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Volume 32 Issue 3
Jul.  2019
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Study on the Relationship between Site Conditions and Phyllostachys heterocycla Disease Index

  • Corresponding author: LIANG Jun, liangjun@caf.ac.cn
  • Received Date: 2017-12-27
    Accepted Date: 2018-09-10
  • Objective To study the relationship between site conditions and Phyllostachys heterocycla disease index. Method A monitoring survey was conducted on 60 Ph. heterocycla sample plots with different site conditions in Jiangxi Province, and the effects of five site factors (slope, slope position, slope direction, altitude and soil thickness) on the disease index for Ph. heterocycla were analyzed. Results The results showed that there was a certain correlation between the five factors and the disease index of Ph. heterocycla. The disease index was significantly different under different conditions of slope, elevation and soil thickness. The disease index was positively related with the slope and altitude, and negatively related with soil thickness. There was no significant difference on the disease index under different slop conditions, but a weak negative relation was observed. The slope position also had no significant impact on the disease index of Ph. heterocycla. In the meantime, in order to explore the comprehensive effects of the five site condition factors on the disease index of Ph. heterocycla, a multivariate linear regression prediction equation was established by using the quantitative theory, with the five site condition factors were taken as independent variables, and the disease index was taken as dependent variables. The prediction equation's R=0.854, F=10.432 > F0.01(11.48)=2.64. Also, it was found by T test that altitude and soil thickness were the most two significant factors affecting the disease index. Conclusion It is concluded that the value of disease index of Ph. heterocycla is the highest under the site conditions of steep slope, upper slope, sunny slope, high altitude and thin soil layer, and the value is the lowest under the conditions of flat and gentle slope, downhill position, shady slope, hilly land and fertilizer soil.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Study on the Relationship between Site Conditions and Phyllostachys heterocycla Disease Index

    Corresponding author: LIANG Jun, liangjun@caf.ac.cn
  • Research Institute of Forest Ecology, Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Key Laboratory of Forest Protection of National Forestry and Grassland Administration, Beijing 100091, China

Abstract:  Objective To study the relationship between site conditions and Phyllostachys heterocycla disease index. Method A monitoring survey was conducted on 60 Ph. heterocycla sample plots with different site conditions in Jiangxi Province, and the effects of five site factors (slope, slope position, slope direction, altitude and soil thickness) on the disease index for Ph. heterocycla were analyzed. Results The results showed that there was a certain correlation between the five factors and the disease index of Ph. heterocycla. The disease index was significantly different under different conditions of slope, elevation and soil thickness. The disease index was positively related with the slope and altitude, and negatively related with soil thickness. There was no significant difference on the disease index under different slop conditions, but a weak negative relation was observed. The slope position also had no significant impact on the disease index of Ph. heterocycla. In the meantime, in order to explore the comprehensive effects of the five site condition factors on the disease index of Ph. heterocycla, a multivariate linear regression prediction equation was established by using the quantitative theory, with the five site condition factors were taken as independent variables, and the disease index was taken as dependent variables. The prediction equation's R=0.854, F=10.432 > F0.01(11.48)=2.64. Also, it was found by T test that altitude and soil thickness were the most two significant factors affecting the disease index. Conclusion It is concluded that the value of disease index of Ph. heterocycla is the highest under the site conditions of steep slope, upper slope, sunny slope, high altitude and thin soil layer, and the value is the lowest under the conditions of flat and gentle slope, downhill position, shady slope, hilly land and fertilizer soil.

  • 毛竹枯梢病是一种毁灭性病害,病原(Ceratosphaeria phyllostachydis)属竹喙球菌属。其病原菌会侵染当年的嫩枝和侧枝,引起枯梢、枯枝,危害严重时全株枯死,导致竹林大面积枯死,状似火烧,造成巨大的经济损失[1-3]。毛竹枯梢病在我国分布很广,该病害自1959年在浙江黄岩县首次发生后,逐步扩散到浙江、福建、安徽、江西、四川、上海等省市,特别在浙江、福建和江西三地,曾是我国森林有害生物检疫对象之一,现在仍为很多省份的补充森林有害生物检疫对象[3-6]。毛竹是江西省重要的经济树种,全省现有毛竹林面积98.6万hm2,面积居全国第二,全省毛竹林面积2万hm2以上的县有16个,1万hm2以上的县有34个[6]。根据相关部门数据显示,江西是毛竹枯梢病的适生地域,毛竹枯梢病作为毛竹林病虫害的首要病害,主要分布在上栗、樟树、龙南和崇义等毛竹之乡。

