红松病害生态控制研究进展

2015-10-21王雪松等

安徽农业科学 2015年21期

王雪松等

摘要

综述了生态控制原理、优势及红松主要病害发生生态条件，在此基础上总结了红松病害生态控制措施，并展望了未来的研究方向，提出了今后应加强以下3個方面的研究：病害、虫害、鼠害及森林火灾等森林威胁整体的复合生态控制方法，红松病害生态控制与红松林经济效益、生态效益和社会效益关系，气候变化对病害发生影响与生态控制策略。

关键词红松；病害；生态控制

中图分类号S763.1文献标识码A文章编号0517-6611（2015）21-114-03

红松是我国珍贵用材树种之一，是东北小兴安岭和长白山林区地带性植被红松阔叶混交林的重要组成树种。红松寿命长，树干通直，木材轻软、细致、纹理直、耐腐蚀性强，为建筑、桥梁、枕木、家具优良用材；树皮可提取栲胶，树干可采松脂；种子供食用或药用，又可榨油供食用及工业用；树干笔直，高可达40 m，亦具有良好的观赏和景观功能。因此，红松是重要的工业用材林和经济林树种，在国民经济中占有重要位置。鉴于天然红松林面积的减少和红松优良的经济价值，红松人工林在我国东北快速发展，已成为东北重要的人工林类型，尤其是以红松大径材培育和红松子生产为主要目标的红松果材兼用林的种植面积越来越大，已经成为我国东北商品林主要经营模式之一。

森林病害一直是森林生态系统健康的重要威胁，我国已发现树木病害2 924种，在全国范围内大量发生的有200多种，造成灾害损失的有100多种。人工林系统普遍存在树种单一、结构简单、地力衰退、稳定性差、抗病虫灾害能力低下等问题。当红松病害发生时，不但会阻碍红松正常生长、降低结实量甚至引起树木死亡，造成重大经济损失，同时病害的发生也直接威胁着森林生态系统的结构稳定性和生态功能发挥。当病害大面积暴发时，常给红松人工林生态系统带来毁灭性的打击。因此，要促进生态林业、民生林业的可持续发展，必须做好病害防治工作，保持红松人工林生态系统平衡，保证红松正常生长，维护生态安全。为此，笔者综述了红松病害生态控制方面的研究进展，旨在为红松林健康发展提供参考。

1森林病害生态控制原理与优势

1.1森林病害化学防治及生物防治的原理与特点

化学防治、生物防治、生态控制是森林病害防治的3种主要手段。化学防治的原理在于通过化学药物毒杀病原，从而将病原消灭或减少到可控的范围。由于化学药物作用较快，可快速杀死病原，所以化学防治是一种应急措施，具有高效、快速地控制病害暴发成灾的特点。同时化学药品的毒性大、易残留、能引起病原抗药性的特点使得化学防治的使用也会引起环境污染、天敌生物的误杀、林产品农药残留多、病原菌抗药性增强等不良影响。生物防治的原理在于通过天敌捕杀或浸染病原菌来控制病原的数量，从而防治病害的发生发展。由于生物防治是依靠天敌的作用，所以生物防治不会污染环境，但天敌捕杀病原或浸染病原的过程较长，所以一般需要一定的防治时间，且1种天敌可防治的病害种类有限，而天敌种群的可持续控制也比较困难，同时病原天敌也可能会对森林中有益生物造成危害，存在一定的潜在危险。

而无论是化学防治还是生物防治，其防治原理均是聚焦于病原主体，而没有从森林生态系统的整体出发进行考虑。因此，从生态系统的层面看，化学防治和生物防治的整体性、系统性较差。

1.2森林病害发生发展的生态过程与森林病害生态控制原理

植物-有害生物-天敌-环境为一个整体，在森林生态系统中四者在物质、能量信息方面相互作用、相互制约。大量的研究认为，许多生物灾害的大发生与寄主个体、群体及其生态系统的健康状况、生活力、生长势等反映其生命力质量、状态的指标以及生态系统结构有着显著的关系。因此，应从寄主个体、群体、生态系统本身及其有害生物的角度考虑防治策略，而不仅仅是从对有害生物的杀灭出发制定防治策略。以生态学理论分析，森林病害的发生发展过程首先是寄主植物或森林生态系统外来的原因及系统内部原因的作用下，植物或生态系统的稳定性和病害抵抗力下降，从而导致病原生物开始对寄主及生态系统的结构、健康状况和功能产生伤害，导致特定的生态系统退化症状出现，进而病原生物及其他有害生物在这种适合的条件下快速繁殖，种群规模急速增加，从而加剧病害对寄主植物或森林生态系统的伤害程度，甚至毁灭整个森林生态系统的生态过程。

