馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害是我國(guó)南方各省非常嚴(yán)重的一種森林蟲(chóng)害［1］，嚴(yán)重影響著森林林木的生長(zhǎng)，也危害著林區(qū)居民的正常生活。影響馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害發(fā)生程度的因素很多，如馬尾松毛蟲(chóng)的生物學(xué)特性［2］、氣候因素［3－4］、森林景觀結(jié)構(gòu)［5］、生態(tài)系統(tǒng)的退化［6］、松林和松林節(jié)肢動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的多樣性［7］等多方面，其中馬尾松毛蟲(chóng)本身的生物學(xué)特性、氣候等因素難以人為進(jìn)行改變，但是人類可以調(diào)整群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性、立地類型等生態(tài)環(huán)境因素，如果能確定影響馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害的關(guān)鍵生態(tài)環(huán)境因子，將能更有針對(duì)性、更有效地控制馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害。生態(tài)環(huán)境因素包含很多因子，各種因子對(duì)馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害的影響程度并不一樣，而且很多因子之間存在一定相關(guān)性，如果不加以篩選和提煉，往往會(huì)增加分析問(wèn)題的復(fù)雜性。本研究以湖南省長(zhǎng)沙縣松林生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，采取主成分分析、逐步回歸分析、偏相關(guān)分析等多元統(tǒng)計(jì)方法分析影響馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害的關(guān)鍵生態(tài)環(huán)境因子，將復(fù)雜的多個(gè)生態(tài)因子進(jìn)行綜合、降維和簡(jiǎn)化，為分析馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系提供新的途徑和方法，試圖能為防治馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害提供新的思路。

1研究區(qū)域概況與試驗(yàn)方法

1．1研究區(qū)域概況

長(zhǎng)沙縣位于湖南省東部偏北湘江下游東岸，為省會(huì)近郊，屬湘中丘陵，27°55'～28°40'N、112°56'～113°36'E。長(zhǎng)沙縣林業(yè)用地面積9．08萬(wàn)hm2，有林地面積7．84萬(wàn)hm2，其中松林面積占總林分的79．5%。由于松林面積比重大，加上松林的林分組成結(jié)構(gòu)較差，人類干擾嚴(yán)重，因此長(zhǎng)沙縣是馬尾松毛蟲(chóng)的常災(zāi)縣。

1．2試驗(yàn)方法

1．2．1生態(tài)環(huán)境因素調(diào)查

根據(jù)長(zhǎng)沙縣森林分布圖、長(zhǎng)沙縣馬尾松毛蟲(chóng)發(fā)生情況表，分別對(duì)馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害重度發(fā)生區(qū)、中度發(fā)生區(qū)、輕度發(fā)生區(qū)進(jìn)行初步探查，將每種類型分成多個(gè)樣地區(qū)域，然后查取隨機(jī)數(shù)表隨機(jī)抽取樣點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查。本研究在蟲(chóng)災(zāi)重度發(fā)生區(qū)選取7個(gè)測(cè)點(diǎn)，16個(gè)樣方;中度發(fā)生區(qū)選取7個(gè)測(cè)點(diǎn)，17個(gè)樣方;輕度發(fā)生區(qū)選取7個(gè)測(cè)點(diǎn)，18個(gè)樣方;共調(diào)查51個(gè)樣方，每個(gè)樣方面積為400m2(20m×20m)。詳細(xì)調(diào)查每個(gè)樣方的單株蟲(chóng)口密度、坡度、坡向、海拔、林分郁閉度、平均樹(shù)高、平均胸徑、冠幅、林分起源、林木組成、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種等因子。