    目前,毛竹由于地理分布的特殊性,在中国分布的面积最广,国外对毛竹类的研究相当少,特别是对毛竹枯梢病的研究几乎为零,国内虽然有对立地条件与毛竹枯梢病的关系研究[7-8, 14],但是也为数不多。林庆源[7]对福建省毛竹林调查分析,采用了数量化理论Ⅰ方法和多元回归方法,建立了林分及立地条件与毛竹枯梢病发生的生态数学模型,从偏相关系数及t检验结果中得出,与毛竹枯梢病病情关系最大的林分因子是地形,其次是立地条件和林龄结构;林强[8]从林分结构及毛竹枯梢病的关系入手,采用与林庆源相同的统计方法,进一步得出与毛竹枯梢病感病指数关系最大的林分因子是林龄结构,其次是林分组成和新竹比例。

    虽然林庆源等分析了林分及立地条件与感病指数之间的关系,但是研究对象为福建省的毛竹林,而福建的地貌、气候等自然环境与江西大有不同,分析结果对江西地区研究毛竹枯梢病的发病与影响因子之间的关系参考作用有限。本研究以毛竹林的立地条件为剖析点,调查坡度、坡向、坡位、海拔高度、土层厚度等立地条件,应用方差分析、多元回归等数理统计分析,深入分析立地条件与毛竹枯梢病的关系,建立预测的统计模型,为江西省毛竹枯梢病的生态调控理论和技术体系的建立提供依据[9-12]

1.   材料与方法
  • 江西省属于亚热带季风湿润气候区,以丘陵、山地为主,年均温16.3~19.5℃,温度自北向南递增,年降水量1 341~1 943 mm,江西北部为鄱阳湖平原,毛竹种植较少,因此分别选择江西省的东、南、西3个不同的地理方位,从发生毛竹枯梢病的地区选择了8个县(市、区)。

    上栗县位于江西省西部, 境内以丘陵、山地为主,平均海拔233.7 m,最高点杨岐山主峰张口岭,海拔947.4 m,最低处为海拔70 m,年均降水量1 300~1 700 mm;崇义县位于江西西南边陲,境内山脉纵横交错,境内最高峰齐云山海拔2 061.3 m;兴国县位于江西省中南部,以低海拔、丘陵为主,年均温18.8℃,年均降水1 560 mm;南康市位于赣州市西部,年均温约19.3℃,年均降水量1 443.2 mm;万载县位于江西省西南部,毛竹林丰富,年均温为16~18.2℃,年均降水量为1 742.5 mm;丰城市位于江西省中部,丰城地势南高北低,由西南向东北逐渐倾斜,从西南玉华山1 171.1 m, 向东北药湖倾斜到海拔18 m,南部为低海拔区,年均温为15.3~17.7℃,年均降水量1 552.1 mm;广丰县位于江西省东北部,属半丘陵半山区,年均温17.9℃,年均降水量1 661.6 mm;龙南县位于江西省南部,高丘占地面积50.34%,年均气温18.9℃,年均降水量1 526.3 mm。

  • 野外调查在2016年5—8月,根据不同坡度、坡位、坡向、海拔高度和土层厚度这5个立地条件的差异性和基本均匀分布的要求,分别在萍乡市上栗县的上栗镇、桐木镇、鸡冠山乡、长平乡、鸡冠山垦殖场,赣州市崇义县的高分林场,赣州市龙南县的寨仔林场,赣州市兴国县的均福山林场,赣州市南康市的章坑寨林场,宜春市万载县的高城乡、岭东乡,宜春市丰城市的白土乡,上饶市广丰县的高峰乡设置标准样地60块。样地面积为400 m2(20 m×20 m)。

  • 坡位根据样地中心点所在的山坡位置确定,坡向采用罗盘仪在每个样地的中心点所在位置测量,坡度测量以度为单位,采用罗盘仪在样地的4个角和中心点各测量1次, 共5次,取其平均值,海拔采用GPS测量,方法与坡度测量类似。挖据中心点的土壤剖面测量土层厚度。立地因子列于表 1

