廈門市松材線蟲病持續(xù)控制技術(shù)效果分析及預(yù)測1)

杜瑞卿張華峰張征田許章華王彩霞

(南陽師范學(xué)院，南陽，473061)(廈門市森林病蟲害防治技術(shù)站)(南陽師范學(xué)院)(福州大學(xué))(南陽師范學(xué)院)

松材線蟲(Bursaphelenchusxylophilus)是引起綠化造林先鋒樹種松樹毀滅性病害——松材線蟲病的病因，也是國際貿(mào)易貨物的檢疫對象[1-3]。該病被稱為松樹的“癌癥”，具有擴(kuò)散蔓延快、傳播途徑廣、根除難度大、致死性極強(qiáng)的特性[4-9]。自1982年在南京市中山陵發(fā)現(xiàn)該病以來，疫情一直呈跳躍式擴(kuò)散蔓延，2001年11月廈門首次發(fā)現(xiàn)松材線蟲病。

對松材線蟲病的防治，采用單一手段，往往效果并不理想，需要采取多種手段同時(shí)進(jìn)行。黃金水等[10]對2001—2010年廈門島內(nèi)松材線蟲病，采用了疫情監(jiān)測、清除枯死松樹(枝)、山場套袋化學(xué)熏蒸、懸掛松墨天牛誘捕器(捕捉器)、設(shè)置立式誘木和釋放管氏腫腿蜂、白(綠)僵菌等生物防治等持續(xù)控制技術(shù)，取得了良好的防治效果。但對每種技術(shù)手段在綜合防控中的作用大小、重要性等未見有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。本研究將繼續(xù)對2011—2020年廈門市松材線蟲病采用疫情監(jiān)測和防控技術(shù)措施進(jìn)行持續(xù)防控，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本研究重點(diǎn)分析各種控制技術(shù)措施對防治松材線蟲病重要性以及松材線蟲病發(fā)生的規(guī)律性和階段性，依據(jù)灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)對2021年松材線蟲病發(fā)生面積進(jìn)行預(yù)測。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

廈門市位于福建東南沿海，與臺(tái)灣隔海相望，是中國東南沿海的一座港口風(fēng)景城市，地處117°53′～118°27′E，24°25′～24°55′N，屬南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，雨量充沛，氣候溫和，雨熱同季，干濕季節(jié)明顯，季風(fēng)影響頻繁，臺(tái)風(fēng)季節(jié)長，全年幾無霜期。年平均氣溫21 ℃，最高氣溫38.5 ℃，最低氣溫1.5 ℃；年降水量1 100～2 000 mm。廈門島內(nèi)有林地面積3 201.6 hm2，占本島土地總面積24.4%，樹種組成以馬尾松(Pinusmassoniana)和臺(tái)灣相思(Acaciaconfusa)為主[10]。

2 材料與方法

2.1 供試材料

松墨天牛引誘劑和松墨天牛誘捕器，白(綠)僵菌粉均由福建省林業(yè)科學(xué)研究院提供；誘木引誘劑由廣東省林業(yè)科學(xué)研究院提供；噻蟲啉從廣州新天地化學(xué)有限公司購買；管氏腫腿蜂是從河北省張家口森防站引進(jìn)，并在福建省林業(yè)科學(xué)研究院通過松墨天牛幼蟲進(jìn)行復(fù)壯和批量繁蜂；蟲線清由廣東南海綠寶生化技術(shù)研究所提供。

2.2 試驗(yàn)方法

對試驗(yàn)林地定期巡查，采用誘捕器固定監(jiān)測與誘殺防治、釋放管氏腫腿蜂、施放白(綠)僵菌、及時(shí)清理枯死松樹(枝)、立式誘木設(shè)置等生物和營林等技術(shù)措施，試驗(yàn)方法具體參見有關(guān)文獻(xiàn)[10]。試驗(yàn)林分化學(xué)防治采用噴施48%水懸浮劑噻蟲啉，用藥劑量60 g/hm2。

