江西吉安松褐天牛发生与林分因子关系研究

曾 城，周 峰，彭龙慧*，彭志勇

(1．江西农业大学，江西南昌330045;2．吉安市森林病虫防治检疫站，江西吉安343100)

松褐天牛(Monochamus alternatus Hope)是松材线虫的主要传播媒介［1］，也是江西松林的重要钻蛀性害虫。至2013年，松褐天牛在江西54个县(区、市)均有发生，发生面积达4．03万hm2，呈现进一步扩散的趋势［2］。吉安市位于江西省中部，是江西主要的用材林基地，林业用地为173．33万hm2，其中松林面积达54．95万hm2。松褐天牛在吉安市松林中发生普遍，所辖13个县(市、区)中安福、吉安、吉水等11个县(市、区)松林均发生松褐天牛［3］。为摸清江西吉安松褐天牛发生的影响因素，也为有效控制松材线虫病在江西吉安传播扩散，该文对江西吉安松褐天牛发生与松林林分因子的关系进行了研究。

1 材料与方法

1．1 试验点选择 试验地点在江西省吉安市境内马尾松林区。分别在吉安市吉州区兴桥镇、吉安县敦厚镇、吉安县天华山、泰和县桥头镇、泰和县碧溪镇、井冈山市茨坪镇、井冈山市拿山林场各选取1处试验点，在井冈山市厦坪镇选取2处试验点，共设置9个试验点，45块样地。

1．2 研究方法

1．2．1 调查方法。野外调查分别于2014年3月和2014年

10月进行。在林间踏查的基础上，在不同试验点分别选取5块20 m×20 m具有代表性的样地，记录样地的林分类型、林分组成、坡向、海拔、郁闭度、地被覆盖率和坡度，在样地内采用五点取样法随机抽取10株马尾松，测量其冠幅、林龄、树高和胸径，计算平均值。调查样地内衰弱木树高0～2 m范围内的松褐天牛侵入孔数。参照陈顺立等［4-5］的方法，以马尾松2 m以下树干上松褐天牛幼虫蛀入孔数来估测整株松褐天牛幼虫的虫口数量。

1．2．2 数据的量化。设因变量Y为松褐天牛的虫口数量，自变量X项中郁闭度为X1、地被覆盖率为X4、树龄为X5、平均胸径为X6、平均树高为X7、冠幅为X8、坡度为X9、海拔为X11。将各调查值输入电脑进行计算，其他指标均通过量化转换后输入，转换方式如下:

林分类型X2:天然林、人工纯林分别用1、2表示。

林分组成X3:采用马尾松所占林分的比例数表示，马尾松纯林用1表示。

坡向类型X10:根据国家森林资源调查标准［6］，将研究区的坡向划分为阳坡、半阳坡、半阴坡和阴坡，分别用1、2、3、4表示。

1．2．3 数据分析。采用SPSS 17．0统计软件对调查的11个林分因子进行主成分分析。将11个林分因子与虫口发生量进行偏相关分析，比较各因子的显著性。将虫口数量和林分因子进行逐步回归分析，建立虫口数量和主要林分因子的多元线性回归方程。

2 结果与分析

通过对吉安林区调查所获得的数据进行主成分分析，计算各因子的负荷量、特征值及贡献率，分析松褐天牛虫口数量与林分因子的关系。并进一步将各林分因子与松褐天牛虫口数量进行逐步回归分析，筛选出对松褐天牛虫口数量发生程度影响较大的关键因子，建立回归方程。

2．1 主成分分析 通过对郁闭度X1、林分类型X2、林分组成X3、地被覆盖率X4、树龄X5、平均胸径X6、平均树高X7、冠幅X8、坡度X9、坡向类型X10、海拔X11等自变量进行主成分分析，得出结果。由表1可知，贡献率依次从第一主成分到第四主成分逐渐减小，前4个主成分所积累的贡献率分别为48．666%、63．850%、77．559%、87．097%，说明用前 4 个主成分能基本代表全部指标信息。

