不同程度馬尾松毛蟲危害對松林植被群落的影響

張劉源 (湖南省森林消防航空護林站， 湖南 長沙 410004)

不同程度馬尾松毛蟲危害對松林植被群落的影響

張劉源
(湖南省森林消防航空護林站， 湖南 長沙 410004)

采用樣點調(diào)查法對不同程度馬尾松毛蟲危害松林的植被群落進行了調(diào)查。結(jié)果表明：不同程度馬尾松毛蟲危害對松林林分密度的影響不顯著，但對松樹生長量有著不同程度的影響，中、重度危害可降低松樹的高度和胸徑(重度危害三年后高度、胸徑分別下降0.34 m和1.8 cm)，輕度危害則可促進松林的生長；馬尾松毛蟲危害可適度改變松林的郁閉度和地表植被的蓋度(中、重度危害后三年蓋度分別上升15%和20%)，對林下植被的恢復(fù)與生長有一定的促進作用；松林植被物種多樣性分析表明，中、重度馬尾松毛蟲危害可有效增加林地植被物種的多樣性，輕度危害則對林地植被物種多樣性影響不大。

馬尾松毛蟲； 危害； 松林； 植被群落

馬尾松毛蟲(DendrolimuspunctatusWalker)是松林生態(tài)系統(tǒng)中的常見害蟲，是一種具有極強破壞力和傳播力的害蟲，在湖南省一般年生1～2代[1-2]。它不僅嚴重威脅著松林的安全，同時也嚴重影響著松林周邊居民的正常生活[3]。我國眾多學者從各個角度對馬尾松毛蟲危害發(fā)生的原因進行了研究，也提出了不少解決蟲害的方案[4-8]。但到底馬尾松毛蟲危害會對松林生長量造成多大影響？危害后植被群落的變化特征如何？相關(guān)報道較為少見。

2013年，筆者對不同程度馬尾松毛蟲危害后林地的松樹生長量及植被群落進行了調(diào)查，并采用多樣性計算公式對松林植被物種多樣性進行了分析，旨在明確不同程度馬尾松毛蟲危害與松樹的生長關(guān)系及其對松林植被群落的影響，為制定馬尾松毛蟲防治指標提供科學依據(jù)，進一步為維護松林生態(tài)系統(tǒng)安全，建立松林綠色防控技術(shù)標準提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試驗區(qū)概況

試驗選擇在湖南省新邵縣，地理位置為111°08′—111°05′E、27°15′—27°38′N，地處湖南省中部，介于邵陽盆地和新漣盆地之間，屬中亞熱帶大陸性季風濕潤氣候，四季分明，年平均氣溫17.0 ℃。該地馬尾松栽培歷史悠久，松林面積4.18萬hm2，占林業(yè)用地面積的41.52%。調(diào)查林地主要位于新邵縣釀溪鎮(zhèn)的留田村和柏水村，該地松林多以21～30年生馬尾松林近熟林(人工林)為主，2010年、2013年4月均受到越冬代馬尾松毛蟲不同程度的危害，并于5月初進行了人工防治。

2 研究方法

2.1調(diào)查方法

于2013年4月10—15日采用隨機抽樣法對試驗地危害林地馬尾松毛蟲蟲口密度進行了調(diào)查，并根據(jù)《林業(yè)有害生物發(fā)生及成災(zāi)標準》(LYT 1681-2006)及相關(guān)文獻[9]對馬尾松毛蟲危害程度進行劃分，選擇了具有相同立地條件下不同程度危害的林地12塊(輕度、中度、重度及輕度以下危害林地各3塊，輕度以下林地作為對照)。2010年不同程度危害林地以當?shù)亓謽I(yè)局記錄的數(shù)據(jù)和咨詢林業(yè)站相關(guān)負責人獲得，也分別選擇了2010年后沒有再發(fā)生松毛蟲危害的林地12塊(選擇和設(shè)置方法同上)。于2013年10月，分別在已選擇的林地中，設(shè)置1個大小為20 m×30 m的樣方，對每個樣方中的松樹進行檢尺，測定胸徑和樹高，統(tǒng)計株數(shù)，計算平均高度、胸徑、密度及郁閉度；并在每個樣方中心及四角各設(shè)置1個3 m×3 m 的植被調(diào)查樣方，分別記錄樣方內(nèi)植物的種類、數(shù)量、高度、蓋度等。

