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气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价

杨淑平 张德顺 李跃忠 鞠瑞亭 刘鸣

杨淑平, 张德顺, 李跃忠, 鞠瑞亭, 刘鸣. 气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
引用本文: 杨淑平, 张德顺, 李跃忠, 鞠瑞亭, 刘鸣. 气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
YANG Shu-ping, ZHANG De-shun, LI Yue-zhong, JU Rui-ting, LIU Ming. Evaluation system for the resistance of landscape tree to diseases and pests and its application in Shanghai under climate warming[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
Citation: YANG Shu-ping, ZHANG De-shun, LI Yue-zhong, JU Rui-ting, LIU Ming. Evaluation system for the resistance of landscape tree to diseases and pests and its application in Shanghai under climate warming[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346

气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
基金项目: 

国家自然科学基金项目 31470701

国家自然科学基金项目 31300467

详细信息
    作者简介:

    杨淑平,讲师。主要研究方向:园林植物病虫害防治。Email:58866618@qq.com   地址:200092 上海市杨浦区四平路1239号同济大学建筑与城市规划学院

    通讯作者:

    张德顺,教授,博士生导师。主要研究方向:园林植物生态与应用。Email:zds@tongji.edu.cn   地址:同上

  • 中图分类号: S763.303

Evaluation system for the resistance of landscape tree to diseases and pests and its application in Shanghai under climate warming

  • 摘要: 全球气候变暖对全球生态系统的结构与功能已造成严重影响,在城市生态系统中,开展气候变暖背景下的园林树种抗病虫害能力评价是合理有效选择园林树种的依据之一。本文按照抗性筛选、抗性评估、抗性管理3个层次,构建了上海园林树木抗病虫害能力评价体系,并在根据寄主梳理病虫害名录的基础上,对上海常见的32种园林树木在气候变暖情景下的抗病虫能力进行了评估。本评价体系包括抗病害和抗虫害两大方面的内容,其中,抗病害能力分为抗非致死类叶部病害、枝部病害、根部病害、致死类病害4个层次;抗虫害能力分为抗蛀干性害虫、食叶性害虫、刺吸性害虫、地下害虫4个层次。评价结果表明:在气候变暖情景下,上海园林树木对病虫害的高感树种有6种(合欢、加拿利海枣、二球悬铃木、香樟,杜鹃、日本晚樱)、易感树种6种(苏铁、重阳木、垂柳、冬青卫矛、桂花、海桐)、低抗树种8种(女贞、水杉、枫杨、栾树、三角枫、垂丝海棠、木槿、构骨)、中抗树种10种(苦楝、银杏、广玉兰、雪松、杜英、蚊母、紫叶小檗、蜡梅、八角金盘、石楠)、高抗树种2种(白玉兰、山茶)。本文构建的抗病虫害评估体系为园林树木在气候变暖情景下对病虫害的抗性能力检测提供了有效的评估方法,从过去仅针对单一或少数病虫的个案研究,转变为针对多个树种病虫害抵抗能力的整体性研究。对响应气候变暖情景下园林树木病虫害的发生、发展状态以及选择合理的绿化树种和制定城市园林养护的可持续管理方案具有一定的参考价值。
  • 图  1  上海1951—2013年年均气温距平值

    Figure  1.  Departure and trend of average annual temperature anomaly in Shanghai during 1951-2013

    图  2  树种抗性分析过程

    Figure  2.  Analysis process of plant resistance

    表  1  气候变暖条件下园林树木抗病虫害能力的指标评估体系

    Table  1.   Resistance evaluation system of landscape trees under climate warming

    表  2  抗性等级及取值范围

    Table  2.   Resistance degree and value range

    抗性
    Resistance
    高感
    High fection
    易感
    Susceptible
    低抗
    Low resistance
    中抗
    Medium resistance
    高抗
    High resistance
    PP value 0~0.2 0.2~0.4 0.4~0.6 0.6~0.8 0.8~1.0
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    表  3  参选的32种园林树木

    Table  3.   Involved 32 kinds of landscape trees

    乔木Arbor 灌木Shrub
    中文名Chinese name 拉丁名Latin name 中文名Chinese name 拉丁名Latin name
    白玉兰 Magnolia denudata 木槿 Hibiscus syriacus
    枫杨 Pterocarya stenoptera 桂花 Osmanthus fragrans
    杜英 Elaeocarpusdecipiens 蚊母 Distylium racemosum
    广玉兰 Magnolia grandifolia 八角金盘 Fatsia japonica
    二球悬铃木 Platanusacerifolia 紫叶小檗 Berberis thunbergiiAtropurpurea
    加拿利海枣 Phonex canariensis 冬青卫矛 Euonymus japonicus
    垂柳 Salix babylonica 垂丝海棠 Malus halliana
    重阳木 Bischofia polycarpa 茶花 Camellia japonica
    三角枫 Acer buergerianum 杜鹃 Rhododendron simsii
    栾树 Koelreuteria paniculata 构骨 Ilex cornuta
    女贞 Ligustrum lucidum 海桐 Pittosporum tobira
    水杉 Metasequoia glyptostroboides 腊梅 Chimonanthus praecox
    苏铁 Cycas revoluta 石楠 Photinia serrulata
    香樟 Cinnamomum camphora 日本晚樱 Cerasus serrulata
    合欢 Albizziajulibrissin
    雪松 Cedrus deodara
    银杏 Ginkgo biloba
    苦楝 Melia azedarach
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    表  4  32种园林树木对病虫害的抗性等级

