張寶成,王加真,李德輝
(遵義師范學院生物與農業科技學院,貴州遵義563002)
遵義城區的湘江河畔、公園內、部分路段的公路旁都種植了垂柳(Salix babylonica Linn),增添了遵義市的綠化景觀。危害垂柳的蟲害很多,有舞毒蛾、柳杉毛蟲、刺蛾、光肩星天牛、柳木蠹蛾、柳天蛾、柳毒蛾和柳金花蟲等。氣候變化不僅直接通過干旱影響林木的健康,而且通過蟲害等生物災害影響林木的健康。如干旱天氣促進了林木的死亡[1]、氣溫升高和極端氣候事件引起云杉甲蟲和病害的爆發[2-4],病蟲害的爆發影響生態系統的碳循環[5-6]。遵義的年氣溫與降水有很好的對應關系,即在偏暖期的降水偏少[6]。近48年來遵義市區增溫極為顯著,春季和秋季降水呈顯著下降趨勢[7],總的降水量呈現降低趨勢(表1),尤其是近3年來降水明顯偏少,遵義城區年降水量較常年偏少了214.7mm,而且5~8月容易出現干旱,在過去的44年中7月下旬和8月上旬的平均降水量92.2mm,其中最小降水量僅為0.5mm[8]。如2014年7~8月降水明顯偏少(圖1),造成干旱。因此,本文研究2014年8月干旱對遵義市綠化垂柳健康的影響。

表1 遵義市區降水量變化表

圖1 遵義2014年5~8月氣溫降水圖(Temperature:溫度;Precipitation:降水)
遵義市屬中亞熱帶濕潤季風氣候區,受季風影響顯著。年平均氣溫在13℃~18℃,由于受季風的影響每年4月中旬前后進入雨季,中到大雨天氣頻繁出現,雨季結束,8月進入連續晴朗高溫少雨干旱的階段很容易產生干旱。
國家森林城市遵義的城市綠化垂柳主要種植在三閣公園、湘江河兩側和公路旁。2014年,由于干旱天氣,引發光肩星天牛在綠化柳樹中爆發。光肩星天牛幼蟲蛀食樹干,為害輕的降低木材質量,嚴重的能引起樹木枯梢和風折;成蟲咬食樹葉、小樹枝皮和木質部。作者在2014年8月23日至8月26日按表2標準調查了遵義城區垂柳受光肩星天牛危害的情況(如果調查株的枯黃落葉程度達到75%以上視為死亡),并對每株垂柳進行尺檢。

表2 垂柳危害程度分級標準
調查發現干旱天氣僅引發光肩星天牛的危害。公園垂柳的平均胸徑為66.88cm,河道垂柳的平均胸徑為45.21cm,公路行道垂柳的平均胸徑為51.21cm(見表 3),不同生境中的垂柳胸徑差異不顯著(p>0.05)。

表3 蟲害危害情況及垂柳胸徑

表4 蟲害程度
由表4可知,光肩星天牛對河道邊垂柳危害最嚴重,健康株僅占31.14%,危害嚴重的垂柳樹超過了健康植株,占32.53%,中度危害的占29.07%,輕度危害的占7.27%;公園垂柳受天牛中等程度危害,健康株占77.62%,中度危害占11.76%,嚴重危害的占8.65%,輕度危害占1.97%;公路邊的垂柳健康狀況最佳,健康株占97.14%,中度危害和輕度危害的植株均為1.43%。