    样地号
    Sanple number
    坡度分级
    Slope degree grade
    坡位
    Slope position
    坡向
    Slope direction
    海拔分级
    Altitude grade
    土层分级
    Soil depth grade
    1 斜陡坡 下坡 阴坡 丘原 肥土
    2 平缓坡 中坡 阴坡 丘原 肥土
    3 平缓坡 上坡 半阳坡 高海拔 肥土
    4 平缓坡 上坡 半阳坡 高海拔 肥土
    5 平缓坡 中坡 阴坡 丘原 肥土
    6 斜陡坡 下坡 阴坡 低海拔 肥土
    7 平缓坡 下坡 阴坡 丘原 肥土
    8 斜陡坡 下坡 半阴坡 丘原 肥土
    9 平缓坡 上坡 半阴坡 低海拔 肥土
    10 斜陡坡 下坡 阴坡 丘原 肥土
    11 平缓坡 下坡 半阴坡 丘原 肥土
    12 平缓坡 下坡 阴坡 丘原 肥土
    13 斜陡坡 下坡 阴坡 丘原 肥土
    14 平缓坡 下坡 半阴坡 丘原 肥土
    15 斜陡坡 中坡 半阴坡 丘原 厚土
    16 斜陡坡 中坡 半阴坡 丘原 厚土
    17 斜陡坡 中坡 半阴坡 丘原 厚土
    18 斜陡坡 中坡 半阴坡 低海拔 厚土
    19 平缓坡 中坡 阴坡 低海拔 厚土
    20 斜陡坡 中坡 半阳坡 低海拔 厚土
    21 斜陡坡 下坡 半阳坡 低海拔 厚土
    22 斜陡坡 中坡 半阳坡 低海拔 厚土
    23 斜陡坡 下坡 阳坡 低海拔 厚土
    24 斜陡坡 中坡 阴坡 低海拔 厚土
    25 斜陡坡 中坡 阳坡 低海拔 厚土
    26 斜陡坡 中坡 半阳坡 低海拔 厚土
    27 平缓坡 中坡 半阳坡 低海拔 厚土
    28 急险坡 上坡 半阳坡 低海拔 厚土
    29 急险坡 下坡 半阴坡 低海拔 薄土
    30 斜陡坡 下坡 半阴坡 低海拔 厚土
    31 急险坡 上坡 半阴坡 高海拔 薄土
    32 急险坡 上坡 半阳坡 丘原 薄土
    33 斜陡坡 中坡 阴坡 低海拔 薄土
    34 斜陡坡 上坡 阴坡 丘原 薄土
    35 急险坡 上坡 半阴坡 低海拔 薄土
    36 急险坡 上坡 半阴坡 高海拔 薄土
    37 急险坡 中坡 半阳坡 低海拔 厚土
    38 斜陡坡 中坡 半阳坡 低海拔 厚土
    39 斜陡坡 中坡 半阳坡 丘原 厚土
    40 斜陡坡 上坡 半阳坡 高海拔 薄土
    41 斜陡坡 中坡 阳坡 丘原 厚土
    42 斜陡坡 中坡 阴坡 丘原 厚土
    43 斜陡坡 上坡 阳坡 低海拔 厚土
    44 斜陡坡 下坡 半阴坡 丘原 肥土
    45 斜陡坡 下坡 半阴坡 丘原 肥土
    46 平缓坡 下坡 阳坡 丘原 薄土
    47 急险坡 中坡 阳坡 高海拔 薄土
    48 急险坡 中坡 阳坡 高海拔 薄土
    49 平缓坡 中坡 阳坡 高海拔 厚土
    50 急险坡 上坡 阳坡 高海拔 厚土
    51 急险坡 上坡 阴坡 高海拔 薄土
    52 急险坡 下坡 半阳坡 高海拔 薄土
    53 斜陡坡 下坡 半阳坡 高海拔 薄土
    54 急险坡 上坡 阳坡 高海拔 薄土
    55 斜陡坡 中坡 半阳坡 高海拔 厚土
    56 斜陡坡 中坡 半阳坡 高海拔 厚土
    57 斜陡坡 中坡 阴坡 高海拔 厚土
    58 斜陡坡 下坡 半阳坡 高海拔 薄土
    59 斜陡坡 下坡 半阳坡 高海拔 薄土
    60 斜陡坡 下坡 半阳坡 高海拔 薄土

    Table 1.  Site factor of sample plot

  • 每块样地都采用5点取样法,在对角线位置随机选取30株毛竹。登记每级的感病株数,然后按感病指数公式计算。计算公式:感病指数=100×[Σ(每级株数×相应级代表值)] /(调查总株数×发病最高级代表值)

    病情分级
    Disease grade
    发病情况
    Disease situation
    代表值
    Representative value
    无病 0
    感病枝梢数<1/4 1
    1/4≤感病枝梢数<1/2 2
    1/2≤感病枝梢数<3/4 3
    感病枝梢数≥3/4 4

