油茶林中茶天牛幼蟲的發(fā)生特點(diǎn)及空間分布型

宋海天，蔡守平，何學(xué)友，韓國勇，詹祖仁，盧世明，潘愛芳

(1.福建省林業(yè)科學(xué)研究院、福建省森林培育與林產(chǎn)品加工利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350012；2.福建省作物有害生物監(jiān)測(cè)與治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福州 350003；3.福州植物園，福建 福州 350012； 4.尤溪縣林業(yè)局，福建 尤溪 365100)

油茶(CamelliaoleiferaAbel.)是我國特有的油料樹種，屬山茶科山茶屬(CamelliaL.)。因茶油品質(zhì)好，深受百姓歡迎，近年來在國家政策的扶持下，油茶在南方廣為種植，面積迅速增加[1]。福建是油茶的主要產(chǎn)區(qū)之一，截至2018年，全省油茶林總面積約23.33萬hm2。然而，大面積純林種植導(dǎo)致害蟲多發(fā)[2]，尤其是天牛等蛀干害蟲在一些油茶林中危害嚴(yán)重，導(dǎo)致油茶樹枝干枯乃至全株死亡[3]。

茶天牛(AeolesthesindutaNewman)廣布于我國南方各省，是油茶林的主要蛀干害蟲之一[4]。其幼蟲蛀食主干近地表處和根部，重者可導(dǎo)致寄主整株枯死，在老齡、樹勢(shì)弱、缺乏管理的油茶林為害尤為嚴(yán)重[5]。又因該蟲蛀道深入地下，防治較為困難。長期以來，對(duì)茶天牛的研究主要為生物學(xué)特性[6-7]，少量關(guān)于其危害影響因素的研究都集中在茶園上[7-8]，而對(duì)油茶林中的情況未見報(bào)道。本研究對(duì)油茶林中茶天牛幼蟲的發(fā)生情況進(jìn)行調(diào)查，以期了解茶天牛幼蟲的發(fā)生特點(diǎn)和空間分布型，為防治該類害蟲提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣地概況

調(diào)查樣地位于福州植物園北峰林場(chǎng)前洋工區(qū)(26°11′49″N、119°16′14″E，海拔 415 m)和尤溪縣西濱鎮(zhèn)華蘭村(26°13′19″N、118°21′29″E，海拔231 m)。北峰林場(chǎng)油茶林面積約17.3 hm2，樹齡達(dá)60 a，屬油茶老林，株行距約2 m，近年有進(jìn)行缺株人工補(bǔ)植；華蘭村油茶林面積約23.3 hm2，樹齡僅10 a，屬油茶幼林，株行距同樣約2 m。

1.2 調(diào)查方法

于2018年春季，在北峰林場(chǎng)油茶林中選取3塊樣地，分別為純林(油茶純林中部，約2 hm2)、林緣(油茶林邊緣區(qū)域，約0.67 hm2，靠近面積約0.73 hm2的水塘)、斑塊林(周圍被木荷等闊葉樹包圍的小塊狀油茶林，約0.53 hm2)；在華蘭村油茶林中選取2塊樣地，一塊位于山坡中部(約1.33 hm2)，一塊位于山頂(約0.67 hm2)。每塊樣地調(diào)查超過150株油茶植株，調(diào)查時(shí)隨機(jī)選取栽種行，順著調(diào)查，每行記錄不超過30株，觀察近地面處是否有從排泄孔排出的糞便和木屑以及糞便堆數(shù)，從而推斷寄主是否受到茶天牛幼蟲的危害和幼蟲數(shù)量。統(tǒng)計(jì)主干分叉數(shù)(油茶主干在地面上的分叉數(shù)量)，測(cè)量每株油茶的地徑和株高。調(diào)查過程中如遇到被砍伐未補(bǔ)種或砍伐后新補(bǔ)種小苗木的情況，則記為NA(茶天牛由于個(gè)體較大，生活周期長，無法在新種植的苗木或小樹上完成生活史)作為空缺處理。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel整理后，用Excel和R 3.5.1軟件[9]進(jìn)行分析。分析過程中去除空缺數(shù)，以實(shí)際觀測(cè)值進(jìn)行計(jì)算。判斷空間分布型時(shí)，以樣地作為統(tǒng)計(jì)單位，得到聚集度指標(biāo)值，包括平均擁擠度m*、擴(kuò)散系數(shù)C、CA指標(biāo)、負(fù)二項(xiàng)分布K值、m*/m指數(shù)和m*/v指數(shù)[10-13]。以分叉數(shù)作為統(tǒng)計(jì)單位，應(yīng)用m*-m回歸分析法和Taylor冪法則做線性回歸檢驗(yàn)[14]，計(jì)算理論抽樣數(shù)[10，15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶天牛幼蟲發(fā)生的影響因素

