氣候變暖對小五臺山自然保護區(qū)森林有害昆蟲發(fā)生的影響

鄭 斌，仰素琴，亢海英，郝明亮，徐 波

（1.小五臺山國家級自然保護區(qū)，河北 蔚縣 075700；2.國家林業(yè)局森防總站，遼寧 沈陽 110000）

氣候變暖對小五臺山自然保護區(qū)森林有害昆蟲發(fā)生的影響

鄭 斌1，仰素琴1，亢海英1，郝明亮1，徐 波2

（1.小五臺山國家級自然保護區(qū)，河北 蔚縣 075700；2.國家林業(yè)局森防總站，遼寧 沈陽 110000）

近30多年來，在小五臺山自然保護區(qū)，森林有害生物的種類有所增加，不同區(qū)系昆蟲或當?shù)卦瓉頉]有的種類相繼進入，生物多樣性指數(shù)上升，原有病害蟲的水平和垂直分布范圍擴大，危害有加重趨勢。到目前為止，小五臺山自然保護區(qū)的森林病蟲害發(fā)生數(shù)量和危害程度與氣候變化的相關(guān)性雖不很明顯，但相關(guān)系數(shù)數(shù)值上升，說明病蟲害的發(fā)生與氣候變暖的關(guān)系日益顯現(xiàn)。

氣候變暖；小五臺山自然保護區(qū)；森林；有害生物；影響

河北小五臺山國家級自然保護區(qū)位于河北省西北部，地處張家口市的蔚縣和涿鹿兩縣境內(nèi)，地理坐標為東經(jīng) 114°35'～115°30'，北緯 39°35'40°07'，東與北京門頭溝區(qū)接壤，南和保定市的淶水、淶源兩縣相連。東西長60km，南北寬40公里，總面積25166hm2，林地面積13302hm2，森林植被覆蓋率為75.4%。主要保護對象是溫帶森林生態(tài)系統(tǒng)和世界珍禽——褐馬雞。小五臺山區(qū)內(nèi)山峰高度在890～2882m，其中海拔在2400m以上的山峰有70多座，最主要的東、西、南、北、中臺5座山峰，海拔均在2600m以上，其中東臺海拔2882m，為京津冀地區(qū)第一高峰，被譽為“河北屋脊”，成為北京西部天然生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)地。

1 小五臺山自然保護區(qū)概況

蔚縣屬冀西北山間盆地，境內(nèi)形成了明顯的南部深山、中部河川、北部丘陵三個不同的自然區(qū)域。境內(nèi)小五臺山東臺為河北第一峰。蔚縣屬中溫帶亞干旱氣候區(qū)，年平均氣溫6.5℃，年平均降水量400mm左右，年均日照2800～2950h。氣候特點是：光照充足，降雨量少，晝夜溫差大。小五臺山自然保護區(qū)位于蔚縣和涿鹿縣的南部山區(qū)，下轄的金河口管理區(qū)和王喜洞林場位于蔚縣境內(nèi)，經(jīng)營面積占整個小五臺山自然保護區(qū)的64%，另外兩個管理區(qū)楊家坪和山澗口處于涿鹿縣境內(nèi)。全保護區(qū)屬華北暖溫帶大陸季風(fēng)型山地氣候，具有雨熱同季、冬長夏短、四季分明、日照充足、夏季晝夜溫差大等特點。上世紀80年代年均溫為6.52℃，1月均溫-12.3℃（山頂可達-38℃），7月均溫 22.1℃，降水量 400～700mm，無霜期120d左右，9月中旬初雪，凍結(jié)期長達5～6個月，最大凍土層1.5m。該區(qū)林木及生物物種豐富，其中昆蟲資源也極為豐富，據(jù)1980～1982年森林病蟲害普查統(tǒng)計，有16目130科1500余種，2000年統(tǒng)計達2000余種。