由表1可以看出郁闭度X1、地植被覆盖率X4、平均胸径X6、冠幅X8和海拔X11在第一主成分中所占比重较大。这5个因子中，郁闭度X1、平均胸径X6和冠幅X8基本代表着林木的健康情况，林木的树势越强，越能抵抗病虫害的入侵，从而影响松褐天牛的发生［7］。地植被覆盖率高代表生物多样性丰富，使得生物之间的相互制约能力增强，从而影响松褐天牛的种群数量。不同的海拔影响着气候条件的变化，继而影响寄主植物和松褐天牛种群数量的分布，有调查显示较高的海拔不利于松褐天牛的发生［8］。对第二主成分作用最大的是坡度X9，坡度X9的大小代表着地形的变化，坡度较大的地形小，生境之间交错重叠，使松褐天牛发生不易大范围扩散。对第三主成分作用最大的是林分类型X2和林分组成X3，林分类型X2包含人工纯林和天然林，人工纯林树种较为单一，生态结构也比较简单，昆虫种类和天敌均较少，食物链较简单，松褐天牛种群所受制约也少，容易大规模发生。而天然林林分结构较为丰富，存在着害虫和天敌的食物链，生态系统较为稳定，对松褐天牛种群的制约力也更多，更不易大规模的发生。对第四主成分作用最大的是坡向类型X10，不同生物有不同的生物学特性，而山坡的坡向或方向会影响到林分内的光照、温度和湿度等环境因子，因此对生物的种类与数量也将产生显著影响。

表1 前4个主成分的因子负荷量、特征值与贡献率

2．2 逐步回归分析

2．2．1 偏相关性分析确定关键因子。通过逐步回归分析松褐天牛虫口数量和林分因子的关系，根据各因子偏相关系数的高低，确定其对松褐天牛发生影响的重要程度。根据这个原则对11个林分因子进行偏相关系数分析(表2)。由表2可以看出郁闭度X1、地被覆盖率X4和平均胸径X6对松褐天牛种群数量的偏相关系数分别为 -0．810、-0．809和-0．798，说明对松褐天牛发生程度影响较为关键的林分因子有郁闭度X1、地被覆盖率X4和平均胸径X6。

表2 各自变量的偏相关系数

2．2．2 松褐天牛虫口数量和关键林分因子的回归分析。将松褐天牛虫口数量分别与郁闭度、地被覆盖率、林木平均胸径等关键林分因子进行回归分析，与郁闭度、地被覆盖率、林木平均胸径进行多元回归分析，依照回归关系建立的线性回归模型及与三者之间的多元回归关系建立的多元线性回归模型见表3。

(1)郁闭度与松褐天牛种群数量。将松褐天牛种群数量与郁闭度X1进行回归分析，得回归方程如下:Y=-102．400 X1+72．711(R2=0．655，P ＜0．01)，根据回归方程可知郁闭度与松褐天牛种群数量存在着显著的负相关性，林内郁闭度越大，光照强度相对减小，林内的温度也随之降低，相对湿度增高。温度与松褐天牛成虫出孔初始期和高峰期早迟有着密切的联系［9］。因此林内郁闭度的大小对松褐天牛的生长和发育起着一定的抑制作用。

(2)地被覆盖率与松褐天牛种群数量。对松褐天牛种群数量与地被覆盖率X4进行回归分析，得回归方程如下:Y=-61．494X4+56．964(R2=0．654，P ＜0．01)，可见，二者之间存在着负相关性。随着林地植被覆盖率的提高，松褐天牛种群数量也相应降低。林地植被覆盖率高天牛数量少的原因可能是林地植被覆盖率高代表生物多样性高，生物之间的制约能力加强，减小了松褐天牛种群的扩散能力。

