詹祖仁，張龍華，張登強(qiáng)，張春蘭，魏開炬，鄭宏

(1.福建省尤溪縣森防檢疫站，福建尤溪365100；2.福建省尤溪第一中學(xué)，福建尤溪365100；

3.福建省龍巖市新羅區(qū)森防檢疫站，福建龍巖364000)

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綠竹密竹鏈蚧空間分布的地理統(tǒng)計學(xué)分析

詹祖仁1，張龍華1，張登強(qiáng)1，張春蘭1，魏開炬2，鄭宏3

(1.福建省尤溪縣森防檢疫站，福建尤溪365100；2.福建省尤溪第一中學(xué)，福建尤溪365100；

3.福建省龍巖市新羅區(qū)森防檢疫站，福建龍巖364000)

摘要：應(yīng)用地理統(tǒng)計學(xué)的方法分析了密竹鏈蚧[Bambusaspis miliaris(Boisduval)]在綠竹林中的空間格局。結(jié)果表明，密竹鏈蚧在綠竹林中呈聚集分布，空間聚集范圍6.0545 ～16.0224m；密竹鏈蚧個體間相互吸引，且集中在較小的斑塊內(nèi)。分別以1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m、5 m×5 m、6 m×6 m的樣方劃分樣地，并結(jié)合密竹鏈蚧林間克里格插值估計結(jié)果，發(fā)現(xiàn)南→北方向上的相關(guān)距離均大于東→西方向。說明南→北方向是密竹鏈蚧種群聚集和擴(kuò)散的主要方向。

關(guān)鍵詞：綠竹；密竹鏈蚧；空間分布；地理統(tǒng)計學(xué)

綠竹(Dendrocalamopsisoldhami)是亞熱帶地區(qū)優(yōu)良筍材兩用竹種之一，在我國廣泛分布，總面積超過3.00×104hm2，福建省綠竹面積超過1.33×104hm2[1]。密竹鏈蚧[Bambusaspismiliaris(Boisduval)]是嚴(yán)重為害綠竹的一種新害蟲，綠竹受害后，嚴(yán)重影響綠竹生長，造成巨大損失[2-7]。昆蟲空間分布格局是種群的重要屬性之一，由物種的遺傳特性和生態(tài)環(huán)境條件所決定。對害蟲種群發(fā)生的主導(dǎo)因子，消長動態(tài)及其為害損失等的定量觀測，都是通過抽樣調(diào)查來對總體進(jìn)行估計，而空間分布信息則是抽樣設(shè)計的基礎(chǔ)，它不僅有助于確定或改進(jìn)抽樣設(shè)計方案，而且可對研究資料提出適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計處理方法，對害蟲防治具有重要指導(dǎo)意義。近年來，生物地理統(tǒng)計學(xué)方法經(jīng)常應(yīng)用于昆蟲生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域，較好解決了昆蟲種群的空間相關(guān)性、依賴性和連續(xù)性問題，克服了經(jīng)典統(tǒng)計學(xué)方法的不足[8-13]。因此，筆者應(yīng)用地理統(tǒng)計學(xué)方法對密竹鏈蚧在林間的空間格局和擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行了調(diào)查統(tǒng)計分析。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況與調(diào)查方法

試驗(yàn)地設(shè)在福建尤溪縣城關(guān)鎮(zhèn)埔頭河岸沙灘地集中連片綠竹林約7.8 hm2，該綠竹林以2～3年生為主，密度8750～10710株/hm2，由西向東沿河岸呈帶狀分布，竹高7～9m，經(jīng)營管理粗放，林內(nèi)通光條件、林地衛(wèi)生一般，土層厚度、土壤肥力良好。