2 氣候變化顯著

近30a來，蔚縣年均氣溫按0.4℃/10a速率遞增，冬季按0.65℃/10a速率遞增，冬季增溫顯著，夏季高溫常超歷史極值。至本世紀初，蔚縣年均溫達到或超過7℃，近10a（2000～2009年）的年平均氣溫達8.44℃以上，例如最近3a即2007、2008、2009年的年均溫分別為9.1、8.2、8.3℃。年降雨量呈現(xiàn)波動性減少趨勢，約400mm左右，或多年不足400mm，例如2007～2009年的年降雨量分別為265、387、400.9mm。直接造成山澗水明顯減少，泉眼消失，北臺頂原有4個泉眼，現(xiàn)在只剩下2眼。地下水位下降，呈現(xiàn)越來越干旱的趨勢。楊家坪管理區(qū)的水窖原來建在山坡上，后來放棄了，現(xiàn)在是在山澗溪流河床上向下打井，井深30m。在金河口區(qū)，原來有個村莊叫章家窯的，因水井干涸，全村人只得搬到山腳下來定居。

3 森林植物帶分布明顯

小五臺山由于獨特的地理位置、生態(tài)類型和生物多樣性，確定的生態(tài)穩(wěn)定性，森林病蟲害很少成災(zāi)。小五臺山區(qū)的海拔在800～2882m，高差達2080m。海拔高低的變化，使水熱條件不同的空間有著不同的組合，形成了不同的氣候（尤其是小氣候）、土壤、植被類型和昆蟲組成。所以森林有害生物的垂直分布帶譜與森林植物垂直分布帶譜有著明顯的關(guān)系，帶與帶之間又有一定的過渡階段，同時還有陰坡和陽坡的差異，即使在同一海拔高度，植被類型和昆蟲組成也不同。據(jù)上世紀80年代森林病蟲害調(diào)查資料記載，在小五臺山主要森林植被多分布在陰坡，據(jù)此其相應(yīng)的昆蟲的垂直分布大體分為3個帶譜。

3.1 落葉闊葉林帶（由山麓至海拔1600m）

主要樹種有兜榛子、丁香、山柳、繡線菊等，形成次生夏綠灌木層，另有片狀分布的油松、落葉松人工林。在本帶內(nèi)，樹木和植被種類豐富，昆蟲種類和數(shù)量最多，占已鑒定數(shù)的62%，天敵種類占44.1%.

3.2 針葉林帶（海拔1600～2500m）

主要樹種為華北落葉松、華北冷杉、魏氏云杉等高山樹種，還有白樺、百花楸、北五味子、獼猴桃等。昆蟲種類明顯減少，鱗翅目昆蟲所占比例下降，而鞘翅目、膜翅目、雙翅目昆蟲所占比例略有上升。

3.3 亞高山草甸帶（海拔2500m以上）

由于無霜期短，積溫低，風(fēng)大，從9月底到翌年4月，常被積雪覆蓋。植被中以禾本科矮草類占優(yōu)勢，伴生莎草、龍膽和傘形科植物。其邊緣樹木生長不良，落葉松等常生長成匍匐狀。昆蟲較少，多為小型甲蟲、蝶類、蛾類和蜂類。

隨著海拔升高，同一類或同一種昆蟲在體色、大小等方面有差異。一般說來，隨著海拔升高，體型變小，體色加深。例如楊葉甲，海拔1300m以下的個體要大于以上的個體。但有些昆蟲對高山的另一種適應(yīng)，是體型變大，如膜翅目的胡蜂和熊蜂。

4 森林有害生物區(qū)系和分布變動

隨著氣候變暖，該區(qū)植物區(qū)系及分布也有所變動，在山澗口區(qū)，落葉松自然更新，有隨坡向上趨勢。而在山麓，有些旱生植物生長優(yōu)勢，如杠柳（Periploca sepiumBunge），又叫羊奶子、北五加皮，屬蘿摩科杠柳屬，喜光、耐旱、耐寒、耐鹽堿，根蘗性強，具有廣泛的適應(yīng)性，是優(yōu)良的固沙、水土保持樹種。林業(yè)有害生物的種類，以及它們的水平和垂直分布也有相應(yīng)變化，偶爾成災(zāi)或成災(zāi)頻率比過去增加，但總體說來較輕，其相應(yīng)的水平分布和垂直高度分布變動與成災(zāi)情況詳見表1。

從表1可以看出，近30多年來，在小五臺山自然保護區(qū)，森林有害生物的種類有所增加，不同區(qū)系昆蟲或當?shù)卦瓉頉]有的種類相繼進入，生物多樣性指數(shù)上升，原有病害蟲的水平和垂直分布范圍擴大，危害有加重趨勢。

