洪 波, 張 鋒, 李英梅, 張淑蓮, 陳志杰

(陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所, 西安 710043)

食芽象甲成蟲(chóng)在陜北棗園的空間分布格局

洪 波, 張 鋒, 李英梅, 張淑蓮, 陳志杰*

(陜西省生物農(nóng)業(yè)研究所, 西安 710043)

為有效防控食芽象甲ScythropusyasumatsuiKnoetMorimoto在陜西榆林地區(qū)棗園的危害,在田間調(diào)查的基礎(chǔ)上,使用Iwao回歸分析法、Taylor 冪法則和5種常用指標(biāo)參數(shù),探明了成蟲(chóng)在不同棗園樣地中的分布格局、理論抽樣數(shù)及成蟲(chóng)的序貫抽樣方法。食芽象甲成蟲(chóng)在棗樹(shù)上的空間格局為聚集型,個(gè)體間相互吸引,其聚集性隨密度的增大而增加。對(duì)成蟲(chóng)進(jìn)行序貫抽樣,當(dāng)每株成蟲(chóng)達(dá)到30頭,置信水平為1.96時(shí),序貫抽樣進(jìn)行抽樣的防治下限與上限方程分別為:d0=30n-34.33和d1=30n+34.33,當(dāng)調(diào)查10株棗樹(shù)上的蟲(chóng)數(shù)超過(guò)409頭時(shí),需要進(jìn)行防治。食芽象甲成蟲(chóng)空間分布型及抽樣方法的確定,對(duì)于揭示該蟲(chóng)的種群空間結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài),提高田間測(cè)報(bào)準(zhǔn)確率及防治效果都具有十分重要的意義。

食芽象甲; Iwao指數(shù); Taylor指數(shù); 序貫取樣; 空間分布; 防治閾值

食芽象甲ScythropusyasumatsuiKnoetMorimoto又名棗飛象,是棗樹(shù)上一種重要的食芽害蟲(chóng)。在全國(guó)各棗區(qū)均有發(fā)生,在我國(guó)北方棗產(chǎn)區(qū)主要以陜西、山西、甘肅、寧夏、河南、河北等省發(fā)生比較普遍[1-6]。食芽象甲在我國(guó)1年發(fā)生1代,是棗樹(shù)上出現(xiàn)最早的災(zāi)害性害蟲(chóng)。在陜北棗區(qū)主要為4月下旬到5月下旬成蟲(chóng)上樹(shù)為害棗芽和嫩葉,當(dāng)蟲(chóng)口密度較大時(shí),可將棗樹(shù)嫩芽全部吃光,造成棗樹(shù)二次萌芽,開(kāi)花延遲,果實(shí)變小,導(dǎo)致棗果大量減產(chǎn)及品質(zhì)下降[5-6]。

近年來(lái),有關(guān)食芽象甲預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)與防治方法研究的報(bào)道較多[7-10],對(duì)于食芽象甲的空間分布型的研究,僅有食芽象甲幼蟲(chóng)的空間分布格局的研究報(bào)道[4,11],而成蟲(chóng)的空間分布型則未見(jiàn)報(bào)道。由于食芽象甲幼蟲(chóng)主要在棗園的土壤中分布,成蟲(chóng)主要分布在棗樹(shù)上,兩者空間分布差異較大,有完全不同的活動(dòng)特點(diǎn),且成蟲(chóng)為害棗樹(shù)嫩芽,是造成棗樹(shù)生長(zhǎng)緩慢及減產(chǎn)的主要蟲(chóng)態(tài),因此,對(duì)食芽象甲成蟲(chóng)在棗樹(shù)上的空間分布型進(jìn)行研究,并提出田間防治指標(biāo),對(duì)于揭示該蟲(chóng)的種群空間結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài),提高田間預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率及防治效果都具有十分重要的意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于陜西省榆林市佳縣,該縣在陜西省東北部黃河中游西岸,榆林市東南部,東與陜西臨縣隔黃河相望。屬大陸性半干旱季風(fēng)氣候區(qū),年均日照時(shí)數(shù)2 710.7 h,年均氣溫10.2℃,年均降水量386.6 mm。該縣為陜西省紅棗種植面積最大的地區(qū)之一,全縣紅棗種植面積超過(guò)2.8萬(wàn)hm2[12]。

