文章论述了林业生物灾害防治的生态学、经济学和灾害学基本原理,提出了防治林业生物灾害、维护森林健康的基本策略,以供参考。
《福建林业》福建省林业期刊投稿，创刊于1985年1月1日，坚持实事求是的科学态度，倡导求真、创新、求实、协作的精神，促进林业事业的繁荣和发展，促进林业科技的普及和推广，促进林业人才的成长和提高，为巩固绿化成果、发展绿色产业、繁荣生态文化、建设生态省服务。
1生态学原理
1.1生态系统的自我调控和稳态机制
生态系统是指在一定空间范围内,有生命的生物群落和无生命的物理环境构成的能量转移、物质循环系统。任何一个生态系统都是其结构和功能相互依存、相互制约的统一体。结构和功能的相互适应、制约和完善,使得生态系统在遇到一定程度的外来干扰和压力时,能通过其系统内各组分间的制约、转化、反馈和补偿等作用,使系统的结构与功能恢复到原来的平衡稳定状态,从而确保生态系统的持续存在[1]。生态系统的这种自我调控和稳态机制主要是通过其系统自身的反馈控制和多元重复来实现的。
在自然条件下,害虫种群对天敌种群起到正反馈调节作用,而天敌种群对害虫种群则起到负反馈调节作用。这样当由于某种原因导致害虫种群数量增大时,天敌种群就会随之增大,而天敌种群的增大,反过来又会引起害虫种群数量下降,从而使二者种群在数量上保持着一定的平衡关系[2]。要保持生态系统的相对稳定必须满足下列条件:一是组分的多样性。一个系统中物种越多样,能量流、物质流和信息流越错综复杂,系统就越容易保持稳定。若在农林生态系统中栽培植物及品种单一化,会使系统组分单一,从而易导致有害生物大暴发。二是干扰不能超过生态阈限。生态阈限是指生态系统通过其自我调控和稳态机制,抵御外部干扰,从而保持系统稳定性的最大复原调控能力和限度,超过这个限度,系统就会失去复原能力,导致系统崩溃瓦解。如在农田生态系统中过度使用化学药剂,就会使寄生性和捕食天敌大量死亡,常常导致系统失去稳定,进而导致害虫暴发。三是系统进化成熟。系统进化成熟后,才具有健全的反馈调控和多元重复等稳态机制。因此,在有害生物控制中要使农田生态系统保持成熟。
1.2生物的环境限制因子原理
一种生物要在某种环境中生长和繁殖,首先必须从环境中摄取各种生育所必需的营养物质与能量,当某种或某些物质或能量因数量多少而限制了生物的生长发育与繁殖时,这种物质或能量即称为生物生育的限制因子。一种生物或一群生物的生存与繁荣,取决于多种环境条件或因子的状况,任何接近或超过生物耐性限度的环境条件,都会成为该种或该群生物的限制因子。限制因子不是一成不变的,一种限制因子往往可以被另一种限制因子替代。这意味着在分析和管理一个具体的生态系统过程中,应重点从对环境因子的耐性区限较窄的生物和数量变动较大的环境因子入手,找出限制因子,然后通过优化种群结构,引入对该系统内的环境因子耐性区限较宽的生物,并配以环境因子优化管理,提高受限环境因子的数量水平投入,克服限制因子,最终达到持续稳定地提高生态系统的生产力的目的[3]。因此,在有害生物控制中还要遵循和运用生物环境限制因子原理。
2经济学原理
2.1有害生物对作物的经济危害和作物受害损失的估计
有害生物对森林的经济危害包括直接的、间接的、即时的和后继的多种。但通常所说的有害生物所致的损失主要是产量的减少和品质的降低。当品质降低不大、可以忽略不计时,通常仅指对产量的影响[4]。
森林的产量构成因素随林木种类而异。有害生物对森林的危害程度也因其种类和密度不同而不同。森林经济损失与有害生物危害之间,虽然总体上呈正相关,但从有害生物危害某种林木的全过程来看,或是从不同林木的受害情况来看,其并不总是呈直线关系的。森林产量与有害生物种群密度之间可能存在3种情况:一是产量随有害生物密度增加呈直线下降;二是在较低密度下,作物表现出补偿作用,产量保持稳定,随后产量随有害生物密度的增加呈曲线下降;三是在较低密度下,作物表现出超补偿作用,产量较无有害生物危害时反而增加,随后产量随有害生物密度的增加呈曲线下降。常用的产量估计方法包括小区试验法、林间调查法和模拟有害生物危害法等。