森林病害生态控制是要通过生态学手段干扰或消除病害发生的生态过程，从而有效控制病害的发生与发展。其基本原理是依靠生态学、自然控制论和自组织理论的规律，在充分了解森林生态系统结构、功能和演替规律及其森林生态系统与环境关系的前提下，全面考虑各项措施的控制效果、相互关系、连锁反应及对林木生长发育的影响，通过调控森林生态系统组成、结构并辅以生理生化过程的调控，综合使用包括对有害生物本身在内的各种生态调控手段，对生态系统的结构和功能进行合理的调节与控制，以利于持续控制病原生物的生长发育，提高森林生态系统的稳定性和抵抗力，保持生态系统平衡，最终实现对森林病原生物持续有效控制的目的。

1.3森林病害生态控制的优势

生态控制具有全面性、系统性的优势。由于生态控制不像化学防治和生物防治将焦点集中在某一种或某一类病原上，而是通过对生态系统管理的方法营建持续、稳定、健康的森林生态系统使之可以全面、系统地抵抗各种病害，从而具有全面性和系统性的优势。生态控制具有可持续的优势。由于生态控制可长期保持森林生态系统的稳定性和对病害的抵抗力，所以其防治作用贯穿森林生态系统发育、演替的各个阶段，具有极强的连续性。生态控制更加节能环保。生态控制不但不会像化学防治一样污染环境，反而会因为整个生态系统的稳定和平衡而增强森林生态系统的生态功能，提高其生态系统的服务价值，同时生态控制是依靠森林生态系统自身调节功能来抵御病害，所以更加节能环保。生态控制更加经济高效。化学防治和生物防治常常需要较大的资金投入用来购买药物或培育天敌生物以及组织人力物力进行药物施用或防治生物的释放，但是其防治效力往往会随时间的流逝而降低，常常需要反复多次施用或释放，而生态控制则可依靠森林的营建、培育等经营过程一起进行，通过科学控制病害暴发的生态条件持续抵御病害，无需额外多次投入人力、物力、财力，所以更加经济高效。

2红松主要病害发生与流行的生态条件

红松在生长发育过程中面临着多种病害的威胁，其主要病害有为害红松叶部的落针病、针枯病、松针锈病，为害红松干部的疱锈病、溃疡病，为害红松根部的根腐病，以及为害红松幼苗的立枯病等。由于病害的发生都是寄主-病原-环境三者之间相互作用的结果，红松的病害也是红松、病原和环境三者相互作用造成的，所以病害的发生发展与红松个体特征、林分结构以及环境因子密切相关，可以说每一种病害的发生与流行都需要具备一定的生态条件，通过对生态条件的调控可对红松病害进行有效控制。

2.1红松病害发生的寄主条件

研究发现红松林个体及林分特征对病害有重要影响。贾云等通过对落针病与疱锈病的研究发现，病害的发生与林分密度、林龄具有一定的关系。树木形态、养分含量等个体特征也与病害的发生紧密相关。通过对红松落针病的研究发现针叶的表面形态对树木的抗病性具有较大影响，同时病原在树体内的蔓延程度与树体内养分含量的种类和数量有关，随着树体内碳、氮含量的增加而增加，从而导致不同树木个体对病害的抗性差异。在无性系植株个体中表现较高的抗病能力，说明抗红松落针病优树的选择是可行的，通过开展优良抗病品种的选育可以控制病害的发生。对红松落针病等病害的防治方针应以选择抗性优树、人工调节林分整体抗性为主。

