神農架林區華山松大小蠹擴散規律研究

洪承昊??曾博 查玉平 華祥 王少明 陳京元

摘要：為摸清神農架林區華山松大小蠹擴散規律。查閱了華山松大小蠹侵害的本底資料，分析了華山松大小蠹的發生趨勢，研究了華山松大小蠹危害和海拔、年均高、低溫的關系。結果表明：神農架林林區中西部，特別是高海拔地區危險性高，海拔1 822 m以上區域華山松大小蠹發生嚴重，海拔高度和疫情受害面積呈現正相關，擬合方程為Y=657571 43+374119 05X-30238 1X2，相關系數R2為0927 04，但不顯著；年均高、低溫和華山松大小蠹危害面積表現出相同的線性關系，年均低溫在7～9 ℃，年均高溫在16～20 ℃呈現正相關，多項式擬合方程Y=4656 18E9-4626 45E6X+1 149226 85X2，相關系數為0871 89。

關鍵詞：華山松大小蠹；海拔；溫度；趨勢分析

中圖分類號：S76文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2017）04-0036-06

Study on Dendroctonus armandi Diffusion Regular Pattern in Shennongjia Forestry District

Hong Chenghao（1）Zeng Bo（2） Zha Yuping（1）Hua Xiang（3）Wang Shaoming（2） Chen Jingyuan（1）

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Hubei Pest and Disease Prevention StationWuhan430070；

3.Shennongjia Pest and Disease Prevention StationShennongjia442499）

Abstract： Shennongjia is a significant natural enviroment protection area， has plentiful plant resource in this area， Pinus armandii is the main coniferous forest in forest zone. In resent years， P.armandii has been serious destoried by Dendroctonus armandi. Selected the infected area background data in the past few years， analysized the occurrence trend and the relationship of different altitude and average annual temperature with D.armandi，assesment the difussion area. Result shows the status of pest will be a high occurred situation in the central and west part， especially in the high altitude region.It was a serious damage above 1 822 m， and the altitude has a positive correlation with infected area， the fitted equation is Y=657.571 43+374.119 05X-30.238 1X2，R2 is 0.927 04， but nonsignificant. Annual average high and low temperature has the same linear correlation with the damaged area of D.armandi，annual average low and high temperature is 7 ℃ to 9 ℃ and 16 ℃ to 20 ℃， the fitted equation is Y=4.656 18E9-4.626 45E6X+1 149.226 85X2，R2 is 0.871 89.

Key words：Dendroctonus armandi Tsai et Li；altitude；temperature；trend analysis

神農架被譽為“華中屋脊”，地理位置獨特，是中國旅游勝地，境內風景怡人，林區內動植物資源豐富[1]。華山松（Pinus armandii）屬松科（Pinaceae）松屬常綠喬木，中國特有種，主要位于秦嶺山地，大巴山脈，為海拔分布最高的松屬種[2]。近年來，隨著神農架機場、保障安居工程等一批工程的建設實施，林區內植被遭到不同有害生物侵害，華山松作為林區內的主要樹種，分布面積廣，為有害生物侵染提供了有利條件[3-7]。

華山松大小蠹（Dendroctonus armandi），屬鞘翅目（Coleoptera）、小蠹科（Scolytidae）、大小蠹屬，是中國特有種[8-10]，分布于湖北、四川、甘肅等地[5，11-12]。在神農架地區，華山松大小蠹在4月底開始羽化成蟲，到10月止，主要危害30 a生以上的健康華山松，以幼蟲寄生在華山松韌皮部內側及木質部表層，鉆蛀性強，取食華山松韌皮部，進而誘導其他小蠹入侵危害[13-14]，受侵染的華山松最快在60 d內枯死，因此華山松大小蠹嚴重威脅著神農架林區的華山松生態健康。