2013年4月28日，在試驗(yàn)地中選擇具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)地(30m×30m)進(jìn)行調(diào)查。以單叢為取樣單位，在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)分別以東→西(x軸)和南→北(y軸)2個方向建立直角坐標(biāo)系(從原點(diǎn)開始)，采用連片逐叢抽樣法調(diào)查，以1叢為1個樣方，每樣方均選取樣方最東側(cè)的一株綠竹，調(diào)查其莖竿離地高度約為1m處10cm2面積內(nèi)的密竹鏈蚧數(shù)量，并記錄。取樣總叢數(shù)為78叢。同時在坐標(biāo)紙上建立與樣地情況相對應(yīng)的平面直角坐標(biāo)系，將綠竹的位置標(biāo)記在坐標(biāo)紙上對應(yīng)的方格內(nèi)，并將該方格對應(yīng)樣株的觀測值(蟲口數(shù)量)記錄在坐標(biāo)紙上，制成實(shí)時分布圖。

1.2空間分布的地理統(tǒng)計學(xué)分析

根據(jù)已有研究，采用球狀模型r(h)=C0+C1h+C2h2+C3h3來擬合半方差函數(shù)實(shí)際應(yīng)用效果較好[10-13]。故本文采用球狀模型擬合分析半方差函數(shù)，采用周國法等[10]的空間格局檢驗(yàn)法檢驗(yàn)擬合效果，采用石根生等[13]提出的克立格插值法估計空間數(shù)據(jù)。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003和DPS v7.05版軟件處理數(shù)據(jù)。

2結(jié)果與分析

2.1密竹鏈蚧的空間變異函數(shù)與空間格局

將樣地按1m×1m、2m×2m、3m×3m、5m×5m、6m×6m的樣方進(jìn)行劃分，在東→西和南→北2個方向，應(yīng)用地理統(tǒng)計學(xué)分析的方法得到了密竹鏈蚧的擬合模型和模型參數(shù)(表1)以及變異曲線圖(圖1)。由表1中的數(shù)據(jù)和圖1中的圖A可知，當(dāng)樣地按1m×1m的樣方劃分時，球狀模型對密竹鏈蚧在不同方向上的半方差函數(shù)均有較好的擬合效果(模型擬合優(yōu)度值P均為0.0001)，東→西和南→北2個方向的變異函數(shù)分別可用球形模型r(h)=0.009439h3-0.287398h2+2.442089h+15.295235和r(h)=0.009218h3-0.289765h2+2.589774h+14.941567擬合，表明密竹鏈蚧在樣地內(nèi)的空間分布格局呈聚集分布狀態(tài)，表現(xiàn)出明顯的空間依賴性。密竹鏈蚧在東→西和南→北方向的變程分別為6.0545m、6.4603m，表明在樣地中，東→西間隔不大于6.0545m或南→北不超過6.4603m時，任何2點(diǎn)密竹鏈蚧的數(shù)量間都有一定的依賴關(guān)系或空間相關(guān)。因樣地中，密竹鏈蚧在東→西的變程小于南→北方向的變程，這說明南→北方向?yàn)槊苤矜滘痪奂闹鞣较颍彩菙U(kuò)散的主方向；東→西方向的塊金常數(shù)(C0)為15.2952，稍大于南→北方向，而基臺值(S)在東→西方向上稍小于南→北方向，表明蟲密竹鏈蚧量在東→西方向上的變異幅度略大于南→北方向；東→西和南→北方向的局部空間連續(xù)性強(qiáng)度(1-C0/S)分別為0.2932和0.3228，說明密竹鏈蚧在林間的聚集分布狀態(tài)并不是很強(qiáng)，且東→西方向比南→北方向的聚集性強(qiáng)度要更弱一些。

A. 密竹鏈蚧在1 m×1 m樣方的變異曲線； B. 密竹鏈蚧在2 m×2 m樣方的變異曲線； C. 密竹鏈蚧在3 m×3 m樣方的變異曲線； D. 密竹鏈蚧在5 m×5 m樣方的變異曲線； E. 密竹鏈蚧在6 m×6 m樣方的變異曲線

圖1密竹鏈蚧在不同樣方的變異曲線

2.2空間格局的檢驗(yàn)

