囟?，其次是月降水量，每年?—8月溫度達(dá)到最高時(shí)，森林蟲害的爆發(fā)也最為嚴(yán)重，月降水量的減少加劇了蟲害爆發(fā)的次數(shù)[17]。此外，戴長(zhǎng)春通過研究1971—2009年黑龍江省23個(gè)林業(yè)害蟲國(guó)家級(jí)中心測(cè)報(bào)點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)與蟲情數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在選定的7個(gè)氣象指標(biāo)中，年均溫度與黑龍江省林業(yè)害蟲發(fā)生程度的面積呈顯著正相關(guān)水平，年降水量與林業(yè)害蟲發(fā)生呈顯著負(fù)相關(guān)水平，即林業(yè)害蟲發(fā)生面積隨著溫度的增加而增大，隨著降水量的增加而下降，但不同種類的林業(yè)害蟲的發(fā)生與溫度、降水量的相關(guān)性不盡相同，存在一定的差異性。

根據(jù)本試驗(yàn)中的相關(guān)性分析可知，溫度與3類食葉害蟲發(fā)生量影響不大，降雨量對(duì)夜蛾科害蟲有一定影響，這與高佳惠、戴長(zhǎng)春等的研究有一致的地方，即氣象因子中的溫度和降雨量對(duì)蟲害發(fā)生有顯著影響。但在不同空間和時(shí)間尺度下，以哪種氣象因子為主，則受地域影響較大。且本研究存在時(shí)間尺度較小，僅為1年，衡水湖防護(hù)林也主要以濱湖防護(hù)林為主，與山地防護(hù)林相比，其受溫差變化也不是非常顯著，且研究地域也較小，故與國(guó)內(nèi)其他防護(hù)林害蟲研究結(jié)果具有一定的差異。此外，在實(shí)際研究中，若僅僅考慮溫度、降雨量和相對(duì)濕度還不能完全解釋3類食葉害蟲發(fā)生趨勢(shì)，還應(yīng)考慮防護(hù)林的樹木種類、數(shù)量、分布、管理水平和其他氣象因子等因素。

本研究通過對(duì)2020年衡水湖防護(hù)林食葉害蟲發(fā)生豐度與同期的氣象因子進(jìn)行大量采集分析，篩選影響的主要?dú)庀笠蜃?，得出衡水湖防護(hù)林食葉害蟲發(fā)生豐度與月降雨量有正比例關(guān)系。然而本文僅考慮一定地面氣象條件對(duì)衡水湖防護(hù)林發(fā)生發(fā)展的影響，但實(shí)際其發(fā)生發(fā)展除受地面氣象條件的重要影響外，還受蟲源基數(shù)、自身生物學(xué)特性、天敵情況及人為防治等綜合因素的影響，今后的研究中可結(jié)合衡水湖水溫、取食量試驗(yàn)及風(fēng)向等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，綜合各項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建食葉害蟲等級(jí)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)模型，為衡水湖防護(hù)林帶的綠色生態(tài)防控提供主要害蟲的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，為政府管理部門及時(shí)采取防范措施和有效防控提供科技支撐和決策依據(jù)。