表5 不同生境垂柳死亡情況統計表
干旱天氣造成16.67%的觀賞柳樹死亡,不同生境中的觀賞垂柳死亡差異顯著(見表5,p<0.05)。說明不同的生境是影響其死亡的重要因素。公園垂柳僅僅死亡1株(無蟲害危害),占其總數的0.96%;公路行道樹死亡15株,占其總數的10%;河道邊垂柳死亡達到73株,占其總數的25%。
受光肩星天牛侵染的死亡數占到總死亡數的69.6%,占總調查數的11.63%。由于氣候干旱引起的死亡數(死亡株無病蟲害等癥狀)占總死亡數的30.3%,占總調查數的5.07%。其中河道邊無蟲害的死亡數占其總死亡數的17.57%,死亡的垂柳中有蟲害危害的占82.43%。公路街道邊死亡的垂柳中有蟲害癥狀的占6.67%,其余無蟲害危害干旱死亡的垂柳占93.33%。可能是公路街道邊的噪聲影響害蟲的寄生,因此蟲害在街道邊的侵染最弱,而且公路是瀝青路面,公路周邊的溫度較高[9],不利于害蟲的侵染。相反,河道邊的危害較嚴重,可能是河道邊臨近水體,溫度相對較低。先前褐天牛成蟲壽命與溫度的關系研究表明,天牛的壽命隨氣溫的升高而縮短,其中雌蟲壽命短于雄蟲[10]。松墨天牛在25℃,相對濕度90%的壽命要長于相對濕度40%的壽命[11]。
由于干旱和蟲害造成的垂柳死亡占到總調查樹木的10%以上,說明氣候干旱是影響城市綠化系統健康的重要因素。從干旱和蟲害危害情況看,公路邊死亡的垂柳主要是由于干旱引起,而河道邊死亡的垂柳主要是由于蟲害與干旱的交互作用引起。
根據氣象數據,2014年5月到8月末的氣溫在14~28℃之間波動,7月下旬到8月上中旬連續無降水達20多天,這樣長期無降水,有利于害蟲的繁殖。氣候的變暖和干旱有利于病蟲害的發生[12]。先前的眾多研究表明,干旱少雨有利于病蟲害的大規模發生。主要有兩方面的原因:一方面干旱導致樹勢減弱,由于干旱高溫造成植物灼傷,影響植物的生長,長期的干旱高溫降低了樹木的生長勢[13],植物抵抗蟲害入侵的能力降低,為光肩星天牛提供了很好的入侵機會;另一方面,溫度也影響到害蟲蟲卵、幼蟲和蛹的發育速率以及成蟲的繁殖[14]。夏旱造成害蟲發育速度和種群繁殖速度加快,繁殖世代增加[15],在短期內蟲口密度增加造成嚴重的危害。如在貴州黔東南,降水頻率會影響農作物病蟲害的成災面積,降水日減少,農作物病蟲害呈加重趨勢[16]。因此,在某些區域,一定時期的降水減少、高溫干旱促進了害蟲生長,有利于其蔓延和危害[17]。同時,寄主周圍的環境也影響蟲害的發生[18,19]。干旱對植物及其蟲害的影響是多層次和綜合性的作用,涉及到樹木的生理生化和天敵之間關系的變化[18]。尤其是當植物生理上超過一定閾值后,對其造成的危害更嚴重,這可能是造成不同生境垂柳健康狀況差異的一個重要因素。另外,植物對環境的適應需要一個長期的過程,園林綠化樹木多數是外來植物,它們對環境的適應性需要長期考察。尤其是在全球氣候變暖的背景下,降水的時空變化改變了水熱分布格局,勢必影響到植物的適應性。
由上可知,將垂柳作為行道及園林綠化植物在遵義存在很大的蟲害風險。一方面抗旱能力較弱,另一方面,一旦受天牛類害蟲侵染,防治困難。由于鄉土植物已長期適應當地的氣候與自然環境,具有適宜性強和對病蟲害抵御能力較強等特點,因此建議遵義城市及園林綠化應多考慮栽植鄉土植物,而不應該盲目地從其他區域引種或者照搬其他城市的模式。遵義地處亞熱帶,氣候溫和降水充沛,可供綠化的鄉土植物資源十分豐富。
(1)遵義市綠化垂柳健康狀況不容樂觀,相關的管理部門應該加強管理。不同綠化位置處垂柳的蟲害危害狀況差異顯著,尤其是河道綠化垂柳的蟲害危害極為嚴重。
(2)蟲害對公路邊垂柳的危害程度最輕,對公園垂柳的危害程度較嚴重,對河道垂柳的危害最嚴重,以后相應的管理部門應該做好管理規劃。
(3)干旱與蟲害加快了垂柳的死亡;在全球氣候變化的背景下,相關部門在引種綠化時需要綜合考慮植物對環境的適應性,尤其是對極端環境的適應能力。
[1]George T Ferrell.The influence of insect pests and pathogens on Sierra forests[EB/OL].[2017-06-11].http://hdl.handle.net/1957/17528,2010