    Table 2.  Moso bamboo disease grading

  • 参考森林资源二类调查分类,结合实际林地情况,将坡位分为上坡位(山坡上部1/3)、中坡位(山坡中部1/3)、下坡位(山坡下部1/3);坡向分为半阳坡(西、西南和东南)、阳坡(南)、半阴坡(东、西北和东北)、阴坡(北);坡度按平缓坡(≤20°)、斜陡坡(21~40°)、急险坡(≥41°)分级;海拔高度分为丘原(≤600 m)、低海拔(601~800 m)、高海拔(≥801 m)3段进行分级;土层厚度按薄土(≤50 cm),厚土(51~100 cm)、肥土(≥101 cm)划分。

  • 所有数据均为平均数±标准差,采用方差分析和Fisher’s t-test(P<0.05)检验分析不同坡位、坡向、坡度、海拔高度及土壤层厚度的毛竹林感病指数的差异性,并通过多重比较(Tukey’s t-test, α=0.05)比较病害在这5个不同的立地因子组间发生的差异性。同时,进一步对5个立地因子与感病指数进行Person相关性分析并进行双尾显著性检验。

  • 利用数量化理论Ⅰ方法,因变量为毛竹枯梢病感病指数,自变量为坡度、坡位、坡向、海拔高度、土层厚度,划分为16个类目,建立感病指数与立地因子的多元线性预测回归模型,同时找出影响毛竹枯梢病主导立地因子。理论化数据Ⅰ的项目、类目划分标准详见表 3

    项目
    Term
    类目Category
    1 2 3 4
    坡度X1 Slope degree X1 平缓坡 斜陡坡 急险坡
    坡位X2 Sloe position X2 上坡位 中坡位 下坡位
    坡向X3 Slope diretion X3 阳坡 半阳坡 半阴坡 阴坡
    海拔高度X4 Elevation X4 丘原 低海拔 高海拔
    土层厚度X5 Soil depth X5 薄土 厚土 肥土

    Table 3.  Category and term dividing standard

    以上数据采用SPSS18.0软件进行分析处理。

2.   结果与分析
  • 土层厚度与感病指数呈极显著负相关关系,随着土层厚度的增加,毛竹枯梢病的发病程度减轻,且与感病指数的相关性明显高于坡度、坡位、坡向和海拔高度,相关系数为-0.910;坡度、坡向和海拔高度与毛竹枯梢病感病指数呈显著正相关关系,其中海拔高度呈极显著正相关关系;坡位与感病指数关系不密切。

  • 不同坡度下林分的感病指数存在极显著差异,将坡度分组作多重比较发现,坡度越陡,感病指数也越高(图 1)。相关分析显示(表 4),感病指数和坡度呈极显著的正相关。

    Figure 1.  The difference comparison of disease index in different slope degree

    项目Items 坡度
    Slope degree
    坡位
    Sloe position
    坡向
    Slope diretion
    海拔高度
    Elevation
    土层厚度
    Soil depth
    差异显著性检验
    Difference significance test
    F 18.302 1.387 2.178 27.237 37.869
    P 0.000 0.258 0.101 0.000 0.000
    相关显著性检验
    Correlation significance test
    相关系数
    Correlation coefficient
    0.539** -0.209 0.293* 0.715** -0.910**
    P 0.000 0.109 0.023 0.000 0.000
    n 60 60 60 60 60
    注:**P=0.01,*P=0.05

    Table 4.  The difference significance test and correlation analysis of disease index between site factor

  • 坡位与感病指数间呈负相关关系(表 4),差异性检验结果为不显著,说明随着坡位的升高感病指数呈减小趋势(图 2),但趋势不明显。

    Figure 2.  The difference comparison of disease index in different slope position

  • 感病指数在不同坡向间差异性不明显(表 4),阳坡、半阳坡面的平均感病指数显著高于阴坡、半阴坡面,阳坡与半阳坡面感病指数差异不显著,阴坡与半阴坡也差异不显著(图 3)。在相关分析中,坡向与病感指数呈显著正相关关系,但是相关系数较弱(表 4)。

    Figure 3.  The difference comparison of disease index in different slope direction

  • 不同海拔的毛竹林发病指数存在极显著差异(表 4),多重比较表明,在丘原(≤600 m)地区的林木中,感病指数最低,并与低海拔(601~800 m)、高海拔(≥801 m)林分间的感病指数差异极其显著,病感指数在低海拔与高海拔林间差异也极其显著(图 4)。相关分析显示,感病指数与海拔高度呈极显著正相关关系(表 4)。

