［KH－3D］羅志明，尹炯，黃應(yīng)昆，單紅麗，李文鳳，王曉燕，張榮躍

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠(yuǎn)661699)

宿根蔗苗期大螟幼蟲空間動(dòng)態(tài)的地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

［KH－*3D］羅志明，尹炯，黃應(yīng)昆*，單紅麗，李文鳳，王曉燕，張榮躍

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠(yuǎn)661699)

大螟是危害甘蔗較為嚴(yán)重的一類鉆蛀性害蟲。應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，研究了宿根蔗苗期大螟幼蟲田間分布規(guī)律與擴(kuò)散動(dòng)態(tài)，建立了不同調(diào)查時(shí)間在0°、45°、90°、135°等4個(gè)方向上大螟幼蟲的半變異函數(shù)及理論半變異函數(shù)，并用Kriging插值法對(duì)空間分布數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和模擬。結(jié)果表明，大螟幼蟲密度呈單峰型增長，聚集度和隨機(jī)變異隨蟲口密度的增加而減小;大螟幼蟲呈聚集型分布，隨著蟲口密度的升高，聚集度降低，相關(guān)性增強(qiáng)，范圍在5．33～43．59 m;Kriging插值表明蔗苗前期各斑塊間相關(guān)性弱，蔗苗中后期各斑塊間相關(guān)性強(qiáng)。

宿根蔗;大螟;地統(tǒng)計(jì)學(xué);空間動(dòng)態(tài)

大螟Sesamia inferens Walker，屬鱗翅目，夜蛾科，是危害甘蔗較為嚴(yán)重的一類鉆蛀性害蟲［1］。大螟1年發(fā)生5～6代，由于其具有危害期長、繁殖快、鉆蛀危害等特點(diǎn)，必須注重早期的預(yù)警監(jiān)測(cè)及第一、二代的防治工作［2］?？臻g分布是昆蟲種群的重要特征之一，是昆蟲種群的生物學(xué)特性與特定環(huán)境條件相互作用的結(jié)果［3］，研究甘蔗苗期大螟幼蟲的空間分布有助于了解大螟在甘蔗苗期的生態(tài)特性，對(duì)研究大螟種群消長規(guī)律、預(yù)測(cè)未來的發(fā)展趨勢(shì)，指導(dǎo)科學(xué)有效防控大螟具有重要意義。地統(tǒng)計(jì)學(xué)(Geostatistics)是在地質(zhì)分析和統(tǒng)計(jì)分析互相結(jié)合的基礎(chǔ)上形成的一套分析空間相關(guān)變量的理論和方法，主要研究在空間分布上既具有隨機(jī)性，又具有結(jié)構(gòu)性的自然現(xiàn)象，它能最大限度地利用空間數(shù)據(jù)，揭示各種自然現(xiàn)象的本質(zhì)，比經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法更精確，可有效避免系統(tǒng)誤差［4－5］。

采用經(jīng)典生物統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究大螟在不同作物上的分布擴(kuò)散規(guī)律已有報(bào)道。尹炯等［6］利用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了大螟枯心苗的空間分布型及抽樣技術(shù);蘇藝等［7］分析了海南橡膠園磚紅壤光譜反射特征;羅志明等［8］研究了大螟和黃螟在蔗苗上的生態(tài)位及其種間競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系;韓蘭芝等［9］研究了大螟幼蟲田間擴(kuò)散及成蟲飛行能力;敬甫松［10］研究了大螟在玉米田的空間格局及其抽樣技術(shù);覃永嬡等［11］研究了鮮食玉米桂糯518的施肥情況。地統(tǒng)計(jì)學(xué)在昆蟲種群結(jié)構(gòu)研究中已有廣泛的應(yīng)用，Liebhold等［12］根據(jù)不同尺度的變差圖，證明了舞毒蛾卵塊在0．025～50 km內(nèi)聚集;Kemp等［13－14］研究證明了蝗蟲在1～100 km的距離存在空間相關(guān)性;閆香慧等［15］研究了白背飛虱和褐飛虱種群的空間分布特點(diǎn);石根生等［16］研究了馬尾松毛蟲空間格局;巫厚長等［17］研究了煙蚜及其捕食性天敵草間小黑蛛種群空間結(jié)構(gòu);夏鵬亮等［18－19］研究了恩施煙區(qū)煙夜蛾和桃蚜在烤煙田的空間動(dòng)態(tài)，明確了其在各烤煙生育區(qū)的空間格局;黃壽山等［20］應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析了二化螟越冬幼蟲空間分布圖式。

