多尺度空间降香黄檀黑痣病发生影响因素分析

摘要

降香黄檀是海南特有的珍贵濒危乡土树种。近年来，海南降香黄檀人工林发展迅速，以黑痣病为主的叶部病害成为制约生产上降香黄檀人工林健康可持续发展的主要因素之一。本论文以海南省降香黄檀人工林为研究对象，采用逐步回归、冗余分析(RDA)、结构方程模型(SEM)等方法，于2013年～2015年从多尺度空间角度解析黑痣病的发生与植物群落结构、空间竞争潜力结构、林木个体空间状态结构的关系，探讨降香黄檀黑痣病发生的影响因素，以期为降香黄檀人工林病害生态控制奠定理论基础。主要研究结果如下:
　　(1)在区域尺度下，研究降香黄檀人工林植物群落结构对黑痣病发生的影响。采用逐步回归法从12个因子中筛选出6个影响黑痣病发生的主导群落因子(R22013=0.823、R22014=0.861;P＜0.01)，分别是林分密度、林龄、郁闭度、冠幅、植被盖度、物种丰富度。对这6个主导因子与病害发生的相关关系和显著性进行分析。结果表明，林分密度与黑痣病的发病率（r2013=0.814，r2014=0.801）、病情指数（r2013=0.815，r2014=0.832）呈极显著正相关(P＜0.01)。林龄与黑痣病的发病率（r2013=-0.713，r2014=-0.734）、病情指数(r2013=-0.676，r2014=-0.706)呈极显著负相关(P＜0.01)，即随着林龄的增大，林木的发病率和病情指数也逐渐降低。林分郁闭度与黑痣病的发病率(r2013=0.424，r2014=0.412)和病情指数（r2013=0.446，r2014=0.434）呈显著正相关(P＜0.05)。冠幅与黑痣病的发病率(r2013=-0.416，r2014=-0.444)和病情指数（r2013=-0.483，r2014=-0.421）呈显著负相关(P＜0.05)。植被盖度与黑痣病的发病率（r2013=0.368，r2014=0.312）和病情指数（r2013=0.383，r2014=0.332）呈显著正相关相关（P＜0.05）。物种丰富度与黑痣病的发病率（r2013=-0.337，r2014=-0.322）和病情指数（r2013=-0.318，r2014=-0.305）呈显著负相关(P＜0.05)。因此，降香黄檀人工林黑痣病控制以调控林分密度和林龄为主导，在造林时适当密植，同时兼顾其他几个显著因子。随着林龄的增长，适当移栽降低林分密度，将林分密度控制在适宜的水平下，从而减少黑痣病的发生。
　　(2)在区域尺度下，研究降香黄檀人工林土壤因子对黑痣病发生的影响。运用冗余分析法(RDA)分析土壤因子与降香黄檀黑痣病发生的关系。结果表明，pH值、全磷含量、速效钾含量是能显著影响黑痣病发生的最小变量组合。2013年和2014年这3个土壤变量可解释土壤因素与黑痣病的关系信息量为87.2％和79.8％，比15个变量所解释的信息量仅少8.5％和16.7％。土壤因子对黑痣病发生影响的重要性排序为:pH值＞全磷含量＞速效钾含量。黑痣病的发生与pH值和速效钾含量呈极显著负相关，与全磷含量呈显著正相关。
　　(3)在林分尺度下，研究同一林龄不同密度林木间空间竞争潜力结构对黑痣病发生的影响。在采用13个林木竞争指标分析单木与群体的空间竞争关系对黑痣病发生的影响的基础上，构建相对大小指标—树冠竞争指标—营养空间竞争指标—距离指标—病害发生情况的结构方程SEM模型。数据模型结果表明:各影响因子对病害影响大小为:树冠竞争指标＞相对大小指标＞营养空间竞争指标＞距离指标。2014和2015模型均显示:树冠竞争指标对黑痣病发生的总影响最大，总影响系数分别为-0.758和-0.779，直接路径系数为-0.613和-0.638，间接路径系数为-0.135和-0.141，表明树冠竞争指标与黑痣病的发生为负相关关系。因此，建议降香黄檀生态调控优先考虑树冠竞争指标。
　　(4)在个体尺度下，研究降香黄檀单木个体空间状态结构对黑痣病发生程度的影响。以最小结构单元为基础，采用树高、胸径和冠幅大小比数指标分析在同一密度不同林龄的各大小比数与黑痣病发生情况的关系。结果表明:林龄为3年和4年的样地，降香黄檀的各指标大小比数与黑痣病的发生没有明显的相关性，即在此年份的林地中黑痣病发生不受大小比数的影响。林龄为5年和6年的样地，降香黄檀的各指标大小比数与黑痣病的发病情况均呈显著负相关(P＜0.05)，病情指数在不同指标个体优势度间存在显著差异(P＜0.05)。可见，随着林龄的增加，降香黄檀各指标大小比数与黑痣病发生的相关性越来越强。
　　(5)在个体尺度下，研究同一林龄不同密度各大小比数与黑痣病发生情况的关系。结果表明:在株行距为1m×1m的林地中，树高、胸径和冠幅大小比数与黑痣病的病情指数相关性均呈极显著负相关(P＜0.01)，各优势度间黑痣病的病情指数存在极显著的差异(P＜0.01)。但随着密度的减小，其相关性也越来越小，当株行距达到2.5m×2.5m时，林木个体大小比数与黑痣病的病情指数差异不显著。因此，在高栽培密度下，黑痣病的发生与大小比数相关性高，单株林木在林分中优势度越高，病害发生越低;在低栽培密度下，黑痣病的发生与大小比数基本无相关性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1 森林有害生物生态控制