    Figure 4.  The difference comparison of disease index in different altitude

  • 毛竹枯梢病的感病指数在不同土层厚度中存在极显著差异(表 4),在薄土层毛竹枯梢病的危害程度最高,且随着土层厚度的增加,感病指数降低(图 5)。相关分析显示,感病指数与土层厚度呈极显著负相关(表 4)。

    Figure 5.  The difference comparison of disease index in different soil depth

  • 多元回归分析法得以下预测模型:Y(感病指数)=43.091-11.921(X11)-10.485(X12)+0.309(X22)+7.323(X23)+1.381(X32)-1.060(X33)+5.198(X34)-3.788(X41)+8.495(X43)-10.803(X52)-28.063(X53),该方程的复相关系数R=0.854,复相关系数的F检验得F=10.432>F0.01(11.48)=2.64,说明该毛竹枯梢病与坡度、坡位、坡向、海拔高度、土层厚度这5个立地因子关系密切,在F0.01(11.48)水平上显著,用此模型进行检测,判别准确率为68.21%,可作为各项目对毛竹枯梢病的发生进行风险评估。

    毛竹枯梢病的发生与立地因子关系密切,而且各因子之间往往是相互影响。为了消除这些影响,用感病指数与各立地因子作偏相关分析,来明确各因子同感病指数的密切程度。根据模型的自变量系数及T检验,t0.01=2.670,从表 5看出,在0.01水平上显著,其中与毛竹枯梢病感病指数关系最大的立地因子是土壤层厚度,其次是海拔高度和坡度。各因子与毛竹枯梢病的紧密程度依次是土层厚度、海拔高度、坡度、坡位、坡向,其中坡度、海拔高度、土层厚度是影响毛竹枯梢病的主导因子。

    坡度
    Slope degree
    坡位
    Sloe position
    坡向
    Slope diretion
    海拔高度
    Elevation
    土壤层厚度
    Soil depth
    偏相关系数Coefficient of partial correlation 0.428 0.367 0.156 0.536 0.835
    t值T-values 2.795 1.718 0.736 3.540 12.584

    Table 5.  T test table

3.   讨论
  • 本研究筛选了坡度、坡向、坡位、海拔高度和土层厚度5个具有代表性的立地因子,以感病指数作为病害的评价指标,对立地条件和毛竹枯梢病的关系做了研究。由方差分析结果表明,不同的坡度、海拔高度和土层厚度与感病指数之间存在极显著差异性,感病指数在坡向和坡位间无显著差异,说明坡向和坡位对感病指数无显著影响。由相关关系分析结果表明,坡度、海拔高度与感病指数呈极显著正相关关系,土层厚度与感病指数呈极显著负相关关系,坡向与感病指数呈显著正相关关系且弱相关,坡位与感病指数相关关系不显著。说明坡度、海拔高度和土层厚度与感病指数关系密切。

    坡度、海拔高度与感病指数呈极显著正相关关系,且不同的因子间感病指数差异极其显著。这是因为坡度的增加,水土流失越来越严重,土层变薄,造成土壤贫瘠,毛竹树势衰弱,容易遭受病害袭击,再者较大的坡度,多存在毛竹根系裸露,不发达的现象,毛竹生存环境不佳,不利于抵抗枯梢病[1]。在调查中发现,生长在低海拔高度的毛竹平均胸径较大,这与彭小兵等[13]的研究有相似之处,平均胸径较大的毛竹林有利于抵抗毛竹枯梢病的侵染。所以随着坡度、海拔高度的增加,林木的毛竹枯梢病有加重的趋势。

    感病指数与土层厚度呈极显著负相关关系,竹林的病情指数随土层厚度的下降而上升。土层厚度与土壤质量密切相关联,是反映立地条件的直接指标,土壤对养分、水分的供给与再分配通常与毛竹的生成情况呈正比,土层厚的,营养供应能力和蓄肥能力加大,通风条件佳、竹鞭伸展阻力小,因此利于竹生长,感病指数降低。

    坡向与坡位对感病指数虽无显著影响。但是在研究中发现,向阳处的林地普遍比向阴处的林地感病重,上坡位的感病指数大于中坡和下坡,温度高的阳坡、半阳坡和上坡位适合毛竹枯梢病的病菌的生长和扩散。

4.   结论
  • 本研究表明:直接影响毛竹枯梢病的立地因子由大到小的顺序是土壤层厚度、海拔高度、坡度、坡位、坡向,其中坡度、海拔高度、土层厚度是影响毛竹枯梢病的显著因子。

Reference (14)

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