桃红颈天牛发生程度与环境因子的关系

曹丹丹,张元旭,王姣雪,李佳,魏建荣

(1 河北省生物工程技术创新中心,河北 保定 071002; 2河北大学 生命科学学院,生命科学与绿色发展研究院,河北 保定 071002)

桃红颈天牛(Aromiabungii)属于鞘翅目天牛科,为东洋、古北区系共有种[1-2]。桃红颈天牛主要为害桃、樱桃、杏等果树和樱花、红叶李等园林树木,以幼虫钻蛀危害,幼虫孵化后生活于树皮下,随着龄期增长进入木质部,蛀食成弯曲的蛀道,导致寄主树势衰弱而死亡,其中桃树受害最为严重[3-5]。桃红颈天牛通常2-3年完成1代,第1年以幼龄幼虫、第2年以大龄幼虫或老熟幼虫越冬,翌年春天开始活动,幼虫蛀屑及排泄物为红褐色,较易识别。在河北地区,成虫羽化出洞时间为 6月下旬,7月上中旬为成虫羽化和交配盛期[6]。

害虫的发生与环境因子有非常密切的联系。影响天牛危害的因子有寄主树龄、树径、坡向、坡度、坡位、地被植物覆盖率等多种环境因子,如松褐天牛相对虫口数与林龄、坡位关系密切,而海拔高度、树高、坡向 3 个因子对其影响不大[7];栗山天牛的有虫株率与坡位和胸径呈显著正相关关系,而与主林层郁闭度呈显著负相关关系[8];光肩星天牛危害与林地的经营管理水平和杨树树干的直径、树皮厚度密切相关,而双条杉天牛的发生则与立地环境及林分因子的关系不明显[9-11]。已有研究表明桃红颈天牛危害与桃树树龄以及山桃的胸径均存在一定的相关性,但未对种植地点的环境因子和管理水平进行研究[12-13]。为全面探究环境因子对桃红颈天牛发生情况的影响,本研究以河北省太行山区丘陵地带种植的桃园为对象,对桃红颈天牛危害程度与部分环境因子(寄主树地径、坡位、坡向和管理水平)的相关性进行调查分析,以期为桃红颈天牛的林间管理措施提供指导。

1 材料与方法

1.1 样地概况

试验样地位于河北省保定市顺平县台鱼乡南台鱼村(E 115°13″,N 38°83″)。该地位于太行山东麓与华北平原交接带,主要为灰岩丘陵地形,属于暖温带半干旱大陆性季风气候。该村种植桃树201 hm2,辐射周边各村种植桃树1 005 hm2,试验用地栽植种类为鲜食毛桃,主栽品种为“京红”“绿化九”和“久保”,栽种比例分别为：30%、50%、20%,株行距为 3 m×5 m。根据已有的调查结果,3个主栽品种在相同树龄阶段受桃红颈天牛危害率分别为“绿化九”41.5%、“京红”44.5%、“久保”66.5%[14]。因此,此次调查不再涉及品种因素的影响。

1.2 桃红颈天牛发生程度调查

2021年4月23日至27日,此时间段树体内越冬幼虫刚开始取食、排粪,便于观测排粪孔的数量。分别在桃树果园内选取不同坡向、坡位的样地,调查样地内桃树的地径、受害率、每株桃树的受害水平以及桃园的管理水平。由于该地属丘陵地带,除平地外的山地坡度几乎相同,因此本研究对坡度与桃红颈天牛发生程度的关系不纳入考虑。依据实际情况,选取东北、东南、北、南4个坡向,每个坡向在上、中、下3个坡位各选取一块样地,同时在位于平地上的果园里选取3块样地作为对照,由于东南向坡和北向坡坡顶的样地为同一样地,因此共计14块样地。具体调查方法如下：

采用平行线法在每块样地取样30棵以上样树,逐一记录桃树的地径与桃红颈天牛发生程度,同时记录每块样地的坡向、坡位、管理水平。由于桃树均是矮化品种,无法测量胸径,因此本研究以地径表征样树的树龄,即测量样树距地面20 cm高的直径[15]。参考孙哲涵和韩明利桃红颈天牛危害的分级方法,将桃红颈天牛发生程度分为5个级别：0级,未被桃红颈天牛幼虫寄生;1级,桃红颈天牛排粪孔数1～5个;2级,排粪孔数6～10个;3级,排粪孔数11～20个;4级：树体上排粪孔数达20个以上[14,16]。由于桃树的经济价值较高,因此当地农民对桃园实行精细化管理,对每棵桃树的管理水平不尽相同。按管理水平对每棵受害桃树分为3个等级：好,管理水平好,除草、施肥及除虫工作全部完成;中,管理水平中等,除草、施肥及除虫工作完成1～2项;差,管理水平差,除草、施肥及除虫工作全部未完成。

1.3 数据处理方法

将测试的不同环境因子分别设为：地径=X1,管理水平=X2,坡位=X3,坡向=X4。为使不同的环境因子可以进行比较分析,将管理水平、坡位和坡向分别进行量化(等级)处理：