油茶林的有效樣株數(shù)、油茶植株平均地徑、株高、分叉數(shù)和茶天牛幼蟲蟲口密度見表1。 分析表明，北峰林場(chǎng)60年生油茶林的蟲口密度顯著高于華蘭村10年生油茶林的蟲口密度(P<0.01)，前者是后者的1.94倍。油茶林中茶天牛幼蟲的發(fā)生情況均僅受分叉數(shù)(P1<0.01，P2<0.001)的顯著影響，而與油茶的地徑(P1=0.12，P2=0.84)、株高(P1=0.09，P2=0.75)或各因子的交互作用無關(guān)。匯總調(diào)查數(shù)據(jù)，茶天牛幼蟲在不同分叉數(shù)油茶上的頻次分布和統(tǒng)計(jì)值見表2。茶天牛幼蟲發(fā)生程度與分叉數(shù)之間的關(guān)系滿足方程y=0.005x2-0.003x+0.038(R2=0.955，因分叉數(shù)為8和9對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)較少，變異較大，計(jì)算時(shí)予以去除)，即隨著油茶植株分叉數(shù)的增加，茶天牛幼蟲蟲口密度也隨之增加(圖1)。

表1 不同樣地油茶植株特征和茶天牛幼蟲的發(fā)生情況

2.2 茶天牛幼蟲空間分布型

2.2.1 聚集度指標(biāo) 以樣地為單位，統(tǒng)計(jì)有效調(diào)查株數(shù)和受害植株數(shù)，計(jì)算各生境茶天牛幼蟲的平均密度和樣本方差，并通過公式計(jì)算各項(xiàng)空間分布型聚集度指標(biāo)，結(jié)果見表3。計(jì)算得，C<1，CA<0，K<0，m*/m<1，m*/v<1。各指標(biāo)均顯示茶天牛幼蟲在各樣地中的分布均屬于均勻分布。

表2 茶天牛幼蟲在不同分叉數(shù)油茶上的頻次分布和統(tǒng)計(jì)值

圖1 茶天牛幼蟲蟲口密度與油茶林植株 分叉數(shù)之間的關(guān)系

2.2.2 線性回歸檢驗(yàn)

1)Iwao的m*-m回歸分析法。運(yùn)用Iwao的回歸關(guān)系式：m*=α+βm，根據(jù)表2中m*和m數(shù)據(jù)計(jì)算回歸方程為：y=0.1540x-0.0050(R=0.9137)。此時(shí)，α<0，個(gè)體之間相互排斥；β<1，為均勻分布。

2)Taylor冪法則。運(yùn)用Taylor冪法則回歸關(guān)系式：lgS2=lga+blgm，根據(jù)表2中S2和m數(shù)據(jù)計(jì)算回歸方程為：lgS2=-0.1651+0.8874 lgm(R=0.9994)。此時(shí)，截距l(xiāng)ga=-0.1651<0，回歸系數(shù)b=0.8874<1，為均勻分布。

