江西吉安松褐天牛發生與林分因子關系研究

曾 城，周 峰，彭龍慧*，彭志勇

(1．江西農業大學，江西南昌330045;2．吉安市森林病蟲防治檢疫站，江西吉安343100)

松褐天牛(Monochamus alternatus Hope)是松材線蟲的主要傳播媒介［1］，也是江西松林的重要鉆蛀性害蟲。至2013年，松褐天牛在江西54個縣(區、市)均有發生，發生面積達4．03萬hm2，呈現進一步擴散的趨勢［2］。吉安市位于江西省中部，是江西主要的用材林基地，林業用地為173．33萬hm2，其中松林面積達54．95萬hm2。松褐天牛在吉安市松林中發生普遍，所轄13個縣(市、區)中安福、吉安、吉水等11個縣(市、區)松林均發生松褐天牛［3］。為摸清江西吉安松褐天牛發生的影響因素，也為有效控制松材線蟲病在江西吉安傳播擴散，該文對江西吉安松褐天牛發生與松林林分因子的關系進行了研究。

1 材料與方法

1．1 試驗點選擇 試驗地點在江西省吉安市境內馬尾松林區。分別在吉安市吉州區興橋鎮、吉安縣敦厚鎮、吉安縣天華山、泰和縣橋頭鎮、泰和縣碧溪鎮、井岡山市茨坪鎮、井岡山市拿山林場各選取1處試驗點，在井岡山市廈坪鎮選取2處試驗點，共設置9個試驗點，45塊樣地。

1．2 研究方法

1．2．1 調查方法。野外調查分別于2014年3月和2014年

10月進行。在林間踏查的基礎上，在不同試驗點分別選取5塊20 m×20 m具有代表性的樣地，記錄樣地的林分類型、林分組成、坡向、海拔、郁閉度、地被覆蓋率和坡度，在樣地內采用五點取樣法隨機抽取10株馬尾松，測量其冠幅、林齡、樹高和胸徑，計算平均值。調查樣地內衰弱木樹高0～2 m范圍內的松褐天牛侵入孔數。參照陳順立等［4-5］的方法，以馬尾松2 m以下樹干上松褐天牛幼蟲蛀入孔數來估測整株松褐天牛幼蟲的蟲口數量。

1．2．2 數據的量化。設因變量Y為松褐天牛的蟲口數量，自變量X項中郁閉度為X1、地被覆蓋率為X4、樹齡為X5、平均胸徑為X6、平均樹高為X7、冠幅為X8、坡度為X9、海拔為X11。將各調查值輸入電腦進行計算，其他指標均通過量化轉換后輸入，轉換方式如下:

林分類型X2:天然林、人工純林分別用1、2表示。

林分組成X3:采用馬尾松所占林分的比例數表示，馬尾松純林用1表示。

坡向類型X10:根據國家森林資源調查標準［6］，將研究區的坡向劃分為陽坡、半陽坡、半陰坡和陰坡，分別用1、2、3、4表示。

1．2．3 數據分析。采用SPSS 17．0統計軟件對調查的11個林分因子進行主成分分析。將11個林分因子與蟲口發生量進行偏相關分析，比較各因子的顯著性。將蟲口數量和林分因子進行逐步回歸分析，建立蟲口數量和主要林分因子的多元線性回歸方程。

2 結果與分析

通過對吉安林區調查所獲得的數據進行主成分分析，計算各因子的負荷量、特征值及貢獻率，分析松褐天牛蟲口數量與林分因子的關系。并進一步將各林分因子與松褐天牛蟲口數量進行逐步回歸分析，篩選出對松褐天牛蟲口數量發生程度影響較大的關鍵因子，建立回歸方程。

2．1 主成分分析 通過對郁閉度X1、林分類型X2、林分組成X3、地被覆蓋率X4、樹齡X5、平均胸徑X6、平均樹高X7、冠幅X8、坡度X9、坡向類型X10、海拔X11等自變量進行主成分分析，得出結果。由表1可知，貢獻率依次從第一主成分到第四主成分逐漸減小，前4個主成分所積累的貢獻率分別為48．666%、63．850%、77．559%、87．097%，說明用前 4 個主成分能基本代表全部指標信息。