    Table  4.   Diseases and pest resistance degree of 32 landscape trees

    类别
    Type
    高感
    High fection
    易感
    Susceptible
    低抗
    Low resistance
    中抗
    Medium resistance
    高抗
    High resistance
    树种
    Tree species
    抗性
    Resistance
    树种
    Tree species
    抗性
    Resistance
    树种
    Tree species
    抗性
    Resistance
    树种
    Tree species
    抗性
    Resistance
    树种
    Tree species
    抗性
    Resistance
    乔木
    Arbor
    合欢
    Albizzia
    julibrissin
    0.100 苏铁
    Cycasrevoluta
    0.283 女贞
    Ligustrumlucidum
    0.530 苦楝
    Melia
    azedarach
    0.610 白玉兰
    Magnolia
    denudata
    0.828
    加拿利海枣
    Phonex
    canariensis
    0.160 重阳木
    Bischofia
    polycarpa
    0.288 水杉
    Metasequoia
    glyptostroboides
    0.544 银杏
    Ginkgo biloba
    0.700
    二球悬铃木
    Platanus
    acerifolia
    0.160 垂柳
    Salix
    babylonica
    0.370 枫杨
    Pterocarya
    stenoptera
    0.556 广玉兰
    Magnolia
    grandifolia
    0.700
    香樟
    Cinnamomum
    camphora
    0.174 栾树
    Koelreuteria
    paniculata
    0.600 雪松
    Cedrus deodara
    0.750
    三角枫
    Acer
    buergerianum
    0.570 杜英
    Elaeocarpus
    decipiens
    0.770
    灌木
    Shrub
    杜鹃
    Rhododendron
    simsii
    0.100 冬青卫矛
    Euonymus
    japonicus
    0.220 垂丝海棠
    Malus halliana
    0.447 石楠
    Photinia
    serrulata
    0.646 山茶
    Camellia
    japonica
    0.805
    日本晚樱
    Prunus
    serrulata
    0.100 桂花
    Osmanthus
    fragrans
    0.230 木槿
    Hibiscus syriacus
    0.460 八角金盘
    Fatsia japonica
    0.648
    海桐
    Pittosporum
    tobira
    0.250 构骨
    Ilex cornuta
    0.560 腊梅
    Chimonanthus
    praecox
    0.666
    紫叶小檗
    Berberis
    thunbergii
    Atropurpurea
    0.680
    蚊母
    Distylium
    racemosum
    0.710
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-28
  • 修回日期:  2017-05-29
  • 刊出日期:  2017-08-01

气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价

doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
    基金项目:

    国家自然科学基金项目 31470701

    国家自然科学基金项目 31300467

    作者简介:

    杨淑平,讲师。主要研究方向:园林植物病虫害防治。Email:58866618@qq.com   地址:200092 上海市杨浦区四平路1239号同济大学建筑与城市规划学院

    通讯作者: 张德顺,教授,博士生导师。主要研究方向:园林植物生态与应用。Email:zds@tongji.edu.cn   地址:同上
  • 中图分类号: S763.303

摘要: 全球气候变暖对全球生态系统的结构与功能已造成严重影响,在城市生态系统中,开展气候变暖背景下的园林树种抗病虫害能力评价是合理有效选择园林树种的依据之一。本文按照抗性筛选、抗性评估、抗性管理3个层次,构建了上海园林树木抗病虫害能力评价体系,并在根据寄主梳理病虫害名录的基础上,对上海常见的32种园林树木在气候变暖情景下的抗病虫能力进行了评估。本评价体系包括抗病害和抗虫害两大方面的内容,其中,抗病害能力分为抗非致死类叶部病害、枝部病害、根部病害、致死类病害4个层次;抗虫害能力分为抗蛀干性害虫、食叶性害虫、刺吸性害虫、地下害虫4个层次。评价结果表明:在气候变暖情景下,上海园林树木对病虫害的高感树种有6种(合欢、加拿利海枣、二球悬铃木、香樟,杜鹃、日本晚樱)、易感树种6种(苏铁、重阳木、垂柳、冬青卫矛、桂花、海桐)、低抗树种8种(女贞、水杉、枫杨、栾树、三角枫、垂丝海棠、木槿、构骨)、中抗树种10种(苦楝、银杏、广玉兰、雪松、杜英、蚊母、紫叶小檗、蜡梅、八角金盘、石楠)、高抗树种2种(白玉兰、山茶)。本文构建的抗病虫害评估体系为园林树木在气候变暖情景下对病虫害的抗性能力检测提供了有效的评估方法,从过去仅针对单一或少数病虫的个案研究,转变为针对多个树种病虫害抵抗能力的整体性研究。对响应气候变暖情景下园林树木病虫害的发生、发展状态以及选择合理的绿化树种和制定城市园林养护的可持续管理方案具有一定的参考价值。