2.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

2.3.1 判別分析法

根據(jù)全市2011—2020年松材線蟲病發(fā)生面積的變化特點(diǎn)，以及各種控制技術(shù)效果變化特點(diǎn)，將其分成不同的周期和階段進(jìn)行判別分析，驗(yàn)證松材線蟲病發(fā)生的階段性和周期性劃分的可靠性；分析各種控制技術(shù)與松材線蟲病發(fā)生面積的相關(guān)性及重要性，對比單個(gè)控制技術(shù)作用與群體控制技術(shù)作用的差異性。

2.3.2灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)的建立

(1)累加生成數(shù)(松材線蟲病發(fā)生面積依據(jù)時(shí)間序列逐次累加之和)：

(2)組建數(shù)據(jù)矩陣(B)：

(3)組建數(shù)據(jù)矩陣(Xn)：

(4)參數(shù)求解：

式中：a,u為預(yù)測模型中的參數(shù)。

(5)預(yù)測模型：

(6)模型精度檢驗(yàn)：

3 結(jié)果與分析

3.1 松材線蟲病發(fā)生的周期性

由表1可知，松材線蟲病發(fā)生面積與防控技術(shù)措施等數(shù)據(jù)可以看出，其發(fā)生變化規(guī)律并不明顯，但基本呈現(xiàn)先逐漸增大后又逐漸減少的變化趨勢，松材線蟲病發(fā)生面積(X)呈現(xiàn)出一定的周期性。松材線蟲病發(fā)生面積(X)既受防控措施的影響，也受氣候條件的影響，同時(shí)還受昆蟲自身生長發(fā)育種群變化規(guī)律的內(nèi)在影響。從2011年到2015年，松材線蟲病發(fā)生面積呈現(xiàn)逐漸減少趨勢，但2016年突然增大后，又呈現(xiàn)逐漸減少趨勢，表現(xiàn)出5年一個(gè)周期的變化特點(diǎn)。根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)松材線蟲病發(fā)生面積(X)數(shù)據(jù)變化的幅度(或數(shù)據(jù)間差異性大小)，可以將其劃分成2個(gè)類別。

3.2 判別分析

3.2.1 周期性分類判別分析

由表2可知，對廈門市2011—2020年松材線蟲病發(fā)生及防控面積與其發(fā)生的周期性進(jìn)行判別分析，表明判別類別結(jié)果與分類完全一致，各類別正確判別結(jié)果100%，說明分類的正確性。

表1 廈門市2011—2020年松材線蟲病發(fā)生及防控面積與其發(fā)生的周期性

表2 廈門市2011—2020年松材線蟲病發(fā)生及防控面積分類

由圖1可知，類別1、類別2、類別3相互間距離較遠(yuǎn)，界限清楚。類別3和類別4距離較近，但沒有交錯(cuò)現(xiàn)象，各自成為一類。

圖1 廈門市2011—2020年松材線蟲病防控及發(fā)生面積判別分析

由表3可知，前三個(gè)判別函數(shù)100%包含了原信息量，沒有信息損失，判別結(jié)果可信度很高。

表3 判別函數(shù)特征值(信息量)

3.2.2 不同防控措施作用效果判別分析

由表4可知，X，A5，A6，A2在各類別間有顯著性，而A1、A3、A4沒有顯著性，說明A1、A3、A4的變化與X的變化不具有同步性，也表明噴施噻蟲啉化學(xué)防治、清理枯死松樹、設(shè)置立式誘木對松材線蟲病發(fā)生面積變化影響可能有一定的滯后性。

表4 組均值的均等性的檢驗(yàn)

由表5可知，對A1、A2、A3、A4、A5、A6分別與X進(jìn)行相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)都較小，無顯著性，也說明單一防控技術(shù)手段、誘捕松墨天牛數(shù)量等單個(gè)因素對X的影響不顯著，但判別分析表明，5個(gè)防控技術(shù)及誘捕松墨天牛數(shù)量等6個(gè)因素的綜合作用是顯著的，與X的變化階段性一致(類別一致)。5個(gè)防控技術(shù)及誘捕松墨天牛數(shù)量等6個(gè)因素對松材線蟲病發(fā)生面積影響的重要性依次為：A5、A1、A2、A3、A6、A4。