2.2经济损害允许水平和经济阈值
经济损害允许水平和经济阈值蕴含了生态学和经济学的精华,是综合防治的基本原则。它们明确指出防治生物灾害要有一定的尺度,不要求彻底消灭有害生物,而是将其控制在经济危害允许水平以下,从而防止了滥用农药,并给天敌继续生存和发挥作用留下了必要的食料条件和生态位。
经济损害允许水平又称经济损害水平(economic injury level,EIL),其概念最早由Stem等(1959年)提出,具有2种涵义:一是指人们可以容许的作物受害而引起的产量、质量损失水平,亦即指作物因有害生物造成的损失与防治费用相等时的作物受损程度(经济损失量或损失率);二是指与经济损失允许水平相对应的有害生物密度,即经济损失允许密度。目前这一概念已被人们普遍理解和接受,并作为研究防治指标的理论依据。
经济阈值(economic threshold,ET),又称防治指标(con-trol action threshold),其涵义是“采用防治措施阻止有害生物种群密度增长,以免达到经济损害允许水平的有害生物密度”。经济阈值是较经济损害允许水平低的种群密度或受损程度,这样可以保证所采取的防治措施,在有害生物种群数量尚未达到经济损害允许水平之前就能发挥作用,可避免有害生物危害造成损失后再进行防治的被动局面。
ET=Cc/(Ec×Y×P×Y(R)×Sc)×CF
其中,Cc为防治费用,包括农药费、人工费和器械折旧费等;Ec为防治效果(%);Y为未受害时的单位面积产量;P为林产品价格;Y(R)为平均每个有害生物危害林木造成的减产率;Sc为有害生物的存活率;CF为社会经济因子,也称临界因子,用于衡量强调的重点是产量还是环境质量。CF值为1~2。
从上述模型中可以看出,要求出ET,其先决条件是要有有害生物密度和产量损失关系的信息,即模型中的Y(R)值。正如前述,影响Y(R)值的因素很多,而其他各项虽然也不断变化,但相对比较容易获得。随着研究的深入,同时考虑作物不同时期特定有害生物发生或发育阶段的动态阈值和不同防治方法的多重阈值,以及多种有害生物或多种发生或发育阶段的多维阈值的横型也将不断地被提出。
3灾害管理原理
森林生态系统不同于农业生态系统,除了提供林产品外,还为社会提供生态服务,因此对于商品林和生态林,其生物灾害管理策略会有很大区别。再加上林业有害生物危险等级不同,也会采取不同的管理措施。根据GCSP管理原理,按照灾害严重程度,对不同林业生物灾害进行合理分级,按照林业有害生物的可控制性、发展态势,对不同的林业有害生物危险性进行风险分析(PRA),再按照分析结果进行分级,根据分级结果,对不同级别的林业生物灾害或林业有害生物采取不同的管理措施。要严密监控,一旦发现新危害,限期除治。
4林业生物灾害防治策略
根据不同的林种,林业生物灾害的防治要采取不同的管理策略。对于生态林,根据生态林的经营目标,要保证生态林的长期健康,在营林措施上,要以维护系统的稳定为主,一旦发现生物灾害,要及时采取合理措施,适当进行人为干扰,确保森林生态系统发挥较大生态效益。尽量减少对生态林进行人为干扰,尤其是要限制生物灾害防治中化学药剂的使用,以免引起面源污染,避免对生态林造成较大的生态扰动[5]。这是一对“矛盾”的生物灾害防治要求和目标,对生态林的生物灾害管理,就是要从这对“矛盾”中寻求最佳结合点,保持生态林持续健康。而对于商品林,其主要目标是获取林产品。因此,商品林的生物灾害管理策略,可以借鉴农业生物灾害管理策略,在保证林产品无公害化的基础上,对超出灾害损失允许阈值的生物灾害及时进行防治。
5参考文献
[1] 叶恭银.植物保护学[M].杭州:浙江大学出版社,2006:185-188.
[2] 张国庆.生态健康与有害生物管理[J].中国园艺文摘,2008(3):40-41.
[3] 张国庆.生物灾害管理理论研究[J/OL].(2008-04-30).
[4] 张国庆.林业生物灾害防治[M/OL].(2009-03-13).
[5] 张国庆.森林健康管理[J/OL].(2010-03-19).
