摘 要:白龍江林區(qū)人工林病蟲害趨于多樣化,且其病蟲害防治工作受一系列因素的影響,如病蟲害種類繁多及具有復(fù)雜的生物學(xué)特性、林分結(jié)構(gòu)單一導(dǎo)致抵抗力下降等。通過系統(tǒng)化分析,提出了一系列優(yōu)化對(duì)策,旨在建立一個(gè)精準(zhǔn)高效的區(qū)域林業(yè)病蟲害防治體系。
關(guān)鍵詞:白龍江;林業(yè)病蟲害;監(jiān)測(cè)預(yù)警
中圖分類號(hào):S763 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-7909(2024)3-118-3
DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.03.028
0 引言
甘肅省東南部的白龍江流域森林覆蓋率在60%以上,是甘肅省重要的林業(yè)基地。近年來,隨著全球氣候變暖,該地區(qū)春季溫度持續(xù)上升,致使林業(yè)病蟲害種類增加,發(fā)生范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。筆者首先分析甘肅省白龍江林區(qū)主要林業(yè)病蟲害種類及特征,然后深入探討當(dāng)前防治工作中存在的關(guān)鍵問題,最后提出病蟲害防治工作的優(yōu)化對(duì)策,以期為當(dāng)?shù)亓謽I(yè)病蟲害防治工作提供參考。
1 白龍江林區(qū)人工林病蟲害種類及其特點(diǎn)
白龍江流域受溫帶大陸性氣候影響,四季分明的氣溫變化為病蟲害的發(fā)生提供了多樣化的生態(tài)條件。其中,松材線蟲病作為該地區(qū)針葉林中最主要的線蟲類病害之一,對(duì)馬尾松造成了嚴(yán)重的侵害。研究表明,當(dāng)區(qū)域年均氣溫超過10 ℃時(shí),這種病害易于暴發(fā)和蔓延。由于近年來白龍江流域部分區(qū)域持續(xù)出現(xiàn)偏高氣溫趨勢(shì),導(dǎo)致當(dāng)?shù)夭≡w基數(shù)增長(zhǎng),并加劇了病害地理分布范圍的擴(kuò)大[1]。馬尾松銹病則以馬尾松為主要宿主,其致病真菌能夠穿透樹皮組織并形成大量子實(shí)體,嚴(yán)重破壞馬尾松的維管束結(jié)構(gòu)。值得注意的是,白龍江上游存在大面積連片純馬尾松林,這為病菌的大面積傳播提供了理想的生態(tài)環(huán)境。此外,由于該流域中上游地區(qū)具有優(yōu)越的立地條件及較大的降雨量,病原菌更易侵染寄主植物。華山松枯萎病能夠危害華山松的根部,損害其水分傳輸機(jī)能,進(jìn)而造成植株整體枯萎。在白龍江流域,華山松林面積較大,且近年來頻繁出現(xiàn)華山松枯死的現(xiàn)象[1]。
2 白龍江林區(qū)人工林病蟲害防控面臨的關(guān)鍵問題探析
2.1 主要病蟲種類繁多,生物學(xué)特性復(fù)雜
白龍江流域氣候條件復(fù)雜,垂直氣候帶明顯。從河谷低海拔地區(qū)至高山地帶,病蟲種類呈現(xiàn)層狀分布,整體上種類較為繁多。如松材線蟲病在河谷闊葉林帶發(fā)生嚴(yán)重,而馬尾松銹病和華山松枯萎病則主要發(fā)生在海拔2 000 m以上的高山針葉林,各類病蟲生物學(xué)特性差異顯著,增加了防控工作難度。以松材線蟲病為例,該病病原體為線形動(dòng)物門物種,與真菌或細(xì)菌等病原體生物學(xué)特征差異顯著,其可利用昆蟲媒介擴(kuò)散轉(zhuǎn)移。研究表明,在傳入新的宿主赤松的最初階段,線蟲種群增長(zhǎng)迅速,這給病害防控帶來很大挑戰(zhàn)[2]。此外,病蟲種群遺傳變異復(fù)雜,不同地區(qū)種群的毒力和藥敏性差異大,也增加了防治難度,如甘南地區(qū)和白龍江上游種群與下游種群差異顯著。針對(duì)不同地區(qū)的病蟲生物學(xué)特征,需要制定有針對(duì)性的防治措施,但由于研究資源有限,對(duì)病蟲的區(qū)域差異性研究還較為薄弱,不能為防控工作提供足夠支撐。
2.2 林分結(jié)構(gòu)單一,抵抗力差
白龍江流域自然林中針葉樹種優(yōu)勢(shì)度高,例如馬尾松的優(yōu)勢(shì)度在90%以上,組成近純林結(jié)構(gòu)。這類林分結(jié)構(gòu)單一,生物多樣性不豐富。當(dāng)病蟲害發(fā)生時(shí),極易造成嚴(yán)重危害。以馬尾松純林作為典型案例,其生態(tài)系統(tǒng)抗逆性和自我恢復(fù)能力相對(duì)較弱。一旦遭遇如馬尾松銹病等病蟲害大規(guī)模侵襲,極易迅速蔓延至整個(gè)林區(qū),引發(fā)大面積樹木枯死。這一現(xiàn)象與混交林體系形成了鮮明對(duì)比。在混交林中,由于不同樹種間的“驅(qū)避效應(yīng)”得以充分發(fā)揮,各類病蟲害的傳播及危害程度能得到有效遏制,從而顯著提升林區(qū)的整體抵抗力和穩(wěn)定性。在白龍江流域中上游地區(qū),由于立地條件優(yōu)越,長(zhǎng)期形成了較為單一的森林類型,以馬尾松和云杉等產(chǎn)量高的針葉樹種為主。這類純林抵抗力差,當(dāng)病蟲害流行期到來時(shí),多個(gè)病蟲種間可互為誘因,并呈蔓延態(tài)勢(shì)暴發(fā),給防控工作帶來較大壓力[3]。
