张伶俐，成 坤，牛丽君，阮文哲

(1.长白山气象局，吉林 二道白河 133613；2.长白山气象与气候变化吉林省重点实验室，吉林 二道白河 133613；3.长白山科学研究院，吉林 二道白河 133613)

长白山红松阔叶林为地带性植被类型[1-3]，是生物多样性丰富地区，有着代表温带森林的动物区系.研究表明，低海拔红松径向生长主要受生长季降水限制，中海拔和高海拔红松径向生长主要受当年7月气温限制，尤其是低温的限制作用明显[4].春季4月是红松由休眠进入生长季的关键时期，气温升高有助于地温升高和林地积雪融化，促进红松根系活动和地上部分萌动，有利于生长[5].红松与长白山物种丰富度关系密切，对维持生态系统群落完整性具有重要意义[6]，因此，红松球果虫害问题值得关注.近年来，受全球气候变化及人工采摘球果的影响[7]，长白山地区红松球果螟发生率整体呈上升趋势，且波动较大，对当地森林生物多样性产生了影响，对许多以红松种子为食的动物构成了威胁.已有关于长白山地区球果螟发生及感染因素的研究，开展了初步的统计工作.球果螟虫害研究在我国起步较早，其破坏红松球果的研究已经比较深入，发现了球果螟生长与气象因子的关系[8].本次研究将分析长白山1999—2017年气象因子与红松球果螟发生率的相关性，为监测和防治森林病虫害提供科学依据.

1 材料和方法

1.1 研究区概况

研究区位于吉林省东南部的长白山国家级自然保护区(41°23′～42°36′N，126°55′～129°08′E)，该地气候属温带大陆季风性气候，冬季长，寒冷干燥；夏季短，温热多雨；春季风大干燥，天气多变；秋季凉爽短暂.

1.2 样本采集

球果虫害率调查地点在长白山寒葱沟一带，海拔710～860 m，采样时间为2000—2017年每年8月.气象数据为1999—2017年长白山二道气象站和东岗气象站的常规观测资料，两个气象站的海拔分别为721.4 m和774.0 m，历年气象因子平均值采用1981—2010年数据.

1.3 数据分析

分析红松球果螟年度发生率与气象因子关系.分析当年虫害发生率与当年1—8月气象因子的相关性，并与前一年9—12月气象因子进行落后交叉相关分析.计算公式：R=CORREL(array1，array2)，其中：数组array1代表气象因子；数组array2代表球果螟年度发生率.气温采用两个气象站月平均值，降水量、光照时间为两站月平均总值，大风日数为春季(3—5月)日平均风力在6级(10.8 m/s)以上或阵风达7级以上的日数，冬季极端低温日数指前一年12月至当年2月日最低气温≤-32 ℃的日数.气象资料经过距平处理，降水量采用距平百分率.

1.4 球果螟生活史及感染率划分

臧楠[9]的研究表明，吉林省现有5种梢斑螟分布，分别为冷杉梢斑螟(Dioryctriaabietella(Densis et Schiffermuller))、赤松梢斑螟(Dioryctriasylycstrella(Ratzeburg))、松小梢斑螟(DioryctriapryeriRegonot)、微红梢斑螟(DioryctriarubellaHampson)和许茨云杉梢斑螟(DioryctriaschuetzeellaFuchs)，其中前4种为害红松.参照吉林省东部山区球果螟生活史[8]可知：长白山球果螟生活史以老熟幼虫过冬，越冬幼虫翌年4月下旬开始活动，直至6月下旬仍有越冬幼虫活动.5月下旬越冬幼虫陆续老熟开始化蛹(具体化蛹日期根据气温回升情况判定)，6月中旬发现卵，成虫开始羽化，6月下旬为化蛹末期.幼虫于7月上旬开始孵化，此时也为羽化盛期，后交尾产卵，7月下旬为产卵盛期，8月中、下旬为产卵末期，8月下旬为羽化末期，羽化期约两个月左右.9月中旬开始进入越冬期，直至9月下旬幼虫全部离开球果，进入树梢越冬.

本文定义球果螟发生率为k.级别划分：k≤10%，微度；10%50%，重度.

2 研究结果

长白山球果螟发生率与气象因子的相关性见表1.由表1可知：前一年12月降水量、11月降水量和当年5月降水量与当年球果螟发生率相关性好；前一年9月气温与球果螟发生率正相关，前一年11月和12月日照时间与球果螟发生率负相关，球果螟发生率与前一年冬季极端低温日数和低温强度明显相关，1月累积积温距平对球果螟发生率有指示意义.

表1 长白山球果螟发生率与气象因子相关系数Tab.1 Correlation coefficient between the incidence of Dioryctria abietella Schiff and meteorological factors in Changbai Mountain

2.1 降水量与红松球果螟发生率的关系

1999—2017年18 a通过0.05显著性检验的临界值为0.46.计算球果螟发生率与气象因子的相关系数可知：与降水量距平百分率相关明显的气象因子有前一年12月降水量(R=0.52，P=0.032<0.05)、前一年11月降水量(R=0.46，P=0.042<0.05)和当年5月降水量(R=0.53，P=0.009 5<0.01).见图1.作为保护屏障，降水可以提高越冬幼虫的存活率.由图1可见：前一年12月和当年5月降水特别多，球果螟发生率较高(2005年).5月降水量也与球果螟发生率正相关，此时长白山球果螟越冬幼虫陆续外出活动，降水多，植被含水量高，有利于球果螟进入树梢钻食为害.

