煙蚜種群空間結(jié)構(gòu)模型的空間分析

煙蚜種群空間結(jié)構(gòu)模型的空間分析

1種群結(jié)構(gòu)特性每一個動物組都需要特定的空間。動物組的空間模型揭示了每個動物組的行為習(xí)慣和不同環(huán)境因素的重復(fù)影響、選擇棲息地的內(nèi)部特征和空間結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性。在確定正確的抽樣方法并確定種群密度時，我們可以了解捕食者之間的關(guān)系，了解物種內(nèi)部和之間的競爭原則，并提出合理的害蟲管理策略。在之前的空間結(jié)構(gòu)分析中，通常使用離散分布理論和分布指數(shù)法。這種相似之處在于，通過樣本頻率分布、平均值差分關(guān)系及其相應(yīng)的評估標(biāo)準(zhǔn)，確定了空間分布模型。本質(zhì)上是統(tǒng)計模型，忽視了樣本的空間位置和方向，不能區(qū)分不同空間模型之間的差異，不能受到樣本方和樣本區(qū)大小的影響。地統(tǒng)計學(xué)是以區(qū)域化變量理論為基礎(chǔ)的空間統(tǒng)計,其應(yīng)用已擴展到分析各種自然現(xiàn)象的空間異質(zhì)性和空間格局,描述空間格局的相互關(guān)系和依賴性,全面了解具有一定隨機性和結(jié)構(gòu)性的各種變量的空間格局規(guī)律[1,2,5,6,8,10,11,12,13,14,15,17,18,19,20,24,29,30].煙蚜(Myzuspersicae)是世界范圍內(nèi)危害性最大的煙草害蟲,草間小黑蛛(Erigonidiumgraminicula)是煙蚜的重要捕食性天敵之一.本文應(yīng)用地統(tǒng)計學(xué)的原理和方法,分析了煙蚜及其捕食性天敵草間小黑蛛種群的空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系.2材料和方法2.1調(diào)查樣本設(shè)置2001年6月13日、21日和28日,在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)經(jīng)濟技術(shù)學(xué)院教學(xué)試驗農(nóng)場煙田,調(diào)查樣田面積為0.33hm2,以1m×1m的網(wǎng)格,調(diào)查12行(南北方向),每行8株(東西方向),共96株,記載每株煙上煙蚜和草間小黑蛛的數(shù)量.煙草按常規(guī)栽培措施管理,不施用殺蟲劑.2.2種群空間相關(guān)變質(zhì)性根據(jù)區(qū)域化變量的理論,采用區(qū)域化變量理論和方法進行研究.通過計算煙蚜和草間小黑蛛種群的實驗半變異函數(shù)、擬合半變異函數(shù)模型、分析半變異函數(shù)結(jié)構(gòu)來描述其空間結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系.對于觀察的數(shù)據(jù)系列z(xi),i=1,2,3,……,n,樣本半變異函數(shù):R(h)=12N(h)∑[z(xi)?z(xi+h)]2R(h)=12Ν(h)∑[z(xi)-z(xi+h)]2.其中,N(h)是被h分割的數(shù)據(jù)對(xi,xi+h)對數(shù),z(xi)和z(xi+h)分別是在點xi和(xi+h)處樣本的測量值,h是分割兩樣點的距離.半變異函數(shù)的3個重要參數(shù)為基臺值、變程或稱空間依賴范圍和塊金值.當(dāng)半變異函數(shù)R(h)的值隨著間隔距離h的增大,從非零值達到一個相對穩(wěn)定的常數(shù)時,該常數(shù)稱基臺值C0+C,當(dāng)間隔距離h=0時,R(0)=C0,該值稱為塊金值或塊金方差.基臺值是系統(tǒng)或系統(tǒng)屬性中最大的變異,當(dāng)半變異函數(shù)R(h)達到基臺值時的間隔距離a稱為變程,在種群生態(tài)中變程可指示種群空間的相關(guān)距離.變程表示在h≥a以后,區(qū)域化變量z(x)空間相關(guān)性消失,空間格局由聚集型轉(zhuǎn)為隨機型.