阔叶红松混交林立地因子和林分因子对松梢象甲发生及危害的影响

王文帆，迟德富，梁素钰，李琳，田松岩，刘延坤

（1.东北林业大学林学院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江牡丹江森林生态系统定位研究站，黑龙江 牡丹江157011；3.黑龙江省森林工程与环境研究所，黑龙江 哈尔滨 150040）



阔叶红松混交林立地因子和林分因子对松梢象甲发生及危害的影响

王文帆1，2，3，迟德富1*，梁素钰2，3，李琳1，2，3，田松岩2，3，刘延坤2，3

（1.东北林业大学林学院，黑龙江 哈尔滨 150040；2.黑龙江牡丹江森林生态系统定位研究站，黑龙江 牡丹江157011；3.黑龙江省森林工程与环境研究所，黑龙江 哈尔滨 150040）

抽样调查黑龙江省伊春地区上甘岭林业局2013年度阔叶红松混交林遭受松梢象甲危害的24个林班、59个小班内177块样地的立地和林分因子、受灾情况等，计算有虫株率、虫口密度、Simpson多样性指数，分析阔叶红松混交林立地因子和林分因子对松梢象甲发生及危害的影响。结果表明：在上甘岭林业局阔叶红松混交林中，南坡受松梢象甲的危害较北坡严重，南坡虫害发生数是北坡的189.80%，占总有虫样方的52.54%，为主要受灾区域；将受灾样地的有虫株率与郁闭度值进行一元二次方程拟合，y = -12.689x2- 11.713x + 27.843，R2=0.666 4；将受灾样地的有虫株率与Simpson指数进行一元二次方程拟合，y = 0.001 3x2- 0.060 4x + 1.084 1，R2=0.720 8；随着Simpson多样性指数的增加和郁闭度的增加，有虫株率有明显降低的趋势。松梢象甲虫口密度与受灾林地的乔木平均树高和平均胸径呈显著相关。

红松阔叶混交林；松梢象甲；立地因子；林分因子

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松梢象甲（Pissodes nitidus Roelofs）又名松黄星象，隶属鞘翅目，象甲科［1］，主要分布在中国、日本、朝鲜、韩国和俄罗斯远东地区。该虫在中国分布于黑龙江、吉林、辽宁、河南等省，寄主为红松、樟子松、黑松、油松和赤松［2］。在黑龙江小兴安岭地区1年发生1代，多危害红松幼树的前一年主梢，幼虫破坏疏导组织造成主梢枯死，引起幼树分杈［3］，严重地块被害率达75%以上［4］，对红松的结实、木材质量及出材率造成严重影响［5］。关于松梢象甲的研究主要集中于生活史［6］、幼虫龄数及发育历期［7-8］、生物学特性及发生规律［9］、寄生性天敌的调查与助迁［10-12］、触角感器类型及分布［13］对植物源挥发物的行为反应［14］、化学防治［15-16］。对该虫的测报技术及危险性的研究主要有发生期测报研究［17］。杨柏林等［18］采用了坡向、红松上层林郁闭度、红松林木层郁闭度、透光抚育情况和寄生天敌5个指标，对松梢象甲的危害等级进行了预测。王瑞红等［2］从该虫的潜在危险性、寄主的经济重要性方面，采用有害生物危险性分析方法，对该害虫进行了有害生物危险性综合评价。

笔者于2013年6月下旬至7月下旬对黑龙江伊春地区上甘岭林业局阔叶红松混交林发生松梢象甲的样地林型、郁闭度、受灾情况等进行了调查和分析，以期了解阔叶红松林的组成和结构因子、立地因子以及植物多样性等对松梢象甲发生及危害的影响，寻找有效控制松梢象甲种群及危害的适宜林分组成、结构、多样性及立地条件，为采用群落管理的方式有效控制松梢象甲的危害提供依据。现将结果报道如下。

1　研究区概况

上甘岭林业局所辖林区位于小兴安岭中段，施业区跨越小兴安岭南北两坡，由3块互不接壤的独立区域组成。地理位置在北纬128°24′26″～129°11′01″，东经47°51′25″～48°43′58″。全区总面积144 840 hm2，其中林地面积131 055 hm2，占总面积的90.5%；非林地面积13 785 hm2，占总面积的9.5%。森林覆盖率为80.65%。行政区划13个林场（所），全区南北长84 km，东西宽6 km。北温带大陆性季风气候，年平均气温1 °C，无霜期110～125 d，四季分明。春秋两季时间短促，冷暖多变，升降温快，大风天多；夏季湿热多雨；冬季严寒漫长，降雪天较多。地形属于低山丘陵，中部高，南北低，地势平缓；地带性土壤以暗棕壤为主，其他非地带性土壤有沼泽土、草甸土、泥炭土等。

