桃蚜種群和草間小徑蛛種群空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間相關(guān)性分析

桃蚜種群和草間小徑蛛種群空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間相關(guān)性分析

1空間格局的確定—引言空間模型是種群的重要特征之一。研究空間模型可以揭示種群的空間結(jié)構(gòu)、種子下結(jié)構(gòu)的狀態(tài)以及物種之間的空間關(guān)系。這是抽樣技術(shù)的理論基礎(chǔ)，以前的研究方法基于采樣頻率分布或平均值和方程。差關(guān)系及其相應(yīng)的判定準(zhǔn)則確定空間格局,用地學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究種群空間格局,考慮了樣點(diǎn)的位置和彼此距離,直接測定空間結(jié)構(gòu)相關(guān)性和依賴性,克服了過去空間格局傳統(tǒng)研究方法的缺陷,用于研究有一定隨機(jī)性和結(jié)構(gòu)性的各種變量和空間分布規(guī)律是一種較為理想的方法[1,4,8,10,11,14,16,19,21,23,24].本文應(yīng)用地學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和方法研究李樹上桃蚜(Myzuspersicae)及其天敵草間小黑蛛(Erigonidiumgraminicola)的空間分布,以揭示其空間分布型及其空間關(guān)系.2材料和方法2.1選枝條以規(guī)定枝條在肥東共青林場選取樣地,南北為行.采用平行跳躍法,株行距離為4m×4m,共抽取樣樹30株,分3行每行10株;每樹在東、南、西、北4個(gè)方位和上、中、下3層各取一代表性枝條,以一年生為主;調(diào)查每個(gè)枝條從梢部向內(nèi)30cm長度內(nèi)桃蚜和草間小黑蛛的種群數(shù)量,同時(shí)對樣地情況作詳細(xì)記錄.調(diào)查工作自2003年3月至11月.具體安排:2003年3月,1次/月,4～6月,2次/月;7月～11月,1次/月,共調(diào)查12次,其間果園按正常管理措施管理,但不施化學(xué)農(nóng)藥.2.2半變異函數(shù)的一般描述根據(jù)區(qū)域化變量的理論,在空間上,昆蟲種群數(shù)量是區(qū)域化變量.因此,可用區(qū)域化變量理論和方法進(jìn)行研究.本文通過計(jì)算桃蚜和草間小黑蛛種群的實(shí)驗(yàn)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)來描述其空間格局和空間相關(guān)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)=用公式計(jì)算:R*(h)=[1/2N(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)的對數(shù),z(xi)和z(xi+h)分別是在點(diǎn)xi和點(diǎn)xi+h處樣本的測量值,h是分割兩樣點(diǎn)的距離.半變異函數(shù)有3個(gè)重要參數(shù),即基臺(tái)值、變程和塊金值.變程指在變異函數(shù)的值達(dá)到平衡時(shí)的空間間隔距離,基臺(tái)值指達(dá)到平衡時(shí)的變異函數(shù)值,塊金值是指變異曲線被延伸至間隔間距為零時(shí)的截距.這3個(gè)參數(shù)可反映昆蟲種群空間格局或空間相關(guān)類型,給出該空間相關(guān)的范圍,幾種常用的理論模型如球型、指數(shù)型、高斯型和線型都可擬合實(shí)驗(yàn)半變異函數(shù).球型半變異函數(shù)說明所研究的種群是聚集分布,它的空間結(jié)構(gòu)是當(dāng)樣點(diǎn)間隔距離達(dá)到變程之前時(shí),樣點(diǎn)的空間依賴性隨樣點(diǎn)間距離增大而逐漸降低.指數(shù)型與球型模型類似,但其基臺(tái)值是漸近線,非水平直線型的半變異函數(shù)表明種群是中等程度的聚集分布,其空間依賴范圍超過研究尺度.如果是隨機(jī)分布,則R*(h)隨距離無一定規(guī)律性變化,完全隨機(jī)或均勻的數(shù)據(jù),R*(h)呈水平直線或稍有斜率,塊金值等于基臺(tái)值,表明抽樣尺度下沒有空間相關(guān)性.3結(jié)果與分析3.1桃改后半變異函數(shù)擬合模型3月22日調(diào)查的桃蚜種群數(shù)量為零,將從2003年4～11月的11次調(diào)查結(jié)果計(jì)算出的桃蚜種群半變異函數(shù)值R*(h)列于表1.