1．1 森林有害生物生态控制的内涵及概念

1．2 森林有害生物生态控制发展历程

1．3 森林有害生物生态控制措施

1．4 多尺度空间在病虫害研究中的应用

1．5 群落结构与病害的关系

1．6 土壤因子与病害的关系

2 降香黄檀研究进展

2．1 降香黄檀简介

2．2 降香黄檀的研究现状

3 黑痣病概况

3．1 症状

3．2 病原

3．3 发生规律

3．4 防治措施

4 本研究的目的意义及主要内容

4．1 目的意义

4．2 主要内容

4．3 技术路线

第二章 降香黄檀人工林植物群落结构和土壤因子对黑痣病发生的影响

1 研究区概况

2 样地设置

2．1 植物群落结构样地设置

2．2 土壤因子样地设置

3 调查方法

3．1 林分因子调查方法

3．2 土壤样品采集及因子测定方法

3．3 病情调查方法

4 数据分析

4．1 植物群落结构数据分析

4．2 土壤因子数据分析

5 结果与分析

5．1 植物群落结构因子与病害发生的关系

5．2 土壤因子与病害发生的冗余RDA综合分析

6 小结与讨论

6．1 植物群落结构与黑痣病发生的关系

6．2 土壤因子与降香黄檀黑痣病发生的关系

第三章 降香黄檀人工林空间竞争潜力结构对黑痣病发生程度的影响

1 研究区域概况

2 样地设置

3 研究方法

3．1 林分因子调查

3．2 病情调查方法

3．3 边界校正

3．4 指标选取

3．5 模型构建的方法

4 数据处理

5 结果分析

5．1 林木竞争指标对降香黄檀黑痣病发病程度的影响

5．2 基于林木竞争指标构建林木病害发生结构方程SEM模型

6 小结与讨论

6．1 相对大小指标与病害发生的关系

6．2 树冠形状指标与病害发生的关系

6．3 营养空间竞争指标与病害发生的关系

6．4 距离竞争指标与病害发生的关系

第四章 降香黄檀人工林单木个体空间状态结构对黑痣病程度的影响

1 研究区域概况

2 样地设置

2．1 同一密度不同林龄的各指标大小比数

2．2 同一林龄不同密度的各指标大小比数

3 研究方法

4 数据处理

5 结果分析

5．1 不同林龄的各大小比数指标对黑痣病发病程度的影响

5．2 不同密度的各大小比数指标对黑痣病发病程度的影响

5．3 各大小比数指标的优选

6 小结与讨论

6．1 林分不同变量的大小比数分布频率情况

6．2 不同林龄林木个体大小比数与病害发生的关系

6．3 不同密度林木个体大小比数与病害发生的关系

第五章 结论与创新点

1 主要结论与讨论

1．1 林分植物群落结构对黑痣病发生的影响

1．2 土壤因子对黑痣病发生的影响

1．3 林木间的空间竞争潜力结构对黑痣病发生的影响

1．4 林木个体空间状态结构对黑痣病发生的影响

2 创新点

3 展望

参考文献

攻读学位期间的主要学术成果

附录

致谢