葡萄跳叶甲种群与草间小径蛛种群空间格局比较

葡萄跳叶甲种群与草间小径蛛种群空间格局比较

自然界昆虫群的空间分布栖息地通常具有空间异质性。这一异质性对于正确的采样方法、捕食者和猎物之间的关系、物种内部竞争的原则以及制定合理的害虫管理策略非常重要。前人在研究昆虫的空间格局上做了大量的工作,其研究方法主要有比较频次分布、聚集度指标、扩散型指数等,近年来已有利用地学统计学(geostastics)方法的研究报道,它可以考虑各样方的空间位置,反映聚集强度在空间的变化以及生态环境之间、生物之间是否存在明显的相关性,是一种较为理想的方法。它和经典的方法不同,考虑了样点的位置方向和彼此间的距离,直接测定空间结构相关性和依赖性,可用于研究一定随机性和一定结构性的各种变量的空间分布规律[9,10,11,12,13,14,15,16,17,18]。草间小黑蛛Erigonidiumgraminicola是葡萄跳叶甲Halticachalybea的天敌之一。两者之间空间格局上的关系未见报道,为了分析草间小黑蛛对葡萄跳叶甲在空间的追随关系,作者应用聚集强度指标法和地学统计学的原理和方法进行分析,揭示了它们之间的空间联系以及聚集原因,为葡萄跳叶甲的测报和综合治理提供科学依据。1材料和方法1.1过渡带与暖温带合肥地处江淮腹地丘陵地区,全市地形分为丘陵、岗地和平原圩区三大类,分别占总面积的6.0%、8.3%和85.7%。合肥市属亚热带与暖温带的过渡带,气候温和、四季分明、雨量适中、季风气候显著。太阳能年辐射总量为499.8kj/cm2,年平均日照时数为2030～2160h,年平均气温为15～15.8℃,无霜期为223～235天,平均生长季节长度为296～316天。光能资源丰富,但春季回温快,秋季降温快。多年平均降水量为1000mm左右,主要集中在5～9月份,蒸发量1514.7mm。1.2试验设计与调查方法合肥郊区骆岗镇官塘村(117°12′E,31°52′N),栽植17.3hm2葡萄,选择具有代表性的树龄为8年的葡萄园两处,一处为长势好、管理精细、面积为0.15hm2的葡萄园,一处为长势差、不修剪、不施肥、管理粗放、面积为0.2hm2的葡萄园。其品种均为本省大面积种植的藤稔Vitisvinifera品种,葡萄树下植被以野蔷薇Rosaacicularis、野山楂Crataeguspinnatifida、黄荆Vitexnegundo、飞蓬Erigeronannuus等杂草为主。采取平行跳跃法在两处葡萄园各抽取5行,每行定点6株,每块葡萄园抽取30株,进行全株调查。详细记录草间小黑蛛和葡萄跳叶甲个体数量。两种类型葡萄园同时调查,具体调查时间是4月15、25日,5月12、22、31日,6月12、21日,7月11、24日,8月14日,9月12日和10月15日,两块葡萄园均调查12次。为了考虑管理水平对葡萄园节肢动物群落的持续影响,试验用的两块葡萄园2002年按常规管理;2003年管理粗放的葡萄园不修枝、不施肥、只施农药,2004年不修枝、不施肥、不施药、不除草;2003年管理的葡萄园,按常规措施管理,2004年仍按常规措施管理,但不施用化学农药、不中耕除草。1.3分析1.3.1拟合半变异函数的拟合条件根据区域化变量理论,在空间上昆虫种群数量是区域化变量,可用区域化变量理论和方法进行研究,通过计算葡萄跳叶甲及草间小黑蛛的实验半变异函数、拟合半变异函数模型,用半变异函数的结构来描述它们的空间格局及空间相关R*(h)关系。对于观测的数据系列样本半变异函数值用下式计算:其中,N(h)是被h分割的数据对(xi,xi+h)的对数,z(xi)和z(xi+h)分别是点xi和xi+h处样本的测量值,h是分割两样点的距离。半变异函数的3个重要参数为基台值、变程或称空间依赖范围和块金值。基台值是系统或系统属性中最大的变异,当半变异函数R(h)达到基台值时的间隔距离a称为变程。块金值表示区域化变量在小于抽样尺度时非连续变异,可表示种群的异质性。这种异质性是由环境异质性和取样异质性决定的,又称异质系数。拟合半变异函数R(h)常用的理论模型有直线、抛物线、球型、指数型和高斯型,球型、指数型半变异函数说明所研究的种群属聚集分布。非水平线型的半变异函数表明种群是中等程度的聚集分布,其空间依赖范围超过研究尺度。如果是随机分布,则R(h)随距离无一定规律性变化。完全随机或均匀的数据,R(h)呈水平直线或稍有斜率,表明在抽样尺度下没有空间相关性。1.3.2葡萄跳叶甲和草间小蛛的空间格局用Poisson扩散系数C、丛生指数I、聚块性指数Iw、负二项分布中的K指数、久野指数CA、森下指数Iσ判断葡萄跳叶甲和草间小黑蛛的空间格局。