2.2數(shù)據(jù)分析

采用物種豐富度指數(shù)(R)、多樣性指數(shù)(H′)、優(yōu)勢度指數(shù)(D)來描述松林植被的多樣性特征，計算公式如下。

豐富度指數(shù)R：

R=S；

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

H′=-∑PilnPi；

Simpson優(yōu)勢度指數(shù)為：

J′=∑Pi2。

以上各式中:

原始數(shù)據(jù)采用Excel(2007版)軟件進行處理。

3 結(jié)果與分析

3.1不同程度馬尾松毛蟲危害對松林林分的影響

對不同程度馬尾松毛蟲危害后松林林分的生長量與密度進行調(diào)查(見表1)，結(jié)果表明：重度危害當年即可影響松樹的生長量，這種影響主要體現(xiàn)在松樹高度上，比對照林地松樹的平均高度低0.11 m，胸徑差異性不明顯；2010年重度危害后第三年，樹高、胸徑均受到影響，比對照林地分別低0.34 m和1.8 cm。中度危害與重度危害的影響趨勢基本一致，但相對重度危害所造成的影響略小，即使在危害三年后，樹高與胸徑也僅下降了0.18 m和0.43 cm。輕度危害對當年松樹的生長量略有負面影響，但危害后的第三年，林分平均高度和胸徑均高于對照林地。說明不同程度馬尾松毛蟲危害對松林林分生長量有著不同程度的正負面影響。不同程度馬尾松毛蟲危害對林地密度影響不大，其密度差異主要是林地間伐造成。

表1 不同危害程度松林的高度、胸徑和密度Tab 1 Height，DBHanddensityofpineforestdamagedatdifferentdegree危害程度發(fā)生年份樹齡(a)高度(m)胸徑(cm)密度(株/hm2)20102516 5824 64985重度20132516 8126 391005CK2516 9226 4499520102316 5322 091200中度20132316 6823 561125CK2316 7123 52117520102116 1021 541400輕度20132115 1420 421430CK2115 2820 441425

3.2不同程度馬尾松毛蟲危害對松林郁閉度和植被蓋度的影響

由表2可知中、重度危害當年明顯降低了松林的郁閉度，但三年后基本恢復(fù)到正常水平；輕度危害則對松林郁閉度無影響。重度危害的林地，初期(危害當年)灌木層和草本層均生長迅速，總蓋度較對照區(qū)高了10%，三年后灌木和草本植被各層次的蓋度均大于對照區(qū)，且較對照和其它受到危害的林地多了一個2 m以上高度的灌木層層次，總蓋度比對照區(qū)高了20%。危害中度的林地，類似于重度危害的林地，但其總蓋度提高幅度較小，較對照區(qū)總蓋度提高15%，灌木層1～2 m木本層蓋度15%，無2 m以上灌木。輕度危害林地，危害當年適度增加了林地蓋度，三年后恢復(fù)到原來水平。說明馬尾松毛蟲危害對林下植被的恢復(fù)與生長有一定的促進作用。

表2 不同程度危害松林的郁閉度及林下植被蓋度Tab 2 Crowndensityandsurfacevegetationcoverageofpineforestdamagedatdifferentdegree危害程度發(fā)生年份郁閉度(%)蓋度(%)灌木層草本層總蓋度>2m1～2m<1m1～2m<1m20100．6551515454575重度20130．6001010303065CK0．65010525255520100．7001510353065中度20130．6501010253060CK0．70051020205020100．750105252050輕度20130．750105203055CK0．750105202050

3.3不同程度馬尾松毛蟲危害對松林植被物種多樣性的影響

對不同程度馬尾松毛蟲危害后松林植被物種多樣性進行調(diào)查，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知：與對照林地相比，危害當年無論輕、中、重度危害，其林地植被物種豐富度、多樣性指數(shù)均有所增加，優(yōu)勢度指數(shù)均有所減少，但變化幅度較小。危害后第三年，重度危害林地各項指數(shù)變化幅度較大，其中物種豐富度增加了9、多樣性指數(shù)增加了1.31 ，優(yōu)勢度指數(shù)下降了0.1，林間偏陽性植被，如香花崖豆藤Millettiadielsiana、馬鞭草Verbenaofficinalis、黃檀Dalbergiahupeana等相對其它林地較常見，而耐陰性植物，如葫蘆Lagenariasiceraria、黃精Polygonatumsibiricum、高粱姜Alpiniaofficinarum及所有的厥類植物生長依然較為茂盛；中度危害林地各項指數(shù)變化幅度較重度危害林地小，與對照林地相比，物種豐富度、多樣性指數(shù)分別增加了4和0.79，優(yōu)勢度指數(shù)下降了0.09；輕度危害林地各項指標則基本恢復(fù)到危害前的水平。可見，中、重度馬尾松毛蟲危害后不同程度的增加了松林的植被物種多樣性，而輕度危害對松林的植被物種多樣性影響不大。