1．2．2數(shù)據(jù)分析方法

1．2．2．1數(shù)據(jù)的量化

計(jì)算中因變量Y為單株蟲(chóng)口密度，自變量X項(xiàng)中包括坡度(X1)、坡向(X2)、海拔(X3)、林分郁閉度(X4)、平均樹(shù)高(X5)、平均胸徑(X6)、冠幅(X7)、林分起源(X8)、林木組成(X9)、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(X10)。各質(zhì)量指標(biāo)均經(jīng)數(shù)量化轉(zhuǎn)換后輸入，轉(zhuǎn)換以各因子對(duì)馬尾松毛蟲(chóng)發(fā)生程度的影響為依據(jù)，參照周國(guó)娜的量化方法［8］進(jìn)行改進(jìn)，各指標(biāo)轉(zhuǎn)換方式如下:坡度(X1):0～5°為平坡、6～15°為緩坡、16～25°為斜坡、26°以上為陡坡，分別以1、2、3、4表示。坡向(X2):坡向不同，林間的溫濕度條件有明顯的區(qū)別，從馬尾松毛蟲(chóng)分布的密度看，一般陽(yáng)坡高于陰坡［6］。所以陽(yáng)坡、半陽(yáng)坡、半陰坡、陰坡分別用1、2、3、4表示。海拔(X3)分4組:0～100m、101～200m、201～300m、301～400m，分別以1、2、3、4表示。林分郁閉度(X4)分4組:0．3～0．5、0．5～0．7、0．7～0.8、0．8～1，分別以1、2、3、4表示。林分起源(X8):人工林多屬純林，樹(shù)種單一，雜灌木少，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，馬尾松毛蟲(chóng)危害較天然林嚴(yán)重。所以天然林、人工林分別用1、2表示。林木組成(X9)分4組:純松林、松杉混交林、松闊混交林、闊葉林、松杉闊混交林，分別用1、2、3、4、5表示。優(yōu)勢(shì)樹(shù)種(X10)分4組:馬尾松樹(shù);松樹(shù)、杉樹(shù);松樹(shù)、闊葉樹(shù);闊葉樹(shù)，分別用1、2、3、4表示。

1．2．2．2主成分分析法

根據(jù)主成分分析原理，利用SPSS17．0軟件對(duì)10個(gè)變量、51個(gè)樣本的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)置為基于特征值大于1的方式進(jìn)行提取，并按最大方差法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，計(jì)算各因子的負(fù)荷量、特征值及貢獻(xiàn)率，提取綜合因子，分析不同因素對(duì)馬尾松毛蟲(chóng)發(fā)生程度產(chǎn)生的影響。

1．2．2．3逐步回歸分析方法

利用SPSS17．0軟件，以單株蟲(chóng)口密度為因變量，X1～X10為自變量進(jìn)行逐步回歸分析，篩選出對(duì)馬尾松毛蟲(chóng)發(fā)生程度影響較大的關(guān)鍵因子，得出回歸方程。

1．2．2．4偏相關(guān)分析方法

采取偏相關(guān)分析方法，即固定其中9個(gè)自變量，分析因變量與另外1個(gè)自變量的相關(guān)性，分析馬尾松毛蟲(chóng)發(fā)生程度與10個(gè)生態(tài)環(huán)境因子的關(guān)系。

2結(jié)果與分析

2．1主成分分析

通過(guò)對(duì)10個(gè)自變量進(jìn)行主成分分析，得出表1、表2的結(jié)果。從表1、表2可以看出，按特征值r＞1的方式能提取3個(gè)主成分，它們能解釋總方差的75．065%，基本上保留了原來(lái)指標(biāo)的信息。旋轉(zhuǎn)后3個(gè)主成分的貢獻(xiàn)量分別為33．127%、28．239%、13．699%。

第1主成分對(duì)林分郁閉度、林木組成、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種、林分起源有絕對(duì)值較大負(fù)荷系數(shù)，它主要概括了林分相關(guān)情況的因子，因此可以命名為林分因子。馬尾松毛蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)與林分群落結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，隨著林分群落結(jié)構(gòu)條件的改變，森林生態(tài)環(huán)境的改善，馬尾松毛蟲(chóng)群落結(jié)構(gòu)也相應(yīng)發(fā)生了顯著的變化［9］。林分起源可分為天然林和人工林，研究區(qū)域的人工林多為松林純林，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生物多樣性低，天敵的制約力小，常易暴發(fā)大面積馬尾松毛蟲(chóng)災(zāi)害。而天然林中生物多樣性較高，能形成較復(fù)雜的生物網(wǎng)，生物之間的相互制約力較大，生態(tài)系統(tǒng)更穩(wěn)定，增強(qiáng)了馬尾松毛蟲(chóng)種群的自控潛能，故災(zāi)害程度較輕。

第2主成分對(duì)平均胸徑、平均樹(shù)高、冠幅有絕對(duì)值較大負(fù)荷系數(shù)，這些因素直接反映植物的長(zhǎng)勢(shì)，因此可以命名為樹(shù)勢(shì)因子。植物的樹(shù)勢(shì)情況越好，對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗能力越強(qiáng)。