1.3.3c/c2s11/s12/s12/s12/s12/2m用David等提出的比较两个总体聚集强度的公式W=-1/2ln(c1/c2)‚C1=S21/ˉx1‚C2=S22/ˉx2,若│W│>2.5×√n-1,则按5%水平认为两者之间聚集强度显著不同。其中S21、S22和ˉx1‚ˉx2为两个集团的方差和均数。1.3.4种群聚集均数物种种群在空间的聚集原因,即可能受环境因素影响,亦可能是物种本身行为特性的聚集习性所致,运用Blackith(1961)的种群聚集均数λ检验葡萄跳叶甲和草间小黑蛛的聚集原因。聚集均数λ的计算公式为:λ=(ˉx/2Κ)r,其中K系负二项分布的指数K值,r是具有自由度等于2K的x2分布的函数,概率值为0.5,当λ<2时,物种聚集的原因可能是由于某些环境因素所致;当λ≥2时,物种聚集的原因可能是物种本身的聚集行为所致。2结果与分析2.1葡萄跳叶甲和草间私家车蛛物种组成及数量2004年4～10月两种类型葡萄园节肢动物群落各同时调查12次,管理的葡萄园植食类害虫共974头,数量最多是叶甲科的葡萄跳叶甲为491头,其次是蚜科143头,盲蝽科54头,其它科数量较少;捕食类天敌共852头,数量最多的是微蛛科的草间小黑蛛共246头,其次是瓢虫科162头,肖蛛科59头,蟹蛛科39头,草蛉科42头,其它科数量较少。管理粗放的葡萄园植食类害虫共551头,葡萄跳叶甲234头,蚜科125头,盲蝽科82头;捕食类天敌共502头,草间小黑蛛148头,瓢虫科123头,肖蛛科16头,蟹蛛科33头,草蛉科31头。两种类型葡萄园害虫均是以葡萄跳叶甲数量最多,天敌均是以草间小黑蛛数量最多。4月15日、4月25日、5月12日、9月12日和10月15日5次调查两种类型葡萄园草间小黑蛛数量极少,5月12日葡萄跳叶甲零星发生,9月12日和10月15日数量极少。本研究中葡萄跳叶甲和草间小黑蛛的数量在同一时期均较多,其中管理的葡萄园为5月22日、6月21日、7月11日、7月24日、8月14日及管理粗放的葡萄园的5月31日、6月21日和7月24日的葡萄跳叶甲和草间小黑蛛的种群资料,运用地学统计学和聚集强度指数等计算方法进行空间格局分析及其联系的分析。将调查所得数据整理、编程,计算得出的葡萄跳叶甲不同时期的实验半变异函数值R*(h)见表1。经EXCEL软件分析比较后得出不同时期葡萄跳叶甲种群的理论半变异函数的最优拟合模型为球形,各项参数如表2。分析结果表明,不同时期的半变异函数皆为球型,均为聚集分布。将6月21日结果绘成半变异函数曲线图(图1),6月21日管理的葡萄园葡萄跳叶甲的半变异函数在8.508时达到基台值,表明变程可达8.508,其空间格局呈聚集型分布,空间结构可用模型R4(h)=-2.7747h3+23.4810h2-49.1310h+47.2400拟合;6月21日管理粗放的葡萄园葡萄跳叶甲的半变异函数在7.336,即样点间的依赖性距离可达7.336,空间格局呈聚集型分布,空间结构可用模型R5(h)=-1.9261h3+15.1760h2-33.5900h+35.6330拟合。2.2草间私家车半变异函数草间小黑蛛种群不同时期的实验半变异函数R*(h)及理论半变异函数的拟合模型与相关参数见表3和表4。不同时期草间小黑蛛种群数量的空间结构见图1,其半变异函数曲线皆为球形,均为聚集分布,将6月21日结果绘成半变异函数曲线图(图1),管理的葡萄园6月21日草间小黑蛛的半变异函数在6.434达到基台值,变程为6.434,空间格局呈聚集分布,空间结构可用模型R5(h)=-0.2223h3+1.7227h2-4.1820h+6.0160拟合,6月21日管理粗放葡萄园草间小黑蛛的半变异函数在6.280达到基台值,其变程为6.280,空间格局也呈聚集分布,空间结构可用模型R6(h)=-0.0311h3+0.2043h2-0.3631h+1.5530拟合。2.3葡萄跳叶甲和草间小蛛空间格局的特征将5月22日、5月31日、6月21日、7月11日、7月24日和8月14日两种管理水平葡萄园葡萄跳叶甲和草间小黑蛛的空间格局用聚集强度指数进行分析。结果显示,8次调查的葡萄跳叶甲和草间小黑蛛空间格局均为聚集格局,两种群空间格局之间的│W│均小于13.4629(表5),表明葡萄跳叶甲和草间小黑蛛空间格局之间差异不显著,即两者之间空间格局一致,和地学统计学的分析结果一致。由表5可看出λ均小于2,表明该天敌的聚集是某些环境因子所致,可以认为是葡萄跳叶甲引起的。葡萄跳叶甲的聚集原因,除了6月21日和7月24日外,λ均小于2,说明是某些环境因子所致,但6月21日和7月24日葡萄跳叶甲的λ大于2,这时的平均密度大于2头/株。3基于聚集强度指标分析方法,主要从空间本研究采用地学统计学法和聚集强度指标法分析草间小黑蛛和葡萄跳叶甲之间的空间关系,两者的分析结果一致。地学统计学方法是在地质分析和统计分析互相结合的基础上形成的一套分析空间