由表1可以看出郁閉度X1、地植被覆蓋率X4、平均胸徑X6、冠幅X8和海拔X11在第一主成分中所占比重較大。這5個因子中，郁閉度X1、平均胸徑X6和冠幅X8基本代表著林木的健康情況，林木的樹勢越強，越能抵抗病蟲害的入侵，從而影響松褐天牛的發生［7］。地植被覆蓋率高代表生物多樣性豐富，使得生物之間的相互制約能力增強，從而影響松褐天牛的種群數量。不同的海拔影響著氣候條件的變化，繼而影響寄主植物和松褐天牛種群數量的分布，有調查顯示較高的海拔不利于松褐天牛的發生［8］。對第二主成分作用最大的是坡度X9，坡度X9的大小代表著地形的變化，坡度較大的地形小，生境之間交錯重疊，使松褐天牛發生不易大范圍擴散。對第三主成分作用最大的是林分類型X2和林分組成X3，林分類型X2包含人工純林和天然林，人工純林樹種較為單一，生態結構也比較簡單，昆蟲種類和天敵均較少，食物鏈較簡單，松褐天牛種群所受制約也少，容易大規模發生。而天然林林分結構較為豐富，存在著害蟲和天敵的食物鏈，生態系統較為穩定，對松褐天牛種群的制約力也更多，更不易大規模的發生。對第四主成分作用最大的是坡向類型X10，不同生物有不同的生物學特性，而山坡的坡向或方向會影響到林分內的光照、溫度和濕度等環境因子，因此對生物的種類與數量也將產生顯著影響。

表1 前4個主成分的因子負荷量、特征值與貢獻率

2．2 逐步回歸分析

2．2．1 偏相關性分析確定關鍵因子。通過逐步回歸分析松褐天牛蟲口數量和林分因子的關系，根據各因子偏相關系數的高低，確定其對松褐天牛發生影響的重要程度。根據這個原則對11個林分因子進行偏相關系數分析(表2)。由表2可以看出郁閉度X1、地被覆蓋率X4和平均胸徑X6對松褐天牛種群數量的偏相關系數分別為 -0．810、-0．809和-0．798，說明對松褐天牛發生程度影響較為關鍵的林分因子有郁閉度X1、地被覆蓋率X4和平均胸徑X6。

表2 各自變量的偏相關系數

2．2．2 松褐天牛蟲口數量和關鍵林分因子的回歸分析。將松褐天牛蟲口數量分別與郁閉度、地被覆蓋率、林木平均胸徑等關鍵林分因子進行回歸分析，與郁閉度、地被覆蓋率、林木平均胸徑進行多元回歸分析，依照回歸關系建立的線性回歸模型及與三者之間的多元回歸關系建立的多元線性回歸模型見表3。

(1)郁閉度與松褐天牛種群數量。將松褐天牛種群數量與郁閉度X1進行回歸分析，得回歸方程如下:Y=-102．400 X1+72．711(R2=0．655，P ＜0．01)，根據回歸方程可知郁閉度與松褐天牛種群數量存在著顯著的負相關性，林內郁閉度越大，光照強度相對減小，林內的溫度也隨之降低，相對濕度增高。溫度與松褐天牛成蟲出孔初始期和高峰期早遲有著密切的聯系［9］。因此林內郁閉度的大小對松褐天牛的生長和發育起著一定的抑制作用。

(2)地被覆蓋率與松褐天牛種群數量。對松褐天牛種群數量與地被覆蓋率X4進行回歸分析，得回歸方程如下:Y=-61．494X4+56．964(R2=0．654，P ＜0．01)，可見，二者之間存在著負相關性。隨著林地植被覆蓋率的提高，松褐天牛種群數量也相應降低。林地植被覆蓋率高天牛數量少的原因可能是林地植被覆蓋率高代表生物多樣性高，生物之間的制約能力加強，減小了松褐天牛種群的擴散能力。