3.3 灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)分析

依據(jù)公式對表1中的X進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見表6。

2021年預(yù)測值267.96 hm2，雖比2020年220.51 hm2有所擴(kuò)大，但符合第3個(gè)5年周期起始年的特征，同時(shí)比第一個(gè)5年周期起始年2011年592.13 hm2、第二個(gè)5年周期起始年2016年352.93 hm2顯著減少，說明松林防治改造起到了顯著作用。

表5 Fisher的線性判別式分類函數(shù)系數(shù)

表6 灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)分析

4 結(jié)論與討論

通過對廈門市2011—2020年松材線蟲病防控技術(shù)措施及發(fā)生面積數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析，廈門市松材線蟲病發(fā)生面積(X)呈現(xiàn)出一定周期性和階段性，2011—2015年為第一周期，2016—2020年為第二個(gè)周期，每個(gè)周期內(nèi)變化幅度有分為2個(gè)階段，第二周期內(nèi)變化幅度收窄；單一的松材線蟲病防控技術(shù)措施與松材線蟲病發(fā)生面積(X)無顯著相關(guān)性，但各防控技術(shù)措施及誘捕松墨天牛數(shù)量因素的綜合作用對松材線蟲病發(fā)生面積(X)有顯著影響，其作用重要性依次為：掛設(shè)誘捕器數(shù)量(A5)、噴施噻蟲啉化學(xué)防治面積(A1)、管氏腫腿蜂或白綠僵菌生物防治面積(A2)、清理枯死松樹數(shù)量(A3)、誘捕松墨天牛數(shù)量(A6)、設(shè)置立式誘木數(shù)量(A4)。對松材線蟲病發(fā)生面積(X)灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)建模很理想，有顯著性。對2021年松材線蟲病發(fā)生面積(X)的預(yù)測值符合第三個(gè)5年周期起始年的特征；對于多因素因果關(guān)系的分析，采用判別分析，能取得較為理想的結(jié)果，能夠揭示松材線蟲病防控技術(shù)措施的內(nèi)在相互關(guān)系及其影響的重要性；灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)分析揭示了森林病蟲害發(fā)生數(shù)量(或面積)隨時(shí)間發(fā)生的規(guī)律性和有效預(yù)測，在松材線蟲病防控防治實(shí)際工作中具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

化學(xué)防治是松材線蟲病傳播媒介昆蟲防治的常用手段，在防治松墨天牛的實(shí)踐中廣為應(yīng)用[12-13]。在松墨天牛成蟲活動(dòng)期，采用樹冠噴霧或飛機(jī)噴灑農(nóng)藥，均可殺滅松墨天牛。本試驗(yàn)中噻蟲啉等藥物防治，雖有一定的效果，但是在本研究中的作用不是最好的防治方法。藥物防治對人體健康和環(huán)境污染有一定的影響，防治成本也較大，不是最佳選擇，可作為輔助性防治手段。大面積噴灑化學(xué)殺蟲劑受雨季和松墨天牛羽化期因素限制(一是廈門地區(qū)雨季為4—9月份，且多集中7—9月，此時(shí)也是松墨天牛成蟲活動(dòng)期，降雨會(huì)影響防治效果；二是松墨天牛羽化時(shí)間不一致，前后延續(xù)時(shí)間長，噴藥時(shí)機(jī)難把握)效果不佳，但可以在重要生態(tài)區(qū)位松林和古松名松的保護(hù)中加大施藥頻次或采取樹干打孔注藥的方法，往往會(huì)取得較為理想的防治效果。

