景觀尺度上對天津地區楊樹潰瘍病誘發因子的研究

胡瑞瑞 劉寶生 白鵬華 高冠群

摘??? 要：為明確生物和非生物因子對楊樹潰瘍病（Botryosphaeria dothidea）發生（發病率和病情指數）的影響，進而為天津地區楊樹人工林潰瘍病的生態控制提供理論指導。本研究在天津各區縣的楊樹林中設立中尺度景觀樣地，并以其為研究對象，調查景觀位置、楊樹品種、林齡、土壤養分、地形、楊樹生長勢和人工管理7個因子及楊樹潰瘍病的發病率和病情指數，采用方差分析、相關性分析和多重比較分析各項因子與楊樹潰瘍病之間的關系。結果表明：在景觀尺度上，楊樹潰瘍病的發生與生物因子（楊樹品種、林齡、樹勢以及管理方式）和非生物因素（景觀位置和地形）密切相關。與樹勢強弱和管理精細程度呈極顯著正相關（P<0.01），但與土壤成分無顯著相關性。1年生楊樹潰瘍病病情顯著低于9年生楊樹;洼地、管理粗放和農田防護林楊樹潰瘍病發生更重。毛白楊品種在天津地區抗潰瘍病能力強于‘歐美楊-107’和‘中林-46’。本研究說明在景觀尺度上栽植抗楊樹潰瘍病的品種、建立良好的立地條件和加強營林管護是防治楊樹潰瘍病的重要生態控制措施。

關鍵詞：楊樹潰瘍病;發病率;病情指數;景觀尺度

中圖分類號：S763.7????????? 文獻標識碼：A????????? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2022.03.014

Study on Inducing Factors of Poplar Canker Disease in Tianjin at Landscape Scale

HU Ruirui1， LIU Baosheng1， BAI Penghua1， GAO Guanqun2

（1. Institute of Plant Protection， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 30038， China; 2.Information Institute， Tianjin Academy of Agricultural Sciences， Tianjin 300192， China）

Abstract： In order to clarify the effects of biological and abiotic factors on the occurrence （disease incidence and disease severity index） of poplar canker disease（Botryosphaeria dothidea）， and provide theoretical guidance for poplar forest management and ecological control and prevention of canker disease in Tianjin area.Mesoscale landscapes were set up in the forests in Tianjin， taken as the research object.The landscape position， the poplar varieties， stand age， soil composition， landform， poplar vigor and artificial management level as well as poplar canker disease incidence and disease severity index were invested. Then use analysis of variance， correlation analysis and multiple comparison analysis to know the relationship between various factors and the poplar canker disease.The results showed that the occurrence of poplar canker disease was closely related to biological factors （poplar varieties， stand age， tree vigor and management level） and abiotic factors（landscape position and landform） at landscape scale.The occurrence of poplar canker disease was positively correlated with tree vigor and management level （P<0.01）， but was not significantly correlated with soil composition.The canker disease of 1-year-old poplar was significantly lower than that of 9-year-old poplar.Poplar canker disease occurred more seriously in depression， extensive management and farmland shelterbelt.The resistance ability of Populus tomentosa to canker was stronger than that of 'Populus euramericana-107' and 'Zhonglin-46' in Tianjin.This study showed that planting varieties resistant to poplar canker disease on landscape scale， establishing good site conditions and strengthening forest management and protection were important ecological control measures to control poplar canker disease.

Key words： poplar canker disease; incidence of a disease; disease severity index; landscape scale

楊樹是楊柳科（Salicaceae）楊屬（Populus）樹種的統稱[1]，在中國廣泛種植，其栽培歷史已有千年之久[2]。因其具有生長速度快、材質好等優點，所以楊樹已成為人造板及纖維用材的重要加工原料[3-4]。此外，楊樹因其適應范圍廣而成為各地區植樹造林、生態恢復、凈水固碳和防風固沙的重要林業樹種[5]。然而長期以來，楊樹人工林因頻繁遭受潰瘍病病原菌（Botryosphaeria dothidea （Moug.） Ces. & De Not）的侵染[6]而導致楊樹潰瘍病發生流行，使生態環境和經濟遭受嚴重的破壞和損失[7]。截至2011年，天津地區楊樹人工林面積已有11.3萬hm2，占總林地的面積的50%以上;楊樹潰瘍病常年病株率在30%～50%，是楊樹林地主要病害之一[8]。因此，在景觀尺度上，開展潰瘍病誘發因子研究顯得尤為必要和迫切。