松梢象甲主要发生于阔叶红松混交林，阔叶乔木以蒙古栎（Quercus mongolica Fiscn）、白桦（Betula platyphylla）为主，其他乔木有山杨（Populus davidiana）、樟子松（Pissodes sylvestris var. mongolica Litv.）、黑桦（Betula dahurica Pall）、水曲柳（Fraxinus mand- shurica）、冷杉（Abies nephrolepis）、红皮云杉（Picea koraiensis）和鱼鳞云杉（Picea jezoensis）等；灌木主要有毛榛子（Corylus mandshurica）、珍珠梅（Sorbaria sorbifolia）、胡枝子（Lespedeza daurica）、笃斯越橘（Vaccinium uliginosum）、越橘（Vaccinium vitisidaea）和刺玫（Rosa davurica Pall）等。

2　调查方法

根据上甘岭林业局森林病虫害防治检疫站提供的林班记录资料，结合林相图和地形图，对该林业局具有代表性的青山林场、溪水经营所、查山经营所、美林经营所、卫国林场和红山经营所6个林场（所）进行林分组成和结构因子、立地因子、木本植物多样性以及松梢象甲危害情况和虫口密度进行调查。

2.1被害株率及虫口密度调查

以小班为单位，对上甘岭林业局的6个林场（所）的所有阔叶红松混交林林班进行逐一调查。

在每个小班中部等高线的上下各20 m、30 m处划出1条线（相当于划出了4条平行线），采用沿着4条平行线隔株随机抽样方法，利用望远镜（尼康MONARCH 5 10×42）观察红松主梢是否失绿、枯黄或下垂。如果具有这些被害症状，记录为被松梢象甲危害，否则记录为未被害。每条平行线上至少调查100株红松。

于2013年7月中、下旬在已经确定有松梢象甲危害的每个小班内，沿着4条平行线隔1株被害株选择1株，人工上树摘取被害的主梢，标记林班号、小班号、平行线顺序号、样株号等。每个小班至少取样 20个主梢，剥去被害主梢的树皮，逐个检查并记录幼虫数或蛹数。根据被害株率和每个被害主梢上松梢象甲的虫口密度，计算出整个小班的平均虫口密度。

2.2木本植物多样性、林分因子和立地因子调查

2.2.1木本植物多样性

在6个林场（所）的每个小班中，根据小班中部等高线中点的位置A，以小班中部等高线中点为标准地中心点，划出1个20 m×20 m的标准地（A标准地），再沿着小班中部等高线，找到等高线中点与小班边缘之间的2个中间点B和C，再分别以B和C点为标准地中心点，各设置1个样方，即B和C标准地。在标准地A、B和C 中分别调查记录直径大于5 cm的乔木种类和株数。

在A、B和C标准地的对角线交点（以对角线交点为样方中心点）和4个角上（沿标准地原有的2条边），向标准地内分别划出1个5 m×5 m样方，共设置5块灌木调查样方，调查直径小于等于5 cm的乔木种类和株数以及灌木种类和株数。

2.2.2林分因子

在对木本植物进行多样性调查的同时，利用博视乐手持激光测高仪（LR-400B）测量直径大于5 cm的红松树高；利用围尺测量直径大于5 cm的红松胸径；利用不同型号（不同长度和内径）生长锥（Haglofs公司，瑞典 ）钻取直径大于5 cm的红松胸径处木质部，读取年轮，判断红松树龄。

2.2.3立地因子

在对木本植物进行多样性调查的同时，使用多功能坡度测量仪（JZC-B2型）测量每个标准地的坡度，每个标准地至少测定3次，结果取平均值；以每个小班中间等高线的海拔高度记为各个小班的海拔高度；根据每个小班所处的方位，按照8 方向法，将各个小班的方位记为东、东南、南、西南、西、西北、北、东北。