圖1 不同程度危害松林植被物種多樣性的變化特征Fig. Variation of vegetation biodiversity in pine forest damaged at different degree

4 結(jié)論與討論

李天生等通過人工摘葉方法模擬松毛蟲不同的危害程度，觀察摘葉后第一年與摘葉后第二年馬尾松材積生長率的影響，結(jié)果表明，摘葉后第一年對材積生長有影響，對摘葉后第二年材積生長的影響不顯著，松毛蟲危害造成的影響小于樹木自身生長規(guī)律所起的作用[12]；李伯瑾等通過人工模擬危害程度和自然狀況下馬尾松毛蟲危害等試驗表明，5～20年生馬尾松針葉損失50%時，對松樹的樹高、胸徑、材積有顯著的影響[13]。而本文通過研究被馬尾松毛蟲不同程度危害后馬尾松的生長量的研究表明，危害后三年，中、重度危害后松樹的高度和胸徑增長量降低，而輕度危害松樹的高度和胸徑增長量則有所增加，說明輕度危害反而促進松林的生長，結(jié)果與上述研究稍有不同，其主要原因是上述研究僅考慮了短期效應(yīng)且試驗方法多以模擬為主有關(guān)，對自然狀況下松毛蟲危害與死亡所帶來的能量積累與釋放考慮得不夠全面。但本研究僅考慮了越冬代松毛蟲對松林的危害，至于第一代或者連續(xù)兩代或者三代的危害將如何影響松林的林分，有待進一步研究。

松毛蟲不同程度的危害對松林林下植被的恢復(fù)與生長，尤其對灌木和草本植被的作用較為明顯。這一點也在后續(xù)的有關(guān)植被群落物種多樣性研究中得到證實，中、重度馬尾松毛蟲危害后不同程度的增加了松林林下植物物種多樣性。馬尾松毛蟲取食松針降低了松林的郁閉度，使得偏陽性植被生長加速，此種效果類似于林地的間伐[9]，而通過間伐可有效降低林分密度，林下植物種類都能增加[14-15]；同時馬尾松毛蟲排出的糞便相當于給林地施了一次肥料，進一步促進了林下植被及松林的生長。但是馬尾松毛蟲不同程度危害是否改變了松林土壤的理化性質(zhì)，對地表枯落物或活地被物生物量影響如何仍有待進一步研究。

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InfluenceofdifferentdegreeofDendrolimuspunctatusdamageonthevegetationcommunityinPinusmassonianaforest

ZHANG Liuyuan

(Hunan Aerial Forest Fire Protection Station, Changsha 410004, China)

Using the method of sample survey, the vegetation community in pine forest damaged byDendrolimuspunctatuswas investigated. Results showed that there were no significant differences on density of pine forest, but remarkably affected growth of pine forest. Severe or moderate damage could reduce the height and DBH (diameter at breast height) of pine trees, however, mild harm could promote the growth of pine forest. Damaged of pine caterpillar could change the pine forest crown density and surface vegetation coverage, and had a certain role in promoting recovery and growth of vegetation under forest. The species diversity analysis showed that severe or moderate damage could increase the vegetation biodiversity, but there were no influence on the vegetation biodiversity in mild harm pine forest.

Dendrolimuspunctatus; damage; pine forest; vegetation community

2016-03-27

湖南省林業(yè)廳項目“湖南省林業(yè)有害生物普查”；湖南省林業(yè)科技計劃項目(XLK201403)。

張劉源( 1986- ) ，男，湖南省長沙市人，工程師，碩士，主要從事森林病蟲害防治研究。

S 763.42

A

1003 — 5710(2016)03 — 0067 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 03. 012

(文字編校： 龔玉子)