苜蓿籽蜂幼蟲空間分布型及抽樣技術(shù)的研究

劉長月，趙 莉*，王春華，張 泉

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆草地資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830052;2.新疆蝗蟲鼠害測報(bào)防治站，烏魯木齊 830001)

紫花苜蓿Medicago sativa是世界上栽培最早、分布面積最大的一種多年生優(yōu)良豆科牧草 (張娜等，2011)，是我國草食畜禽和奶牛飼養(yǎng)業(yè)的主要飼草，是工業(yè)飼料的主要原料和改良農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的優(yōu)良草種 (張曉霞等，2010)。苜蓿的作用和地位不斷加強(qiáng)，這樣就需要大量的優(yōu)良苜蓿種子。然而，在苜蓿種子的生產(chǎn)過程中，卻遭受著苜蓿籽蜂Bruchophagus roddi(Gussakovsky)的嚴(yán)重危害。苜蓿籽蜂在國內(nèi)主要分布于甘肅、寧夏、新疆、內(nèi)蒙古等省，是重要的植物檢疫對象。主要以幼蟲蛀食種子的種仁，輕者使種子不能發(fā)芽，重者將種子食成空殼，嚴(yán)重危害苜蓿種子產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，關(guān)于苜蓿籽蜂國內(nèi)外對其生物學(xué)特性 (張學(xué)祖，1961;StrongandBacon，1963;Prashar，1984;Kamm，1990)、幼蟲蟲齡劃分(劉長月等，2011)及處理苜蓿種子防治籽蜂 (魯挺等，1986)等方面進(jìn)行了研究，但對其空間分布型的研究尚未見報(bào)導(dǎo)?？臻g分布型是昆蟲種群的重要屬性之一，它揭示種群個(gè)體某一時(shí)刻的行為習(xí)性和環(huán)境因子間的相互影響。因此，了解苜蓿籽蜂幼蟲在苜蓿種子田內(nèi)的分布規(guī)律，不僅在昆蟲生態(tài)學(xué)方面具有重要意義，而且對抽樣技術(shù)及預(yù)測預(yù)報(bào)都具有重要的指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

在呼圖壁種牛場生態(tài)站苜蓿種子田籽蜂幼蟲發(fā)生期進(jìn)行調(diào)查。隨機(jī)選取5塊樣地，每樣地隨機(jī)選取150個(gè)樣點(diǎn)，每樣點(diǎn)調(diào)查15個(gè)苜蓿種莢。共計(jì)11250個(gè)種莢，統(tǒng)計(jì)苜蓿籽蜂幼蟲的數(shù)量。

1.2 空間分布型的測定方法 (牟吉元等，1997)

1.2.1 聚集度指標(biāo)檢驗(yàn)

以樣本為單位統(tǒng)計(jì)平均蟲口數(shù) (m)及方差(S2)，選用以下5種聚集度指標(biāo)進(jìn)行分析:

(1)Davaid和Moore(1954)的叢生指標(biāo) (I):

當(dāng)I﹤0時(shí)為均勻分布，當(dāng)I﹥0時(shí)為聚集分布，當(dāng)I=0時(shí)為隨機(jī)分布。

(2)Kuno(1968)指標(biāo) (Ca):

當(dāng)Ca﹤0時(shí)為均勻分布，當(dāng)Ca﹥0時(shí)為聚集分布，當(dāng)Ca=0時(shí)為隨機(jī)分布。

(3)負(fù)二項(xiàng)分布指標(biāo)(K):

K﹤0時(shí)為均勻分布，K→+∞時(shí)為隨機(jī)分布，K﹥0時(shí)為聚集分布。

(4)擴(kuò)散系數(shù) (C):

當(dāng)C﹥1時(shí)為聚集分布，當(dāng)C=1時(shí)為隨機(jī)分布，當(dāng)C﹤1時(shí)為均勻分布。

(5)平均擁擠度(m*)及Lloyd(1967)(m*/m):

當(dāng)m*/m﹥1時(shí)為聚集分布，m*/m﹤1時(shí)為均勻分布，m*/m=1時(shí)為隨機(jī)分布。

1.2.2 線性回歸方程檢驗(yàn)

