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松墨天牛 (Monochamus alternatus Hope) 属鞘翅目天牛科墨天牛属,又称松褐天牛。该虫是危害我国松属植物的主要蛀干性害虫种类,也是传播毁灭性病害松材线虫 (Bursaphelenchus xylophilus Steiner and Buhrer) 的主要媒介昆虫之一[1]。目前,松材线虫病以及松墨天牛的危害已成为影响我国林业生态系统服务功能的干扰因子之一。截止2021年底,我国松材线虫病的发生已覆盖19个省 (自治区、直辖市) 742个县级行政区,且仍呈老疫区持续扩散,新疫情北扩西进的态势[2]。江西作为我国南方重点林区,全省森林面积1.53亿亩,森林覆盖率达63.1%,位居全国第二。然而,大面积的马尾松 (Pinus massoniana Lamb.) 正遭受松材线虫病及松墨天牛的持续危害,目前已有82个县级行政区被列入疫区[3]。江西省北倚长江,南邻广东,南北之间地理纬度跨度大约相差6° (24°29′~30°04′ N),造成气候差异较大,这势必造成松墨天牛在全省各地区间的发生时间和种群消长动态存在差异。然而,目前有关松墨天牛在江西省内不同地区的发生与种群消长规律已有零散报道[4-8],且由于监测方法和监测时间的不一致,导致该虫的发生期在江西南北地区缺乏规律性,因而不利于该虫的治理。本文基于引诱剂诱捕法,在同一时期对江西省南北不同地区马尾松纯林中松墨天牛成虫的物候学特征和种群动态开展调查,系统分析松墨天牛成虫的发生与活动规律,以及种群密度与性比等特征变化,旨在明确不同地区间松墨天牛的发生规律,为提高当地松墨天牛的种群监测预报,制定精准防控策略提供基础数据与科学依据。
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在江西松材线虫病疫区分别以近似1°的纬度梯度自南向北分别选取全南县大吉山镇 (114°22′4″ E, 24°38′19″ N) 、南康区东山街道 (114°45′36″ E, 25°38′18″ N) 、万安县百嘉镇 (114°43′45″ E, 26°33′7″ N) 、南城县上唐镇 (116°38′15″ E, 27°23′54″ N) 、湾里区梅岭镇 (115°48′36″ E, 28°46′12″ N) 、浮梁县湘湖镇 (117°21′55″ E, 29°21′17″ N) 等6个县级行政区作为种群监测样点。在各样点中又分别选择地势较为平坦,便于开展种群监测的马尾松纯林或近纯林3~7处作为悬挂诱捕器的固定监测样地。样地中马尾松树龄、树高、郁闭度、林下植被盖度等基本概况如表1所示。
表 1 江西省不同地区松墨天牛种群动态监测样地概况
Table 1. Basic information of sample plots for population dynamics monitoring of Monochamus alternatus adult in Jiangxi province during 2020 and 2021
监测样点
Locations坡度
Slope/
(°)平均林龄
Stand
ages/a平均株数
No. of trees/
(667 m2)平均胸径
Mean
DBH/cm平均树高
Mean
height/m郁闭度
Canopy
density林下植被盖度
Coverage/
%主要林下植被
Understory
vegetation全南 QN 13.2 33.8 103.60 17.98 14.10 0.82 10.00 芒萁、檵木、油茶、金樱子、栀子 南康 NK 19 28.00 95.00 13.50 8.77 0.68 8.33 芒萁、金樱子、五节芒、樟树 万安 WA 7.67 30.00 127.33 8.60 7.90 0.78 16.67 檵木、柃木、芒萁、红叶石楠、金樱子 南城 NC 20.67 25.00 99.00 6.70 8.67 0.67 11.67 油茶、杜鹃、三叶赤楠、檵木、女贞、金樱子、芒萁 湾里 WL 18.83 22.50 110.67 6.72 8.52 0.78 10.83 檵木、柃木、芒萁、栀子、三叶赤楠、 浮梁 FL 24.00 30.00 111.00 10.93 14.73 0.83 15.00 檵木、铁线蕨、山矾、三叶赤楠、柃木、 -
在江西,松墨天牛成虫最早出现在最南部的全南县,2020年和2021年的始见期分别为3月27日和3月19日。始见期自南向北逐渐推迟,直至最北部的浮梁县,2020年和2021年分别为5月1日和5月7日,南北之间分别相差35和49 d。以成虫出现日期距首次调查日期的天数进行统计发现,松墨天牛始见期在江西不同地区间存在显著差异 (2020年: ANOVA, F = 32.098; df = 5, 27; P = 0.000<0.001; 2021年: F = 62.109; df = 5, 24; P = 0.000<0.001; 表2)。对同一地区不同年份间进行比较发现在赣中的南城以南地区,松墨天牛的始见期在2021年比2020年提前7~15 d且存在显著差异 (t检验, P<0.05),而赣北地区有推后一周的趋势但不存在差异 (t检验, P>0.05, 表2)。
表 2 江西省不同纬度地区松墨天牛的始见期
Table 2. The initial occurrence periods of Monochamus alternatus in different regions of Jiangxi province.