English Abstract

杨淑平, 张德顺, 李跃忠, 鞠瑞亭, 刘鸣. 气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
引用本文: 杨淑平, 张德顺, 李跃忠, 鞠瑞亭, 刘鸣. 气候变暖情景下上海园林树木抗病虫能力评价[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
YANG Shu-ping, ZHANG De-shun, LI Yue-zhong, JU Rui-ting, LIU Ming. Evaluation system for the resistance of landscape tree to diseases and pests and its application in Shanghai under climate warming[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
Citation: YANG Shu-ping, ZHANG De-shun, LI Yue-zhong, JU Rui-ting, LIU Ming. Evaluation system for the resistance of landscape tree to diseases and pests and its application in Shanghai under climate warming[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2017, 39(8): 87-97. doi: 10.13332/j.1000-1522.20160346
  • 温度是影响昆虫生长、发育、繁殖及存活的重要影响因子,温度的升高直接影响昆虫的繁育、分布、迁移和适应。全球气候变暖将增大害虫越冬界限范围、增加种群增长率和世代数,以及改变害虫迁移入侵率,加重病虫对农林生态系统的危害程度。据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)公布的数据显示:1880—2012年,全球地表平均升温0.85 ℃,预计21世纪末继续升温1.5~4.5 ℃[1]。上海所在的长三角地区气候变暖现象明显,极端低温和极端高温上升趋势均十分显著[2],徐家汇气象站1951—2013年的年平均气温增温0.07 ℃/a(图 1),升温幅度高于全国[3]。基于国际耦合模式比较计划第五阶段(CMIP5) 28个模式的数值模拟结果表明,在RCP4.5情景下,2021—2030年上海冬季极端低温日数减少,夏天暖夜日数增加[4]。同时,城市热岛效应的叠加会使特大型城市气温升高更加明显[5]

    图  1  上海1951—2013年年均气温距平值

    Figure 1.  Departure and trend of average annual temperature anomaly in Shanghai during 1951-2013

    全球气候变暖包括地表温度的升高,二氧化碳浓度提升以及降雨量的变化等,相对于降雨、湿度、风速或其他气候参数的变化,温度升高是气候变暖的最主要特征。气温变暖,尤其是冬季气温的升高,会增加植食害虫暴发的可能性[6],将有利于农林植物的病害流行和虫害发生,造成园林病虫害的始见期提前、危害期延长[7],导致该区域的病虫害进一步猖獗[8-9]。例如,在上海地区,近年来随着棕榈科观赏植物的北移引种,红棕象甲(Rhynchophorus ferrugineus)的幼虫和成虫的越冬存活率均在60%以上[10],2004年造成松江区新桥镇数千株加拿利海枣(Phonex canariensis)死亡,2010年再次造成世博场馆沙特馆27株死亡,经济损失700万元[11]。气候变暖也导致病虫害的危害方式、危害程度发生改变,从而造成一些原来处于次要地位的园林病虫害在变暖的情景下演变成主要病虫害。

    园林树木作为维持城市生态效益的主体,其构建的生态系统是城市中最核心的生命系统之一,对气候变化的响应极为显著[12]。但是,在园林绿地中植物种类往往均质单一,生物多样性差、搭配构成缺乏科学性、生态结构脆弱等问题较为普遍,给病虫害的发生和蔓延提供了潜在条件。在人为干扰强度增加和城市绿地生态系统自身脆弱的交互作用下,气候变暖将加重园林树木的病虫危害。因此,在气候变暖情景下,如何科学合理地选择园林树种,维持城市生态系统,是当前城市园林面临的重要课题。园林树木抗病虫能力评估是实现园林树种科学规划和种植,用最小的代价获得最大经济和生态效益的最佳途径。本文以生态管理学理论为指导,在构建园林树木抗病虫害能力分析体系的基础上,结合气候变暖情景下病虫害的发生、发展趋势,评估了上海地区常见的32种园林树木的抗病虫能力,为园林树木在应对气候变暖情景下预防与防治病虫害的发生提供有效的评估方法,并为树种合理选择和园林养护管理方案的制定提供参考依据。