甘蔗種植制度多樣，總體可分為新植蔗和宿根蔗，從種植面積來看，宿根蔗占整個(gè)種植面積的60 %以上［21］。大量的田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，新植蔗大螟蟲源主要來自于周邊蔗園(少量蔗種自帶)，而宿根蔗則是蔗園內(nèi)上年殘留蟲口。昆蟲種群空間動(dòng)態(tài)受蟲源影響［22］，不同的蟲源決定著不同的空間分布和危害水平。本研究應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)宿根蔗園大螟幼蟲空間格局進(jìn)行分析，以期探明其空間聚集程度和時(shí)間擴(kuò)散動(dòng)態(tài)，為預(yù)測(cè)報(bào)和綜合防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 調(diào)查方法

調(diào)查設(shè)于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所試驗(yàn)示范基地(N 23°42'39．9″，E 103°15'43．7″)，海拔1 050 m，屬水田蔗區(qū)。1年宿根，甘蔗品種為云蔗05-211，種植行距1 m。將864 m2(18 m×48 m)的調(diào)查田按1 m×2 m格式分成432個(gè)2 m2的樣方(點(diǎn))，每樣方全部調(diào)查，以大螟危害新增枯心苗數(shù)作為樣點(diǎn)蟲口密度指標(biāo)，并按樣方位置分別記錄。調(diào)查自2012年3月28日開始，直到5月28日甘蔗大培土前結(jié)束。每7～8 d 1次，共調(diào)查9次。調(diào)查日期依次為3月28日、4月5日、4月12日、4月20日、4月28日、5月6日、5月13日、5月21日和5月28日。

1．2 數(shù)據(jù)分析方法

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)用EXCEL統(tǒng)計(jì)，半變異函數(shù)計(jì)算、理論半變異函數(shù)模型擬合和Kriging插值模擬用DPS 14．50軟件完成。

應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)中最常用的半變異函數(shù)來反映大螟幼蟲空間格局及空間相互依賴關(guān)系，同時(shí)對(duì)得到的變異函數(shù)用不同的理論模型進(jìn)行擬合，通過擬合模型中最重要的3個(gè)參數(shù)塊金常數(shù)、變程和基臺(tái)值來反映大螟幼蟲種群分布隨機(jī)部分的空間異質(zhì)性和在某一范圍內(nèi)存在空間相關(guān)性等。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，以東－西為0°方向，分別按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°、90°、135°，共設(shè)置4個(gè)方向進(jìn)行理論半變異函數(shù)擬合，確定最佳理論擬合模型，并計(jì)算出相應(yīng)的塊金值、基臺(tái)值和變程等參數(shù)［23－24］。

空間分布的區(qū)域化變量用Kriging插值法生成分布圖，它是基于區(qū)域化變量理論，當(dāng)獲得了某個(gè)變量的半變異函數(shù)的模擬模型后，可利用樣點(diǎn)觀測(cè)值對(duì)研究區(qū)域上未取樣點(diǎn)的區(qū)域化變量值進(jìn)行最小誤差估計(jì)［23］。

2 結(jié)果與分析

2．1 大螟幼蟲空間分布數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征

不同時(shí)間大螟幼蟲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征見表1。3月底至5月底甘蔗苗期，大螟幼蟲密度呈單峰型增長，峰值出現(xiàn)在5月6日和5月13日，平均密度均為2．24頭/點(diǎn)，最大值14頭/點(diǎn)。大螟幼蟲的平均密度和標(biāo)準(zhǔn)差4月12日前較小，4月28日至5月28日期間，變異系數(shù)前者較大，后者較小。從平均值與最大值的變化趨勢(shì)來看，兩者基本一致，但兩者增幅不同，平均值增幅大于最大值增幅，表明其空間分布的不均勻性隨密度的增大而減小，種群密度的增大一定程度上提高了種群結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。從峰度值和偏度值來看，各調(diào)查時(shí)間大螟幼蟲數(shù)據(jù)均為右偏的分布(偏度＞0)，偏度越大相應(yīng)的峰度越高，且隨調(diào)查時(shí)間的后移，偏度逐漸減小，表明隨著調(diào)查時(shí)間后移，大螟幼蟲空間分布聚集度降低。

表1 大螟幼蟲空間分布的描述性統(tǒng)計(jì)Table 1The descriptive analysis of spatial distribution of S．inferens larvae

表2 不同時(shí)期大螟幼蟲在不同方向上空間特點(diǎn)及模型參數(shù)Table 2Model parameters and spatial patterns of S．inferens larvae in different direstion at the different seedling stages of ratoon cane