管理水平：“好” = 1、“中” = 2、“差” = 3;

坡位：“平地” = 0、“坡下” = 1、“坡中” = 2、“坡上” = 3;

坡向：“平地” = 0、“北坡” = 1、“东北坡” = 2、“东南坡” = 3、“南坡” = 4。

在此基础上,对量化后的数据进行无量纲化处理：用公式X=Xi,a/Xi,max(i=1,2,3,4;a=1,2,3…451)。即每一列的数据除以该列中的最大值。

首先采用单因素方差分析(LSD法)计算不同因子影响下桃红颈天牛平均排粪孔数量和桃树受害率间的差异,再对桃红颈天牛危害程度与各因子的关系进行逐步回归分析,探究桃红颈天牛危害程度与环境因子间的相关程度。方差分析和回归分析前对数据进行正态性检验,对不符合正态分布的百分率数据采用反正弦Arcsin(X)进行转换,其它数据采用平方根进行转换。统计软件为SPSS 25。

其中：桃树被害株率%=(被害株数/总株数)×100%

2 结果与分析

本研究共调查顺平县台鱼乡不同立地类型的桃树451株,并根据桃红颈天牛危害程度进行分级,各级受害桃树数量及所占总数比例见图1。

注：0级,未被桃红颈天牛幼虫寄生,没有排粪孔;1级,桃红颈天牛幼虫排粪孔数1～5个;2级,排粪孔数6～10个;3级,排粪孔数11～20个;4级：树体上排粪孔数达20个以上。图1 受桃红颈天牛危害不同级别桃树的百分比Figure 1 Percentage of infested peach trees of different grades by Aromia bungii

由图1可知,调查样地内未受害的桃树有106株,占调查总株数的23.5%;受害程度为1级的桃树有228株,占调查总株数的50.55%;受害程度为2级的桃树有92株,占调查总株数的20.4%;受害程度为3级和4级的桃树较少,分别为22株和3株,总数合计占调查总株数的5.55%,说明调查地的桃树整体受桃红颈天牛危害较轻。

2.1 不同地径桃树的受害情况

调查样地内不同地径桃树的受害情况,包括平均受害株率及单株平均排粪孔数统计分析见表1。

表1 不同地径桃树的平均受害株率及单株平均排粪孔数Table 1 The average infested rates of peach trees by A. bungii and the average number of larval-frass extrusion holes between different ground-diameters of peach trees

由表1可知,桃树的受害率随地径的增大而上升,地径小于15 cm时,平均受害率约为50%;地径为15～25 cm时,平均受害率约为77%;在地径达到25 cm以上时,桃红颈天牛危害率已接近90%,且不同地径间存在显著差异(F=16.61,df=5,18,P<0.01)。受害桃树的株平均排粪孔数量也随地径的增长而上升,地径小于20 cm时,平均排粪孔数量约为3个;地径为20～30 cm时,平均排粪孔数量为5个;地径大于30 cm的桃树中达到最高,株平均排粪孔数量为9个,且不同地径桃树间差异显著(F=22.33,df=5,18,P<0.01)。综上,说明地径越大,越容易受到桃红颈天牛危害。

进一步对地径和桃树受害率的关系及地径与桃树平均排粪孔数量进行线性回归分析,得到回归方程Y1=2.03X+35.03(Y1为受害率,R2=0.957)和Y2=0.22X+0.32(Y2为株平均排粪孔数,R2=0.940)。

2.2 不同管理水平下桃树的受害情况

根据样地内除草、施肥以及对每株桃树的虫害防治情况,将管理水平由良到差分为好、中、差3个等级,不同管理水平下桃树的受害程度见表2。

表2 桃园不同管理水平桃树平均受害株率及单株平均排粪孔数Table 2 The average infested rates of peach trees by A. bungii and the average number of larval-frass extrusion holes between different management levels of peach orchards

由表2可知,桃树的平均受害率和受害桃树株平均排粪孔数量随管理水平降低而上升。管理水平好的桃树平均受害率为67.79%,平均排粪孔数量为4.52个;管理水平中等的桃树平均受害率为77.47%,平均排粪孔数量为5.30个;管理水平最差的受害率达到86.93%,平均排粪孔数量为5.37个。不同管理水平间的桃树受害率差异显著(F=3.96,df=2,9,P<0.05),不同管理水平间受害树的株平均排粪孔数量差异不显著(F=0.71,df=2,9,P>0.05)。综上,说明管理水平差的桃树更容易受到桃红颈天牛危害。

2.3 不同坡位桃树的受害情况

分别调查了上、中、下坡及平地的桃树受害情况,不同坡位桃树的平均受害株率和单株平均排粪孔数量统计分析结果见表3。

表3 不同坡位桃树平均受害株率及单株平均排粪孔数Table 3 The average infested rates of peach trees by A. bungii and the average number of larval-frass extrusion holes between different slope positions