监测地点
Monitoring location纬度
Latitude
/(°)2020年 2021年 T 成虫始见期
Adult initial
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d成虫始见期
Adult initial
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d全南 QN 24.64 3月27日 34.00 ± 1.83 eA 3月19日 23.60 ± 2.62 cB 3.373** 南康 NK 25.64 4月3日 37.00 ± 1.41 deA 3月19日 25.00 ± 1.87 cB 4.996** 万安 WA 26.55 4月10日 47.00 ± 2.86 cdA 4月2日 36.67 ± 2.33 bB 2.647* 南城 NC 27.40 4月17日 51.67 ± 2.33 bcA 4月9日 42.50 ± 4.52 bA 1.611 NS 湾里 WL 28.77 4月24日 60.22 ± 2.17 abA 4月30日 63.00 ± 1.41 aA −1.004 NS 浮梁 FL 29.36 5月1日 63.33 ± 2.33 aA 5月7日 69.33 ± 2.33 aA −1.818 NS F 32.098** 62.109** 注:表中数据 (平均值 ± 标准误) 为距离每年3月1日诱捕器悬挂的天数,同一列中不同小写字母表示差异显著 (ANOVA);同一行中不同大写字母表示差异显著 (独立样本 t检验),下表相同。
Notes: Each data (Means ± SE) represents day distanced first observation on March 1 each year. Data followed by the different lowercase letters within the same column are significantly different (One way ANOVA), and followed by the different capital letters within the same row are significantly different (Independent sample t-test). **: P<0.01, *: P<0.05, NS: No difference. Same as following tables. -
松墨天牛在江西不同地区的终见期如表3所示。从表中可以看出,2020年和2021年松墨天牛的终见期在最南端的全南县分别为12月4日和12月3日,自南向北随着纬度的升高,松墨天牛终见期逐渐提早,至最北端的浮梁县,其终见期分别为10月16日和10月1日。统计分析表明江西境内南北之间的终见期分别相差49和63 d且存在显著差异 (2020年: F = 89.938; df = 5, 27; P = 0.000<0.001; 2021年: F = 54.243; df = 5, 24; P = 0.000<0.001; 表3),但在年际间并不显示差异 (P>0.05, 表3)。
表 3 江西省不同地区松墨天牛的终见期
Table 3. The terminal occurrence periods of Monochamus alternatus in different regions of Jiangxi province.