1.2 調(diào)查方法

于2016 年5月上旬在食芽象甲成蟲(chóng)為害盛期,選取佳縣佳蘆鎮(zhèn)和通鎮(zhèn)具有代表性的棗園樣地10塊進(jìn)行調(diào)查,每塊樣地面積為4～5 hm2,棗樹(shù)品種為當(dāng)?shù)仄贩N‘木棗’,樹(shù)齡約10～20年,樹(shù)高2～3 m,栽植株行距為2 m×4 m。調(diào)查采用Z字形取樣法,每塊樣地選擇10株樹(shù)冠大小一致的棗樹(shù)為一樣方,每株棗樹(shù)在樹(shù)冠下層?xùn)|、西、南、北四個(gè)方向各取50 cm長(zhǎng)二次枝1枝,統(tǒng)計(jì)樹(shù)枝上食芽象甲成蟲(chóng)數(shù)量。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 空間分布型

1.3.1.1Iwao回歸分析法

采用Iwao[13]提出的生物種群空間分布方程:m*=α+βm,其中m為平均蟲(chóng)口密度,m*為種群平均擁擠度;α為分布基本成分的平均擁擠度:當(dāng)α=0時(shí),分布的基本成分為單個(gè)個(gè)體;α>0 時(shí),個(gè)體間相互吸引,分布的基本成分為個(gè)體群;α<0 時(shí),個(gè)體間相互排斥。β為基本成分的空間分布型:β>1時(shí)為聚集分布;β=1時(shí)為隨機(jī)分布;β<1時(shí)為均勻分布。

1.3.1.2Taylor 冪法則

Taylor[14]發(fā)現(xiàn)并提出平均蟲(chóng)口密度(m)與樣本方差(S2)的對(duì)數(shù)值之間存在如下回歸關(guān)系式:lgS2=lgα+βlgm,其中α是一個(gè)與樣本大小及計(jì)算方法相關(guān)的因子,受環(huán)境異質(zhì)性影響;β為聚集特征性指數(shù),表示m增加時(shí)S2的增長(zhǎng)率。其中,當(dāng)lgα=0,β=1時(shí),種群在任何密度下均為隨機(jī)分布;當(dāng)lgα>0,β=1時(shí),種群在任何密度下均為聚集分布,但聚集度不因種群密度的改變而變化;當(dāng)lgα>0,β>1時(shí),種群在任何密度下均為聚集分布,聚集度隨種群密度增加而增大;當(dāng)lgα>0,β<1時(shí),種群密度越高,分布越均勻。

1.3.1.3聚集度指標(biāo)

計(jì)算每塊棗園樣地的食芽象甲成蟲(chóng)平均密度m(頭/株)和樣本方差S2,采用以下5種常用指標(biāo)測(cè)定食芽象甲成蟲(chóng)的空間分布型:聚塊性指標(biāo)(m*/m)、擴(kuò)散系數(shù)(C=S2/m)、叢生指標(biāo)(I=S2/m-1)、Cassie指標(biāo)(CA=(S2-m)/m2)、負(fù)二項(xiàng)分布值(K=m2/(S2-m))。各指標(biāo)取值范圍與分布型的關(guān)系如表1所示[15]。

表1聚集度指標(biāo)取值范圍與空間分布型的關(guān)系

Table1Therelationshipsbetweenthevaluerangeofaggregationindicesandspatialdistributionpattern

聚集度指標(biāo)Aggregationindex指標(biāo)取值范圍Indices’valuerange聚集分布Aggregateddistribution隨機(jī)分布Randomdistribution均勻分布Uniformdistributionm?/m>1=1<1C>1=1<1I>0=0<0CA>0=0<0K>0and<8≥8<0