2.2.4木本植物 Simpson多样性指数计算

木本植物Simpson多样性指数的计算参照文献［19］方法。

2.3数据分析

试验数据处理和图表绘制采用Excel软件；采用SPSS18.0软件进行数据统计分析。

3　结果与分析

3.1松梢象甲危害样地的分布

根据样地调查结果统计，上甘岭林业局松梢象甲总防治面积有1 666.7 hm2，林分类型为红松混交林，上层林木以蒙古栎、桦树为主，下层以红松为主，立地条件是低湿地、疏林地，地势稍缓，土层厚约30 cm，平均郁闭度0.6，林分卫生较好，红松被害皆呈块状分布，被害部位为主梢，极少部分危害侧梢。相同小班内不同林分组成和木本植物生物多样性存在差异的样地有虫株率和虫口密度存在差异。查山林场松梢象甲受灾样地最多，为36块，虫害较严重。

表1　上甘岭林业局2013年松梢象甲危害统计Table 1 Statitics of Pissodes nitidus infected sample plots at Shangganling Forestry Bureau (2013)

3.2受灾坡向分布

对受灾样方坡向分布进行统计，通过图1可以直观看出，南坡（包括西南、东南）有虫样方数为93块，为主要受灾区，北坡（包括西北、东北）为49块，南坡有虫样方数是北坡的189.80%，占总有虫样方数的52.54%，为主要受灾区域。

图1　松梢象甲坡向的雷达分布Fig.1 Influence of slope on the radar profile of Pissodes nitidus

3.3郁闭度与木本植物Simpson指数对有虫株率的影响

选择郁闭度和木本植物Simpson指数这2个指标来表征植物结构特征，与有虫株率进行拟合分析。

根据调查数据，将59个受灾小班郁闭度进行调查，其中卫国林场65林班的19和20小班，受灾发生地郁闭度低于0.2，多样性指数也过低，因此作一元线性关系分析时，只分析57个受灾小班，171块样方数据，分析时每个小班的3个样方数据取平均值。

将郁闭度值与有虫株率进行拟合，以一元二次方程拟合效果最好，拟合方程为y = -12.689x2-11.713x + 27.843，R2= 0.666 4。

通过对以上拟合方程的分析可知，在上甘岭林业局林区，郁闭度高的样方，松梢象甲的有虫株率略低。松梢象甲发生的有虫株率与郁闭度关系虽不是简单的一元线性关系，但有虫株率随郁闭度的增加而降低，且存在一定的规律性。

同样，将样方的木本植物Simpson指数与有虫株率进行一元二次拟合，获得的方程为y = 0.001 3x2-0.060 4x + 1.084 1，R2= 0.720 8。当上甘岭林区林地的木本植物Simpson指数升高时，松梢象甲发生的有虫株率呈降低趋势。利用抛物线顶点坐标公式，计算出Simpson指数为0.382 6时，是此抛物线的拐点，即Simpson指数为0.382 6时，有虫株率达到最大值；Simpson指数大于0.382 6后，有虫株率呈逐渐降低趋势；当郁闭度小于0.382 6时，随着Simpson指数不断增加，有虫株率呈逐渐增加趋势。

3.4立地与林分因子对虫口密度的影响

利用Pearson相关系数，分析松梢象甲危害的57个小班的坡度、海拔、林龄、平均树高、平均胸径与虫口密度的关系。由表2可以看出，松梢象甲的虫口密度与受灾林方的乔木平均树高和平均胸径均呈显著相关（P＜0.05），但与坡度、海拔及平均树龄无显著相关性。

表2　松梢象甲虫口密度与立地及林分因子的相关系数Table 2 Correlation of site and stand factors with population density of Pissodes nitidus

4　讨论

研究表明，当木本植物Simpson指数升高时，阔叶红松混交林松梢象甲有虫株率出现明显的降低趋势，说明木本植物多样性丰富对于抵御松梢象甲的发生有一定的作用。将有虫株率与郁闭度进行拟合，拟合度R2= 0.666 4，有虫株率随郁闭度的增加而降低，且存在一定的规律性，林分郁闭度越大，红松有虫株率越小，反之则越大，这与纪玉和等［20］研究结果相同。还有研究表明，林相整齐的林分、垂直结构复杂的封山林分与林下植被稀少林相残破的未封山林分相比，植食性昆虫类群变化不大，封山育林使天敌类群的种类和数量增加，使得封山林分内昆虫群落随时间变得更加复杂和稳定［21-23］，对于喜光类昆虫，郁闭度的增大，林内光照减弱，对其生长发育有一定的抑制作用［24-25］，松梢象甲也是喜光性昆虫，本研究结果映证了这一结论。

