桃蚜種群和草間小徑蛛種群空間結(jié)構(gòu)和時間相關(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)的判定準則確定空間格局,用地學(xué)統(tǒng)計學(xué)方法研究種群空間格局,考慮了樣點的位置和彼此距離,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,同時對樣地情況作詳細記錄.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行研究.本文通過計算桃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xi和點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)有3個重要參數(shù),即基臺值、變程和塊金值.變程指在變異函數(shù)的值達到平衡時的空間間隔距離,基臺值指達到平衡時的變異函數(shù)值,塊金值是指變異曲線被延伸至間隔間距為零時的截距.這3個參數(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驗半變異函數(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)是當樣點間隔距離達到變程之前時,樣點的空間依賴性隨樣點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.如果是隨機分布,則R*(h)隨距離無一定規(guī)律性變化,完全隨機或均勻的數(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.桃蚜不同時期11個半變異函數(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.不同時期桃蚜種群半變異函數(shù)的變程RSD(m)即為樣點間的空間依賴性距離,其變動范圍為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期的草間小黑蛛半變異函數(shù)值列于表3,以此為實際值對理想半變異函數(shù)最優(yōu)模型進行擬合,如圖1B所示.草間小黑蛛空間種群結(jié)構(gòu)進行分析,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).草間小黑蛛不同時期12個半變異函數(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.不同時期草間小黑蛛種群半變異函數(shù)的變程RSD(m)即為樣點間的空間依賴性距離,其變動范圍為2.3169～42.00711(表4).4不同時期桃/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)計學(xué)方法分析昆蟲空間格局可以避免上述問題.對不同時期桃蚜及草間小黑蛛種群的地學(xué)統(tǒng)計學(xué)分析可以看出,除6月27日和11月22日外,其余時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,這是因為一定空間和時間中環(huán)境因子或自然資源的供應(yīng)最適宜其生活,同時社會行為的結(jié)果有利于其生存和繁殖,個體聚集在一起又保持相當距離,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,