1.3.2 聚集原因分析

應(yīng)用Blackith[16]種群聚集均數(shù)(λ)來(lái)分析食芽象甲成蟲(chóng)的聚集原因。方程為:λ=mγ/2k,m為食芽象甲成蟲(chóng)平均密度,k為負(fù)二項(xiàng)分布式中K值平均值,γ為χ2分布表中自由度為2k時(shí)P=0.5概率值所對(duì)應(yīng)的χ2值。當(dāng)λ<2時(shí),其聚集是由于環(huán)境作用而不是由于昆蟲(chóng)本身的聚集習(xí)性引起;當(dāng)λ≥2時(shí),其聚集是由于上述兩種原因同時(shí)決定,或其中一個(gè)原因決定的。

1.3.3 理論抽樣數(shù)

理論抽樣數(shù)模型采用Iwao提出的理論抽樣數(shù)計(jì)算公式:n=(t2/D2)[(α+1)/m+β-1],確定不同蟲(chóng)口密度時(shí)的最佳理論抽樣數(shù)。其中n為最佳抽樣數(shù),m為平均密度,t為一定概率下的置信水平(當(dāng)P=95%時(shí),t=1. 96),α、β為Iwao回歸模型中的截距和斜率,D為允許誤差值,通常取值為0.1～0.3。

1.3.4 序貫抽樣模型

采用Iwao提出的序貫抽樣方程:

其中:n為田間抽樣數(shù),m0為防治指標(biāo),d0和d1分別為累積蟲(chóng)數(shù)的下限和上限計(jì)算值,t為一定概率下的置信水平(當(dāng)P=95%時(shí),t=1. 96)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)所獲數(shù)據(jù)均由統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS(22.0)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 食芽象甲成蟲(chóng)的空間分布型

從食芽象甲的蟲(chóng)口密度來(lái)看,10塊樣地均受到不同程度的成蟲(chóng)危害,其中樣地1的成蟲(chóng)密度最高,達(dá)到26.3頭/株,樣地2次之,17.8頭/株,密度最低的是樣地7,為1.9頭/株。從棗樹(shù)受害株率來(lái)看,樣地1和樣地4的受害率最高,達(dá)到了100.0%,樣地3、7、9、10的受害率最低,也都達(dá)到了70.0%,10塊樣地的棗樹(shù)平均受害率為84.0%(表2),說(shuō)明佳縣棗園受食芽象甲為害非常嚴(yán)重。

由表2可知食芽象甲成蟲(chóng)在10塊樣地中I>0、00、C>1、m*/m>1,由此可以判定食芽象甲成蟲(chóng)在棗園中為聚集分布。

表2食芽象甲成蟲(chóng)空間分布聚集度指標(biāo)

Table2TheaggregationindicesofScythropusyasumatsuiadults

樣地號(hào)Plotno．受害率/%InjuryratemS2m?IKCACm?/m空間分布型Spatialdistribution1100．026．3210．8133．327．0163．7490．2678．0161．267聚集Aggregated290．017．8129．5624．086．2792．8350．3537．2791．353聚集Aggregated370．09．185．0917．458．3511．0900．9189．3511．918聚集Aggregated4100．08．941．8912．613．7072．4010．4164．7071．416聚集Aggregated590．03．816．367．113．3051．1500．8704．3051．870聚集Aggregated690．04．917．097．392．4881．9700．5083．4881．508聚集Aggregated770．01．94．893．471．5741．2070．8282．5741．828聚集Aggregated890．03．96．694．620．7155．4520．1831．7151．183聚集Aggregated970．03．46．044．180．7764．3790．2281．7761．228聚集Aggregated1070．02．77．414．441．7441．5480．6462．7441．646聚集Aggregated

