章古臺(tái)地區(qū)松沫蟬耗水量研究

宋鴿

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

松沫蟬(AphrophoraflauipesUhler)是同翅目沫蟬科昆蟲的一種，在遼寧章古臺(tái)地區(qū)，若蟲以吸取嫩枝汁液的方式危害樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)、油松(Pinustabuliformis)、赤松(Pinusdensiflora)等針葉樹，造成樹勢(shì)衰弱，直至嫩枝枯死。根據(jù)有關(guān)研究成果，松沫蟬對(duì)松枯梢病(Sphaeropsissapinea)的發(fā)生與危害有明顯的促進(jìn)作用。松沫蟬若蟲期的“沫期”為松枯梢病的孢子萌發(fā)創(chuàng)造了便利的條件，取食產(chǎn)生的傷口為病菌的侵入提供了便捷的途徑，造成樹木的死亡[1，2]。

目前對(duì)松沫蟬的研究?jī)H停留在其與松枯梢病的關(guān)系上，對(duì)其耗水量的研究沒(méi)有完整計(jì)算方法和數(shù)據(jù)支撐，本文針對(duì)這一空白進(jìn)行了深入研究，通過(guò)松沫蟬泡沫表面蒸發(fā)量及滴落水滴耗水量?jī)刹糠值脑囼?yàn)，估算松沫蟬額外消耗水分的量。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在科爾沁沙地南部的章古臺(tái)地區(qū)進(jìn)行，地理坐標(biāo)為42°43′—42°51′ N，121°53′—122°22′ E，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是干旱多風(fēng)，年降水量500 mm左右，且多集中于6—8月，年蒸發(fā)量約為降水量的3倍，空氣相對(duì)濕度60.4%。年均氣溫5.1～6.1 ℃，無(wú)霜期154 d。年均風(fēng)速3.0～3.7 m·s-1。土壤類型以風(fēng)沙土為主，主要樹種為樟子松、油松、赤松等。

2 試驗(yàn)方法與分析

提取松沫蟬泡沫，分析其成分發(fā)現(xiàn)：泡沫主要成分為水分，占總質(zhì)量的99.9%，pH值為7.57[3]。故在統(tǒng)計(jì)時(shí)將松沫蟬泡沫視為純水。根據(jù)林地內(nèi)調(diào)查結(jié)果，發(fā)現(xiàn)松沫蟬泡沫近似成球體，根據(jù)橢球體公式可以計(jì)算泡沫的體積、表面積[4]及質(zhì)量；同時(shí)發(fā)現(xiàn)松沫蟬泡沫會(huì)在其下部凝結(jié)出水珠滴落，通過(guò)連續(xù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，每個(gè)水珠體積可取近似值50 mm3，累計(jì)其全天滴落量可測(cè)得松沫蟬泡沫滴落耗水量。測(cè)量50個(gè)松沫蟬泡沫各時(shí)段的體積與表面積，計(jì)算其蒸發(fā)量，再加上滴落耗水量，從而得到松沫蟬整個(gè)生活周期內(nèi)的耗水量。

2.1 松沫蟬泡沫體積與表面積計(jì)算

圖1 橢球體示意圖

橢球體體積公式

橢球體表面積公式

質(zhì)量公式m=ρV

式中：a、b、c代表橢球體三個(gè)軸的半徑( mm)；V代表體積(mm3)；S代表表面積(mm2)；m代表質(zhì)量(mg)；ρ為水的密度，取1 mg·mm-3。

2.2 松沫蟬泡沫蒸發(fā)量估算

松沫蟬在5月下旬若蟲開始活動(dòng)吐沫，7月下旬至8月上旬大量羽化。因此，我們將觀測(cè)期設(shè)置為2016年6月1日至7月31日，連續(xù)觀測(cè)61 d。將松沫蟬橢球體表面蒸發(fā)量按水面蒸發(fā)量估算，使用小型蒸發(fā)桶測(cè)量每天的蒸發(fā)速度，平均蒸發(fā)速率記作μ。得到1只松沫蟬若蟲1 d耗水公式為：

2.3 松沫蟬泡沫滴落水量估算

3 結(jié)果與分析

通過(guò)連續(xù)61 d的觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)松沫蟬泡沫的大小平均值變化較小，但隨著松沫蟬若蟲的生長(zhǎng)，泡沫存在“分堆”現(xiàn)象。這是由于在松沫蟬若蟲1～2齡時(shí)，部分泡沫里有多只若蟲，在3～4齡時(shí)若蟲出走造成的。同時(shí)也有若蟲死亡的現(xiàn)象，所以泡沫的總數(shù)保持在50±7個(gè)區(qū)間內(nèi)。

圖2 松沫蟬泡沫表面積

根據(jù)每日測(cè)得蒸發(fā)速率，可以計(jì)算出松沫蟬泡沫日蒸發(fā)量，如圖3所示。觀測(cè)期內(nèi)μ=1.43。

圖3 松沫蟬泡沫蒸發(fā)耗水

在滴落試驗(yàn)中，觀測(cè)期內(nèi)共有22 d降雨，故觀測(cè)天數(shù)為39 d，松沫蟬滴落耗水平均每日為609.94 mg。

按章古臺(tái)地區(qū)樟子松純林單株蟲口密度1 181頭(2015年飛防調(diào)查數(shù)據(jù))計(jì)算，單株樟子松在生長(zhǎng)季內(nèi)因松沫蟬危害損失74.82 kg的水分。

4 結(jié)論與討論

27年生樟子松單株年蒸騰耗水量為1 445～2 247 kg[5]，松沫蟬消耗的水分量約占全年蒸騰耗水量的3.3%～5.2%；樟子松在章古臺(tái)地區(qū)的生長(zhǎng)期約為157 d，松沫蟬危害天數(shù)約占46.4%；且全部為樟子松生長(zhǎng)旺盛的季節(jié)。因此松沫蟬危害嚴(yán)重影響樟子松的生長(zhǎng)。

松沫蟬會(huì)誘發(fā)松枯梢病已經(jīng)被大多數(shù)學(xué)者認(rèn)可，但松沫蟬耗水量與枯梢病的關(guān)系研究還屬空白，筆者推測(cè)松沫蟬耗水量小于一定程度時(shí)，不會(huì)造成樟子松水分脅迫和樹勢(shì)衰弱，感染松枯梢病的概率會(huì)減少。由于2017年年初的大旱，致使章古臺(tái)地區(qū)松沫蟬銷聲匿跡，無(wú)從繼續(xù)研究。但2017—2019年章古臺(tái)地區(qū)樟子松枯梢病感病指數(shù)小于10%，從側(cè)面印證了筆者的推測(cè)。