2021-4-9 | 森林保护论文
作者：张星耀 吕全 梁军 田呈明 赵莉蔺 刘振宇 单位：中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京林业大学 中国科学院动物研究所 山东农业大学植物保护学院
要满足社会经济发展对改善生态环境、维护国土生态安全和日益增长的木材需求，其根本途径是在保护天然林的同时大力发展人工林。为此，中共中央、国务院《关于加快林业发展的决定》指出，确立以生态建设为主的林业可持续发展道路，建立以森林植被为主体、林草结合的国土生态安全体系，建设山川秀美的生态文明社会，成为新时期我国林业工作的重要任务。因此，保障林业建设成果使其健康可持续发展成为我国经济发展、生态环境和新农村建设的重大需求。
1森林病虫灾害暴发流行严重制约着我国现代林业的可持续发展
林业可持续发展的关键是保护森林资源免受自然灾害的侵袭。如何预防和减轻森林病虫危害所造成的生态、经济和社会损失，成为林业建设成败与否的关键。根据国家林业局的统计和评估，森林病虫害作为“无烟的火灾”给我国林业建设造成了严重的危害，其发生和受灾面积均呈逐年上升趋势。据统计，近年来我国森林病虫害年均发生面积达1151.8万hm2，直接经济损失和生态服务价值损失总计为1101.1亿元，其中因病虫害造成的年均直接经济损失达245亿元，生态服务功能损失856.1亿元［1］。我国天然林(天然次生林为主)面积为1.2亿hm2，占森林总面积的61.54%。但是，由于人为干扰过度，大部分天然林退化，生物多样性水平降低，林分抗逆和抵御病虫灾害的能力下降，造成病虫害的发生甚至流行。其特征主要表现为:第一，全球气候变化导致突发性病虫灾害大面积流行。气候的微小扰动都可能对森林生态系统的结构和演替过程产生巨大影响，病虫害的暴发和流行即是该过程的一个重要标志。例如，西藏林芝地区一些未受人类直接干扰的天然林出现冷杉大面积带状死亡被认为与全球气候变化导致真菌病害流行有关。第二，外来病虫与本土病虫协同作用导致灾害蔓延。例如，松材线虫Bursaphelenchusxylophilus(Steiner＆Burher)Nickle传入我国后在本土害虫松墨天牛MonochamusalternatusHope的协同下已在全国15个省(区、市)严重发生，年均发生面积超过6.7万hm2，病死树达100万株［2］。松材线虫病蔓延扩散的最主要自然因素在于其媒介昆虫松墨天牛在我国的广泛分布，而每头松墨天牛最高可以携带松材线虫28万条以上。作为美国本土次期性害虫的红脂大小蠹DendroctonusvalensLeConte在我国华北油松Pinustabulaeformis林内暴发成灾，发生面积最高达52万hm2以上，严重地区油松死亡率达30%，已导致600多万株松树枯死。红脂大小蠹在侵入我国后造成严重危害，与其伴生的本土病原菌协同攻克寄主抗性有直接关系［3］。
我国人工林面积达6168.84万hm2，居世界第一，其中仅马尾松Pinusmassoniana、杨树Populusspp．和杉木Cunninghamialanceolata纯林就占人工林总面积的59.4%，而混交林仅占3%。研究表明，约80%的森林病虫灾害发生在人工林。导致人工林重大病虫害常年暴发成灾的原因在于人工林结构和树龄单一，病原物和害虫群体的广布性及其种群异质性，以及经营水平低下等。人工林病虫害发生的特征主要表现为:第一，广泛分布于南北方不同气候区的重大病虫灾害(广布型)常年暴发流行。例如，松毛虫Dendrolimusspp．在全国范围内周期性大发生，发生面积曾高达300多万hm2，占全国森林病虫害发生面积的50%;20世纪80年代后一些地区因封山育林，松毛虫危害得到了有效控制，但近年来灾情出现反弹，年均发生面积在140万hm2以上。