按照Iwao 法,m*-m的回歸方程式為m*=α+βm,根據(jù)10塊樣地統(tǒng)計(jì)結(jié)果求得回歸方程式:m*=1.453+1.259 1m(R2=0.968 7)。式中,α=1.453>0,表明食芽象甲成蟲(chóng)個(gè)體間相互吸引,分布的基本成分為個(gè)體群;β=1.259 1>1,表明其基本成分呈聚集分布,且符合負(fù)二項(xiàng)分布(圖1)。 按照Taylor冪法則lgS2=lgα+βlgm,求得回歸方程式:lgS2=0.146 2+1.580 3lgm(R2=0.932 3)。式中,lgα=0.146 2, 則α=1.40,β=1.580 3>1, 說(shuō)明成蟲(chóng)為聚集分布, 聚集強(qiáng)度隨種群密度升高而增加(圖2)。

圖1 食芽象甲成蟲(chóng)平均密度m和平均擁擠度m*之間的關(guān)系Fig.1 Relationships between population density (m) and mean crowding (m*) of Scythropus yasumatsui adults

圖2 食芽象甲成蟲(chóng)蟲(chóng)口密度m和方差S2之間的關(guān)系Fig.2 Relationships between population density (m) and variance (S2) of Scythropus yasumatsui adults

2.2 食芽象甲成蟲(chóng)聚集因素分析

利用1.3.2中方程計(jì)算出10塊樣地的種群聚集均數(shù)及平均值,如表3所示。各樣地的聚集均數(shù)與成蟲(chóng)密度變化一致,除樣地7外,其他樣地λ都大于2,表明食芽象甲成蟲(chóng)種群聚集分布特征是由它自身聚集習(xí)性和環(huán)境因素兩種因素共同作用引起的。當(dāng)成蟲(chóng)密度在2頭/株以下時(shí),其聚集由環(huán)境因素決定,分析原因可能由于棗樹(shù)處于萌芽階段,食芽象甲成蟲(chóng)傾向于在萌芽量較大的枝條上活動(dòng),所以其聚集原因主要與棗芽的空間分布有關(guān)。

表3食芽象甲成蟲(chóng)種群聚集均數(shù)

Table3PopulationaggregationvalueofScythropusyasumatsuiadults

指標(biāo)Index樣地號(hào)Plotno．12345678910m26．317．89．18．93．84．91．93．93．42．72k7．505．672．184．802．303．942．4110．908．763．10γ6．955．151．724．301．833．451．9510．308．192．62λ24．3816．187．177．973．034．291．533．693．182．28

2.3 食芽象甲成蟲(chóng)在棗園的水平分布

棗樹(shù)樹(shù)冠不同方位食芽象甲成蟲(chóng)每株蟲(chóng)量與所占百分率見(jiàn)表4。由表4可知,食芽象甲在調(diào)查樣地的棗樹(shù)樹(shù)冠東、南、西、北4個(gè)方位的分布差異不顯著。棗樹(shù)樹(shù)冠南面蟲(chóng)量分布最多,蟲(chóng)口密度為24.3頭/樣方,所占百分率達(dá)到29.4%,東面次之,百分比為26.1%,北面蟲(chóng)量最少,只占21.6%。可見(jiàn)食芽象甲具有趨光性,光照因素對(duì)其在棗園的水平分布聚集有一定影響。

2.4 食芽象甲成蟲(chóng)理論抽樣數(shù)

分別將Iwaom*-m回歸模型中2個(gè)系數(shù)α和β帶入最適理論抽樣數(shù)模型中,得出棗園食芽象甲成蟲(chóng)最適理論抽樣公式為:N=t2(2.453/m+0.259 1)/D2。將t=1.96代入公式,可求得食芽象甲成蟲(chóng)在棗園中不同密度(m)下的理論抽樣數(shù)。在同一允許誤差值下,隨著成蟲(chóng)平均蟲(chóng)口密度增大,所需抽樣數(shù)逐漸減少(表5)。

表4棗樹(shù)不同方位食芽象甲成蟲(chóng)蟲(chóng)口密度及所占百分率1)

Table4PopulationdensityandpercentageofScythropusyasumatsuiadultsindifferentdirectionsofjujubetrees

樹(shù)冠方位Crowndirection成蟲(chóng)密度/頭·樣方-1Populationdensity占比/%Percentage東East21．6a26．1南South24．3a29．4西West18．9a22．9北North17．9a21．6

1) 表中同列數(shù)據(jù)后標(biāo)有相同小寫(xiě)字母表示差異不顯著(Duncan’s 多重比較法,P>0.05)。

Data in the same column followed by the same lowercase letters indicate no significant difference at 0.05 level by Duncan’s multiple range test (P>0.05).