華山松大小蠹蟲體小，44～45 mm[15]，活力強。在其繁殖擴散中，因其需要找到新的寄主棲息地來完成生活世代[16-18]，具有一定的飛行能力，在林區高海拔地區風力大，為華山松大小蠹的隨風飛行擴散提供了有力條件[19]，因此研究景觀尺度上環境條件對華山松大小蠹擴散有現實意義。昆蟲行為活動受氣候環境影響較大，特別是溫度是影響昆蟲發育和繁殖的關鍵因子。溫室效應的增強，全球溫度逐步升高，研究溫度對華山松大小蠹擴散和爆發的影響顯得尤為重要。因此本文針對華山松大小蠹，分析歷史本底資料基礎，在不同海拔定點調查了華山松大小蠹的危害情況，并結合歷史同期溫度，以期找出華山松大小蠹和海拔、溫度的相關聯系，為及早治理華山松大小蠹提供理論支持。endprint

1研究地簡介

神農架林區位于中國第二第三級階梯交界處，地處湖北省西部邊陲，東接湖北保康，西與重慶市巫山縣毗鄰，地理位置得天獨厚，屬大巴山脈東延余脈。林區地處東經 109°56′～110°58′，北緯31°15′～31°75′，林區總面積70 467 hm2。平均海拔1 800 m，最高峰神農頂海拔3 1054 m。神農架屬中亞熱帶向亞熱帶過渡帶，氣溫偏涼且多雨，年均溫度106 ℃，年均降雨量 1 306～1 722 mm，年均日照時數1 8583 h[20]。神農架的氣溫隨海拔每上升100 m，氣溫降低1 ℃左右，境內不同地點的氣溫從20 ℃至37 ℃。林區林地占林區面積85%以上，森林年凈增長量29 m3[21]。境內生物多樣性豐富，各類植物3 700多種，各類動物1 060余種[22-23]。華山松是林區高山林地的優勢樹種，喜光，適生1 400 m以上，林區分布面積廣，樹齡30 a以上。

林區首次于上世紀90年代年在神農架自然保護區發現華山松大小蠹，陰峪河6667 hm2華山松林幾乎毀滅殆盡，之后開始慢慢擴散，近年來再次爆發。近年來危害面積均在千公頃以上，擴散勢頭嚴峻。林區森林資源和礦產資源豐富，是湖北省乃至中國主要的木材基地之一，人工林占到全區森林面積30%左右，海拔1 600 m以上多為針闊混交林和常綠針葉林，華山松分布面積廣，為入侵性害蟲華山松大小蠹侵害提供了條件。

2數據來源和分析方法

2.1數據來源及處理

本底調查資料來源于全省森林資源二類清查數據，經過重分類，編譯，提取等形成松類分布；高程數據選取SRTMDEM 90 m分辨率原始高程數據，來源于中國科學院計算機網絡信息中心國際科學數據鏡像網站，經過提取、剪切，重分類計算形成神農架林區的海拔分布圖（圖1）。

松類分布面積及華山松大小蠹危害數據來源于神農架森林病蟲害防治檢驗檢疫總站及保護區林管局，選取被害率作為衡量研究地華山松大小蠹危害情況，即：

被害率=年被害面積÷寄主面積×100%；

根據歷史發生情況，神農架林區保護區最先于2008記載危害數據，從2012年開始在其他地區發現危害，因此從全林區分析危害情況數據起止年份為2008年至2015年。觀測點溫水林場從2012年開始有記載被害情況，因此選取2012年開始分析被害情況與海拔、溫度之間的關系。

從危害的絕對值看，自然保護區受害面積是最大的，發病也是最早的，其后依次是紅坪林場、溫水林場、紅花朵林場、木魚林場和紅坪鎮，如圖2所示。

2.2分析方法

本文基于華山松大小蠹侵害的華山松作為統計對象，用同期受害面積和年被害率表示華山松大小蠹的種群量和擴散趨勢，統計華山松大小蠹的危害情況時，以鄉鎮為單位進行，根據危害情況，將研究區分為危害區、偶發區、安全區和無害區；危害區指自2012年開始往后一直有危害的地區，偶發區是指僅僅在某年或某些年受到侵害，但其他年份無受害，安全區是指沒有寄主植物的地區，無害區是指有寄主分布，但截止目前還未受到侵害的區域。

