大面积营建人工林是扩大和维持森林资源的主要途径,特别是近年来随着我国林业建设工程步伐加快,人工造林面积逐年上升。但是,长期以来为了追求经济效益,又因营造单一树种的人工纯林的造林技术比较简单等原因,我国营造的人工林纯林多,混交林少,且多以速生树种为主,形成了“南方沙(杉)家浜,北方杨家将”的单一树种格局。人工纯林由于树种单一、层次结构简单和生物多样性差而导致地力衰退、病虫害严重、生产力下降。如以杨树为主要造林树种的“三北”防护林体系受到光肩星天牛和黄斑星天牛的严重危害,由于树种单一,林分结构简单,这些害虫仍时有发生。因此,改造和营建抗天牛防护林已势在必行。在寻找解决防护林杨树天牛防治措施的研究表明,以营林为基础,营造混交林是防御天牛的根本措施。通过调整树种结构,加大抗性、免疫树种比例,提高林分的生态稳定性,减轻被病虫危害的风险。调查研究表明,杨属树种中还未发现天牛的免疫树种,即使是抗性高的杨树,与其他树种相比较,还属易感树种。所以,在营建持续无天牛虫灾防护林体系中还必须要选用杨树外更多的针、阔叶抗天牛树种。
臭椿是光肩星天牛的免疫树种,对天牛具有抑制、毒杀、驱避作用,且由于分布广泛,适应性强,目前在西北地区的营林、绿化生产中被大量应用。但是在多树种混交造林中,只有通过合理搭配免疫树种、抗性树种、感虫(诱饵)树种,才能起到持续抗虫的作用,保持林分的生态稳定性。因此,本研究主要通过室内人工模拟林分试验和野外防护林带调查及田间营建混交林方法,研究臭椿活体植株在林分中的抗虫表现,探索臭椿混交林带的适宜结构与类型,为西北地区的营林实践提供理论依据与技术指导。
(一)试验材料
自宁夏大学农学院校园苗圃地选取的3年生新疆杨、臭椿大苗(地径3~5cm,冠幅40~50cm,苗高2.0~2.5m),7月份在宁夏大学农学院校园10~14年生新疆杨植株上捕获的光肩星天牛健壮成虫;宁夏引黄灌区臭椿、新疆杨混交防护林带。
(二)试验方法
1.臭椿模拟混交林试验
(1)试验环境
人工模拟林试验在室内(长×宽×高=10m×8m×4m)进行,温度18℃~25℃,空气相对湿度70%~80%,用窗帘遮蔽窗户,保持室内光照强度一致。
(2)模拟混交林分配置
选3年生新疆杨和臭椿幼苗营造5种不同混交类型的混交林:A星状混交(新:臭=9:1)、B行状混交(新:臭=4:1)、C星状混交(新:臭=3:1)、D行状混交(新:臭=3:2)、E行状混交(新:臭=2:3),株行距为1m×1.5m,共5行×6株,并给每植株编号。臭椿幼苗挖取完整的植株(带根系),新疆杨幼苗截去根系,将其分别浸泡在装满水的大广口瓶内,固定在铁凳上。每种混交类型试验完毕后,更换所有植株。
(3)光肩星天牛成虫释放
上午10:30在人工模拟林分内,摆放两个上部开口的长方形纸盒(盒内放有采集来的天牛成虫),插入小木棍引诱成虫爬出释放。每次释放雌雄天牛成虫各10头。
(4)观察记录
试验于2002年7月下旬至8月初进行。连续观察记录天牛成虫释放前1h内对寄主选择的过程,记录着落的时间、树号及头数;以后每隔2h(试验观测时间10:00~23:00,次日7:00~10:00)观察记录一次各植株上着落天牛成虫的头数、交尾虫次等。每一混交类型试验持续24h(天牛寄主选择过程基本完成),试验结束后统计每株树上天牛成虫着落总虫次、交尾、取食情况等。
2.臭椿混交防护林带调查
实地调查了宁夏引黄灌区(银北的平罗县、惠农县、贺兰县,银南的灵武市、吴忠市、青铜峡市。)臭椿混交农田防护林带的生长、光肩星天牛危害情况。共随机抽查51个样点,调查指标有:生长状况指标,如树高、胸径、冠幅、生长势等;天牛危害状况指标,包括单株刻槽数、虫粪孔数、羽化孔数、虫口密度、虫害株率及枯梢率等。在每个样点随机隔段选择30株树进行调查,从中抽取5~10株接近标准木的新疆杨植株详细调查虫害状况。共计调查1500多株,以每个样点各调查指标的平均值进行比较与分析。
3.新疆杨和臭椿混交林营建试验
(1)试验地概况
试验在宁夏大学农学院试验农场进行。试验地位于北纬38°15′,东经106°15′,海拔1106m,极端最高气温36.3℃,极端最低气温-25.9℃,年均温8.7℃,年均降水量200mm左右,年均蒸发量1470.1mm,无霜期150d左右,年均日照时数2787h;土壤类型为灌淤土,肥力中等,前茬作物为小麦套玉米,引黄自流灌溉。
(2)混交林类型与种植方式
2005年4月初,在宁夏大学实验农场内的试验田营建不同类型的新疆杨和臭椿混交试验林。设计以下几种混交比例类型:1:2(1行新疆杨,2行臭椿,依次种植,下同。);2:3(2行新疆杨,3行臭椿);1:1(行间混交);3:2(3行新疆杨,2行臭椿);2:1(2行新疆杨,1行臭椿);3:1(3行新疆杨,1行臭椿);4:1(4行新疆杨,1行臭椿);1:1:1(臭椿、新疆杨、白蜡,行间混交);块状2:1(6行新疆杨:6行臭椿:6行新疆杨)。每一种类型种植18行,每行10株;株行距为1.5m×2.0m。选用胸径为3~5cm的3年生臭椿、新疆杨苗木,截干栽植;常规土肥水管理。
(3)调查方法
2007年11月对试验林采用隔行抽样法进行每木检尺调查,每一样行为一个重复,每种类型混交林每个树种调查3行以上;实测各样行新疆杨或臭椿的胸径、树高、冠幅和光肩星天牛虫害情况(调查新疆杨植株的虫粪孔数),并计算各类型的平均高与平均胸径,找出标准木,实测其中央直径,根据公式V=g×h×f1.3计算平均单株材积。