表5食芽象甲成蟲(chóng)不同蟲(chóng)口密度最適抽樣數(shù)

Table5OptimumsamplingnumberofScythropusyasumatsuiadultsatdifferentpopulationdensities

允許誤差DOppositedifference不同密度下最適抽樣數(shù)/頭Populationdensityofadults5頭/株10頭/株15頭/株20頭/株25頭/株30頭/株35頭/株40頭/株45頭/株50頭/株0．12881941621471371311261231201180．2724841373433323130300．332221816151514141313

2.5 食芽象甲成蟲(chóng)序貫抽樣及防治指標(biāo)

3 討論

昆蟲(chóng)的空間分布格局是昆蟲(chóng)種群的重要屬性之一,由昆蟲(chóng)的生物學(xué)特性和環(huán)境條件所決定,能夠反映昆蟲(chóng)在寄主植物和非生物環(huán)境影響下空間需求的內(nèi)在生物學(xué)特性[17]。研究昆蟲(chóng)種群空間格局有助于了解昆蟲(chóng)的種群特性和環(huán)境因素對(duì)其的影響,揭示種群個(gè)體在空間的分布狀況,為確定抽樣技術(shù)、種群消長(zhǎng)趨勢(shì)、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及害蟲(chóng)綜合防治策略提供理論依據(jù)[13-14]。本研究結(jié)果表明,食芽象甲成蟲(chóng)的空間分布型為聚集分布,個(gè)體間相互吸引,分布的基本成分為個(gè)體群,其聚集性隨密度的增大而增加,這與其幼蟲(chóng)的空間分布格局是一致的[4,11],也與稻水象甲成蟲(chóng)[18]、茶麗紋象甲成蟲(chóng)[19]、稻象甲成蟲(chóng)[20-21]等象甲科成蟲(chóng)相同,證明象甲本身具有聚集習(xí)性。

表6食芽象甲成蟲(chóng)序貫抽樣表

Table6SequentialsamplingtableofScythropusyasumatsuiadults

m0/頭·株-1m0不同調(diào)查株數(shù)的累積蟲(chóng)口數(shù)/頭 Accumulatednumberofadults123456789105d0d1013022030337644951135716642070237710d0d10240406541268198126943310741119481325614415d0d10343571278229832118431375415666174781929021020d0d104467418102321284615461179762049122910725312327725d0d10549912412641159601907822298252117 283 13731315734330d0d106411109 31149511897322796264119 301 143 337 167373191409

通過(guò)研究表明,不同樣地的食芽象甲成蟲(chóng)發(fā)生為害程度差異較大,這與不同樣地的環(huán)境差異有關(guān)。我們通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn),在如下幾種條件下食芽象甲成蟲(chóng)的密度具有明顯差異:(1)在山地棗園的向陽(yáng)面處由于光熱條件較好,棗樹(shù)發(fā)芽較早,食芽象甲成蟲(chóng)的蟲(chóng)口密度較背陰面高;(2)食芽象甲成蟲(chóng)具有一定的順風(fēng)遷移習(xí)性,因而在山地迎風(fēng)坡處成蟲(chóng)易聚集;(3)成蟲(chóng)在山地棗園的蟲(chóng)口密度高于黃河灘地棗園,可能與山地地勢(shì)高燥、空氣濕度較低有關(guān);(4)成蟲(chóng)具有取食棗樹(shù)嫩芽的習(xí)性,在樹(shù)齡10～20年的棗樹(shù)上蟲(chóng)口密度較大,而在樹(shù)齡超過(guò)50年的棗樹(shù)上為害較輕。這些調(diào)查結(jié)果表明,食芽象甲成蟲(chóng)的空間分布是由成蟲(chóng)本身的習(xí)性和溫度、光照、濕度、地形等多種環(huán)境因素共同作用的[22],這也與本研究得出的成蟲(chóng)種群聚集均數(shù)λ>2的結(jié)果相一致。根據(jù)往年調(diào)查經(jīng)驗(yàn)表明,食芽象甲成蟲(chóng)在垂直方位上的分布差異不大,即成蟲(chóng)在棗樹(shù)樹(shù)冠上層和中層各水平方位上蟲(chóng)口數(shù)量與下層相比沒(méi)有顯著差異,因此僅通過(guò)調(diào)查棗樹(shù)樹(shù)冠下層枝條上的成蟲(chóng)數(shù)量即可代表整個(gè)樹(shù)冠上成蟲(chóng)的分布情況。通過(guò)研究食芽象甲成蟲(chóng)在不同方位的水平分布特征可以得出結(jié)論,食芽象甲成蟲(chóng)具有一定的趨光性,其在東、南方位的分布數(shù)量多于西、北方位,關(guān)于其他環(huán)境因子對(duì)食芽象甲成蟲(chóng)空間分布的具體作用,仍需今后進(jìn)一步研究。