景觀病理學是將景觀生態學的概念和方法融入到森林病理學中，形成的一個日益重要的跨學科領域。通過利用景觀概念和數學工具、空間建模方法和景觀度量分析，已證明對調查植物病原菌的傳播和樹木病害的發生（發病率和病情指數）是有用的[9-10]。目前，國內學者利用景觀病理學的方法和理論對楊樹人工林病害發生機制的研究尚屬少見，該項研究在天津地區更是空白。我國僅有馬志剛等[2]利用該方法在河南省清豐縣研究了生物和非生物因子對楊樹潰瘍病的影響。

鑒于上述原因，本研究在景觀尺度上調查了天津地區楊樹人工林潰瘍病在不同景觀位置、楊樹品種、生長勢、林齡、土壤養分、地形和人工管理條件下的發生情況，以期在景觀尺度上明確誘發楊樹人工林潰瘍病的誘發因子，為提出生態治理楊樹潰瘍病提供理論指導。

1 材料和方法

1.1 樣地設置

在天津市靜海區、武清區和薊州區3區各設立一個中尺度景觀樣地（10×10 km），每個中尺度景觀樣地中再設立小樣地（25×25 m）。

1.2 調查方法

在每塊小樣地中調查并記錄樣地的地形、所處景觀位置和楊樹的林齡以及該樣地的管理水平。楊樹潰瘍病的發病率采用踏查法進行調查，記錄樣地內楊樹總株數和患病樹木株數。病情指數采用“五點法”，即在每塊樣地內的4個角及中心各取2株，共10株楊樹進行調查，計算得樣地病情指數。發病率和病情指數計算公式如下：

發病率（%）=×100（1）

病情指數=×100（2）

每個樣地內采用五點抽樣法，在取點處挖掘土壤剖面，使用環刀（100 cm3）收集各點0～20 cm的土樣，削平環刀表面，蓋好，帶回實驗室測定。將各樣地五點的土樣混合，在室內充分陰干、過篩后，使用土壤養分速測儀（TPY-8A）測定各土樣的銨態氮、速效磷、速效鉀含量寄土壤含鹽量。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel 2007處理實驗數據，采用SPSS軟件（22.0版）進行單因素方差分析并作LSD檢驗（α = 0.05）和相關性分析（Pearson相關系數），采用Origin作各因子影響病害發生的雙柱雙軸圖。2 結果與分析

2.1 林分特征與楊樹潰瘍病的關系

在不同樹齡的楊樹林地中，楊樹潰瘍病均表現為隨著林齡的增加，發病率和病情指數逐漸升高的趨勢（圖1-A）。9年生楊樹潰瘍病發生更重，但在統計學上與3年生和5年生楊樹的發病程度差異不顯著。在景觀尺度上，楊樹潰瘍病的發病率和病情指數在不同楊樹品種上存在顯著差異（F=52.287，P<0.01;F=34.223，P<0.01）。3個品種楊樹中，‘中林-46’潰瘍病發生最嚴重，發病率和病情指數顯著高于‘歐美107’和毛白楊;毛白楊對楊樹潰瘍病的抗性最強（圖1-B）。

楊樹潰瘍病的發病率和病情指數均隨著楊樹樹勢的減弱顯著上升（F=97.271，P<0.01;F=60.711，P<0.01）。圖2結果顯示，當楊樹樹勢較弱時，潰瘍病的平均發病率高達37.79%，病情指數均值為15.64。而樹勢較強的楊樹林潰瘍病的平均發病率為14.57%，病情指數均值為3.76。

2.2 立地特征與楊樹潰瘍病的關系

在3種地形中，洼地處的楊樹林潰瘍病發病率和病情指數均顯著高于平地和崗地處（F=26.300，P<0.01;F=17.202，P<0.01）（圖3-A）。在3種景觀位置中，農田防護林發病率和病情指數顯著高于行道林和河堤防護林，但行道林和河堤防護林的發病率和病情指數無顯著差異（圖3-B）。