各圖橫坐標(biāo)為東向西方向，縱坐標(biāo)為北向南方向，數(shù)值表示樣方位點(diǎn)Abscissa meant the direction of east to west;Ordinate meant the direction of north tosouth;Numerical meant quadrat site圖1大螟幼蟲種群Kriging插值分布Fig．1Kriging of spatial pattern of S．inferens larvae

2．2 大螟幼蟲密度的空間變異

根據(jù)2012年3－5月的9次調(diào)查數(shù)據(jù)，分別計(jì)算不同時(shí)間大螟幼蟲密度在0°、45°、90°、135°方向的實(shí)際半變異函數(shù)，然后利用球形模型、指數(shù)模型、高斯模型、球形+球形套合模型、球形+指數(shù)模型和線性有基臺(tái)模型來擬合4個(gè)方向上的半變異函數(shù)理論模型，確定最佳理論擬合模型，并計(jì)算出相應(yīng)的塊金值、基臺(tái)值和變程等參數(shù)，結(jié)果見表2。

從表2可看出，4月12日前，在4個(gè)方向上半變異理論擬合模型均為球形模型，決定系數(shù)除少數(shù)在0．7～0．8，其余均超過0．8，擬合度較好，屬聚集型分布;4月20日至5月28日，各方向上理論模型以球形模型和指數(shù)模型為多，并伴有線性有基臺(tái)模型和隨機(jī)分布，且大多擬合決定系數(shù)低于0．7，擬合效果差，分布型復(fù)雜。

塊金值、基臺(tái)值和變程等3個(gè)參數(shù)，不同時(shí)間不同方向的參數(shù)值有著各自的特性，從4個(gè)方向的平均值來看，塊金值(9個(gè)時(shí)間的平均值分別為0．76、1．58、4．26、7．76、3．08、2．20、1．21、2．39、2．19)、基臺(tái)值(9個(gè)時(shí)間的平均值分別為0．38、1．30、1．21、2．78、10．84、9．90、2．28、2．73、2．58)和變程(9個(gè)時(shí)間的平均值分別為5．33、7．90、8．59、17．54、43．59、33．72、13．42、16．51、16．68)均與田間蟲口密度變化趨勢(shì)相似，蟲口密度低時(shí)數(shù)值低，隨著蟲口密度的增加數(shù)值逐漸加大。5月13日后，蟲口密度穩(wěn)定在1．81～2．24頭/點(diǎn)，基臺(tái)值穩(wěn)定在2．28～2．73，變程穩(wěn)定在13．42～16．68 m。

在隨機(jī)程度上，4月12日前，隨機(jī)程度均大于0．75，表明此時(shí)空間相關(guān)性較弱;4月20－28日，各方向隨機(jī)程度差異較大，此時(shí)空間相關(guān)性隨不同方向變化較大;5月6－13日，隨機(jī)程度低于0．75，部分方向還低于0．25，表現(xiàn)出較強(qiáng)的空間相關(guān)性;5月21－28日，隨機(jī)程度大于0．75，空間分布隨機(jī)性增加。

2．3 大螟幼蟲種群的空間分布模擬

由圖1可看出，隨著調(diào)查時(shí)間后移，大螟種群聚集斑塊數(shù)量增多，并以長條形斑塊狀向周圍擴(kuò)散。其中，3月28日至4月12日，斑塊數(shù)量雖有增加，但斑塊間的重合度較差，表明此期間新增斑塊與以前斑塊間相關(guān)性較差;4月20日以后斑塊數(shù)量和面積逐漸增加，且相互間的斑塊重合度高，表明此期間大螟種群空間分布相關(guān)性強(qiáng)，且不同調(diào)查時(shí)間的斑塊間相關(guān)性也較強(qiáng)。從種群密度的變化趨勢(shì)來看，隨著種群密度的增加，大螟種群聚集斑塊數(shù)增加，當(dāng)種群密度達(dá)最大值時(shí)(5月6日、5月12日)聚集斑塊已遍布蔗園各處，隨后，斑塊面積逐漸擴(kuò)大，種群分布趨于均勻。