對桃蚜空間種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,6月27日和11月22日此兩次的半變異函數(shù)擬合模型為直線,表明此兩次種群的空間分布為均勻分布或隨機(jī)分布,其余9次半變異函數(shù)擬合模型均為球形,表明此9次李園桃蚜種群的空間分布是聚集分布,如表2所示.桃蚜不同時(shí)期11個(gè)半變異函數(shù)擬合模型具有較高的決定系數(shù),其變化范圍0.5607～0.9363,表明實(shí)際半變異函數(shù)值與理論曲線的擬合度極高;4月6日、6月8日、8月27日和9月21日的模型及其擬合曲線如圖1A所示.不同時(shí)期桃蚜種群半變異函數(shù)的變程RSD(m)即為樣點(diǎn)間的空間依賴性距離,其變動(dòng)范圍為4.173903～34.78371,如表2所示.3.2草間小蛛種群的空間分布不同時(shí)期的草間小黑蛛半變異函數(shù)值列于表3,以此為實(shí)際值對理想半變異函數(shù)最優(yōu)模型進(jìn)行擬合,如圖1B所示.草間小黑蛛空間種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示,5月21日、5月31日及10月19日、11月22日4次的半變異函數(shù)擬合模型為直線,表明此4次種群的空間分布為均勻分布或隨機(jī)分布,其余8次半變異函數(shù)擬合模型均為球形,表明此8次李園草間小黑蛛種群的空間分布是聚集分布(表4).草間小黑蛛不同時(shí)期12個(gè)半變異函數(shù)擬合模型具有較高的決定系數(shù),其變化范圍0.1708～0.9462,4月6日、6月8日、8月27日和9月21日的模型及其擬合曲線如圖1B所示.不同時(shí)期草間小黑蛛種群半變異函數(shù)的變程RSD(m)即為樣點(diǎn)間的空間依賴性距離,其變動(dòng)范圍為2.3169～42.00711(表4).4不同時(shí)期桃/桃品種的優(yōu)勢種難以有效控制的生物學(xué)特性通過對本研究12次調(diào)查結(jié)果分析,李園節(jié)肢動(dòng)物群落中天敵共有1890只,其中100只以上的天敵有瓢蟲科124只,蟹蛛科176只,肖蛸科101只,微蛛科1236只,微蛛科主要是草間小黑蛛,占調(diào)查的天敵總數(shù)的65.39%.李園節(jié)肢動(dòng)物群落中害蟲共有6912只,其中100只以上的害蟲有刺蛾科108只,毒蛾科208只,葉甲科441只,蚜科5703只,蚜科主要是桃蚜,占調(diào)查的害蟲總數(shù)的82.51%.王昌貴等、周瓊等、蔣金妹等研究表明,草間小黑蛛可捕食松大蚜、棉蚜、槐蚜和桃蚜等同翅目蚜科害蟲.利用昆蟲種群空間格局的經(jīng)典方法難以區(qū)別不同空間格局的差別,地學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析昆蟲空間格局可以避免上述問題.對不同時(shí)期桃蚜及草間小黑蛛種群的地學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析可以看出,除6月27日和11月22日外,其余時(shí)間桃蚜種群的空間格局均呈聚集分布,其半變異函數(shù)皆為球型曲線,變程在4.173908～34.7873cm之間,這是因?yàn)橐欢臻g和時(shí)間中環(huán)境因子或自然資源的供應(yīng)最適宜其生活,同時(shí)社會(huì)行為的結(jié)果有利于其生存和繁殖,個(gè)體聚集在一起又保持相當(dāng)距離,以維持彼此食物和環(huán)境資源的平衡.除5月21日、5月31日、10月19日和11月22日外,草間小黑蛛種群亦呈聚集分布,其理論半變異函數(shù)曲線圖與桃蚜種群理論半變異曲線圖形狀相同,變程在2.3169～42.0071cm之間,不同時(shí)期草間小黑蛛種群變程的變化趨勢與桃蚜種群變程的變化趨勢一致.通過地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,調(diào)查的11次數(shù)據(jù),草間小黑蛛有7次為聚集格局,桃蚜有9次為聚集格局,草間小黑蛛和桃蚜同時(shí)都為聚集格局的有6次,占桃蚜聚集格局總次數(shù)的67%,占草間小黑蛛聚集格局總次數(shù)的86%,害蟲聚集格局是一種最佳的防御天敵,