(3)林木平均胸徑與松褐天牛種群數量。對松褐天牛種群數量與林木平均胸徑進行回歸分析，得回歸方程如下:Y=-4．955X6+80．330(R2=0．637，P ＜0．01)，可見，二者之間存在著負相關性。隨著馬尾松平均胸徑的增大，松褐天牛的種群數量具有下降的趨勢。平均胸徑的大小在一定程度上反映了馬尾松林的長勢，在相同的環境和氣候條件下，胸徑大的馬尾松林發生程度也相對較低。

(4)多元線性回歸模型。將郁閉度X1、地被覆蓋率X4和平均胸徑X6這3個因子與松褐天牛種群數量進行回歸分析，建立多元回歸模型，得回歸方程如下:Y=-2．030X1-37．070X4-2．870X6+78．680(R2=0．776，P=0．009 ＜0．01)，模型具有顯著性。說明林間這3個因子在某種程度上影響著松褐天牛種群數量的發生。建立多元線性回歸模型是為了對松褐天牛種群數量與林分因子進行風險評估。在松褐天牛實際應用中可以根據模型中所需的環境因子，對林分松褐天牛發生危害風險程度進行評估，為防治松褐天牛提供科學依據。

3 小結與討論

(1)運用主成分分析法對江西吉安馬尾松林內45塊樣地內郁閉度X1、林分類型X2、林分組成X3等11個林分因子進行分析，提取出的前4個主成分較準確地反映了11個林分因子的基本信息。通過降維發現郁閉度X1、地被覆蓋率X4、平均胸徑X6、冠幅X8和海拔X11對江西吉安松褐天牛的發生貢獻較大，這5個因子均與林木健康情況、林間生態環境和氣候條件有關。

(2)通過將郁閉度X1、林分類型X2、林分組成X3等11個林分因子與松褐天牛種群數量進一步進行偏相關系數分析，郁閉度X1、地被覆蓋率X4和馬尾松平均胸徑X6對松褐天牛種群數量的影響為極顯著，且均呈負相關性。

(3)將顯著因子郁閉度X1、地被覆蓋率X4和馬尾松平均胸徑X6分別與松褐天牛種群數量進行回歸分析，得出各自的回歸方程，相關性均為極顯著。再將地被覆蓋率X1、郁閉度X4和馬尾松平均胸徑X6與松褐天牛種群數量Y進行多元線性回歸，建立的多元線性回歸模型Y=-2．030X1-37．070X4-2．870X6+78．680(R2=0．776，P=0．009 ＜0．01)，相關性顯著，進一步說明江西吉安松褐天牛的發生與松林的郁閉度、地被覆蓋率和馬尾松平均胸徑有密切關系。因此，在實際工作中，應重點對郁閉度小、地被覆蓋率低和生長狀況不良的馬尾松松林中松褐天牛的發生情況進行監測和防治，及時有效地控制松褐天牛和松材線蟲病在江西吉安的傳播擴散。

［1］肖剛柔．中國森林昆蟲［M］．2版．北京:中國林業出版社，1991．

［2］彭龍慧，劉子瑩，張金波．松墨天牛對江西松林生態環境的危險性分析［J］．安徽農業科學，2010，38(27):15010-15011，15013．

［3］周峰，彭龍慧，彭志勇，等．吉安市松材線蟲病傳播風險及防控對策與措施研究［J］．生物災害科學，2014，37(2):159-162．

［4］陳順立，王玲萍，黃金聰，等．松墨天牛幼蟲在馬尾松樹上垂直分布的研究［J］．福建林學院學報，2001，21(4):297-300．

［5］曾城，周峰，彭龍慧，等．松褐天牛在江西吉安的分布特點及蟲口數量預測研究［J］．農業災害研究，2015，5(6):7-9．

［6］國家林業局．森林資源規劃設計調查技術規程:GB/T 26424-2010［S］．北京:中國標準出版社，2011:1-14．

［7］丁德貴．黃山風景區松材線蟲病風險性評估和管理［D］．合肥:安徽農業大學，2006．

［8］姚松．林分因素與松墨天牛數量關系及其補充營養階段狀況的研究［D］．合肥:安徽農業大學，2008:25-35．

［9］朱錦茹，柴希民，何志華．溫度和光照對松褐天牛生長的影響［J］．浙江林業科技，2001，21(4):26-27．