擬合密竹鏈蚧在不同方向上變程與距離的直線方程并進(jìn)行回歸分析，得密竹鏈蚧在東→西方向和南→北方向的方程分別為r(h)=8.0357+1.3795h、r(h)=9.2766+1.2786h。再從表2、表3的回歸分析結(jié)果可看出，東→西方向的回歸相關(guān)系數(shù)為0.7098，南→北方向的回歸相關(guān)系數(shù)為0.6908，且兩個方向上的P值均為0.0001，均達(dá)到了極顯著相關(guān)水平，這表明密竹鏈蚧在林間為聚集型格局。東→西方向的回歸系數(shù)為0.7098，南→北方向的回歸系數(shù)為0.6908，表明密竹鏈蚧個體間相互吸引，且集中在較小的斑塊內(nèi)。這主要與密竹鏈蚧繁殖能力強(qiáng)卻遷徙能力弱的生物學(xué)特性有關(guān)。密竹鏈蚧成蟲飛行能力退化，初孵若蟲爬行能力也不強(qiáng)，初孵若蟲就近找到適合的寄生部位后，即將口針插入竹莖內(nèi)取食，并固定起來泌蠟形成介殼完成世代發(fā)育，從而造成密竹鏈蚧在空間分布中集中在較小范圍內(nèi)。

表2　東→西方向h-r(h)方差分析

表3　南→北方向h-r(h)方差分析

2.3空間變異與樣方大小的關(guān)系

根據(jù)密竹鏈蚧不同樣方的變異曲線圖(圖1)，結(jié)合表1參數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，不管樣方是大是小，也不管方向是東→西方向還是南→北方向，在間隔距離10m左右，均會出現(xiàn)圖像的拐點(diǎn)。由參數(shù)表還可發(fā)現(xiàn)，隨著樣方的增大，樣本量減少，球狀模型擬合后所得到的決定系數(shù)更接近1，但P值卻是逐漸降低。用表1數(shù)據(jù)，以樣方邊長為x軸，基臺值為y軸作折線圖如圖2所示。從圖2可以看出，東→西方向基臺值隨樣方的增大而小幅增大，南→北方向上的基臺值在樣方邊長不大于3m時，也隨樣方的增大而小幅增大，樣方邊長變?yōu)?m或更大時，基臺值陡增。以變程對樣方邊長做圖，得圖3。由圖3可知，隨樣方邊長的增大，東→西方向和南→北方向上的變程均在6.0545 m到16.0224m的范圍內(nèi)波動，且南→北方向上的變程總大于東→西方向上的變程。

圖2　樣方大小與基臺值的關(guān)系

圖3　樣方大小與變程的關(guān)系

2.4密竹鏈蚧的空間分布模擬

為直觀反映密竹鏈蚧在林間的分布特征，采用克立格插值法對密竹鏈蚧在樣地空間上的密度進(jìn)行插值分析，并以東向西方向距離為橫坐標(biāo)，南向北方向距離為縱坐標(biāo)，繪制樣地中密竹鏈蚧分布的密度等值線圖(圖4，數(shù)值表示樣點(diǎn)的克里格估計值)。由圖4可以看出，密竹鏈蚧在林間的聚集斑塊彼此之間的連續(xù)性不是很顯著，但同一斑塊從外向內(nèi)由小到大的顯示出環(huán)狀聚集的格局，且越往內(nèi)部克里格估計值越大。各小斑塊主要聚集在樣地的東邊，南邊和北邊也有較為密集的聚集斑塊，而樣地的西部邊緣則較疏。這與前文密竹鏈蚧在林間為個體間相互吸引的聚集型格局的結(jié)論相吻合。前人研究認(rèn)為聚集斑塊的方向性，正好反映了種群聚集和擴(kuò)散的方向[14]。南→北方向上所呈現(xiàn)的聚集條帶略較東→西方向上聚集斑塊密集，這與前文的東→西方向的空間連續(xù)性略小于南→北方向的結(jié)論一致，說明本研究中南→北方向是密竹鏈蚧種群聚集和擴(kuò)散的主要方向。