2.3 病蟲害監(jiān)測(cè)與預(yù)警能力薄弱
白龍江流域面積遼闊,垂直氣候帶分明,病蟲害種類復(fù)雜,但當(dāng)?shù)夭∠x害監(jiān)測(cè)與預(yù)警仍存在明顯薄弱環(huán)節(jié)。首先,監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)布設(shè)不足,大部分區(qū)域病蟲害種類與發(fā)生動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)缺失嚴(yán)重。由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)少,多數(shù)種類只能依賴樣本調(diào)查獲得,很難真實(shí)反映病蟲害時(shí)空動(dòng)態(tài)。如松材線蟲病在白龍江流域已有近10年發(fā)生歷史,但缺乏不同海拔梯度定量監(jiān)測(cè)的研究,無法判斷松材線蟲病的流行發(fā)展趨勢(shì)[2]。其次,監(jiān)測(cè)手段單一,大多停留在地面人工調(diào)查階段,與病蟲生物學(xué)特點(diǎn)匹配性差,部分隱性病蟲害很難得到有效監(jiān)測(cè)。同時(shí),對(duì)不同監(jiān)測(cè)要素信息的綜合利用不足,如氣象、寄主和病原體三者聯(lián)合分析很少,不利于科學(xué)預(yù)警。最后,預(yù)警理論與模型建設(shè)也相對(duì)不完善,預(yù)警產(chǎn)出的定量化支持不足,這也制約了預(yù)警的可操作性與精準(zhǔn)性。
2.4 防治技術(shù)與理論研究滯后
目前,白龍江流域林業(yè)病蟲害防治技術(shù)與理論研究整體仍有待加強(qiáng),主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。①對(duì)關(guān)鍵病蟲的生物學(xué)特性研究不足,無法提供充分的技術(shù)支撐。例如,對(duì)松材線蟲不同生活史階段的環(huán)境響應(yīng)規(guī)律、寄主選擇機(jī)制及耐藥性產(chǎn)生機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題理解不足,防治技術(shù)應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)“一擊脫靶”的情況。②防治技術(shù)更新?lián)Q代緩慢,還停留在以藥劑防治為主的傳統(tǒng)階段。由于白龍江病蟲種類的多樣性和復(fù)雜性,單一防治技術(shù)的適應(yīng)性較差,但生物防治、UGIN技術(shù)及基于信息技術(shù)的精準(zhǔn)施藥等新型技術(shù)推廣力度不足。③區(qū)域性病蟲害綜合治理的理論與技術(shù)較為匱乏。當(dāng)前,林業(yè)病蟲害防治大多是針對(duì)單病種、小面積的應(yīng)急防控,無法實(shí)現(xiàn)流域尺度的系統(tǒng)治理,對(duì)白龍江流域主要病蟲種間聯(lián)動(dòng)機(jī)制和防控優(yōu)化理論的研究仍較為缺乏。
3 白龍江地區(qū)林業(yè)病蟲害防治工作的優(yōu)化對(duì)策
3.1 加強(qiáng)主要病蟲生物學(xué)特性研究
要想科學(xué)指導(dǎo)白龍江流域主要林業(yè)病蟲害的防治,需要從以下幾個(gè)方面重點(diǎn)加強(qiáng)病蟲生物學(xué)特性研究。第一,加大監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)力度。在白龍江流域主要森林類型內(nèi)增設(shè)高密度的病蟲害監(jiān)測(cè)樣地,利用RFID標(biāo)記等先進(jìn)識(shí)別技術(shù),定期監(jiān)測(cè)主要病蟲種群密度、結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)開展無人機(jī)等遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)手段應(yīng)用試驗(yàn),彌補(bǔ)地面監(jiān)測(cè)的不足。在不同地理位置長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)病蟲種群的時(shí)間序列數(shù)據(jù),可以深入解析其季節(jié)消長(zhǎng)規(guī)律、密度響應(yīng)關(guān)系等核心生物學(xué)特征。第二,強(qiáng)化數(shù)學(xué)模型模擬研究。依托監(jiān)測(cè)獲得的大樣本數(shù)據(jù),應(yīng)用理論生態(tài)學(xué)模型,建立病蟲種群時(shí)空擴(kuò)散的機(jī)制模型,模擬病蟲在復(fù)雜地形地貌條件下的遷飛和定居機(jī)制,以及寄主樹種選擇性模型等。