[2]Sauli Laaksonen,Jyrki Pusenius,Jouko Kumpula,et al.Climate Change Promotes the Emergence of Serious Disease Outbreaks of Filarioid Nematodes[J].Ecohealth,2010,7(1):7-13.
[3]Logan J A,Regniere J,Powell J A.Assessing the impacts of global warming on forest pest dynamics[J].Frontiers in Ecology and the Environment,2003,1(3):130-137.
[4]Cynthia Rosenzweig,Ana Iglesias,X B.Yang,et al.Climate Change and Extreme Weather Events;Implications for Food Production,Plant Diseases,and Pests[J].Global Change and Human Health,2001,2(2):90-104.
[5]Zhang Baocheng,Zhou Xuhui,Zhou Lingyan,et al.A global synthesis of below-ground carbon responses to biotic disturbance:a meta-analysis[J].Global Ecology and Biogeography,2015,24(2):126-138.
[6]張寶成,白艷芬,陳驥.病蟲害侵染對植物光合作用影響研究進展[J].河南師范大學學報(自然科學版),2015,43(2):119-125.
[7]曾慶雨,白艷芬.喀斯特森林城市遵義55年不同強度降水特征[J].遵義師范學院學報,2016,18(1):99-103.
[8]姚正蘭,李登文,左經純.遵義市5-8月干旱的時空分布與監測指標的初步研究[J].貴州氣象,2006,30(4):18-20.
[9]Jin HJ,Brewer MC.Highway roadway stability influenced by warmpermafrost and seasonal frost action[J].Sciences in Cold and Arid Regions,2008,(1):26-41.
[10]張挺,王進軍,徐鵬飛.溫度對松褐天牛傳遞松材線蟲數量的影響[J].四川動物,2008,(3):408-411.
[11]孔維娜,王慧,李捷,等.溫濕度對松墨天牛越冬幼蟲壽命的影響[J].山兩農業大學學報,2006,26(3):294-295.
[12]鄧振鏞,張強,王潤元,等.農作物主要病蟲害對甘肅氣候暖干化的響應及應對技術的研究進展[J].地球科學進展,2012,27(11):1281-1287.
[13]劉利臣,陳文朝,黃韋榮.極端溫度對核桃生長發育的影響[J].河北林業科技,2010,(4):88-89.
[14]王茹琳,王閆利,姜淦,等.氣象因子及氣候變化對森林病蟲害發生發展的影響[A].創新驅動發展提高氣象災害防御能力——S7應對氣候變化與農業氣象防災減災論文集[C].2013.
[15]霍治國,李茂,王麗,等.氣候變暖對中國農作物病蟲害的影響[J].中國農業科學,2012,45(10):1926-1934
[16]白慧,梁平,楊勝忠,等.氣候變化對黔東南州農作物病蟲害的影響分析[J].貴州氣象,2009,33(增刊):13-15.
[17]霍治國,李茂松,王麗,等.降水變化對中國農作物病蟲害的影響[J].中國農業科學,2012,45(10):1935-1945.
[18]柴守權,于海英,尤德康,等.西南地區干旱對4種林業有害生物發生的影響[J].西南林業大學學報,2013,33(1):71-75.
[19]何忠,韓瑞東,劉向輝,等.環境溫度對馬尾松毛蟲發育與存活的影響[J].應用生態學報,2006,17(3):483-488.