    • 1) 科学性:评估指标的选取建立在对树木病虫害的充分认识和深入研究的基础上。应客观和较为准确地表征病虫危害的产生、变化和控制的过程。评定方法要简单、易行。

      2) 重要性:选取指标应该是导致病虫危害产生的重要因素,并且与危害程度的有无、大小有着必要的、直接的联系。

      3) 系统性:评估体系作为一个有机整体,各因素要能全面反映病虫侵染树木的特征、部位,并避免因素层之间的重叠,使评价目标与评估因素有机联系,成为一个层次分明的整体。

      4) 实用性:评估指标应具有较强的可操作性,便于定性、定量评估。

    • 参考有害生物风险分析(PRA)相关理论、评估框架[13],结合园林树木生态学特征、病虫的危害特点,按照树木病虫害名录筛选、树木抗病虫能力分析、树木抗性管理3个阶段进行园林树木抗病虫害能力分析。

    • 通过文献检索[14-15],优选出作为研究对象的园林树种,获取参研树木生态习性及经济效益,分析以研究对象为寄主的病虫害种类、历史危害、生物学特征等情况,查阅树木受害后自我修复能力、天敌情况以及当地政府防治防控效果,从而获得参研对象的抗病虫害能力(图 2)。

      图  2  树种抗性分析过程

      Figure 2.  Analysis process of plant resistance

    • 为适应气候变暖,园林树木的生长发育、营养结构等发生着变化,也将影响以园林树木为寄主的病虫害的种群动态及其危害能力。综合分析园林树木的生态学特征、景观效果、病虫害现状、经济社会效益等的影响,参照PRA相关模型理论[16],制定了一套专门应用于气候变暖条件下园林树木抗病虫害能力的指标评估体系(表 1)。

      表 1  气候变暖条件下园林树木抗病虫害能力的指标评估体系

      Table 1.  Resistance evaluation system of landscape trees under climate warming

      指标体系分4个层次:第1层次是目标层(Goal layer),即目标评价,描述树木的综合抗性能力;第2层次为项目层(Criteria layer),分析树木对病虫抗性能力的构成条件,该层包括树木的抗虫能力即抗虫性(P1)、抗病能力即抗病性(P2);第3层次为因素层(Subcriteria layer),包括树木的抗虫性(P1)和抗病性(P2)两大类因子,抗虫性由抗蛀干害虫、抗食叶害虫、抗刺吸害虫、抗地下害虫组成,抗病性由抗非致死类叶部病害、枝部病害、根部病害、抗致死类病害组成;第4层次是指标层(Alternative layer)[17],即每一个评价因素的具体指标。

    • 所谓抗性,是指树木对虫害和病害的抵御能力,由虫害和病害侵染的恢复程度共同作用来决定的。为便于量化,同时使抗性(P)的取值适用于模糊分析,(P)的取值范围应保持在[0, 1]之间。因此, 树木的抗性是由树木抗虫性(P1)和抗病性(P2)最弱一方决定的,即P=min(P1P2)。将各参评指标评判等级划分为5级,根据分值给出最终的每个抗性等级评分范围(表 2)。

      表 2  抗性等级及取值范围

      Table 2.  Resistance degree and value range

      抗性
      Resistance
      高感
      High fection
      易感
      Susceptible
      低抗
      Low resistance
      中抗
      Medium resistance
      高抗
      High resistance
      PP value 0~0.2 0.2~0.4 0.4~0.6 0.6~0.8 0.8~1.0
    • 对病虫害进行分类整理,确定由因素层计算项目层值,按如下方法进行。

      抗虫性(P1)与因素层P11P12P13P14之间符合加法关系,计算公式为:

      $$ {P_1} = {W_{11}}{P_{11}} + {W_{12}}{P_{12}} + {W_{13}}{P_{13}} + {W_{14}}{P_{14}} $$

      式中:W11W12W13W14为各指标对应的权重。

      抗病性(P2)与因素层P21P22P23之间符合加法关系,再与P24之间符合替代关系。计算公式为:

      $$ {P_2} = \min \left( {{W_{21}}{P_{21}} + {W_{12}}{P_{12}} + {W_{23}}{P_{23}},{P_{24}}} \right) $$

      式中:W21W22W23W24为各指标对应的权重。

    • 1) 指标层中的主要病虫害种类、危害严重的害虫、景观损失等指标能独立为上一层(因素层)做出贡献。因此,符合加法关系。

      2) 本文是研究气候变暖条件下,树木对病虫害的抵抗能力。因此,气候变暖对病虫害的影响,是判断树木抗性因素必备的条件;指标层中受气候变暖影响的病虫害和其他指标共同为上一层(因素层)做出贡献,它们符合乘法原理。