根據圖1可知，林區的松類主要分布在1 000 m海拔以上地區，特別是中高海拔1 500 m以上地區。在發生嚴重區域分析海拔高度和華山松大小蠹的流行關系；在發生危害較為嚴重的區域，分析林斑海拔高度和華山松大小蠹的關系，分析方法采用多項式線性擬合，以各林場為研究對象，統計觀察樣點的海拔及各研究華山松大小蠹被害情況；其次在疫情嚴重的溫水林場，根據被害情況，將觀察點分為高海拔區（2 500 m以上）、中高海拔（1 800～2 500 m）和中海拔（1 800 m以下），進一步分析具體海拔和華山松大小蠹疫情的關系，海拔分類情況見表1，采用線性多項式擬合，分析平臺為Originpro75。

林區自然保護區于2008年開始記載華山松大小蠹的危害，只有于2012年在其他林場（鄉鎮）發現華山松大小蠹危害，危害逐步加重，2012年后林區華山松分布面積總體保持一致。每年之間被害數據的差異較小，因而選擇2008年、2012年和2015年三個關鍵時間點，采用GIS平臺輸出結果直觀反應華山松大小蠹的侵害情況，能夠詳細了解華山松大小蠹的擴散規律。

在神農架林區溫度差異較大，冬季低溫可在零下6 ℃，高溫可在30℃以上，且晝夜溫差大。由于疫情統計的年份起于2012年，一直到2015年，因此選取同期歷史溫度，將歷史每天高低溫進行相加再除以天數，得出年均高低溫，具體見表2。以年均最高溫和最低溫作為因子分析與華山松大小蠹危害面積的百分率之間的關系，采用線性多項式擬合，分析平臺為Originpro7.5。

3結果與分析

3.1華山松大小蠹發生現狀及趨勢

從圖2可知，疫區在2008年到2015年發生面積有增大趨勢；從整個區域看，國家自然保護區的受害面積是最大的，增長和降低的趨勢也是最顯著的，其次是紅坪林場和溫水林場，均超過600 hm2的危害面積，發生趨勢也是先增長，到2015年有一個下降，可能和砍伐量有關；紅坪鎮、紅花朵林場和木魚林場發生危害面積在700 hm2以下，紅坪鎮和紅花朵林場都是2012至2014年增長，2015年下降，木魚林場是2014年就得到了降低；木魚鎮僅僅在2014年有66.67 hm2的危害。

從歷史的發生趨勢上看（圖3），整體擴散趨勢由西向東北方向，且年平均發生面積呈發生增大的趨勢，結合神農架地區的數字高程圖，在高海拔地區危險性較高，受害的面積有增大的趨勢。表明在自然保護區、紅坪林場、溫水林場、紅花朵林場、木魚林場和紅坪鎮依舊是華山松大小蠹的高危險區域。特別是林區中西部地區，有大面積華山松分布，因此危險性高，需采取有效隔離和預防措施。

3.2華山松大小蠹與海拔的關系endprint

通過分析研究區不同區域的平均海拔，與不同區域的被害百分率之間的關系，建立華山松大小蠹危害程度和海拔之間的相關性。如圖4所示，從研究區幾個受害的林場看，隨著海拔的升高，被害率逐漸變高，線性擬合曲線顯示呈正相關，擬合方程為Y=657571 43+374119 05 X-30238 1 X2，相關系數R2為0927 04。