表1 河北小五臺山林木昆蟲分布及成災(zāi)情況

（1）落葉松花蠅（Hylemyia laricicolaKarl.） 原分布1400～2200m，專食華北落葉松種子，發(fā)生較重，純林尤甚。隨著氣溫逐漸升高，現(xiàn)可分布至海拔2400m處，如金河口區(qū)“大老婆肚”，直到頂梁，嚴重影響采種和林分的自然更新。

（2）落葉松球蚜（Adelges laricisVall.）小片分布，1400m以下發(fā)生，現(xiàn)分布較廣，但危害不大。

（3）落葉松鞘蛾（Coleophora laricellaHart.）原分布海拔1100～2000m，80年代多在海拔1100～1500m處成災(zāi)，呈條帶狀。現(xiàn)在的分布和成災(zāi)區(qū)域均上升，凡有落葉松生長的地方都其分布，最高可達海拔2400m處，但在海拔1600～1700m發(fā)生較多。2010年6、7月份，小五臺保護區(qū)核心區(qū)外的王喜洞林場落葉松鞘蛾爆發(fā)成災(zāi)，海拔1700～2100m，成災(zāi)面積533hm2。而且與往年不同的是，這次陰坡受害比陽坡重。究其原因，與2009年冬季至2010年春季的持續(xù)嚴寒以及2010年夏季氣溫偏高酷熱有關(guān)。2010年蔚縣夏季氣溫偏高4～5℃，涿鹿縣偏高4℃以上，該年7月21日張家口最高氣溫達41.1℃和39.6℃，均創(chuàng)歷史極值。

（4）松梢螟（Dioryctria splendidellaH.S.）又名云杉球果螟，危害油松球果和新梢，北臺、西臺、南臺的油松林內(nèi)，曾有發(fā)生，但后來發(fā)生少，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)主要危害云杉。

（5）山楊卷葉象甲（Byctiscussp.）原西臺、南臺都有分布，危害海拔1200m以下山楊、小葉楊、樺、榆、胡枝子等，發(fā)生少。過去海拔1300m以下發(fā)生較多，現(xiàn)在其分布上限在1650～1700m。近來發(fā)現(xiàn)該蟲也能危害新疆楊。

（6）舞毒蛾（Lymantria disparL.）分布較廣，但主要危害海拔1600m以下的虎榛子等闊葉雜灌，上個世紀六七十年代，發(fā)生較多，并常與松毛蟲同時發(fā)生。最近一次大發(fā)生是在2002年，致使金河口西臺海拔1700m以上沙棘大面積死亡，并危害油松、落葉松。

（7）小五臺山昆蟲種類豐富，但能給森林造成一定危害的卻不多，多呈點狀或小片狀發(fā)生。上世紀60年代，主要是天幕毛蟲、舞毒蛾和油松毛蟲。70年代初，油松毛蟲局部成災(zāi)記錄僅西臺6.7hm2左右，經(jīng)防治后，曾多年不見，但從70年代后期開始，油松毛蟲（Dendrolimus punctatus tabulaeformisZhao et wu）發(fā)生逐漸增多，以西臺地區(qū)為例，約10a 1個周期。另外，落葉松毛蟲（Dendrolimus superansButler）雖1966年就有發(fā)現(xiàn)，至80年代僅能誘到幾頭成蟲，所以在西臺林內(nèi)至今未見危害。然而在楊家坪和山澗口，落葉松毛蟲常與油松毛蟲混同發(fā)生，如1994年和2002年落葉松毛蟲就曾兩次局部爆發(fā)成災(zāi)，海拔高度一般在300～1600m。

（8）在河北省平原和丘陵地區(qū)的楊樹天牛類害蟲普遍發(fā)生，據(jù)張世權(quán)主編的《華北天牛及其防治》（1994年）統(tǒng)計約有122種，嚴重的或毀滅性種類，如光肩星天牛（Anoplophora glabripennisMotsch.）和松褐天牛（Monochamus alteratusHope），始終未能進入小五臺山自然保護區(qū)，直到2009、2010年調(diào)查時，才發(fā)現(xiàn)光肩星天牛已于2007年和2008年分別傳入楊家坪（海拔847m）和山澗口（海拔1200m）；在楊家坪，是在榆樹上發(fā)現(xiàn)其成蟲的。