      抗虫性(P1)由抗蛀干性害虫(P11)、抗食叶性害虫(P12)、抗刺吸性害虫(P13)、抗地下害虫(P14)4部分组成。

      因素层(P11P12)与各自参评指标P1i1P1i2之间符合加法关系,它们的共同结果与P1i3符合乘法关系。计算公式为:

      $$ {P_{1i}} = \left( {{W_{1i1}}{P_{1i1}} + {W_{1i2}}{P_{1i2}}} \right){P_{1i3}}, \mathit{i = }{\rm{1, 2}} $$

      因素层P13与参评指标P131P132P133之间符合加法关系,而它们的共同结果与P134符合乘法关系。计算公式为:

      $$ {P_{13}} = \left( {{W_{131}}{P_{131}} + {W_{132}}{P_{132}} + {W_{133}}{P_{133}}} \right){P_{134}} $$

      式中:W131W132W133为各指标对应的权重。

      地下害虫(P14)与参评指标P141P142之间符合乘法关系。计算公式为:

      $$ {P_{14}} = {P_{141}}{P_{142}} $$

      抗病性(p2)由抗非致死类叶部病害(p21)、抗枝部病害(p22)、抗根部病害(p23)、抗致死类病害(p24) 4部分组成

      因素层(p21p22)与参评指标p2i1p2i2之间符合加法关系,它们的共同结果与p2i3符合乘法关系。计算公式为:

      $$ {P_{2i}} = \left( {{W_{2i1}}{P_{2i1}} + {W_{2i2}}{P_{2i2}}} \right){P_{2i3}}, i = 1, 2 $$

      根部病害(p23)与参评指标p231p232之间符合乘法关系,计算公式为:

      $$ {P_{23}} = {P_{231}}{P_{232}} $$

      致死类病害(P24)只有1项评价指标,其值直接可得出。

    • 为了符合模糊数学原理,将各参评指标按照抗性大小划分为5级。为便于统一计算,每级设定一个概念值,隶属度依次为0~0.2、0.2~0.4、0.4~0.6、0.6~0.8、0.8~1。指标可以按设定定量范围参考打分(表 2)。在实际评估过程中,应按概念值描述内容的相关等级,选择对应概念值。

      1) 指标层权重

      蛀干(P11)和食叶害虫(P12)的权重值W1i1W1i2(i=1, 2)分别为0.5、0.5。

      刺吸害虫(P13)的权重W131W132W132分别为0.4、0.3、0.3。

      叶部病虫(P21)、枝部害虫(P22)的权重值W2i1W2i2(i=1, 2)分别为0.6、0.4。

      2) 因素层权重

      上海园林树木主要起到提供视觉景观效果、美化环境和降低污染的作用。这些作用多与树叶质量相关。因此,与叶片相关的病虫害权重较高。

      抗虫性(p1)的权重取值:当只有食叶害虫和刺吸害虫时,权重平分,W12W13为0.5、0.5;当有蛀干害虫、食叶害虫和刺吸害虫时,权重值W11W12W13为0.2、0.4、0.4;当有食叶害虫、刺吸害虫和地下害虫时,权重值W12W13W14为0.4、0.4、0.2。

      抗病性(p2)的权重取值:当只有叶部害虫和枝部害虫时,权重平分,W21W22为0.5、0.5;当只有叶部害虫和根部害虫时,权重值W21W22为0.7、0.3。

    • 通过对能够稳定在上海地区生长的300余种树木,进行公园、绿地等的现场调研及资料的查阅,依据树种是古树名木、基调树种、代表性强等原则,最终筛选出32种常见树木(表 3)进行病虫害抗性评估,最终得出抗性等级大小,同时结合树木特点及管理需求,提出对应的抗性管理对策,为这32种园林树木在园林绿化建设应用及养护方面提供参考依据。