表2顯示了在景觀尺度上各樣地楊樹潰瘍病的發生和土壤主要成分含量的關系。Pearson相關性分析表明，天津地區楊樹潰瘍病發生的嚴重程度與銨態氮、速效磷、速效鉀和土壤含鹽量無顯著相關性。但楊樹潰瘍病病情指數與銨態氮呈負相關，與土壤其它3種成分的含量呈不同程度的正相關。

2.3 人工管理與楊樹潰瘍病的關系

研究區楊樹人工林管理水平可分為良好、中等和粗放3種方式。良好管理指進行定期修剪、施肥和除草等農事活動，而粗放管理的林地則沒有采用上述方法進行仔細管理，中等管理管理介于二者之間。方差分析結果表明，總體上楊樹潰瘍病的發病率和病情指數在3種管理方式下存在顯著差異（F = 95.354，P<0.01;F= 85.036，P<0.01），其中粗放管理下的發病率均值高達39.81%，顯著高于管理水平良好的楊樹林潰瘍病發病率均值（14.57%）。良好和中等管理水平下的楊樹潰瘍病的病情指數差異不顯著，但二者均顯著低于粗放管理水平下的楊樹潰瘍病的病情指數（圖4）。

3 結論與討論

本研究結果表明：在景觀尺度上，楊樹潰瘍病的發生與生物因子（楊樹品種、林齡、樹勢以及管理方式）和非生物因素（景觀類型和地形）有密切的關系，與樹勢強弱和管理水平好壞呈顯著正相關，但與土壤成分無顯著相關性。

林齡可能是影響樹木活力的主要特征之一，本研究先在小尺度上發現了楊樹病害與林齡之間的關系，從而在景觀尺度上證實了其與楊樹品種之間的關系。隨著林齡的增加，楊樹樹勢開始衰退，因此對潰瘍病病菌侵染和發病的抗性降低。毛白楊的發病率和病情指數最低，這說明與天津地區常見的楊樹品種相比，毛白楊對當地立地條件的適應性較好和抗病性較強。該研究結果與馬志剛等[2]報道的歐美-107品種平均病情指數較低的結果不一致，分析可能是不同品種楊樹對不同立地條件的適應能力不一樣所致。野外調查發現，楊樹潰瘍病的發生隨著林齡的增加而加重。因此，景觀病理學有助于區分同一地理區域內不同品種對這一地區環境條件的適應能力，特別是在相同的氣候和土壤條件下[10]。

在景觀尺度上，發病率和病情指數受地形和景觀位置的影響較大。洼地處的楊樹林較平地和崗地楊林更容易遭受潰瘍病菌的感染。分析可能是因為洼地處空氣濕度大，為病原菌侵染創造了適宜的環境條件;甚至會因降水等原因產生積水，使楊樹根部土壤板結，影響楊樹對土壤養分的吸收和根部的呼吸作用[12]，進而降低楊樹的樹勢和對病原菌的抗性。

本研究發現農田防護林的發病率、病情指數均顯著高于行道林和河堤防護林，這一結果與Ma等[2]調查發現的“農田斑塊林發病率在純林、混交林中最低”的結論不一致，主要原因是比較的林地要素不同。本研究在是將農田防護林與不同立地條件的楊樹林進行比較，而Ma等[2]是將其與不同林分組成的林地進行比較。本研究發現農田防護林病情顯著高于其他兩種立地條件的原因可能與行道林和河堤防護林栽植密度小，人工管理力度大，水分充足、通風透光好有關，這些條件使行道和河堤內測的楊樹具有較好的生長環境，能保持較強的抗病性有關。

當樹木生長勢強時，病原物的侵染能力會降低，即寄主植物的生長勢越強，自身抵抗力越強，感染病原物的概率越低[13-14]。楊樹潰瘍病病菌是一種弱寄生病原菌，單株樹活力是其發生的關鍵因素[2，11]。人工管理措施包括整枝、肥水管理和除草[15]。管理良好的林分發病情況顯著低于管理粗放的林分。因此，無論是在林分水平還是在景觀尺度上，管理措施都是提高樹木生長勢和進一步降低病害風險的關鍵。在營林中創造有利于楊樹生長的條件，以提高寄主植物的抗性，是實現從根本上控制潰瘍病的途徑。

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