监测地点
Monitoring location纬度
Latitude
/(°)2020年 2021年 T 成虫终见期
Adult final
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d成虫终见期
Adult final
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d全南 QN 24.64 12月4日 272.00 ± 1.83 aA 12月3日 269.13 ± 2.79 aA 0.835 NS 南康 NK 25.64 11月27日 265.00 ± 1.83 abA 11月26日 263.00 ± 2.21 aA 0.700 NS 万安 WA 26.55 11月20日 258.75 ± 1.75 bA 11月12日 251.33 ± 2.33 bA 2.543 NS 南城 NC 27.40 10月23日 233.67 ± 2.33 cA 10月29日 231.50 ± 4.52 bA 0.381 NS 湾里 WL 28.77 10月23日 226.67 ± 2.02 cA 10月22日 224.00 ± 3.00 cA 0.892 NS 浮梁 FL 29.36 10月16日 224.33 ± 4.67 cA 10月1日 207.00 ± 4.04 cA 2.808 NS F 89.938** 54.243** -
松墨天牛在赣南的全南县从3月下旬至12月初长达9个月时间均可出现,在2020年和2021年的平均发生期分别为238.00 ± 3.06 d和244.13 ± 3.84 d;在赣北浮梁县的出现则从5月初至10月上旬共5个月左右,其平均发生期分别只有154.00 ± 4.04 d和149.33 ± 2.33 d。统计分析表明,松墨天牛在江西的发生期自南向北呈缩短趋势且存在显著差异 (2020年: F = 123.329; df = 5, 27; P = 0.000<0.001; 2021年: F = 92.053; df = 5, 24; P = 0.000<0.001, 图1),但在年际间没有差异 (P>0.05, 图1)。
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图2为松墨天牛在江西从南至北不同地区的种群消长规律,从图中可以看出,松墨天牛成虫在赣南全南县的活动在5月中旬和8月中下旬出现一主一次2个高峰。在南康区则在5月下旬和9月初出现一主一次2个高峰。在赣中的万安县则显示在6月上旬和9月上旬出现一主一次2个高峰。在赣中偏北的南城县以及赣北的湾里区和浮梁县,分别在6月下旬至7月初和7月上旬出现1个成虫活动高峰。这一结果表明,松墨天牛成虫的活动高峰期出现时间自南向北逐渐延后且峰值数量由2个过渡到1个。
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对江西省不同地区的松墨天牛林间诱捕数量进行分析,发现无论在2020年还是2021年,松墨天牛成虫的林间诱捕量均以赣中的万安县最大,每一诱捕器分别平均诱捕数量达328.25 ± 31.77头/年和278.33 ± 16.60头/年,其次为南城县,而以赣南和赣北的诱捕量较小,年均诱捕量只有万安县的1/3左右。统计分析表明,松墨天牛的种群密度在江西不同地区间显示极显著差异 (2020年: F = 33.176; df = 5, 27; P = 0.000<0.001; 2021年: F = 19.889; df = 5, 24; P = 0.000<0.001),但年际间无差异 (P>0.05, 表4)。
表 4 江西省不同地区松墨天牛的诱捕量
Table 4. The trapping numbers of Monochamus alternatus in different regions of Jiangxi province.
监测地点
Monitoring location纬度
Latitude (°)2020年头/诱捕器/年
Adult/trap/year2021年头/诱捕器/年
Adult/trap/yearT 全南 QN 24.64 122.43 ± 4.86 cdA 126.13 ± 5.89 dA −0.475NS 南康 NK 25.64 112.43 ± 10.47 cdA 141.40 ± 13.08 cdA −1.747NS 万安 WA 26.55 328.25 ± 31.77 aA 278.33 ± 16.60 aA 1.246NS 南城 NC 27.40 252.33 ± 14.08 bA 219.00 ± 23.38 bA 1.109NS 湾里 WL 28.77 172.22 ± 10.96 cA 185.00 ± 8.99 bcA −0.864NS 浮梁 FL 29.36 104.33 ± 9.41 dA 128.67 ± 5.17 dA −2.267NS F 33.176** 19.889** -
连续两年对不同监测地点中诱捕到的松墨天牛成虫的雌雄性比进行比较,结果表明,在江西自南向北不同地区间,每一诱捕器诱捕到的成虫性比在1: 0.74~0.87之间,表明松墨天牛在江西各地的性比均为偏雌性,且不显示差异 (2020年: F = 1.093; df = 5, 27; P = 0.387; 2021年: F = 2.728; df = 5, 24; P = 0.053; 图3)。同一地区不同年际间的成虫性比同样不存在明显差异 (t检验, P>0.05, 图3)。
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对江西不同地区监测样地的马尾松死亡率进行汇总,统计监测样地中松墨天牛的成虫诱捕量与林木受害率之间的相关性,发现随着监测样地中松墨天牛诱捕量的增加,样地中的马尾松死亡率呈明显上升趋势,两者之间呈明显的正相关关系 (Person χ2 = 0.785; P = 0.000<0.001),拟合方程为y = 0.1147x (R2 = 0.9369, 图4)。
江西省不同地区松墨天牛的物候学特征和种群动态
Seasonal Phenology and Population Dynamics of Japanese Pine Sawyer Monochamus alternatus Hope (Coleoptera: Cerambycidae) in Different Regions of Jiangxi Province
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摘要:
目的 通过分析松墨天牛在江西南北不同地区的季节性物候特征和种群动态规律,为提高当地松墨天牛的种群监测预报水平和制定精准防控策略提供基础数据与科学依据。 方法 在江西境内沿约1°的纬度梯度自南向北分别设立全南、南康、万安、南城、湾里和浮梁等6处的马尾松纯林作为监测点,通过悬挂诱捕器的方式进行林间种群监测,统计松墨天牛在各地的成虫的始见期、终见期和活动高峰期等物候学特征以及种群密度和雌雄性比等指标。 结果 松墨天牛在江西的始见期在3月下旬—5月上旬之间且自南向北明显延迟,终见期在10月上旬—12月上旬之间且自南向北明显提前,成虫发生期持续5~9个月且自南向北呈明显缩短趋势。成虫的活动高峰期出现时间自南向北逐渐延后且峰值由2个过渡到1个。种群密度以赣中地区最大,偏南或偏北地区的种群数量均明显下降。松墨天牛在江西各地的成虫偏雌性,性比在1∶0.74至1∶0.87之间且不存在地区间的差异。松墨天牛全年诱捕量和该地马尾松死亡率之间存在明显的正相关关系。 结论 地理纬度和当地气候条件明显影响松墨天牛的季节性物候发生期和成虫活动高峰期,种群密度与其寄主的死亡率呈明显的正相关。 Abstract:Objective The seasonal phenological characteristics and population dynamics of Japanese pine sawyer beetle, Monochamus alternatus Hope (Coleoptera: Cerambycidae), in different regions of Jiangxi province were analyzed to provide the basic data and scientific basis for improving the local population monitoring level and formulating accurate control strategies of this beetle. Method The initial and terminal occurrence periods, activity peak period and the sex ratio of adult M. alternatus were monitored through setting up monitoring plots and installing the attractant traps in pure stands of Masson pine forest in Quannan, Nankang, Wan'an, Nancheng, Wanli and Fuliang along the latitude gradient of about 1° in Jiangxi province. Results The initial occurrence periods of M. alternatus in Jiangxi were from late March to early May, and were obviously delayed from south to north regions. The final appearance periods of this beetle were from early October to early December, and were obviously shorten from south to north regions. The occurrence period of adults M. alternatus lasted for 5-9 months and decreased significantly from south to north regions. Adult activity peak period gradually postponed and the peaks transited from 2 to 1 from south to north regions. The population density of M. alternatus in central Jiangxi were larger than that in southern or northern Jiangxi. The sex ratio of this beetle was 1: 0.74-0.87, showing biased female and no difference was found in different regions of Jiangxi province. There was an obviously positive correlation between trapping amounts of this beetle and the mortality of Masson pine. Conclusion Geographical latitude and local climatic conditions significantly affect the seasonal occurrence and adult activity peak of M. alternatus, and the population density of M. alternatus is positively related with the mortality of their host plant. -
Key words:
- occurrence period
- / phenology
- / population density
- / sex ratio
- / Monochamus alternatus Hope.
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表 1 江西省不同地区松墨天牛种群动态监测样地概况
Table 1. Basic information of sample plots for population dynamics monitoring of Monochamus alternatus adult in Jiangxi province during 2020 and 2021
监测样点
Locations坡度
Slope/
(°)平均林龄
Stand
ages/a平均株数
No. of trees/
(667 m2)平均胸径
Mean
DBH/cm平均树高
Mean
height/m郁闭度
Canopy
density林下植被盖度
Coverage/
%主要林下植被
Understory
vegetation全南 QN 13.2 33.8 103.60 17.98 14.10 0.82 10.00 芒萁、檵木、油茶、金樱子、栀子 南康 NK 19 28.00 95.00 13.50 8.77 0.68 8.33 芒萁、金樱子、五节芒、樟树 万安 WA 7.67 30.00 127.33 8.60 7.90 0.78 16.67 檵木、柃木、芒萁、红叶石楠、金樱子 南城 NC 20.67 25.00 99.00 6.70 8.67 0.67 11.67 油茶、杜鹃、三叶赤楠、檵木、女贞、金樱子、芒萁 湾里 WL 18.83 22.50 110.67 6.72 8.52 0.78 10.83 檵木、柃木、芒萁、栀子、三叶赤楠、 浮梁 FL 24.00 30.00 111.00 10.93 14.73 0.83 15.00 檵木、铁线蕨、山矾、三叶赤楠、柃木、 表 2 江西省不同纬度地区松墨天牛的始见期
Table 2. The initial occurrence periods of Monochamus alternatus in different regions of Jiangxi province.