      表 3  参选的32种园林树木

      Table 3.  Involved 32 kinds of landscape trees

      乔木Arbor 灌木Shrub
      中文名Chinese name 拉丁名Latin name 中文名Chinese name 拉丁名Latin name
      白玉兰 Magnolia denudata 木槿 Hibiscus syriacus
      枫杨 Pterocarya stenoptera 桂花 Osmanthus fragrans
      杜英 Elaeocarpusdecipiens 蚊母 Distylium racemosum
      广玉兰 Magnolia grandifolia 八角金盘 Fatsia japonica
      二球悬铃木 Platanusacerifolia 紫叶小檗 Berberis thunbergiiAtropurpurea
      加拿利海枣 Phonex canariensis 冬青卫矛 Euonymus japonicus
      垂柳 Salix babylonica 垂丝海棠 Malus halliana
      重阳木 Bischofia polycarpa 茶花 Camellia japonica
      三角枫 Acer buergerianum 杜鹃 Rhododendron simsii
      栾树 Koelreuteria paniculata 构骨 Ilex cornuta
      女贞 Ligustrum lucidum 海桐 Pittosporum tobira
      水杉 Metasequoia glyptostroboides 腊梅 Chimonanthus praecox
      苏铁 Cycas revoluta 石楠 Photinia serrulata
      香樟 Cinnamomum camphora 日本晚樱 Cerasus serrulata
      合欢 Albizziajulibrissin
      雪松 Cedrus deodara
      银杏 Ginkgo biloba
      苦楝 Melia azedarach
    • 病虫害名录整理主要来源于《上海市园林植物病虫害及天敌名录》[18]、《中国园林植物病虫害和天敌资源普查及检疫对象研究》[19]及其他病虫害名录,以及《城市森林病虫害图鉴》[20]、《城市绿地有害生物预警及控制》[21]、《上海林业病虫》[22]、《中国园林害虫》[23]、中国知网等7个方面的资料。请从事园林植保30年以上且依然在岗位的专家对整理出来的病虫害进行筛选。筛选原则是将危害严重或近期传入或具有潜在危害的病虫选出来。要求每种树木不多于15种病虫害。

    • 邀请园林病虫害研究人员、防控人员、大学中从事园林病虫害研究的学者等10位以上的植保专家,对选出的每种树木的病虫害按照上海市主要园林树木病虫害为害程度专家评估调查表中列出的项目进行打“√”评价。该调查表主要包括植物名称、近年发展趋势(变轻≤1、维持1.1~2.0、变重≥2.1)、为害程度(整体为害:轻≤1、中1.1~2.0、重≥2.1,单株为害:轻≤1.0、中1.1~2.0、重≥2.1)、为害症状(1年内死亡:4.1~5,缓慢死亡:3.1~4,枝叶枯黄:2.1~3,不死但影响景观:1.1~2,影响很小:0~1)和为害严重的最主要原因(气候变暖、植物种植结构变化、防治水平下降、外来传入、加剧)。

    • 对32种园林树木的病虫害进行归类整理,获得32份初始病虫害名录。邀请22位专家进行打“√”评估,舍弃4位对病虫害不太熟悉的专家,最终保留18位专家的评估结果。由这18位植保专家根据多年经验,将历史、现在危害严重的病虫,以及新增、新出现危害严重的病虫进行筛选,整理出针对各树木的主要病虫害名录。

    • 抗性分析过程中,定性指标由相关领域18位专家通过评估调查表确定;定量指标由作者根据专家评审内容并结合物种特性进行赋分,得出每种树木的各病虫危害趋势值,即气候变暖情景下32种园林树种病虫害潜在危害评分表。

      32种园林树木抗病虫害能力的评价结果见表 4。抗性评估结果表明:32种常见园林树木中,高感的树木有6种,涉及4种乔木,2种灌木;易感的树木有6种,涉及3种乔木,3种灌木;抵抗的树木有8种,涉及5种乔木,3种灌木;中抗的树木有10种,涉及5种乔木,5种灌木;高抗的树木有2种,涉及1种乔木,1种灌木。

      表 4  32种园林树木对病虫害的抗性等级

      Table 4.  Diseases and pest resistance degree of 32 landscape trees

      类别
      Type
      高感
      High fection
      易感
      Susceptible
      低抗
      Low resistance
      中抗
      Medium resistance
      高抗
      High resistance
      树种
      Tree species
      抗性
      Resistance
      树种
      Tree species
      抗性
      Resistance
      树种
      Tree species
      抗性
      Resistance
      树种
      Tree species
      抗性
      Resistance
      树种
      Tree species
      抗性
      Resistance
      乔木
      Arbor
      合欢
      Albizzia
      julibrissin
      0.100 苏铁
      Cycasrevoluta
      0.283 女贞
      Ligustrumlucidum
      0.530 苦楝
      Melia
      azedarach
      0.610 白玉兰
      Magnolia
      denudata
      0.828
      加拿利海枣
      Phonex
      canariensis
      0.160 重阳木
      Bischofia
      polycarpa
      0.288 水杉
      Metasequoia
      glyptostroboides
      0.544 银杏
      Ginkgo biloba
      0.700
      二球悬铃木
      Platanus
      acerifolia
      0.160 垂柳
      Salix
      babylonica
      0.370 枫杨
      Pterocarya
      stenoptera
      0.556 广玉兰
      Magnolia
      grandifolia
      0.700
      香樟
      Cinnamomum
      camphora
      0.174 栾树
      Koelreuteria
      paniculata
      0.600 雪松
      Cedrus deodara
      0.750
      三角枫
      Acer
      buergerianum
      0.570 杜英
      Elaeocarpus
      decipiens
      0.770
      灌木
      Shrub
      杜鹃
      Rhododendron
      simsii
      0.100 冬青卫矛
      Euonymus
      japonicus
      0.220 垂丝海棠
      Malus halliana
      0.447 石楠
      Photinia
      serrulata
      0.646 山茶
      Camellia
      japonica
      0.805
      日本晚樱
      Prunus
      serrulata
      0.100 桂花
      Osmanthus
      fragrans
      0.230 木槿
      Hibiscus syriacus
      0.460 八角金盘
      Fatsia japonica
      0.648
      海桐
      Pittosporum
      tobira
      0.250 构骨
      Ilex cornuta
      0.560 腊梅
      Chimonanthus
      praecox
      0.666
      紫叶小檗
      Berberis
      thunbergii
      Atropurpurea
      0.680
      蚊母
      Distylium
      racemosum
      0.710
    • 根据抗性评估等级分析,建议园林树木管理方案如下:

