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干旱背景下影响马尾松毛虫种群的关键因子分析

作　者: 费海泽
导　师: 王鸿斌
学　校: 中国林业科学研究院
专　业: 森林保护学
关键词: 马尾松毛虫种群动态干旱寄主植物气象因子
分类号: S763.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

马尾松毛虫（Dendrolimuspunctatus）是我国南方一种重要害虫，经常有报道大发生，造成巨大的经济损失。干旱是造成松毛虫大暴发的最重要的因素之一，而寄主作为虫害暴发的基础，研究清楚干旱下马尾松的生理状况及其对马尾松毛虫的影响，对于马尾松毛虫灾害的防治具有重要的理论和实践意义。本研究在干旱引发马尾松毛虫暴发后，根据暴发区不同的实际情况进行样地的设置，然后对样地内的情况进行连续的抽样调查，统计松毛虫种群数量，并调查分析了相应寄主马尾松的营养状况（包括碳、氮和水含量），以及挥发物状况，经过统计分析，分析其与马尾松毛虫暴发及干旱的关系。同时，调查广西马尾松毛虫发生期，结合相关的文献，大量筛选出不同的相关气象因子，通过历史发生数据，对筛选出来的因子与马尾松毛虫发生情况进行相关分析，筛选出相关的因子，并利用人工神经网络做出判别，预测预报保留点的发生情况，最后，根据不同地区发生期的不同，对参数进行微调，利用训练好的人工神经网络进行预测预报。得出以下结果：1.干旱年份的马尾松表现出树势衰弱的趋势，抵抗力下降，具体表现为针叶含水量明显低于正常年份，针叶的全氮含量和有机碳的含量也显著的低于正常年份。干旱下土壤的氮含量却高于正常年份，可以得出干旱下松树对土壤中氮素的利用能力降低，导致树势的衰弱，这是干旱影响松毛虫生理状况的一个重要因素。2.干旱下，马尾松释放的单萜类挥发物显著高于正常情况下，测定所得的挥发物显著的高于正常年份。但是，3-蒈烯的含量却是在干旱状况下含量显著低于正常年份，结合3-蒈烯的含量与马尾松毛虫茧和幼虫数量呈现出显著的负相关性，说明3-蒈烯含量是影响第一代松毛虫（茧和幼虫）的重要因素。非暴发区针叶a-蒎烯和β-蒎烯含量显著高于暴发区，显示α-蒎烯和β-蒎烯含量对寄主抵御马尾松毛虫侵害具有重要的作用；而相同立地条件下湿地松的针叶β-蒎烯含量显著高于马尾松，应是湿地松能够抵御马尾松毛虫取食的一个重要因素。3.相关分析结果显示马尾松毛虫的总数量与马尾松针叶含氮量具有显著的正相关，氮含量是影响松毛虫暴发的众多因子中最重要的一个。实验结果显示马尾松毛虫数量与针叶碳含量和针叶水分之间没有显著的相关关系，但是，针叶水分含量和氮含量之间具有显著负相关，水分胁迫对于寄主植物具有明显的作用，包括提高针叶的全氮含量，降低有机碳的含量，这些都会间接对松毛虫的发生造成一定的影响，从而影响松毛虫的暴发。4.在大尺度内，与马尾松毛虫轻度发生相关性最大的因子主要集中在2-4月份和7月份，2、3月份的低温和7月份的高温能够促进松毛虫的轻度危害；与中度发生最相关的因子主要是1月温度，1月份的温度与中度发生具有正相关；对重度发生影响最大的因子是4、5、6月总降水和1月、3月温度。对中度和重度发生都有影响的是1月均温，对各个级别发生均有影响的是越冬期的温度，越冬期的温度能越冬代存活率，对接下来几代都具有重要影响。5.人工神经网络在处理复杂的非线性问题中具有显著的优势，在利用BP神经网络进行分类鉴定的时候，结合经验模型的同时，通过反复实验，最终确定了隐藏神经元数分别为12、12、10和10，对广西预留的马尾松毛虫暴发情况预测理想，能够真实的反映出对松毛虫发生的影响。此外，在模型的推广方面，经过微调后的因子应用在福建马尾松毛虫预测预报时，结果不是很理想，准确率最高只达到了68%，对实际应用具有一定的指导作用，为研究气侯变化条件下应用气象因子进行马尾松毛虫发生大尺度预测提供了借鉴。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-13
第一章绪论  13-26
  1.1 马尾松毛虫及其危害  13-14
  1.2 气候变化及其对马尾松毛虫的影响  14-15
  1.3 寄主对马尾松毛虫的防御机制  15-18
    1.3.1 寄主植物碳氮含量与马尾松毛虫的关系  15-16
    1.3.2 寄主单萜含量与马尾松毛虫的关系  16-18
  1.4 干旱及其对马尾松碳氮含量以及挥发物影响  18-21
  1.5 化学信息物质的研究方法及碳氮含量的分析  21-23
    1.5.1 化学信息物质采集技术  21-22
    1.5.2 化学信息物质定性定量分析技术  22-23
    1.5.3 碳氮含量的分析方法  23
  1.6 研究目标和内容  23-24
    1.6.1 研究目标  23-24
    1.6.2 研究内容  24
    1.6.3 研究技术路线  24
  1.7 项目来源与经费支持  24-26
第二章干旱下马尾松毛虫发生与寄主关系  26-50
  2.1 材料与方法  27-33
    2.1.1 试验地概况  27-30
    2.1.2 试验方法  30-33
  2.2 结果与分析  33-48
    2.2.1 马尾松毛虫种群动态  33
    2.2.2 马尾松挥发物主要成分  33-38
    2.2.3 暴发区与未暴发区寄主碳、氮含量比较  38
    2.2.4 暴发区与未暴发区寄主单萜含量比较  38
    2.2.5 相关性分析  38-39
    2.2.6 两年间马尾松及土壤变化整体情况对比  39-41
    2.2.7 各样地间两年间马尾松和土壤的变化  41-48
  2.3 小结  48-50
第三章马尾松毛虫发生相关气象因子筛选及预测利用  50-64
  3.1 方法  51-56
    3.1.1 数据来源  51
    3.1.2 因子的筛选  51-52
    3.1.3 数据处理  52
    3.1.4 BP 神经网络  52-56
  3.2 结果  56-61
    3.2.1 因子的初步确定  56
    3.2.2 相关性分析结果  56-59
    3.2.3 BP 神经网络结果  59-60
    3.2.4 预测的推广  60-61
  3.3 结论与讨论  61-64
第四章结论与讨论  64-69
  4.1 结论  64-65
  4.2 讨论  65-67
  4.3 研究中需要进一步解决的问题  67-69
参考文献  69-76
在读期间研究  76-77
致谢  77

干旱背景下影响马尾松毛虫种群的关键因子分析

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