松墨天牛对云南松选择特性及蛀干昆虫在森林健康评价中的应用

摘要

森林健康诊断与评价是自20世纪90年代以来世界林业研究和发展中的一个新兴热点领域，前人大多从森林活力、森林的组织结构、抗逆能力和恢复力以及生态服务功能等方面开展过相关研究，但利用次期性蛀干昆虫与亚健康和衰弱林木的对映关系，从蛀干昆虫作为指示物种的角度来诊断和评价森林健康却鲜见报道。本论文以云南省常见的蛀干昆虫松墨天牛为例，从探索和验证蛀干昆虫总是与林木的亚健康、衰弱状态相伴的规律性入手，确证蛀干昆虫能够作为森林健康诊断和评价的指示生物；进而在云南省范围内云南松分布的核心区和各边缘区分别选择适合的原始林、次生林和人工林，立足于森林生态系统的自然属性，进行云南松植株健康状况的每木调查，然后由点到面逐级反向推导，得到各林分森林健康指数，并探索以群落结构和物种多样性、蛀干昆虫为害情况、土壤理化性质和气候状况等为主体指标的森林健康评价，旨在探索森林健康的蛀干昆虫评价法的可行性和操作性，并为云南省云南松森林健康可持续经营和未来的森林保护决策提供理论和试验依据。主要研究结论如下：
　　（1）松墨天牛成虫对云南松的选择、攻击规律及信息传递机制的研究表明，嗅觉和视觉等感觉器官在松墨天牛成虫的寄主选择过程中发挥着极重要的作用。松墨天牛通过对寄主挥发物及同伴释放的信息素的嗅觉判断，通过对寄主的视觉识别，并在获取的感官信息的处理和反馈中，通过调节体内相关消化酶的分泌量和酶活性等方式，对寄主做出准确的取食选择和产卵选择。消化酶活性测定表明松墨天牛的取食选择偏好攻击健康云南松（顺序为：健康>衰弱>亚健康）；林间寄主选择试验及实验室嗅觉和视觉选择试验表明松墨天牛产卵偏好选择亚健康和衰弱云南松（林间调查健康、亚健康、衰弱云南松植株的产卵株率分别为0.83％、32.88%、30.77%），且大多攻击云南松树干的中下部，这与树皮的物理结构，特别是木栓层厚度密切相关。松墨天牛偏好选择亚健康和衰弱状态的寄主完成产卵，属于能够敏感地识别寄主生理状态，且与亚健康和衰弱林木相伴的“次期性”昆虫。
　　（2）通过对云南省云南松不同分布区森林群落结构、健康状况和物种多样性的调查得到：云南松原始林群落结构稳定、合理，乔木层优势种群具有较强的自然更新能力和长远的演替潜力，其群落内的物种多样性和群落间的生境多样性也较为丰富，且总体健康状况较好；原始林的上述特性均优于云南松次生林，次生林又优于云南松人工林。调查各地区的云南松次生林总体健康状况为亚健康；云南松人工林树种组成单一，群落结构简单，物种多样性和生境多样性最低，人为干扰过大，云南松总体健康状况为亚健康或衰弱。研究同时发现：在一定空间范围内，地理分布和大气候状况不同导致的适生性差异对森林健康的影响是有限的，各林分具体的森林健康状况更多地取决于森林起源类型、人为干扰和林地小环境（林地小气候、病虫害等）影响的程度。
　　（3）云南省不同分布区云南松林中蛀干昆虫为害情况与森林健康的相关性研究表明，森林健康状况确与蛀干昆虫为害情况间存在明显的对映性，蛀干昆虫物种丰富度顺序总体符合原始林>次生林>人工林，原始林中蛀干昆虫的物种多样性最丰富；原始林中健康状况越好的样地蛀干昆虫的种类和数量越多，而次生林和人工林中健康状况越好的样地蛀干昆虫的种类和数量越少，这与不同类型森林的群落结构和植物物种多样性有关。同时表明原始林对于有限的虫害攻击具有较强的抗逆能力和可恢复性，是一个相对稳定而平衡的生态系统，符合森林健康的标准。人工林相对而言是一个脆弱而敏感的生态系统，抗逆能力和恢复力较差，属于森林不健康的状态。次生林的健康状况、虫害水平和抗逆能力则介于原始林与人工林之间。回归分析拟合了不同地区、不同森林类型云南松林森林健康指数与蛀干昆虫为害情况间的回归方程4个。
　　（4）云南省不同分布区云南松林健康状况与土壤性质相关性的研究表明，土壤理化性质在很大程度上影响着云南松林的健康状况，土壤的含水量、质地构成状况等物理性质以及营养元素含量、阳离子交换量、pH值、有机质含量等化学性质，对森林健康状况具有很大的决定作用。回归分析拟合了不同地区、不同森林类型云南松林健康状况与土壤性质相互关系的回归方程。
　　（5）通过对云南省不同分布区云南松林森林健康与14项列入筛选范围的森林健康评价指标间的相关分析，可得：蛀干昆虫为害情况、林分结构和生产力、土壤性质、立地环境和气候状况等方面的指标均与森林健康状况密切相关，应选入森林健康综合评价的指标体系中，森林健康及其动态变化决定于各种复合因子的综合影响。但同时，利用少数主要指标（如林分蓄积量、年均降水量、天牛产卵痕数、土壤含水量等）进行森林健康的快速诊断和评价也是切实可行的。云南松林森林健康指数高的林分具备以下特点：年均降水量较丰沛（1000mm左右）、热量适度（年均温15-19℃），林龄（30a以上）和郁闭度（0.7左右）适中，林分蓄积量高，且松墨天牛等蛀干昆虫发生数量和为害少。

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第一章 绪 论

1.1引言

1.2国内外研究现状与评述

1.3研究目标和主要研究内容

1.4研究技术路线

第二章 松墨天牛成虫对云南松选择、攻击规律及信息传递机制的研究

2.1林间自然状态下松墨天牛成虫标记－释放－诱回试验

2.2 松墨天牛成虫对云南松树干的垂直分布选择及其与树皮物理结构间的关系

2.3 松墨天牛成虫对寄主颜色的视觉选择研究

2.4 松墨天牛成虫对寄主挥发性提取物的嗅觉选择研究

2.5 松墨天牛成虫信息素的提取及对信息素的嗅觉选择研究

2.6 松墨天牛成虫接触不同健康状况寄主刺激后消化酶活性测定

2.7 本章结论和讨论

第三章 云南省云南松不同分布区森林群落结构、健康状况与物种多样性调查

3.1 研究区概况、试验材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 本章结论和讨论

第四章 不同分布区云南松林蛀干昆虫为害情况及其与森林健康相关性研究

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 本章结论和讨论

第五章 不同分布区云南松林森林健康与土壤性质相关性研究

5.1 材料与方法

5.2 结果与分析

5.3 本章结论和讨论

第六章 不同分布区云南松林森林健康综合评价回归模型的建立

6.1滇中核心区云南松林森林健康综合评价模型的建立

6.2 滇西边缘分布区云南松林森林健康综合评价模型的建立

6.3 滇南边缘分布区云南松林森林健康综合评价模型的建立

6.4 滇东北边缘分布区云南松林森林健康综合评价模型的建立

6.5 本章结论和讨论

第七章 论文总体结论和讨论

7.1 结论

7.2 讨论

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