光肩星天牛Anoplophoraglabripennis(Motschul-sky)等杨树蛀干害虫自上世纪80年代以来在我国西部省区猖獗危害，对三北防护林工程造成巨大破坏。近年来灾情依然严重，年均发生近80万hm2，并开始侵入天然次生林，直接影响我国对外贸易。第二，树木生长势下降诱发的寄主主导性病害普遍发生。一些寄主主导性病害的病原广泛存在于自然界和潜伏侵染于树木体内，气候和土壤逆境导致的树木生长势下降是导致这类病害流行的主要诱因。例如，杨树溃疡病Botryosphaeriaspp．、松枯梢病Sphaeropsissapinea(Fr．:Fr．)Dyko＆Sutton等病害暴发流行，杨树病害年均发生面积达23万hm2，发病株率在40%以上，病死株率高达20%以上。同时，杨树溃疡病致使造林成活率和保存率下降15%以上，严重影响造林效果。近10a来，松枯梢病在我国蔓延速度加快，危害不断加重。吉林省受松枯梢病侵袭的林分发病率达60%，湖北省发生面积达2.7万hm2，造成林木大面积死亡，已发展成为我国的重大森林病害。第三，次要性病虫灾害演化为主要威胁。如干旱等极端异常气候引起杨扇舟蛾Closteraanachoreta(Fabricius)、春尺蠖ApocheimacinerariusErschoff等食叶害虫连续暴发成灾，平均每年新增2万hm2，全国发生面积已达14.67万hm2，2009年出现多点连片暴发现象，江苏、河北等地多处绿色通道景观被毁，杨树产业损失巨大。以沙棘木蠹蛾HolcocerushippophaecolusHua，Chou，FangetetChen．为主的一些次要性害虫暴发成灾，在三北地区造成16万hm2的沙棘Hippohgaerham-noides林分整片枯死，严重威胁生态脆弱区植被的恢复与重建。我国森林资源和国土安全常年面临病虫灾害的威胁，严重制约生态建设步伐、社会主义新农村建设和林权制度改革的实施，形势十分严峻。因此，面对国民经济和社会发展对森林资源需求的持续增长，形成可持续控制病虫灾害的理论和技术体系，有效控制病虫灾害，保障林业建设成果迫在眉睫。
2揭示病虫成灾机理是推动森林病虫害控制科学理论发展的关键
明确病虫灾害的形成过程和原因是有效控制病虫危害的前提。目前对于病虫害发生机理的诠释主要集中在个体、种群、群落、生态系统和景观等各个层次。种群遗传变异、种间互作、生态适应，以及环境胁迫等方面的内容成为关注的焦点。
2.1病原物和害虫通过遗传变异与适应性进化建立成功定殖的种群病原物和害虫在寄主选择压力和环境胁迫下，不断产生新的生理小种或生态型乃至种的分化。杨树锈病菌在欧洲存在显著地理分化［4］，栗疫病菌Cryphonectriaparasitica(Murr．)Barr．、杨栅锈菌MelampsorarostrupiiWagn．、蜜环菌Armillariellamellea(Vahl．exFr．)Karst．、舞毒蛾LymantriadisparLinnaeus、松毛虫等广布型森林病虫的群体遗传分化受气候带、山脉、小气候区域等尺度影响显著，具有明显的区域流行暴发特点，形成了适应不同森林生态系统的地理分布格局［5］。但对这种生态地理分布的遗传和适应性进化机制还缺乏深刻认识。树木—病原物或害虫协同进化中，在树木抗性选择压力下，病原物和害虫快速进化，产生强毒性的致病基因，克服树木防御系统。病原物和害虫如何识别、克服寄主防御系统，以及与寄主互作中致病基因、信号传导、代谢调控、化学通讯等成为阐明病虫害形成机制的焦点。随着如松材线虫等重大有害生物基因组序列的测定和初步注释完成［6］，为从基因水平揭示有害生物与寄主间的互作关系和过程提供了条件。