5 森林有害生物發(fā)生數(shù)量變動

在小五臺山，森林病蟲害的發(fā)生從建立保護區(qū)初期到現(xiàn)在都屬于低水平的，即有蟲不成災(zāi)，雖然個別種類或種群數(shù)量有消長和變化。到目前為止，小五臺山自然保護區(qū)的森林病蟲害發(fā)生數(shù)量和危害程度與氣候變化的相關(guān)性不明顯。根據(jù)表2作回歸分析。

計算結(jié)果：X與Y的相關(guān)系數(shù)R=-0.37945

表2 氣候變化與病蟲害發(fā)生數(shù)量

查表得 r（0.05）=0.8783，而 R 的絕對值｜R｜=0.37945≤r（0.05）=0.8783， 說明在小五臺山核心區(qū)金河口區(qū)，50a來不同階段的溫度變化與森林病蟲害發(fā)生面積之間相關(guān)性不顯著，更準確地說，是負相關(guān)不顯著。

若按年份系列來分析，如表3。

計算結(jié)果：X與Y的相關(guān)系數(shù)｜R｜=-0.2032

表3 不同年份病蟲害發(fā)生面積

查表得r（0.05）=0.6021，而R的絕對值｜R=0.2032≤r（0.05）=0.6021，說明在小五臺山金河口區(qū)，50a 來不同年份的溫度變化與森林病蟲害發(fā)生面積之間相關(guān)性也不顯著。

若將山澗口和楊家坪區(qū)在2002年的松毛蟲發(fā)生面積133.33hm2和333.33hm2都考慮在內(nèi)，則可得到其相關(guān)系數(shù)R=0.3569，雖然其相關(guān)不顯著，但卻是正相關(guān)關(guān)系，變化是巨大的。

若再將2010年年均溫度8℃及王喜洞區(qū)落葉松鞘蛾暴發(fā)533.33hm2的情況考慮進來，則可得到其相關(guān)系數(shù)R=0.4715，其正相關(guān)仍不顯著（r0.05=0.6021），但數(shù)值上升，說明病蟲害的發(fā)生與氣候變暖的關(guān)系日益顯現(xiàn)。這是小五臺山保護區(qū)今后需要密切關(guān)注的形勢。

6 對策與建議

綜上所述，小五臺山自然保護區(qū)由于其獨特的地理生態(tài)環(huán)境，有效的保護措施，以及受到外界人為干擾少，為我們了解和研究氣候變化對林業(yè)、森林植被、生物區(qū)系以及對森林有害生物的影響提供了很好樣本。近30多年來，在小五臺山自然保護區(qū)，氣溫平均升高1.6℃左右，這是一個巨大的變化。森林昆蟲的種類約增加25%，即在2000年統(tǒng)計時已達2000種，其中森林蟲害種類相應(yīng)增加，垂直分布及成災(zāi)區(qū)域向上擴展，一般上升了100～200m，甚至更高，發(fā)生頻率和危害程度也有所增加。

（1）在小五臺山由于地理環(huán)境復(fù)雜，植物帶分布明顯，植物種類和天敵資源較豐富，隨著氣候的逐漸變暖，生物多樣性指數(shù)，以及天敵的種類和數(shù)量還會增加，要進一步加強環(huán)境保護、生物多樣性保護和天敵保護意識。一旦局部有森林病蟲害發(fā)生，不要輕率打藥，特別是廣譜性化學(xué)農(nóng)藥，這應(yīng)該成為保護區(qū)森林病蟲害防控原則之一。事實證明，有病蟲不成災(zāi)，或局部發(fā)生而能“自然”消除和恢復(fù)，正是自然保護區(qū)優(yōu)勢和特點使然。例如早些年松梢螟局部有發(fā)生，未作防治，蟲情也下去了。

（2）加強森林有害生物的綜合管理。隨著氣候變暖，森林病蟲害發(fā)生、發(fā)展的趨勢明顯，應(yīng)引起我們的高度重視。例如松毛蟲，過去有，但一般都不成災(zāi)。自1988年發(fā)生嚴重的松毛蟲災(zāi)后，每年都有不同程度的發(fā)生，隨著氣候的變暖及蟲種自身的生物學(xué)規(guī)律，出現(xiàn)大面積災(zāi)害的可能性增加。因此，保護好現(xiàn)有的生態(tài)環(huán)境，增加生物多樣性，加強對主要森林病蟲害如松毛蟲和危險病蟲害如光肩星天牛的監(jiān)控是十分必要的。