塊金值表示區(qū)域化變量在小于抽樣尺度時非連續(xù)變異,由區(qū)域化變量的屬性,或測量誤差決定.在種群生態(tài)中,塊金值可表示種群的異質(zhì)性.這種異質(zhì)性是由環(huán)境異質(zhì)性和取樣誤差所導(dǎo)致的,又稱為異質(zhì)系數(shù).3結(jié)果與分析3.1煙嗪種群空間分布3次定點調(diào)查的數(shù)據(jù),經(jīng)編程計算得出不同時期煙蚜種群實驗半變異函數(shù)值R(h)(表1),空間結(jié)構(gòu)模型和特征參數(shù)如表2.6月13日、21日和28日煙蚜種群數(shù)量呈明顯的空間結(jié)構(gòu)(圖1),可從實驗半變異函數(shù)中(表1)得到反映,擬合半變異函數(shù)模型均為球型(表2),空間格局均呈高度聚集型分布.3次調(diào)查的煙蚜種群數(shù)量的空間結(jié)構(gòu)可分別用球型模型擬合:R1(h)=10281.36+1895.46(1.5(h/4.1495)-0.5(h/4.1495)3)R2(h)=31718.62-2239.95(1.5(h/3.5090)-0.5(h/3.5090)3)R3(h)=300216.3+3217.35(1.5(h/2.0252)-0.5(h/2.0252)3)3次所測的煙蚜種群異質(zhì)系數(shù)和空間相關(guān)距離分別為10281.36、31718.62、300216.30和4.1495、3.5090、2.0252,空間依賴性系數(shù)分別為12176.81、29478.67和303433.7(表2),表明在煙草旺長時間段內(nèi),煙蚜種群的空間異質(zhì)性大,且具有明顯的時間異質(zhì)性,空間相關(guān)距離近,空間依賴性強;這是由于煙草營養(yǎng)生長豐盛,無翅蚜種群數(shù)量急劇增長所致.3.2草間東北部小波單次煙株間的空間相關(guān)距離和空間依賴性分析6月13日、21日和28日草間小黑蛛種群數(shù)量呈明顯的空間結(jié)構(gòu)(圖1),可從實驗半變異函數(shù)中(表1)得到反映,擬合半變異函數(shù)模型也均為球型(表2),空間格局均呈高度聚集型分布.3次調(diào)查的草間小黑蛛種群數(shù)量空間結(jié)構(gòu)分別用球型模型擬合:R4(h)=4.4134+1.4033(1.5(h/4.8983)-0.5(h/4.8983)3)R5(h)=2.1668+0.1489(1.5(h/3.7328)-0.5(h/3.7328)3)R6(h)=1.4482+0.2459(1.5(h/4.6241)-0.5(h/4.6241)3)3次調(diào)查的草間小黑蛛種群的異質(zhì)系數(shù)和空間的相關(guān)距離分別為4.4134、2.1668、1.4482和4.8983、3.7328、4.6241,空間依賴性系數(shù)分別為5.8167、2.3156、1.6941(表2),表明在煙草旺長時間段內(nèi),草間小黑蛛種群的空間異質(zhì)性小,具有時間異質(zhì)性,空間相關(guān)距離近,空間依賴性弱.這可能與草間小黑蛛追隨煙蚜且易在煙株間活動習(xí)性有關(guān).4影響煙嗪種群空間格局的因素對煙草旺長階段不同時期煙蚜和草間小黑蛛種群數(shù)量進行地統(tǒng)計學(xué)研究,得出不同時期煙蚜種群的空間格局均呈聚集分布,其擬合半變異函數(shù)皆為球型曲線,空間異質(zhì)性大,且具有時間異質(zhì)性,空間相關(guān)距離近,空間依賴性強;不同時期草間小黑蛛種群的空間格局也均呈聚集分布,其擬合半變異函數(shù)皆為球型曲線,空間異質(zhì)性小,具有時間異質(zhì)性,空間相關(guān)距離近,空間依賴性弱.此研究結(jié)果可分析影響煙蚜種群空間結(jié)構(gòu)變化的重要環(huán)境因子,確定煙蚜危害的適宜條件和區(qū)域,評價捕食性天敵草間小黑蛛對煙蚜的自然控制作用.地統(tǒng)計學(xué)作為一種分析工具,與其它空間理論分布分析方法是相互補充的.地統(tǒng)計學(xué)只形象地描述了