      1) 高感树种

      原则上不宜种植,但考虑到有些树种树形优美、景观价值极大,如:二球悬铃木(Platanus acerifalia)在园林绿化中夏可遮阴冬可晒阳,一直被冠以行道树之王的美誉;香樟(Cinnamomum camphora)因其树形优美,枝叶浓密在华东地区种植广泛,且这2种树木已为上海市骨干树种。对于已种植的树木,对每种树木要进行有针对性的养护管理,根据各树木病虫害发生、发展特点进行预防。二球悬铃木的方翅网蝽(Corythucha ciliata)是外来传入物种,气候变暖后危害明显加重;香樟近年来病虫害数量增加较明显,危害趋势也从维持向严重方向发展,其中黄化病变严重的趋势显著,因其可致植物死亡,增加养护管理力度;加拿利海枣是上海受益于气候变暖而引进的景观树种,红棕象甲虫一直都是加拿利海枣的致命害虫,该虫受气候变暖影响为害能力增大;合欢羞木虱(Acizzia jamatonnica)受气候变暖影响最显著。合欢致死性病虫害较多,如合欢枯萎病(Fusarium oxysporum)、合欢溃疡病(Fusicoccum sp.)、合欢吉丁(Agrilus subrobustus)、双条合欢天牛(Xystrocera globosa)等受气候变暖都有一定的影响;杜鹃(Rhododendron simsii)的猝倒病、日本晚樱(Prunus serrulate)的根瘤病(Agrobacterium tumefaciens)、光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)都可致植物死亡。

      2) 易感树种

      为丰富城市生态系统结构,可在城市近自然林带进行点缀种植。对于已种植树木,采取针对性养护管理,运用综合防治的方法,避免大量化学药剂的使用。在今后种植中,避免大规模高密度种植,降低种植数量。

      3) 低抗树种

      不建议大面积成片种植,可作为城市营建近自然林带树种。可借助生态系统中各生态因子之间较强的调节能力,实现低抗病虫害的能力,有助于城市林带形成稳定性的生态系统。

      4) 中抗树种

      适当增加种植面积。例如,广玉兰(Magnolia grandifolia)、银杏(Ginkgo biloba)等树形优美、分枝点高的树种可作为行道树种植,既可增加街道两侧树种的丰富度,也可以提高树种间抗病虫害能力的互补性,是较好的园林种植树种。

      5) 高抗树种

      评价结果显示为抗病虫害能力最强的树种。根据各树种特征,可较广泛应用于园林绿化中。在种植过程中,要提高绿地规划的科学性,加强种植设计的合理性,避免大色块高密度的种植形式,增强绿地通风、透光,为物种多样性提供良好的生存环境。

    • 升温背景下,树木抗性多指标综合评估方法有利于园林树种选择,其现实意义主要体现在以下方面:1)建立了针对具体树种的病虫害名录。将园林病虫害的研究,从过去仅针对某一病虫转变成对某一园林树木的整体病虫害的研究,综合考虑园林树木病虫害的发生、发展状态,有利于树木可持续的养护管理,为新建园林绿地树种种植选择提供了理论依据,减少了病虫害的发生,降低了养护管理成本。2)构建的园林树木抗病虫害评估体系,为树种在气候变暖后对病虫害的抗性能力检测提供了理论依据。根据气候变暖,对树木病虫害的大面积爆发给予提前预警作用。

    • 气候变暖对园林树木的抗性产生变化,使其成为高感或易感树种的主要原因是树木自身机理发生变化还是病虫为害能力的变化目前还不清楚,需要今后继续研究。

      本文主要从升温角度来考虑树木的抗病虫害能力,但植物的生长环境是非常复杂的,降水、空气污染等其他气候因子的变化对树木的抗病虫能力也会产生一定的影响。如果在该评估体系中加入这些影响因子,将给本体系的构建带来困难,但是,在今后的研究中,这些也是对该体系进行完善的部分。

