油松毛虫发生林分因子分析及气候情景模式下的灾害趋势预测

作     者：宋雄刚 

作者单位：中国林业科学研究院 

学位级别：硕士

导师姓名：王鸿斌

授予年度：2015年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 

主      题：油松毛虫 油松 环境因子 Max Ent 气候情景模式 灾害趋势 

摘      要：本文以长期对我国北方松林造成重大损失和威胁的本土性林业植食性昆虫—油松毛虫作为研究对象。根据油松毛虫的暴发频率和寄主的主要分布区域,在不同地方设置样地,对各样地进行抽样调查后分析其危害情况;同时采集不同时间、不用危害程度和不同地方的寄主针叶、林分土样分析碳、氮、含水量和针叶挥发物,分析其变化及其相互关系。然后,以油松毛虫北方生活史为基础,结合影响其生长发育的环境因子,运用不同的统计方法(典型相关和主成分分析)筛选和油松毛虫发生最相关的环境因子。最后,利用筛选的环境因子,结合油松毛虫近年来的灾害情况,运用物种潜在适生区模型对油松毛虫在北方的灾害分布进行模拟,并以模拟灾害、未来情景模式为基础对不同情景模式下未来油松毛虫的灾害趋势作预测分析。研究得出的结果如下:(1)寄主诱导的6种主要挥发物不同时期、不同危害程度和不同地点间都存在差异。(r)-(+)-α-蒎烯和莰烯含量在油松毛虫上树取食期与羽化产卵期之间存在显著差异,(r)-(+)-α-蒎烯,(s)-(-)-β-蒎烯和柠檬烯的含量和危害的严重程度呈现正相关关系;香叶烯,柠檬烯,β-石竹烯可能是异常的干旱诱导产生。(2)油松毛虫发生林分因子(碳、氮、含水量、针叶挥发物)随油松毛虫危害的不同阶段变化,风干土样含水量、针叶氮含量在不同时期差异显著。对于不同危害程度,针叶含水量、针叶氮含量随危害的加重表现出增加趋势,而针叶碳氮变化较土壤碳氮变化不明显。(3)主要的6种寄主挥发物和林分碳、氮、含水量之间存在相关关系,但这种相关性随挥发物的不同、林分参数的不同发生相应的变化。其中(r)-(+)-α-蒎烯,(s)-(-)-β-蒎烯和土壤参数表现显著正相关而莰烯则呈负相关。(4)以基础气象数据为基础,结合油松毛虫生活史各阶段的特征共衍生出环境因子73个,包括温度、风速和相对湿度,其中和油松毛虫灾害发生最相关的基础环境因子和极端环境因子中的前12个因子为:年平均温度、Ⅰ期平均温度、Ⅱ期平均温度、Ⅳ期平均温度、年均风速、Ⅰ期平均风速、年平均湿度、9月平均湿度、Ⅱ期平均湿度、Ⅲ期平均湿度、Ⅳ期平均湿度、Ⅱ期平均最高温和9月最高温。(5)Max Ent利用筛选后的环境因子能很好的模拟和预测油松毛虫的发生情况。未来油松毛虫的灾害发生在不同的外排情景下趋势不同,RCP2.6、RCP6.0和RCP8.5情景灾害趋势严重,且高风险区集中在山西五台山周围县市和河北承德等地,监测防治压力较大。不同气候模式在应用上因为参数的不同预测结果不同,以GFDL-ESM2M模式和其他模式的差异性最为显著。(6)结合油松毛虫生活史和环境因子本身动态变化寻找和松毛虫发生最相关的环境因子的方法有利于准确的联系松毛虫发生和环境因子的关系,运用环境因子在气候情景模式下的灾害趋势预测,能为气候变化背景下虫情的监测布点和防治策略的制定提供重要依据。