监测地点
Monitoring location纬度
Latitude
/(°)2020年 2021年 T 成虫始见期
Adult initial
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d成虫始见期
Adult initial
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d全南 QN 24.64 3月27日 34.00 ± 1.83 eA 3月19日 23.60 ± 2.62 cB 3.373** 南康 NK 25.64 4月3日 37.00 ± 1.41 deA 3月19日 25.00 ± 1.87 cB 4.996** 万安 WA 26.55 4月10日 47.00 ± 2.86 cdA 4月2日 36.67 ± 2.33 bB 2.647* 南城 NC 27.40 4月17日 51.67 ± 2.33 bcA 4月9日 42.50 ± 4.52 bA 1.611 NS 湾里 WL 28.77 4月24日 60.22 ± 2.17 abA 4月30日 63.00 ± 1.41 aA −1.004 NS 浮梁 FL 29.36 5月1日 63.33 ± 2.33 aA 5月7日 69.33 ± 2.33 aA −1.818 NS F 32.098** 62.109** 注:表中数据 (平均值 ± 标准误) 为距离每年3月1日诱捕器悬挂的天数,同一列中不同小写字母表示差异显著 (ANOVA);同一行中不同大写字母表示差异显著 (独立样本 t检验),下表相同。
Notes: Each data (Means ± SE) represents day distanced first observation on March 1 each year. Data followed by the different lowercase letters within the same column are significantly different (One way ANOVA), and followed by the different capital letters within the same row are significantly different (Independent sample t-test). **: P<0.01, *: P<0.05, NS: No difference. Same as following tables.表 3 江西省不同地区松墨天牛的终见期
Table 3. The terminal occurrence periods of Monochamus alternatus in different regions of Jiangxi province.
监测地点
Monitoring location纬度
Latitude
/(°)2020年 2021年 T 成虫终见期
Adult final
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d成虫终见期
Adult final
occurrence
period距离首次调查的天数
Days distanced
first observation /d全南 QN 24.64 12月4日 272.00 ± 1.83 aA 12月3日 269.13 ± 2.79 aA 0.835 NS 南康 NK 25.64 11月27日 265.00 ± 1.83 abA 11月26日 263.00 ± 2.21 aA 0.700 NS 万安 WA 26.55 11月20日 258.75 ± 1.75 bA 11月12日 251.33 ± 2.33 bA 2.543 NS 南城 NC 27.40 10月23日 233.67 ± 2.33 cA 10月29日 231.50 ± 4.52 bA 0.381 NS 湾里 WL 28.77 10月23日 226.67 ± 2.02 cA 10月22日 224.00 ± 3.00 cA 0.892 NS 浮梁 FL 29.36 10月16日 224.33 ± 4.67 cA 10月1日 207.00 ± 4.04 cA 2.808 NS F 89.938** 54.243** 表 4 江西省不同地区松墨天牛的诱捕量
Table 4. The trapping numbers of Monochamus alternatus in different regions of Jiangxi province.
监测地点
Monitoring location纬度
Latitude (°)2020年头/诱捕器/年
Adult/trap/year2021年头/诱捕器/年
Adult/trap/yearT 全南 QN 24.64 122.43 ± 4.86 cdA 126.13 ± 5.89 dA −0.475NS 南康 NK 25.64 112.43 ± 10.47 cdA 141.40 ± 13.08 cdA −1.747NS 万安 WA 26.55 328.25 ± 31.77 aA 278.33 ± 16.60 aA 1.246NS 南城 NC 27.40 252.33 ± 14.08 bA 219.00 ± 23.38 bA 1.109NS 湾里 WL 28.77 172.22 ± 10.96 cA 185.00 ± 8.99 bcA −0.864NS 浮梁 FL 29.36 104.33 ± 9.41 dA 128.67 ± 5.17 dA −2.267NS F 33.176** 19.889** -
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