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马尾松毛虫灾害的生态成因

2012-08-17 17:01 来源:农业 人参与在线咨询

 

马尾松毛虫灾害是我国南方各省非常严重的一种森林虫害[1],严重影响着森林林木的生长,也危害着林区居民的正常生活。影响马尾松毛虫灾害发生程度的因素很多,如马尾松毛虫的生物学特性[2]、气候因素[3-4]、森林景观结构[5]、生态系统的退化[6]、松林和松林节肢动物群落结构的多样性[7]等多方面,其中马尾松毛虫本身的生物学特性、气候等因素难以人为进行改变,但是人类可以调整群落结构、生物多样性、立地类型等生态环境因素,如果能确定影响马尾松毛虫灾害的关键生态环境因子,将能更有针对性、更有效地控制马尾松毛虫灾害。生态环境因素包含很多因子,各种因子对马尾松毛虫灾害的影响程度并不一样,而且很多因子之间存在一定相关性,如果不加以筛选和提炼,往往会增加分析问题的复杂性。本研究以湖南省长沙县松林生态系统为研究对象,采取主成分分析、逐步回归分析、偏相关分析等多元统计方法分析影响马尾松毛虫灾害的关键生态环境因子,将复杂的多个生态因子进行综合、降维和简化,为分析马尾松毛虫灾害与生态环境的关系提供新的途径和方法,试图能为防治马尾松毛虫灾害提供新的思路。

 

1研究区域概况与试验方法

 

1.1研究区域概况

 

长沙县位于湖南省东部偏北湘江下游东岸,为省会近郊,属湘中丘陵,27°55'~28°40'N、112°56'~113°36'E。长沙县林业用地面积9.08万hm2,有林地面积7.84万hm2,其中松林面积占总林分的79.5%。由于松林面积比重大,加上松林的林分组成结构较差,人类干扰严重,因此长沙县是马尾松毛虫的常灾县。

 

1.2试验方法

 

1.2.1生态环境因素调查

 

根据长沙县森林分布图、长沙县马尾松毛虫发生情况表,分别对马尾松毛虫灾害重度发生区、中度发生区、轻度发生区进行初步探查,将每种类型分成多个样地区域,然后查取随机数表随机抽取样点进行调查。本研究在虫灾重度发生区选取7个测点,16个样方;中度发生区选取7个测点,17个样方;轻度发生区选取7个测点,18个样方;共调查51个样方,每个样方面积为400m2(20m×20m)。详细调查每个样方的单株虫口密度、坡度、坡向、海拔、林分郁闭度、平均树高、平均胸径、冠幅、林分起源、林木组成、优势树种等因子。

 

1.2.2数据分析方法

 

1.2.2.1数据的量化

 

计算中因变量Y为单株虫口密度,自变量X项中包括坡度(X1)、坡向(X2)、海拔(X3)、林分郁闭度(X4)、平均树高(X5)、平均胸径(X6)、冠幅(X7)、林分起源(X8)、林木组成(X9)、优势树种(X10)。各质量指标均经数量化转换后输入,转换以各因子对马尾松毛虫发生程度的影响为依据,参照周国娜的量化方法[8]进行改进,各指标转换方式如下:坡度(X1):0~5°为平坡、6~15°为缓坡、16~25°为斜坡、26°以上为陡坡,分别以1、2、3、4表示。坡向(X2):坡向不同,林间的温湿度条件有明显的区别,从马尾松毛虫分布的密度看,一般阳坡高于阴坡[6]。所以阳坡、半阳坡、半阴坡、阴坡分别用1、2、3、4表示。海拔(X3)分4组:0~100m、101~200m、201~300m、301~400m,分别以1、2、3、4表示。林分郁闭度(X4)分4组:0.3~0.5、0.5~0.7、0.7~0.8、0.8~1,分别以1、2、3、4表示。林分起源(X8):人工林多属纯林,树种单一,杂灌木少,林分结构简单,马尾松毛虫危害较天然林严重。所以天然林、人工林分别用1、2表示。林木组成(X9)分4组:纯松林、松杉混交林、松阔混交林、阔叶林、松杉阔混交林,分别用1、2、3、4、5表示。优势树种(X10)分4组:马尾松树;松树、杉树;松树、阔叶树;阔叶树,分别用1、2、3、4表示。

 

1.2.2.2主成分分析法

 

根据主成分分析原理,利用SPSS17.0软件对10个变量、51个样本的数据进行处理,设置为基于特征值大于1的方式进行提取,并按最大方差法进行旋转,计算各因子的负荷量、特征值及贡献率,提取综合因子,分析不同因素对马尾松毛虫发生程度产生的影响。

 

1.2.2.3逐步回归分析方法

 

利用SPSS17.0软件,以单株虫口密度为因变量,X1~X10为自变量进行逐步回归分析,筛选出对马尾松毛虫发生程度影响较大的关键因子,得出回归方程。

 

1.2.2.4偏相关分析方法

 

采取偏相关分析方法,即固定其中9个自变量,分析因变量与另外1个自变量的相关性,分析马尾松毛虫发生程度与10个生态环境因子的关系。

 

2结果与分析

 

2.1主成分分析

 

通过对10个自变量进行主成分分析,得出表1、表2的结果。从表1、表2可以看出,按特征值r>1的方式能提取3个主成分,它们能解释总方差的75.065%,基本上保留了原来指标的信息。旋转后3个主成分的贡献量分别为33.127%、28.239%、13.699%。

 

第1主成分对林分郁闭度、林木组成、优势树种、林分起源有绝对值较大负荷系数,它主要概括了林分相关情况的因子,因此可以命名为林分因子。马尾松毛虫群落结构与林分群落结构密切相关,随着林分群落结构条件的改变,森林生态环境的改善,马尾松毛虫群落结构也相应发生了显著的变化[9]。林分起源可分为天然林和人工林,研究区域的人工林多为松林纯林,林分结构简单,生物多样性低,天敌的制约力小,常易暴发大面积马尾松毛虫灾害。而天然林中生物多样性较高,能形成较复杂的生物网,生物之间的相互制约力较大,生态系统更稳定,增强了马尾松毛虫种群的自控潜能,故灾害程度较轻。

 

第2主成分对平均胸径、平均树高、冠幅有绝对值较大负荷系数,这些因素直接反映植物的长势,因此可以命名为树势因子。植物的树势情况越好,对病虫害的抵抗能力越强。

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