影响塞罕坝机械林场林业有害生物发生的气候因子及测报

毕华明，韩阳，李硕

(1.河北省塞罕坝机械林场森林病虫害防治检疫站，河北围场 068466;2.国家林业局森林病虫害防治总站，辽宁沈阳 110034)

河北省塞罕坝地处华北北部，拱卫京津，总面积4万 km2。年均气温 －1.2℃，年均降水量453.2 mm，极端最高、最低气温分别为 31.9℃(2010年)和－43.2℃(1985年)，7—9月平均气温只有13℃，年均无霜期约60 d，属寒温带大陆性季风气候，其气候特点与东北大兴安岭相近。夏季凉爽，最高气温一般不超过25℃;冬季寒冷，积雪长达7个月。塞罕坝机械林场是由原国家林业部1962年建场，目前已营造以落叶松纯林为主的人工林5.9万hm2。建场初期，林木幼小，林业有害生物发生轻微;随着气候变化和森林经营周期的影响，林业有害生物的发生种类从少到多，发生面积从小到大，造成的灾害从轻到重。塞罕坝林场的这种特殊性为我们研究气候变化和森林经营对林业有害生物的影响提供了一个典型例子。

1 材料与方法

1991年之后全场森林虫害发生情况有连续和较完整的记载(表1)，以及1960—2010年近50年塞罕坝林场本场部的气象资料。

采用数理统计模型对1975年开始建立的全场林业有害生物发生的种类和面积、1960—2010年近50年塞罕坝林场本场部的气象资料(包括逐月份平均气温、降水、和极端、极高气温)进行相关性分析、回归分析等。数据处理均采用国家林业局森林病虫害防治总站编著的《森林病虫害监测预报方法及应用程序》的方法及软件完成。

2 结果与分析

2.1 气候变化与林业有害生物发生的关系 气候变化大，病虫灾害增多。随着全球气候变化和我国北方气温明显升高的影响，近10多a来，塞罕坝地区的气候也相应发生了很大变化:气温在波动中上升，降水量有所增加，灾害性天气时有发生，例如1977年10月23日一场特大的雨雪冰冻灾害，曾使该林场的新造人工林受到毁灭性破坏。1991—1999年年均气温－1.2℃，比30 a前提高0.2℃;平均降水量530.9 mm，比30 a前增加了113.3 mm;平均降水日数160 d，比30 a前增加了50 d;年大风日数67 d，比30 a前减少了8 d;年均无霜期67 d，比30 a前增加了25 d。气候变化对林业有害生物发生的影响也极为明显。林业有害生物灾害发生从无到有，从轻到重，发生种类从少到多，发生频次增多。目前林场的虫害种类已由以前的5～6种增到10种以上，落叶松毛虫，落叶松尺蛾，落叶松腮扁叶蜂发生危害相对严重(表1)。

2.2 影响林业有害生物发生的气候因子及测报

2.2.1 逐段回归预测 选取当年均温(X1)、前年均温(X2)、当年降水(X3)、前年降水(X4)、一月均温(X5)与发生面积(Y)之间进行相关性测定，相关数据列表2。

分析结果，可得气象因子X1～5与虫害发生面积的相关系数R表(见表3)。查相关系数显著性检验表，得R0.05=0.443 8。表中R3绝对值0.451 2＞R0.05=0.443 8，R4绝对值0.364 5接近R0.05=0.443 8。这说明在塞罕坝林场前1年降水量(X4)和当年降水量(X3)与林场森林虫害的发生呈现负相关，且X3(带*者)相关显著，即降水少虫害发生严重，尤其与当年降水量的相关性达到显著水平。而当年气温(X1)、前年气温(X2)、以及当年最冷月(1月)气温(X5)与塞罕坝林场森林虫害的发生呈正相关，但相关不显著。

表1 1991－2009年全场总虫害发生面积及主要虫害 hm2

表2 1991—2010年塞罕坝林场虫害发生面积Y与气象因子X1～5的关系表

表3 气象因子X(1～5)与虫害发生面积的相关系数R表

以表2、表3所列数据为基础，进行数理统计分析，得逐段回归预报方程及拟合图。

Y=7.940 2－0.004 7X3+0.154 1X5－0.002 9X4

图1 发生面积逐步回归拟合图

将2009年预报因子X3，X4，X5的值代入公式，则得回测值Y=7.940 2－0.004 7×385.9+0.154 1×(－21.4)－0.002 9×529.2

=1.29(万hm2)

实际发生1.15万hm2。

若按各年代平均值来分析，由于消除了个别极端数值的影响，则可看出塞罕坝林场50 a来林业有害生物发生的总趋势是随气候变暖而上升的(表4)。

经显著性检验，平均气温与平均发生面积的相关系数R温=0.7304，平均降水与平均发生面积的相关系数R水=0.3046。

查相关系数显著性检验表，R0.05=0.8783，R温与R水均小于0.8783。这说明，若按各年代平均值来分析，塞罕坝林场森林虫害的发生与气候变暖成正相关。此外，林场虫害的发生与降水量也成正相关，虽然尚未达到显著水平。这点与前述按年份分析时呈负相关的结果不同，这说明，在塞罕坝林场随气候变暖，气温与降水的综合作用发生变化，病虫害发生趋于严重和种类增加。

表4 塞罕坝林场各个年代平均气温、降水和虫害发生面积表

2.2.2 逻辑斯谛回归预测 根据近20 a塞罕坝林场的森林病虫害发生的具体数据，我们可以得到总的发生趋势的逻辑斯谛方程(相关系数 R=－0.451 34):

N=1.5/(1+exp(1.518 81－0.190 97×t))

图2 20 a来发生趋势逻辑斯谛方程拟合图

若要预测2011年发生面积，则将 t=21(即20年+1)代入上述逻辑斯谛方程，

N=1.5/(1+exp(1.518 81－0.190 97×21))=1.49(万hm2)

而2011年全场林业有害生物发生面积为1.39万hm2(20.78万亩)

3 小结

综上所述，塞罕坝林场林业有害生物发生趋势加重原因是多方面的，主要原因还是塞罕坝大面积集中连片的人工纯林，导致生态系统脆弱，易感染病虫害;气候变化与有害生物发生仍有直接关联，全球性的气候转暖使森林生态环境变化为害虫的发育繁衍提供了适宜生境;近年来更新皆伐专项任务的实施，为枝干类害虫发生提供了条件以及外来林业有害生物发生增加也不能忽视。因此在今后相当长的时间内塞罕坝的林业有害生物的发生发展动态仍需要予以高度关注。

［1］ 国家林业局植树选林司，国家林业局森林病虫害防治总站，森林病虫害监测预报方法及应用程序［M］．东北林业大学出版社，2002．