2.2红松病害发生的环境条件

2.2.1

非生物环境条件。

在非生物因子中，地形和土壤水分特征是影响病害发生的重要非生物环境因子。研究发现红松疱锈病的发生与林地pH、有机质、全氮、速效氮、速效磷、速效钾的含量高低关系不大，但林地中马先蒿数量、坡向、林分所处的地形、坡度、林地中杂草盖度、土壤水分特征等都对红松疱锈病的发生具有影响。同时，红松对土壤水分含量较敏感，具有较严格的忌水湿地性，如“椅座、积水”形地块，10 ℃渗透系数不能低于6.5 mm/min地块。而影响辽东山区人工红松林落针病的主要因子是海拔，以低海拔（小于650 m）最明显。

2.2.2生物环境条件。

非生物环境因子与生物环境因子均对病害的发生有影响，有时生物环境因子的影响可能更大。在林分所处地马先蒿存在数量是影响红松疱锈病发生程度最明显、最直接的生物环境因子。研究结果显示作为传播媒介的中转寄主，马先蒿出现的距离和数量可视为病害发生与否的关键。红松疱锈病发生的程度与林中至林缘50 m范围内马先蒿叶片上所产生的夏孢子對和冬孢子柱的严重程度成正比，50 m范围外出现的马先蒿对疱锈病的媒介作用渐低，60 m时几近忽略。因此，营造疱锈病发生率不超过10%的安全林，林中应没有马先蒿自然群落存在，30 m范围内马先蒿植株不能超过1.5株/m2，50 m范围内不能超过13.0株/m2。但生物环境与非生物环境之间也存在紧密联系，如土壤渗透系数和渗透系数越小，林分患病和马先蒿出现的频率呈增加的趋势，而田间持水量越小则病害越重，马先蒿出现频率越高。

3红松病害的生态控制方法

生态控制理论的发展和红松病害发生生态条件、生态过程的深入研究为红松病害的生态控制奠定了坚实的理论基础，使得通过干扰病害发生过程杜绝病害暴发条件，调控红松林生态结构，增强红松林生态系统稳定性，通过红松林生态系统自身的调节能力抵御病害发生成为可能。将病害生态控制与红松林营建过程相结合，提出了红松病害的生态控制方法，其主要技术手段包括造林场地环境生态分析与调控、优良抗性树种生态适宜性栽培、红松林环境因子持续监测调控、红松子安全采摘技术及红松林生态安全性采伐等。

3.1造林场地环境生态分析与调控

红松生长发育需要适宜的立地条件，否则红松生长势弱，容易遭受病害侵染。同时，病害的发生也需要特定的地形与气候等生态条件，因此，在造林之前对造林场地进行生态分析，评估其对红松生长的适宜性和病害发生的潜在风险，是红松病害生态控制的基础。营建红松病害生态控制林的造林地，要选择在海拔800 m以下，选择在排水良好、坡度≤30°的中下腹、土层深度（A+B层）≥ 30 cm的棕壤或暗棕壤，避开“椅座、积水”地形，切忌冲风口处。林中应无马先蒿、升麻等红松病原菌中转寄主植物自然群落存在，30 m范围内中转寄主植株密度≤1.5株/m2，50 m范围内中转寄主植株密度≤13.0株/m2。

为保证红松的健康生长和病害的消除，还需对造林场地的生态条件进行相应的改善。首先要对造林地的生物环境因子进行改善。例如，采用物理方法全面或带状清理林地中的蒿草灌木，割除的杂草、灌木、梢头、枝丫等应运出林地或窄带状顺山堆放，彻底清除升麻、风毛菊、泽兰、马先蒿、茶藨子等红松病害转主寄主植物，但林地清理需全面禁用化学药剂。其次要对非生物环境进行改善。例如，通过整地对土壤环境生态条件进行调节，在造林前一年的秋季提前整地，或在栽植时随整地随栽植。穴状整地应将穴内草皮、土块打碎，捡出石块、残根、枯枝等杂物，穴内全垦，并保持原土层不乱。

3.2优良抗性树种生态适宜性栽培

由于病害的发生是病原与红松相互作用的结果，所以作为病害的寄主对病害的发生具有很强的主导性，因此，优良抗性树种的选用是红松病害生态控制的关键技术手段。随着国家良种基地建设工程的实施和东北多地红松种子园的建立，以及林木病害抗性基因分离、鉴定、克隆、转化、表达等研究的深入，红松优良抗病品种的选育将得到较大的发展。优良抗病红松苗的选用将大大提高红松林对病害的抵抗力，有效提高红松林生态系统的稳定性。但抗性树种必须采取适宜的栽培方式，应根据松苗生物学特性合理控制初植密度、栽培面积等。