圖4　密竹鏈蚧林間克里格插值分布圖

3小結(jié)與討論

應(yīng)用地理統(tǒng)計學(xué)方法分析研究密竹鏈蚧在林間的空間格局表明，球狀模型對密竹鏈蚧在東→西和南→北方向上的半方差函數(shù)均有較好的擬合效果，密竹鏈蚧在林間分布呈聚集格局，密竹鏈蚧在樣地內(nèi)表現(xiàn)出明顯空間依賴性，且密竹鏈蚧的空間相關(guān)性隨樣方的增大而呈增強(qiáng)趨勢。但不論以多大的樣方進(jìn)行劃分，密竹鏈蚧空間聚集范圍都在6.0545～16.0224m的范圍內(nèi)波動，且南→北方向上相關(guān)距離總大于東→西，即南→北方向是種群聚集的主方向，也是密竹鏈蚧種群擴(kuò)散的主要方向；樣方大小適宜時，其基臺值和變程是相對穩(wěn)定的，不隨樣方大小而呈規(guī)律性變化。這是因?yàn)樵囼?yàn)地地處竹林中部，東側(cè)為堤坡，西側(cè)為河流，密竹鏈蚧自身遷徙能力差，東、南、北側(cè)因密林或堤壩阻擋，導(dǎo)致氣流所起到的作用不大，而西側(cè)由河面吹向東側(cè)堤坡的風(fēng)使得位于樣地東側(cè)的綠竹受害嚴(yán)重，密竹鏈蚧的蟲口密度也最大，而密竹鏈蚧為獲取最適宜其生存和繁殖的環(huán)境因子或自然資源的供應(yīng)，一旦尋找到適宜的寄主綠竹，便固定下來取食完成生長發(fā)育和繁殖，其下一代則就近危害同一叢中或附近的綠竹。

克立格插值法是一種最優(yōu)的無偏線性估值方法，采用克立格插值法對密竹鏈蚧在樣地空間上的密度進(jìn)行插值分析并采用DPS軟件作圖，直觀地顯示出了樣地中密竹鏈蚧的密度和聚集斑塊的大小與方向及空間位置。在野外林業(yè)調(diào)查中，特別是森林病蟲害的調(diào)查中，因地形原因，一些位置的取樣是很困難甚至是無法進(jìn)行的，可以采取克立格分析估計該處鄰近位置的值。

致謝：本調(diào)查研究承蒙福建農(nóng)林大學(xué)陳順立教授指導(dǎo)，吳暉副教授、湯行昊碩士、童文鋼高級工程師，參加部分調(diào)查工作，謹(jǐn)此一并致謝！

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The Spatial Distribution Geostatistics Analysis ofBambusaspismiliarionDendrocalamopsisoldhami

Zhan Zuren1，Zhang Longhua1，Zhang Denqiang1，Zhang Chunlan1，Wei Kaiju2，Zheng Hong3

(1.Youxi Forest Protection and Quarantine Station of Fujian Province,Youxi 365100；2.Youxi First Middle School of Fujian Province, Youxi 365100；3.Forest Protection and Quarantine Station of Xinluo District,Longyan,Fujian 364000)

Abstract:For Bambusaspis miliaris monitoring and predicating, the geostatistics method was applied on analyzing the spatial pattern of the pest in D. oldhami forest. The result showed there was aggregated distribution for B. miliari in D. oldhami forest. The aggregated scope was from 6.0545 m to 16.0224 m. They attracted among the individual and accumulated in a small plaque. The sample plot was 1 m×1 m, 2 m×2 m, 3 m×3 m, 5 m×5 m and 6 m×6 m, respectively. The Kriging interpolation method was applied and found that the distance from south to north was larger than that from east to west. The direction for the pest to gather and spread was from south to north.

Key words:Dendrocalamopsis oldhami; Bambusaspis miliaris; Spatial distribution; Geostatistics

中圖分類號:S763.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

作者簡介：詹祖仁(1964-)，男，高級工程師，從事林業(yè)有害生物防治檢疫和科研工作，E-mail:yxzhanzr@163.com。

基金項(xiàng)目：福建省林業(yè)廳科技計劃項(xiàng)目“綠竹主要害蟲研究”部分內(nèi)容

收稿日期：2015-10-16

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.01.003