坡向、坡位、坡度等立地因子强烈影响着生物多样性空间格局［26］，与病虫害的发生存在着非直接关系。将松梢象甲虫口密度与林分因子作相关分析显示，虫口密度与受灾林方的乔木平均树高和平均胸径均呈显著相关（P＜0.05），与坡度、海拔、林龄没有明显相关。

5　结论

通过大样本采样的统计分析，发现在上甘岭林业局阔叶红松林中，松梢象甲的发生因坡向不同而存在差异，南坡受灾较北坡严重，南坡受灾样方数是北坡的189.80%，占总受灾样方的52.54%，为主要受灾区域，提示应在北坡营造红松混交林。

郁闭度和Simpson指数分别与有虫株率进行一元二次方程拟合，结果表明，当Simpson指数升高，郁闭度增加时，松梢象甲有虫株率出现降低趋势。建议在松梢象甲发生严重地区加强抚育管理，在林缘、林中裸露处栽种阔叶树，增加郁闭度，减轻松梢象甲对红松的危害。

松梢象甲的虫口密度与受灾林地的乔木平均树高呈显著相关（P＜0.05），与受灾林地的乔木平均胸径呈显著相关（P＜0.05）。

建议人工林的建设从考虑生态恢复和保护生物多样性角度出发，构建搭配合理的混交林及林下次要成分，如草本植物和蕨类植物，增加森林群落整体多样性，以增强阔叶红松混交林对外来干扰的耐受性。

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责任编辑：罗慧敏

英文编辑：罗 维

Influence of the site factors and stand factors of broad-leaved Korean pine mixed forest on its resistance to Pissodes nitidus Roelofs

Wang Wenfan1，2，3， Chi Defu1*，Liang Suyu2，3， Li Lin1，2，3， Tian Songyan2，3， Liu Yankun2，3
（1.School of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin 150040， China； 2.Mudanjiang Forest Ecosystem Research Station， Mudanjiang， Heilongjiang 157011， China； 3.Heilongjiang Forestry Engineering and Environment Institute，Harbin 150040， China）

To analyze the influence of site factors and stand factors on the occurrence of Pissodes nitidus and the damage caused by Pissodes nitidus， the site factors，stand factors and the damage caused by Pissodes nitidus in 177 sample plots （with 24 compartments，59 sub-compartments）in broad-leaved Korean pine mixed forest were investigated，and the percentage of insect-infected trees， population density， Simpson diversity index were calculated. The result showed that the damage of P. nitidus on broad-leaved Korean pine mixed forest at the south slope was more serious than that in the north slope and the disease incidence of the south slope was 189.80% as much as that of the north slope. The disease incidence of the south slope accounts for 52.54% of the total samples， thus the south slop is the main morbidity region. When the percentage of insect-infected trees in the damaged area and the canopy density were fitted ， the equation y = -12.689x2- 11.713x + 27.843 was obtained，and the correlation coefficient R2=0.666 4. When the percentage of insect-infected trees in the damaged area and Simpson diversity index were fitted， the equation y = 0.001 3x2- 0.060 4x + 1.084 1 was obtained，and the correlation coefficient R2=0.720 8. The results indicated that with the increase of the Simpson diversity index and canopy density， the infection rate of pests was obviously decreased. The P. nitiduspopulation density is significantly correlated with the average tree height and diameter at breast height of the arbor.

broad-leaved Korean pine mixed forest； Pissodes nitidus Roelofs； site factors； stand factors

王文帆（1982—），男，黑龙江哈尔滨人，博士，副研究员，主要从事森林保护和林业生态学研究，276576665@qq.com；*通信作者，迟德富，教授，主要从事森林保护研究，chidefu@126.com

S763.4

A

1007-1032（2016）04-0393-05

2015-12-11 修回日期：2016-01-25

国家科技支撑计划项目（2012BAD19B0704）；国家自然科学基金项目（41275154， 31370649）；黑龙江省科技攻关项目（GA09B201-05，GC12C203）；黑龙江省财政基金项目（2013-05SCZ）；黑龙江省省院合作项目（HZ201211）