由表3可知,桃树的受害株率随坡位的上升而降低。中坡位桃树的平均受害株率为75.00%,下坡位桃树的平均受害株率达到90.00%,而平地的桃树受害株率较低(68.89%),与坡上部69.28%相当,且不同坡位的桃树受害率之间差异显著(F=3.94,df=3,10,P<0.05)。受害桃树的株平均排粪孔数量随坡位变化并不大,均约为5个,且不同坡位之间无显著差异。综上,说明下坡的桃树更容易受桃红颈天牛危害。

2.4 不同坡向桃树的受害情况

按照样地内桃树的栽植情况,分别调查了东北、东南、南、北坡以及平地的桃树受害情况,不同坡向桃树的平均受害株率及平均排粪孔的数量统计分析结果见表4。

表4 不同坡向桃树平均受害株率及单株平均排粪孔数量Table 4 The average infested rates of peach trees by A. bungii and the average number of larval-frass extrusion holes between different slope directions

由表4可知,东北坡和东南坡的桃树平均受害株率为81.11%,北坡桃树受害株率为80%,南坡(71.51%)和平地(68.89%)的桃树受害株率相当,虽然在不同坡向间桃树的受害株率或受害树的株平均排粪孔数差异不显著,但坡向朝南或偏南时桃树的受害株率略低于北坡和东北坡。南坡和东南坡以及平地的受害桃树的株平均排粪孔数也略少于北坡和东北坡,即阳坡和半阳坡的桃树受害率低于阴坡和半阴坡,但差异未达到显著水平。综上,说明位于阴坡和半阴坡的桃树更容易受到桃红颈天牛危害。

2.5 桃红颈天牛发生程度与环境因子相关性分析

由于同一样地内存在不同地径的样树,不同样地内的不同地径样树数量差异很大,而桃树的受害率与桃树的地径密切相关,因此在本研究中未以不同样地的受害率对各因子进行多元回归分析。取排粪孔数作为桃红颈天牛发生程度的指标,对各环境因子与桃红颈天牛发生程度进行偏相关分析,计算出各变量的偏相关系数,并进行相应的t检验,结果见表5。

表5 各变量的偏相关系数Table 5 Partial correlation coefficient of different variables

由表5可知,对桃红颈天牛发生程度影响最大的为地径,偏相关系数为0.468;坡位、管理水平和坡向的影响依次降低,分别为0.123、0.099和0.169,相对于地径对桃红颈天牛发生程度的影响水平低得多,因此受害桃树株平均排粪孔数的主要影响因子为地径。

3 讨论与结论

桃红颈天牛作为一种对桃树、杏树和樱桃树等蔷薇科经济林和樱花、红叶李等园林树木有严重危害的蛀干害虫[17],研究其发生影响因子对掌握其发生规律、预测发生程度和及时控制危害具有指导意义[18-19]。本研究对北方半山丘陵地区桃园果树受桃红颈天牛危害的程度与桃树地径、管理水平、坡位及坡向的关系进行了研究,发现桃树地径越大,受害程度越重。韩明利对顺平县桃园桃红颈天牛危害情况调查表明,桃树在树龄10年后开始受到桃红颈天牛危害,树龄越大受害情况越严重,树龄10～15年、15～20 年、20～30年受害率分别为20%、39.8%、92.6%[15]。由于地径与桃树的树龄有直接关系,因此认同桃树的树龄是影响桃红颈天牛发生程度主要因子的观点。这与在我国南方发现的不同树龄桃林中随树龄的增长桃红颈天牛幼虫危害率增高且同一株桃树寄生数也随之增加的研究结果相似[20]。本研究中,桃树地径大于15 cm时,桃红颈天牛的危害株率超过80%;当地径达到25 cm以上后,受害率剧增到90%左右,且单株被害树木的平均排粪孔数量也随着地径的增长有明显的增加趋势,因此在桃红颈天牛防治工作中需要重点对树木地径超过15 cm以上的树木采取合理的防治措施。

桃红颈天牛危害率随果园的管理水平上升而有所下降,说明对桃林进行除草、施肥等有利于增强树木的树势和抗虫性,且及时采用物理除虫法有利于降低桃红颈天牛的危害,因此建议加强对桃林的管理。在坡向方面,阳坡桃林中桃红颈天牛的危害率和被害树木的株平均排粪孔数要低于阴坡,说明在阳坡生长的桃树对于桃红颈天牛的危害有着较强的抗性,也可能是桃红颈天牛更喜在略为阴湿的环境下生活。在坡位方面,桃红颈天牛危害率随坡位的增高而降低,虽然影响并不明显,但仍然需要加强在坡位较低处桃林的虫害防治力度。研究结果对于桃红颈天牛林间管理及防控措施具有一定的实践指导意义。

河北省顺平县南台鱼村桃园受桃红颈天牛危害严重的主要为树龄大、地径粗的桃树。与桃红颈天牛发生程度相关性最高的因子为地径,管理水平、坡位和坡向3种环境因子对于桃红颈天牛发生程度有影响,但不显著。