模型輸出結(jié)果可直接為流行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、防區(qū)劃定等決策提供支撐依據(jù)。同時(shí),應(yīng)開展定量遺傳學(xué)模型等研究,預(yù)測(cè)病蟲種群的藥敏性變化,為科學(xué)用藥提供理論參考。第三,深入開展分子生物學(xué)研究。組建專項(xiàng)科研團(tuán)隊(duì),依托實(shí)驗(yàn)室條件,通過分子標(biāo)記、基因編輯、電生理記錄等手段,深入解析病原體的致病效應(yīng)啟動(dòng)機(jī)制、藥物作用點(diǎn)及樹木抗性相關(guān)信號(hào)通路等關(guān)鍵科學(xué)問題[4],研究成果可為相關(guān)防治目標(biāo)的藥效篩選及抗性育種奠定理論基礎(chǔ)。第四,打造標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)字研究平臺(tái)。整合區(qū)域內(nèi)分散的樣地?cái)?shù)據(jù)、種群樣本及種質(zhì)資源,建立統(tǒng)一對(duì)接的數(shù)據(jù)庫(kù),拓展數(shù)據(jù)維度,豐富數(shù)據(jù)類型,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)注。
3.2 實(shí)行混交林種植策略,提高抵抗力
提高白龍江流域森林的抵御病蟲害侵染能力,建議在主要林業(yè)區(qū)域大力推進(jìn)混交林種植。第一,因地制宜確定混交樹種。根據(jù)白龍江流域不同海拔帶的立地條件,科學(xué)篩選適宜的混交樹種。在河谷地區(qū),以馬尾松為核心樹種,并配合種植黃金絲桉、藍(lán)桉等快速生長(zhǎng)的樹種,構(gòu)建近自然狀態(tài)下的混交林。在中上游2 000 m左右海拔帶,以云杉為基礎(chǔ),混入青杄、紅樺等闊葉樹種。高山地區(qū)則以各類高山杜鵑為主,調(diào)節(jié)針闊混交比例。第二,因病施防確定空間格局。根據(jù)主要病蟲的傳播規(guī)律,對(duì)混交林采取疏密錯(cuò)列的空間配置模式,混交樹種采取較高頻率切片分布,并利用地形地貌條件劃分病蟲緩沖帶,這可以有效阻斷病蟲的大面積蔓延。同時(shí),不同抗性樹種的混交還可發(fā)揮“稀釋效應(yīng)”,降低病蟲害定殖風(fēng)險(xiǎn)。第三,分階段穩(wěn)步推進(jìn)。在白龍江流域生態(tài)脆弱保護(hù)區(qū)穩(wěn)定現(xiàn)有森林資源的同時(shí),在局部試驗(yàn)區(qū)開展小面積的混交林更新試驗(yàn),總結(jié)可復(fù)制、可推廣的技術(shù)模式。核心林業(yè)區(qū)則可在采伐更新過程中,逐步改造單一林分結(jié)構(gòu),采取部分混交套種的方式,逐步形成混交育種體系。第四,完善配套政策保障。積極爭(zhēng)取政府扶持資金,用以獎(jiǎng)勵(lì)混交林培育獲得成效的基層林業(yè)技術(shù)人員,并納入業(yè)績(jī)考核內(nèi)容,提高其工作主動(dòng)性。同時(shí),建立混交林長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)機(jī)制,動(dòng)態(tài)跟蹤混交林的病蟲抵御效果和經(jīng)營(yíng)效益提升情況,為政策制定提供依據(jù)。
3.3 建立病蟲害監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)
當(dāng)?shù)貞?yīng)全面提升白龍江流域林業(yè)病蟲害監(jiān)測(cè)預(yù)警能力,構(gòu)建一個(gè)融合多源數(shù)據(jù)的智慧化監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)可以通過高密度的監(jiān)測(cè)站點(diǎn)布設(shè),擴(kuò)展各類先進(jìn)的監(jiān)測(cè)手段,建立標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)庫(kù),并利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合,從而實(shí)時(shí)、精確地預(yù)警病蟲害風(fēng)險(xiǎn)。首先,針對(duì)白龍江流域獨(dú)特的立體氣候特點(diǎn),著重在海拔2 000 m高山區(qū)域監(jiān)測(cè)馬尾松銹病,在河谷闊葉林帶集中監(jiān)控松材線蟲擴(kuò)散情況。運(yùn)用系統(tǒng)集成方法規(guī)劃站點(diǎn)布局,并借助無人機(jī)等新型技術(shù)消除監(jiān)測(cè)盲區(qū),以擴(kuò)大監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍。其次,建立面向多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù),數(shù)據(jù)庫(kù)可實(shí)現(xiàn)遙感影像、無人機(jī)視頻、示蹤誘捕記錄、樣地調(diào)查等多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換與整合應(yīng)用,并可與氣象要素、土壤營(yíng)養(yǎng)、寄主含糖量等環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)深度融合,為數(shù)據(jù)挖掘建模提供有力支撐。最后,利用云計(jì)算與大數(shù)據(jù)技術(shù),集成構(gòu)建病蟲害與氣象、土壤等多環(huán)境要素的關(guān)系模型,對(duì)病蟲流行風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)精確化預(yù)測(cè)。
3.4 推進(jìn)防治理論與技術(shù)研究
要想有效解決白龍江流域林業(yè)病蟲害防治理論與技術(shù)研究滯后的問題,必須從根本上系統(tǒng)加強(qiáng)科研力量建設(shè),并針對(duì)關(guān)鍵科學(xué)問題和區(qū)域病蟲害特征開展深入研究。第一,積極引進(jìn)和培養(yǎng)高水平的病蟲害防治科研團(tuán)隊(duì)。建議組建“白龍江流域林業(yè)病蟲協(xié)同創(chuàng)新中心”,通過全球頂尖獵頭服務(wù),招募相關(guān)領(lǐng)域的權(quán)威專家學(xué)者,并從區(qū)域內(nèi)相關(guān)高校選拔博士后混合編制,實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量人才與區(qū)域病蟲害研究需求的有效對(duì)接,致力于白龍江地區(qū)主要病蟲害機(jī)制研究、監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)研發(fā)、防治技術(shù)開發(fā)等方向,形成較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力。第二,深入開展病蟲生物學(xué)機(jī)制和種間關(guān)系研究。充分利用白龍江中上游立體氣候復(fù)雜的優(yōu)勢(shì),在不同海拔和氣候帶布設(shè)樣地,開展主要病蟲的種群遺傳變異監(jiān)測(cè),解析線蟲、銹病菌等病原對(duì)環(huán)境因子響應(yīng)的生理適應(yīng)性,研發(fā)種群預(yù)測(cè)預(yù)警模型。并針對(duì)病蟲與寄主關(guān)系,檢測(cè)病原蛋白與樹木觸發(fā)免疫信號(hào)通路之間的作用機(jī)制,為開發(fā)新型防治技術(shù)和篩選抗性品種奠定理論基礎(chǔ)。第三,圍繞山地和流域類型林業(yè)病區(qū)的聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制開展系統(tǒng)理論研究。充分考量白龍江流域地形地貌阻隔、上下游種群傳播等影響因素,開展數(shù)學(xué)模型模擬研究,明確山地和流域病區(qū)最優(yōu)的防治技術(shù)路線,使防治策略選擇更加精確化。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,白龍江流域林業(yè)病蟲種類復(fù)雜多樣,當(dāng)前防治工作面臨主要病蟲生物學(xué)特性研究不足、林分結(jié)構(gòu)單一導(dǎo)致抵抗力差等突出問題,亟待加以解決。優(yōu)化對(duì)策關(guān)鍵在于構(gòu)建高水平的病蟲害研究創(chuàng)新團(tuán)隊(duì),深入解析主要病蟲的區(qū)域流行規(guī)律,在此基礎(chǔ)上推動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè),并大力實(shí)施混交林培育等綜合治理技術(shù),最終建立精準(zhǔn)、高效的白龍江流域林業(yè)病蟲害防治工作體系。
參考文獻(xiàn):
[1]張智.自然保護(hù)區(qū)內(nèi)林業(yè)苗木種植成活率控制技術(shù)探討:以甘肅白龍江博峪河自然保護(hù)區(qū)為例[J].園藝與種苗,2023,43(9):61-63.
[2]齊昊,楊永紅,王飛,等.白龍江植物物種信息庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].甘肅林業(yè)科技,2022,47(4):31-34.
[3]王飛,曹秀文,劉錦乾,等.白龍江林區(qū)2種次生林群落組成與結(jié)構(gòu)特征[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2021,36(3):44-51,58.
[4]齊姍姍.流域生態(tài)脆弱性與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)相關(guān)關(guān)系研究[D].蘭州:蘭州大學(xué),2017.