（3）防治森林病蟲害應(yīng)以營林為基礎(chǔ)，保護生態(tài)多樣性為前提，以生物防治為主導(dǎo)，輔以人工防治，慎重合理地使用化學(xué)農(nóng)藥，杜絕廣譜性農(nóng)藥大范圍使用，提倡生物農(nóng)藥、無公害農(nóng)藥以及毒環(huán)、毒簽、毒繩的使用。小五臺山自然保護區(qū)天敵資源豐富，已知有7目22科111種，對寄蠅、寄蜂和紅褐林蟻等優(yōu)勢種類的應(yīng)加以保護和利用。如紅褐林蟻（Formica rufa L.），在保護區(qū)內(nèi)，其種群龐大，數(shù)量驚人，從山麓到山頂?shù)尼樔~林、闊葉林，灌木林及草地路旁都可以見到蟻巢（丘、窩、冢）蟻城以及群蟻忙碌的情景。這對保護森林，維護生態(tài)平衡，控制害蟲和拒絕害獸，起著至關(guān)重要的作用。今后首先要考慮做的事情是，盡快進行全面調(diào)查，摸清家底，保護好這種生物資源，并加以應(yīng)用（如分巢、引巢、擴巢），充分發(fā)揮其可持續(xù)控制森林病蟲害的效果。

（4）由于受歷史、經(jīng)濟、技術(shù)力量等客觀因素的制約，保護區(qū)在科學(xué)研究上仍處于初級階段，目前只能利用傳統(tǒng)的、簡單的保護措施維持現(xiàn)狀。有待于建立和實施系統(tǒng)的、科學(xué)的、完善的保護管理計劃和方法，才是最有效的保護和可持續(xù)發(fā)展的根本保障。另一方面，保護區(qū)每年都有大量的科研團隊進來考察，隨著人員的增多，對動植物標本的采集和植被踐踏越來越嚴重，對核心區(qū)有一定程度的影響，給野生動植物帶來干擾，并會引發(fā)森林有害生物的發(fā)生，從而影響整個生態(tài)系統(tǒng)的完整性，亦應(yīng)考慮予以適當限制和調(diào)整。另外，在保護區(qū)王喜洞林場建立風(fēng)力發(fā)電場，是否對保護區(qū)的生態(tài)環(huán)境帶來不利影響也值得予以關(guān)注。

（5）目前，小五臺山自然保護區(qū)經(jīng)濟基礎(chǔ)還十分薄弱，對周邊農(nóng)村支持力度不夠，沒有能力拿出更多的辦法去幫扶他們，只是做些力所能及的事情，如聘用當?shù)剞r(nóng)民當臨時護林員、臨時撲火隊員和其他臨時雇用人員等，這些只能解決部分剩余勞動力，不能從根本上解決他們的基本生活與致富問題，亦與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展需求相差甚遠，他們還是會盯著山上資源，上山過度采摘或隨意放牧。這需要我們進一步做好宣傳工作，使群眾明白只有山林保護好了，才能共同發(fā)展。否則，變成窮山惡水，連家園都保不住，談何發(fā)展。這還需要我們進一步做好宣傳工作，擴大小五臺山的知名度，展現(xiàn)幾十年來小五臺山自然保護區(qū)在保護森林，美化環(huán)境，防風(fēng)固沙，涵養(yǎng)水源，預(yù)防森林火災(zāi)，科學(xué)研究和經(jīng)濟發(fā)展等方面的成果，爭取更多的資金投入，充分發(fā)揮自然保護區(qū)的綜合效益，以便建立起良性循環(huán)機制，并帶動周邊群眾致富。最終保護區(qū)也會得到更好的發(fā)展和提高，因為保護生物多樣性正是保護區(qū)穩(wěn)定發(fā)展的基礎(chǔ)和前提。

致謝：在撰寫過程中得到國家森防總站趙清山高工和原河北省森防站徐志華站長的熱情指導(dǎo)，特此致謝！

［1］河北省森林病蟲害普查組.小五臺山昆蟲調(diào)查報告［J］.河北林業(yè)科技，1983，（2）.

［2］張家口市氣象局.張家口氣候公報2007-2010.［內(nèi)部資料］.

S76

A

1002-3356（2011）06-0037-04

2011-10-08

國家林業(yè)局林業(yè)公益性科研專項項目資助（20080423）。