    • 气候变暖对上海市园林树木病虫害的发生产生了直接作用,并具有较大的潜在威胁。上海市常见的32种园林树木中,香樟、二球悬铃木、加拿利海枣、合欢、杜鹃、日本晚樱等为高感树种。气候变暖情况下,病虫为害呈现趋重的态势。

    • 红棕象甲虫在运输途中成活率极高,达80%,是其快速扩散传播的主要原因[24]。气候变暖后,加拿利海枣得以引入上海来丰富园林景观。2009年以前,上海市对红棕象甲虫鲜有报道[25],2010年开始有研究报道该虫在上海可以越冬且1年发生1代[10]。随着全球气候变暖,理论上红棕象甲虫在上海地区有危害加重的可能[25]

    • 研究表明,二球悬铃木方翅网蝽发育温度起点低,可在11 ℃以下进行繁育[26],其耐热性强,可承受高温极端值为43 ℃[27],这一极限高温上海夏季一般不会突破。近年来,上海冬、春季节升温明显,有利于提高该虫越冬成活率,使其危害的始发期提前。方翅网蝽世代重叠现象明显,气候变暖,该虫在上海的发育周期缩短,世代数增加。由于二球悬铃木在上海地区广泛种植,致使二球悬铃木方翅网蝽扩散迅速,危害更加严重。

    • 《上海市园林植物病虫害及天敌名录》[18]录入香樟病虫共计31种。本文通过文献[18-23]共收集香樟病虫85种,病虫数量增加近3倍。其中,新增病虫樟个木虱(Trioza camphorae)、樟曼盲蝽(Mansoniella cinnamomi)、香樟齿喙象(Pagiophloeus tsushimanus)等因气候变暖逐渐北扩定植上海,发生危害越来越重,导致香樟抗性能力下降。樟个木虱是一种刺吸性害虫,原分布于福建、江西等上海以南地区[28],1999年首次在上海发现[29],目前危害十分严重。樟曼盲蝽也是近年来在上海爆发的一种刺吸性害虫,该虫的模式产地在湖南省,上海市2008年出现樟曼盲蝽危害香樟,致使叶片脱落。到2009年秋季,全市范围内均有香樟受害,严重时造成大量叶片脱落,甚至整树叶片落光[30],严重影响城市景观。樟曼盲蝽的爆发,一方面是由于香樟的广泛种植,为该虫提供了充足的食物,导致其种群数量迅速扩散。另一方面也与全球气候变暖密不可分,气温升高导致樟曼盲蝽适生区域北扩,同时发育历期缩短;暖冬大大降低了该虫的越冬死亡率,使种群数量积累,促进了该虫的爆发。香樟齿喙象是近年来在上海地区爆发的一种蛀干性害虫,该虫最早记录于日本的对马岛(tsushima),目前仅发现危害香樟。该虫于2006年第一次在上海地区发现,随后为害迅速扩散,个别区域为害严重,香樟主干上出现几十个横向蛀道。据观察,上海地区香樟齿喙象1年发生1~2代,在气温较高的年份,虫体发育历期缩短,第2代的种群数量较大[31]。因此,香樟齿喙象传入上海可能和近年上海大量引入外省市香樟有关,但香樟齿喙象在上海的定居、繁殖、扩散,甚至严重为害,受全球气候变暖的影响更大。

      上海市园林科学规划研究院的植物保护专家多次到奉贤、浦东等地对园林树木病虫害进行调查治理,调查结果表明二球悬铃木新增病虫害方翅网蝽危害严重,且其他病虫害危害确有逐年加重趋势,香樟、合欢等高感园林树木的病虫害近年确实有不同程度的加重趋势。上述表明,利用本文的抗性分析体系开展园林树木抗病虫害分析,其预测的高感结果与实际情况基本吻合。

      合欢、杜鹃、日本晚樱等高感树种,都有致死性病虫害,抗性取值为0.1,且这些病虫害随气候变暖都有加重趋势,故被列入高感树种。

      本文所列抗性评估指标赋值很大程度上来源于树木、病虫的生物、生态学信息,专业知识要求较高。评估者在相关领域知识较丰富的情况下,赋值较容易,但当评估者相关知识、经验匮乏,则使用该体系时可能会产生一定误差。在实际操作过程中,为降低误差,可请植物保护学、生态学等专家进行指导,掌握相关知识后再进行评估。

      总之,气候变暖可能会影响物种的时空动态、种间关系及其对环境的适应能力,降低树种对病虫害的抵抗能力。该体系的研究,有利于预测树种抵抗病虫害的危害趋势,在种植过程中便于选择适宜树种,营建近自然林带,构建多世代、多层次的城市森林群落,容易形成具有一定稳定性的生态系统,实现城市近自然林带建设,增强抵御病虫害侵染能力,增强城市生态系统抗病虫害的弹性力。

参考文献 (31)

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