目前,防治食芽象甲的適期一般在成蟲(chóng)期,因此確定成蟲(chóng)的空間分布型和抽樣方法對(duì)于害蟲(chóng)的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及防治非常必要。本研究通過(guò)Iwao理論抽樣數(shù)和序貫抽樣模型,確定了食芽象甲成蟲(chóng)的最適理論抽樣數(shù)、序貫抽樣方程及防治指標(biāo)。研究結(jié)果表明,在同一允許誤差值下,食芽象甲成蟲(chóng)在棗園中不同密度(m)下的理論抽樣數(shù)隨著成蟲(chóng)平均蟲(chóng)口密度增大,所需抽樣數(shù)逐漸減少。因此,可在調(diào)查抽樣前估計(jì)棗園成蟲(chóng)蟲(chóng)口密度,根據(jù)蟲(chóng)口密度判斷需要抽樣的棗樹(shù)株數(shù)。使用建立好的序貫抽樣模型,可以計(jì)算出不同防治指標(biāo)所需調(diào)查成蟲(chóng)數(shù)量的上下限,用于指導(dǎo)食芽象甲成蟲(chóng)的防治,可節(jié)約大量人力物力,提高防治效果,這對(duì)于食芽象甲的田間測(cè)報(bào)及防治策略的制定具有重要意義。

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(責(zé)任編輯： 田 喆)

SpatialdistributionofScythropusyasumatsuiKnoetMorimotoadultsinjujubeorchardofNorthernShaanxi

Hong Bo, Zhang Feng, Li Yingmei, Zhang Shulian, Chen Zhijie

(Bio-AgricultureInstituteofShaanxi,Xi’an710043,China)

To effectively control the damage caused byScythropusyasumatsuiKnoetMorimoto in jujube orchards of Yulin, Shaanxi Province, the spatial distribution pattern, sequential sampling and theoretical sampling number of adults in different plots were analyzed by using Iwao’s regression analysis, Taylor’s power law and five aggregation indices through field investigation. The adults were of aggregative distribution pattern in jujube trees with an individual fundamental component, and their aggregation increased as the population density of adults grew. Below the control threshold of adults with 30 individual / plant and the confidence level with 1.96, the lower limit and upper limit formula of sequential sampling wasd0=30n-34.33andd1=30n+34.33, respectively. Measures needed to be taken if the amount of adults was over 409 in 10 jujube trees. The spatial distribution and sampling technique of adults could have significant implications for clearing the weevil’s space structure and improving the prediction and prevention effects.

Scythropusyasumatsui; Iwao’s index; Taylor’s index; sequential sampling; spatial distribution; control threshold

2017-03-07

2017-04-10

陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程項(xiàng)目(2013KTZB-03-01);陜西省科學(xué)院重大科技項(xiàng)目(2013K-02)

* 通信作者 E-mail：zhijiechen68@sina.com

S 436.629

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.06.018