2.2 前一年9月气温与红松球果螟发生率的关系

由表1可知：前一年9月气温与球果螟发生率正相关(R=0.46，P=0.042<0.05)，说明球果螟幼虫进入冬眠时对气温有要求，9月气温高有利于幼虫进入红松枝干冬眠.9月气温距平变化趋势对球果螟发生率较上一年增减也有较好的指示意义.同时，9月气温高的年份，其降水量也呈略多趋势.前一年 9月温度距平与球果螟发生率关系见图1.

长白山红松球果螟4月下旬开始活动，并于5月下旬陆续化蛹，故5月上旬和中旬是红松球果螟越冬幼虫外出活动的旺盛时期，但5月整体温度变化与球果螟发生率呈负相关(R=-0.33)，差异不显著.球果螟发生率高值年(2005年和2016年)4—5月温度变化见图3.由图3可知：球果螟发生率高的年份4月回暖(日平均气温较历年同期偏高6 ℃)偏早，或回暖晚但回暖明显(连续5 d日平均气温偏高4 ℃以上)；球果螟低发生率年(如2010年)，4月回暖晚，整体温度偏低，且5月回暖快且温度偏高.再结合降水看，在化蛹过程中，5月前期温度越低、降水越多越有利于球果螟幼虫外出活动.5月长白山区多东北冷涡、低空切变活动，有利于持续降水发生，5月末也正是越冬幼虫转化为蛹的时期，故阶段性高、低温也是预测球果螟发生率的着眼点.

2.3 日照时间与球果螟发生率的关系

由落后交叉相关分析可知：前一年11月和12月的日照时间与球果螟发生率负相关，其中11月系数为-0.48，12月为-0.46，均通过了0.05信度检验，此时日照时间越短越有利于球果螟越冬幼虫生存.

2.4 极端低温与球果螟发生率的关系

由图4 a可知，前一年冬季(前一年12月至当年2月)日最低气温≤-32 ℃的时间波动较大.其中，1999—2001年显著上升，之后明显下降再上升，2001年达到峰值(20 d)，2000年是次峰值(18 d)，2004年为10 d，都集中在1月份.通过相关性分析可知：极端低温日数多年感染率最低，相关系数高达-0.78(P<0.01)，日最低气温≤-32 ℃可能接近越冬幼虫死亡的临界温度，2000年和2001年极端低温持续时间和极端低温强度达到近30 a极值，该年球果螟发生率也是最低的(不足2%).由此可见，前一年冬季极端低温日数越多、温度越低预示着存活的越冬幼虫越少，其对当年发生率低的贡献最大.

图4 b可知：春季大风日数与球果螟发生率没有显著关系，但通过实地考察发现，长白山地区球果螟发生率具有明显的空间分布特征，后期可以重点分析二道站和东岗站风向与观测样本地风向的变化规律，详细分析风向对球果螟发生率空间分布的影响.

2.5 积温对球果螟发生率的影响

与极端低温日数不同，累积积温表明某一时期内累积气温变化情况，两者对农作物产量预估和病虫害发生率预测[10-11]都有一定的指示意义.由相关分析可知，1月累积积温与球果螟发生率呈正相关(R=0.30)，差异不显著.借助1981—2017年1月累积积温距平值分析积温对球果螟发生率的影响，结果见图5.由图5可知：近37 a长白山二道站1月累积积温距平呈上升趋势，增长率为3.1 ℃/a.其中，有两个低谷期，分别为1981年和2000年；21世纪以来，连续2 a积温距平为负值的分别为2000—2001年和2011—2012年，但只有2000年和2001年累积积温特别低，而这两年球果螟发生率不足2%，故1月累积积温较历年同期明显偏低也可作为球果螟发生率较低的一个判据.

3 结论与讨论

本文研究表明：气温、降水、光照、冬季极端低温和累计积温是影响长白山地区球果螟发生率的主要气象因子.幼虫转化为越冬幼虫时气温回升有利于次年球果螟发生；前冬多降雪有利于越冬幼虫存活；秋末偏暖、日照时间偏多对次年球果螟发生有正贡献；当年5月降水、1月累积积温、冬季极端低温对球果螟发生率预测有指示意义.由于红松球果螟生长史极不规律，同时，采集的球果螟发生率数据单一，未实地考察球果螟发育各个阶段对气象因子的响应，因此，未构建红松球果螟发生率预测模型.本次研究也发现，6—8月气象因子与球果螟发生率的相关系数不高.今后将进一步开展球果螟生长发育各个阶段是否存在致死高温，夏季阶段性高、低温对球果螟繁殖的影响研究.