(3)林木平均胸径与松褐天牛种群数量。对松褐天牛种群数量与林木平均胸径进行回归分析，得回归方程如下:Y=-4．955X6+80．330(R2=0．637，P ＜0．01)，可见，二者之间存在着负相关性。随着马尾松平均胸径的增大，松褐天牛的种群数量具有下降的趋势。平均胸径的大小在一定程度上反映了马尾松林的长势，在相同的环境和气候条件下，胸径大的马尾松林发生程度也相对较低。

(4)多元线性回归模型。将郁闭度X1、地被覆盖率X4和平均胸径X6这3个因子与松褐天牛种群数量进行回归分析，建立多元回归模型，得回归方程如下:Y=-2．030X1-37．070X4-2．870X6+78．680(R2=0．776，P=0．009 ＜0．01)，模型具有显著性。说明林间这3个因子在某种程度上影响着松褐天牛种群数量的发生。建立多元线性回归模型是为了对松褐天牛种群数量与林分因子进行风险评估。在松褐天牛实际应用中可以根据模型中所需的环境因子，对林分松褐天牛发生危害风险程度进行评估，为防治松褐天牛提供科学依据。

3 小结与讨论

(1)运用主成分分析法对江西吉安马尾松林内45块样地内郁闭度X1、林分类型X2、林分组成X3等11个林分因子进行分析，提取出的前4个主成分较准确地反映了11个林分因子的基本信息。通过降维发现郁闭度X1、地被覆盖率X4、平均胸径X6、冠幅X8和海拔X11对江西吉安松褐天牛的发生贡献较大，这5个因子均与林木健康情况、林间生态环境和气候条件有关。

(2)通过将郁闭度X1、林分类型X2、林分组成X3等11个林分因子与松褐天牛种群数量进一步进行偏相关系数分析，郁闭度X1、地被覆盖率X4和马尾松平均胸径X6对松褐天牛种群数量的影响为极显著，且均呈负相关性。

(3)将显著因子郁闭度X1、地被覆盖率X4和马尾松平均胸径X6分别与松褐天牛种群数量进行回归分析，得出各自的回归方程，相关性均为极显著。再将地被覆盖率X1、郁闭度X4和马尾松平均胸径X6与松褐天牛种群数量Y进行多元线性回归，建立的多元线性回归模型Y=-2．030X1-37．070X4-2．870X6+78．680(R2=0．776，P=0．009 ＜0．01)，相关性显著，进一步说明江西吉安松褐天牛的发生与松林的郁闭度、地被覆盖率和马尾松平均胸径有密切关系。因此，在实际工作中，应重点对郁闭度小、地被覆盖率低和生长状况不良的马尾松松林中松褐天牛的发生情况进行监测和防治，及时有效地控制松褐天牛和松材线虫病在江西吉安的传播扩散。

［1］肖刚柔．中国森林昆虫［M］．2版．北京:中国林业出版社，1991．

［2］彭龙慧，刘子莹，张金波．松墨天牛对江西松林生态环境的危险性分析［J］．安徽农业科学，2010，38(27):15010-15011，15013．

［3］周峰，彭龙慧，彭志勇，等．吉安市松材线虫病传播风险及防控对策与措施研究［J］．生物灾害科学，2014，37(2):159-162．

［4］陈顺立，王玲萍，黄金聪，等．松墨天牛幼虫在马尾松树上垂直分布的研究［J］．福建林学院学报，2001，21(4):297-300．

［5］曾城，周峰，彭龙慧，等．松褐天牛在江西吉安的分布特点及虫口数量预测研究［J］．农业灾害研究，2015，5(6):7-9．

［6］国家林业局．森林资源规划设计调查技术规程:GB/T 26424-2010［S］．北京:中国标准出版社，2011:1-14．

［7］丁德贵．黄山风景区松材线虫病风险性评估和管理［D］．合肥:安徽农业大学，2006．

［8］姚松．林分因素与松墨天牛数量关系及其补充营养阶段状况的研究［D］．合肥:安徽农业大学，2008:25-35．

［9］朱锦茹，柴希民，何志华．温度和光照对松褐天牛生长的影响［J］．浙江林业科技，2001，21(4):26-27．