3.3红松保健与环境因子持续监测调控

红松栽植后，对红松林环境因子的持续监测与调控是病害生态控制中时间最长的环节。在该过程中，一是要采取有效措施对红松进行保健，如采取红松的抚育及修枝等技术手段，促进红松的健康成长；二是要持续控制林下森林植物、昆虫及微生物等生物的种群数量与结构，既要及时清除红松病害转主寄主、红松虫害等有害生物，又要在不影响红松生长的前提下，尽量保留珍贵树种、有用植物及其他有益生物，以提高生物多样性，调控红松林植被结构，改善红松生态系统的稳定性，促进红松的健康生长。同时对非生物环境也要持续监测和调控，对不利的生态条件要及时改善，如对有浸蚀沟的林地应采取预防措施，以防水土冲蚀林地。

优化红松林生态系统结构。如当林分出现较明显的分化时，应开始进行抚育间伐，优化林分结构。间伐以定性选树为主，定量控制林分密度。具体施工时，按Ⅴ级木分级标准，凡定性为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级木的全部保留，Ⅴ级木全部砍除，Ⅳ级木原则上全部砍除，最后满足于定量间伐株数为止。

3.4红松子采摘与红松采伐生态安全性作业

红松具有果材兼用的优良属性，但其球果采摘与采伐作业对红松林生态也具有一定的影响，如作业不当，常会对红松及其林下植被土壤等造成伤害，从而降低森林生态系统的抗病性。因此，红松子采摘与红松采伐必须采用生态安全性作业。如球果采收时，不要采用会伤害树干的金属脚蹬等器具，而是使用单梯上树、带采种钩的竹杆打落球果、防止折断主枝等不会对树木造成伤害的作业方法，同时必须科学确定采伐时间与方式，如间伐等作业要尽量在冬季进行，并采用对土壤和植被影响较小的集材作业方式，如采用机械进行集材，应采取措施避免产生破坏。通过安全作业降低人为干扰对红松林生态系统结构稳定的不利影响，从而保持对病害的有效控制。

4研究展望与建议

为进一步保护经营好我国的红松林，确保其更好地发挥经济、生态、社会效益，今后还需继续加强以下几个方面的研究：一是病害、虫害、鼠害及森林火灾等整体威胁森林的复合生态控制方法。森林系统受到的威胁种类较多，如何优化生态结构，调控生态功能科学合理地抵御各种潜在危害，是保持森林生态系统健康发展的一个复杂而又急需解决的问题，森林灾害威胁的综合治理是未来的发展趋势；二是红松病害生态控制与红松林经济、生态和社会效益之间的关系。如何能够既对病害进行有效的生态控制又可以提高森林的综合效益，找到一种更全面优化的作用机制，是未来研究的重点；三是气候变化对病害发生的影响与生态控制策略。森林病害发生与气候紧密联系，全球气候必将对森林病害生态条件和发生规律产生重要影响，红松林的病害也会有新的形势，因此，应深入研究气候变化对病害发生的影响。

安徽农业科学2015年

参考文献

[1]

郭明辉.森林培育措施对红松人工林径向生长性质的影响[J].林业科学，2003（5）：100-104.

[2] 丁宝永，张世英.红松人工林培育理论与技术[M].哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1994.

[3] 贾云，张利民，谭学仁，等.红松果材兼用林适宜密度控制技术研究[J].林业科学，2006（4）：51-56.

[4] 曾祥谓，徐梅卿，赵嘉平，等.中国森林病害防治技术措施与策略[J].世界林业研究，2005（3）：66-69.

[5] 国家林业局.中国林业五十年 1949-1999[M].北京：中国林业出版社，1999：189-192.

[6] 梁軍，张星耀.森林有害生物的生态控制技术与措施[J].中国森林病虫，2004，23（6）：1-7.

[7] 张永军.城市园林植物病虫害的特点及生态控制策略[J].现代园艺，2015（2）：55.

[8] 邓欣，谭济才.生态控制茶园内害虫、天敌种类及数量的季节变化规律[J].生态学报，2002（7）：1166-1172.

[9] 沈丽.四川省小麦条锈病流行规律及生态控制研究[D].重庆：西南大学，2008.