管氏腫腿蜂或白綠僵菌等生物防治措施在本研究中防控作用顯著。黃金水等[10]的研究結(jié)果也表明采用蟲生真菌或寄生性天敵昆蟲防治松墨天牛效果可達(dá)20%以上。生物防治法可以減少化學(xué)農(nóng)藥對人體健康危害和環(huán)境污染，維持森林生態(tài)平衡，將害蟲的危害水平控制在經(jīng)濟(jì)允許的閾值范圍內(nèi)，同時(shí)防治成本低，值得推廣應(yīng)用。目前松墨天牛常用的生物防治方法有：一是利用白僵菌(Beauveriabassiaua)、綠僵菌(Metarhiziumanisopliae)等蟲生真菌來防治天牛成蟲或幼蟲[14-15]；二是寄生性天敵昆蟲寄生于天牛幼蟲，主要是管氏腫腿蜂(Sclerodermaguaui)[16]和花絨寄甲(Dastarcushelophoroides)等[17-19]，這兩類天敵昆蟲具有較強(qiáng)的搜索和攻擊能力，是林木天牛害蟲有效的寄生性天敵[20]，其中：管氏腫腿蜂對松墨天牛幼蟲的林間校正寄生率可達(dá)31%～81%[20-21]，花絨寄甲寄生率可達(dá)25%～90%[22-23]。

2011—2020年共清理枯死松樹(A3)3 268 930株，雖然在數(shù)量上客觀，但清理枯死松樹對下一年或短期內(nèi)減少松材線蟲病發(fā)生面積影響不顯著，作用不明顯，具有滯后性。根據(jù)廈門市特殊的地理位置等實(shí)際情況，馬尾松為優(yōu)勢樹種和南方重要的造林樹種，采取皆伐松樹的除治方法將給廈門市帶來不可估量的社會(huì)、生態(tài)及經(jīng)濟(jì)損失[10]。松材線蟲病靠媒介昆蟲松墨天牛自然擴(kuò)散傳播，其擴(kuò)散距離和范圍有限，而人為調(diào)運(yùn)染疫松木或材料進(jìn)行長距離、大范圍的擴(kuò)散是松材線蟲病在全國范圍內(nèi)擴(kuò)散蔓延的主要原因。當(dāng)前各地采取皆伐松樹方式進(jìn)行松林改造，但如疫木無法做到安全除害處理到位、檢疫監(jiān)管無死角，就無法遏制松材線蟲病疫情繼續(xù)擴(kuò)散蔓延的態(tài)勢，大砍伐往往還帶來了病害的大傳播[24]。因此，不建議采用此措施，只作為輔助性防治手段。

掛設(shè)誘捕器誘殺松墨天牛成蟲在本研究中防控作用最為顯著，2011—2020年廈門市掛設(shè)了26 263套誘捕器，捕獲松墨天牛2 954 868頭，對松材線蟲病防治效果顯著。誘捕器作用在于：一是疫情監(jiān)測，實(shí)時(shí)監(jiān)測林間天牛成蟲種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化和天牛攜帶線蟲情況；二是集中滅蟲，引誘松墨天牛成蟲進(jìn)行誘殺，從而降低林間天牛種群數(shù)量。

設(shè)置立式誘木(A4)也有一定的效果，2011—2020年共設(shè)置了26 002處，每處式誘木按照誘殺10頭以上松墨天牛計(jì)算，可達(dá)到26萬頭以上。利用松墨天牛產(chǎn)卵時(shí)趨向松衰弱木和瀕死樹行為，設(shè)置引誘木集中殺滅天牛，可有效減少松林天牛種群數(shù)量，在防治實(shí)踐中應(yīng)廣為應(yīng)用[24]。

松材線蟲病綜合防控技術(shù)并不是將各種技術(shù)措施簡單、機(jī)械的疊加應(yīng)用，而是要結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，分清主次，有機(jī)結(jié)合，加以應(yīng)用。運(yùn)用判別分析和灰色系統(tǒng)預(yù)測模型GM(1,1)分析方法，對近10 a廈門市松材線蟲病防控效果進(jìn)行分析比較，掌握各種技術(shù)措施在疫情綜合防控中發(fā)揮的作用，摸索出以掛設(shè)誘捕器(A5)、施放管氏腫腿蜂或白綠僵菌粉炮生物防治(A2)、設(shè)置立式誘木(A4)等技術(shù)措施為主的，以噴灑噻蟲啉藥物防治(A1)、清理枯死松樹(A3)等技術(shù)措施為輔，建立一套行之有效的、適合廈門市松材線蟲病持續(xù)控制的綜合模式。同時(shí)，試驗(yàn)也表明了松材線蟲病是可防可治的，對其它地方的病蟲害防控也有重要的參考價(jià)值。