表3 不同樣地茶天牛幼蟲空間分布型聚集度指標(biāo)

2.3 理論抽樣數(shù)

運(yùn)用Iwao的理論抽樣原理，建立理論抽樣模型：N=t2[(α+1)/m+β-1]/D2，(N為最適抽樣數(shù)；D為允許誤差；t為概率保證值，實(shí)際調(diào)查取t=1)，此時(shí)有N=(0.9950/m-0.846)/D2。抽樣調(diào)查時(shí)不同允許誤差下的理論抽樣調(diào)查數(shù)見表4(數(shù)值向上取整)。本研究有效調(diào)查總數(shù)為882株，茶天牛幼蟲平均密度為0.0896頭·株-1，代入函數(shù)可得，在允許誤差為0.1078的范圍內(nèi)有效。隨著油茶林中茶天牛幼蟲種群密度的增大，抽樣數(shù)相應(yīng)減少；與此同時(shí)，允許誤差越大，抽樣數(shù)越小。

表4 不同允許誤差下茶天牛幼蟲的理論抽樣數(shù)

3 結(jié)論與討論

研究表明，茶天牛在油茶老林中的蟲口密度顯著高于幼林，這與茶園中茶天牛的發(fā)生情況相一致[7-8]。然而，本次調(diào)查顯示油茶林中茶天牛的危害率僅為6%～11%，而在有機(jī)茶園中其危害率最高可達(dá)50%[16]，這是否表明茶天牛更偏好于選擇茶樹而非油茶，還有待進(jìn)一步研究。

分析結(jié)果表明，油茶植株的分叉數(shù)和茶天牛幼蟲的發(fā)生程度呈正相關(guān)，分叉數(shù)越多，茶天牛幼蟲發(fā)生的蟲口密度就越大，且滿足二次函數(shù)關(guān)系。這可能是由于分叉數(shù)越多，茶天牛雌成蟲選擇合適產(chǎn)卵部位的機(jī)會(huì)就更多，存活的幼蟲就相對(duì)多；另外，分叉多其樹頭(樹根)相對(duì)更大，也為生活周期較長(2～3 a發(fā)生1代)的茶天牛提供了更多的生存空間。

分析結(jié)果顯示，茶天牛幼蟲在油茶林中的分布屬于均勻分布。這一結(jié)論與大多數(shù)天牛幼蟲呈聚集分布的結(jié)果不同[17-20]，可能主要是由茶天牛自身的生物學(xué)特性決定的。茶天牛在寄主外露根部或近地面主干上產(chǎn)卵，且多為單產(chǎn)[7]，這有利于避免多頭幼蟲向下取食至主干同一部位后產(chǎn)生爭(zhēng)斗，提高存活率；而藍(lán)翅眼天牛[21]、油茶紅翅天牛[22]等幼蟲體型較小，取食量少，在枝干上可同時(shí)存在多頭分別危害，互不影響。因此，茶天牛幼蟲的平均種群密度和樣本方差和多數(shù)天牛幼蟲間存在明顯的不同：茶天牛幼蟲在寄主上的危害情況基本為1頭·株-1，而絕大多數(shù)天牛則可以從1頭·株-1到數(shù)十頭·株-1不等，從而導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)在平均密度(m)和樣本方差(S2)上分屬于2種不同的數(shù)據(jù)類型。對(duì)于0，1的數(shù)據(jù)集，無論樣本容量大小，其平均密度m的值都大于樣本方差S2，這也最終導(dǎo)致了茶天牛幼蟲在空間分布型上和多數(shù)天牛幼蟲產(chǎn)生了差異。此外，理論抽樣數(shù)的提出，可為今后油茶林茶天牛的調(diào)查提供參考。

*：感謝李志真教授級(jí)高工提供油茶種植相關(guān)數(shù)據(jù)，感謝宗序明和楊雨其協(xié)助野外調(diào)查。