其次在受害較為嚴重的溫水林場，且觀察較為方便的溫水林場作為定點，觀測點海拔及樣點見圖3，調查結果詳見表2。總體上來看，華山松大小蠹的疫情地區主要集中在海拔較高的地區，發生呈現出危害點逐漸增多的趨勢，且2012年到2014年呈現快速增大的趨勢。從觀測點的危害情況看，海拔在1 756 m以下的區域發生危害少，到1 822 m 開始呈現明顯的危害面積擴大的趨勢，一直到2 252 m為一個危害嚴重的區域，到2 550 m處，危害又變得更加嚴重，因此在區分海拔時，將1 635 m到1 756 m作為中等海拔地區。1 822～2 252 m作為中高海拔帶，高于2 550 m為高海拔帶。低于1 600 m海拔的區域由于寄主面積分布較少，暫時未發現受害華山松，高海拔（2 500 m以上地區）的寄主面積也較少，所以危害的總面積還是明顯小于中高海拔地區。高海拔區域觀測點的歷年合計發生面積為52713 hm2，中高海拔區域歷年發生面積為86486 hm2，中等海拔的區域歷年發生危害面積是7107 hm2。其中中高海拔的發生危害面積是最大且最嚴重的，即海拔在1 800 m以上至2 300 m以下。

3.3華山松大小蠹發生與溫度的關系

溫度是森林有害生物爆發于流行的關鍵因子[24]，全球溫度的升高是不爭的事實，年平均溫度對森林病蟲害有著顯著的影響[25]。華山松大小蠹的流行與擴散受到溫度的影響較大，圖5所示，年均低溫與年被害率的關系呈現負相關，R值為-0527 97，P值為0472 03，隨著年均低溫的降低，被害率降低；年均高溫的結果顯示出，隨著平均溫度的上升，被害率有緩慢增大的趨勢，線性擬合結果表示R值為0475 08，P值為0524 92。

4討論

神農架林區是我國重要的物種資源庫，生物基因庫，地理位置獨特，生物多樣性高，尤其神農架林區地處高海拔山區，生態資源的保護尤為重要。華山松大小蠹是近年來危害神農架地區華山松的重要有害生物，傳播擴散快，逐年呈現加重的趨勢。因此從景觀尺度研究華山松大小蠹的流行與擴散對控制其趨勢十分緊迫 [26-27]，這也是現階段控制有害生物的手段之一。

神農架林區各地海拔差異大，晝夜溫差大，因此各林場鄉鎮溫度差異大，給防治華山松大小蠹帶來許多問題，許多研究表明溫度對大小蠹具有顯著的影響[28-29]，本文在對歷史本底資料分析的基礎上，對華山松大小蠹的發生情況和趨勢做了研究與預測，除隨機因子的影響外，從長粒度的時空格局來看，全球氣溫呈現逐步升高的趨勢，本文研究結果表明華山松大小蠹危害與溫度在一定范圍內有正相關性，也為及早預防華山松大小蠹提供了科學支持。在高海拔地區更是華山松大小蠹的高風險區，該地區受環境氣候影響更大，溫度的變化異常顯著，更易導致該地區受華山松大小蠹危害。

群落和種群間的寄生和互生是研究的重點和難點，華山松大小蠹疫點區域被害樹木均呈現零星的分布，呈現跳躍式的發生情況；因此華山松大小蠹種群選擇性寄生或攻擊某些華山松具有明顯的趨向性，因而華山松受到侵染后個體產生的變化對研究華山松大小蠹的擴散具有一定的現實意義，還需要更多研究加以證明。景觀格局和生物種群具有一定的相關性，隨著林區一批工程的啟動，景觀空間格局產生了變化，土地利用類型轉換頻繁，人為活動強度逐年加大，現階段對于疫點和疫情的控制依然為砍伐為主，然而砍伐后的處理非常不及時和不恰當，人為造成疫點源的擴散和傳播，文中疫情嚴重區域和高發區域也都在國道兩側，說明人為活動強度對華山松大小蠹等有害生物的影響也開始增多，因此景觀時空格局的轉化和華山松大小蠹的流行擴散之間的關系還需要進一步深入研究。

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（責任編輯：夏劍萍）endprint