3 討論

蔗苗受大螟危害后形成枯心苗，以大螟危害枯心苗代替蟲口數(shù)量具有一定的代表性［25］。研究發(fā)現(xiàn)，蔗苗前期大螟蟲口密度低，隨著蔗苗的生長，田間蟲源得到了積累，再加上大螟世代數(shù)的增加，繁殖系數(shù)不斷提高，蟲口數(shù)量隨之增加，體現(xiàn)了一般昆蟲發(fā)生的普遍規(guī)律。蟲口密度的最大值與平均值的變化趨勢(shì)完全一致，且蟲口密度的變化幅度大于最大值變化幅度，表明同一田塊大螟幼蟲空間分布隨時(shí)間變化均勻性提高。大螟幼蟲發(fā)生動(dòng)態(tài)呈單峰型，峰值出現(xiàn)在5月6日和5月13日2個(gè)連續(xù)調(diào)查日，可能與這2個(gè)時(shí)段間正值大螟第2代幼蟲盛發(fā)期［1］有關(guān)。從變異系數(shù)、峰度和偏度來看，隨著調(diào)查的后移，數(shù)值逐漸減少，表明蔗苗前期大螟幼蟲聚集度高，隨著蔗苗的生長，大螟聚集度降低，種群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

應(yīng)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行半變異模型擬合，4月12日將整個(gè)甘蔗苗期大致劃分為2個(gè)階段，即4月12日前，在4個(gè)方向上半變異理論擬合模型均為球形模型，且決定系數(shù)大，表現(xiàn)出較強(qiáng)的聚集性;4月12日后，各方向上理論模型以球形模型和指數(shù)模型為多，并伴有線性有基臺(tái)模型和隨機(jī)分布，且大多擬合決定系數(shù)低，擬合效果差，分布型復(fù)雜，這與大螟年度發(fā)生規(guī)律有關(guān)。4月中旬為大螟1代幼蟲發(fā)生高峰期，在此之前由于發(fā)生蟲源單一，分布型較一致，但隨著時(shí)間的后移，1、2代大螟重疊發(fā)生，加上外來蟲源的進(jìn)入，田間分布趨于復(fù)雜。在4個(gè)方向的平均基臺(tái)值和平均變程等參數(shù)方面，它們均隨蟲口密度的增加而增加，直到蔗苗后期穩(wěn)定在一定范圍，即基臺(tái)值穩(wěn)定在2．28～2．73，變程穩(wěn)定在13．42～16．68 m，這反映了大螟區(qū)域化變量的一個(gè)特征。

大螟幼蟲田間分布主要受蟲源影響。通過Kriging插值獲得大螟幼蟲不同時(shí)間的田間分布模擬圖，從圖上可以清晰反映出各自空間分布特征。在蔗苗前期(3月28日至4月12日)斑塊數(shù)量較少，所包含面積小，且各調(diào)查點(diǎn)間重合度較差，在蔗苗中后期(4月20日以后)斑塊數(shù)量多，所包含面積大，且相互間的斑塊重合度較高，進(jìn)一步說明了蔗苗前期大螟幼蟲的聚集性和不穩(wěn)定性。

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(責(zé)任編輯 王家銀)

Geostatistical Study on Spatial Dynamics of Sesamia inferens Walker Larvae in Ratoon Cane Seedling Stage

LUO Zhi-ming，YIN Jiong，HUANG Ying-kun*，SHAN Hong-li，LI Wen-feng，WANG Xiao-yan，ZHANG Rong-yue
(Sugarcane Research Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Yunnan Kaiyuan 661699，China)

Sesamia inferens Walker was a borer pests seriously damaging sugarcane．The spatial pattern and dispersal dynamic of S．inferens Walker larvae were studied in ratoon cane at the seedling stage，and the semivariograms and theoretical semivariogams of S．inferens larvae in the four directions(0°，45°，90°and 135°)were established based on the geostatistical method by using the survey data in the different periods．Isoclines maps of the S．inferens larvae at each stage were plotted by using Kriging interpolation．The results showed that the density of S．inferens larvae showed a unimodal increase，the aggregation and the random variation decreased with the increasing of the density．The population of S．inferens larvae showed an overall clumped distribution，the aggregation decreased and the correction increased with a range of 5．33－43．59 m with the density increased．Kriging interpolation indicated that the corrections between the patches were at the early seedling stage and were strong at the intermediate and late seedling stage．

Ratoon cane;Sesamia inferens Walker;Geostatistics;Spatial dynamics

Q968．1

A

1001－4829(2017)1－0105－06

10．16213/j．cnki．scjas．2017．1．019

2015－03－17

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金(CARS-20-2-2);云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金;云南省科技計(jì)劃項(xiàng)目(2013BB013);云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院院基金(2014CZJC010)

羅志明(1973－)，男，云南華寧人，助理研究員，主要從事甘蔗病蟲害防治研究，kylzm@163．com，*為通訊作者，huangyk64@163．com。