(1)Iwao's(1968，1971，1972)提出的m*－m線性模型:m*=α+βm

α說明分布的性質(zhì)，即分布的基本成分按大小分布的平均擁擠度，當(dāng)α=0時(shí)，分布的基本成分是單個(gè)個(gè)體;α﹥0時(shí)，個(gè)體間相互吸引，分布的基本成分是個(gè)體群;α﹤0時(shí)，個(gè)體間相互排斥;β說明基本成分的空間分布圖式:當(dāng)β=1時(shí)為隨機(jī)分布，β﹤1時(shí)為均勻分布，β﹥1時(shí)為聚集分布。

(2)Toylar(1961，1965)冪法則:

a為取樣統(tǒng)計(jì)因素;b為聚集度對密度依賴性尺度，若:b﹥1為聚集分布;b=1為隨機(jī)分布;b=0為均勻分布。

1.2.3 聚集原因分析

根據(jù)Blackitht(1961)提出的聚集均數(shù) (λ):，來判斷聚集是由什么原因引起的。其中，m為平均密度，K為負(fù)二項(xiàng)分布參數(shù)，r為自由度等于2K的χ2的分布函數(shù) (α=0.5顯著水平)。當(dāng)λ＜2時(shí)，昆蟲的聚集是由環(huán)境條件引起的;當(dāng)λ≥2時(shí)，昆蟲的聚集是由昆蟲行為或環(huán)境條件引起的。

1.2.4 頻次分布測定 (陳合明，1990)

將每處理調(diào)查的幼蟲數(shù)列成頻次分布表，求出理論頻次，根據(jù)卡方檢驗(yàn)確定其空間分布型。

1.3 理論抽樣數(shù)的確定

根據(jù)Iwao方法，以m*－m直線回歸中的α和β值，計(jì)算出給定允許誤差 (D)時(shí)的不同密度水平下最適理論抽樣數(shù)的公式為:

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布型的測定結(jié)果

2.1.1 聚集度指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

通過對苜蓿籽蜂幼蟲在田間的分布調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得出苜蓿籽蜂幼蟲的各項(xiàng)聚集度指標(biāo) (見表1)，苜蓿籽蜂幼蟲的各項(xiàng)聚集度指標(biāo)結(jié)果顯示:擴(kuò)散系數(shù) C＞1，負(fù)二項(xiàng)分布指標(biāo)K＞0，Kuno指標(biāo) Ca＞0，叢生指標(biāo) I＞0，以及m*/m＞1。均符合聚集分布，由此得出，苜蓿籽蜂幼蟲在田間呈聚集分布。

表1 苜蓿籽蜂幼蟲各項(xiàng)聚集度指標(biāo)Table 1 Spatial distribution of every aggregated index to alfalfa seed chalcids larvae

2.1.2 線性回歸方程檢驗(yàn)結(jié)果

2.1.2.1 Iwao的m*-m回歸分析法

根據(jù)田間調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，平均擁擠度 (m*)和平均蟲口數(shù) (m)的直線回歸方程:m*=－0.4167+1.3370m(r=0.9855)(見圖1)，α=－0.4167﹤0，說明在聚集分布的情況下，苜蓿籽蜂幼蟲個(gè)體間是相互排斥的;β=1.3370﹥1，說明其基本成分的空間分布格局呈聚集分布。

圖1 籽蜂幼蟲m*－m回歸方程Fig.1 The m*－m regression equation of the alfalfa seed chalcids larvae

2.1.2.2 Taylor冪法則

根據(jù)田間調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果，做出方差 (s2)和平均蟲口數(shù) (m)的對數(shù)回歸方程:lgs2=－53.4410+38.3350lgm(r=0.9618)，由關(guān)系式可看出，b=38.3350，遠(yuǎn)大于1，說明籽蜂幼蟲種群在一切密度下都是聚集的，聚集強(qiáng)度隨著種群密度的升高而增加。

2.1.3 聚集原因分析結(jié)果

由表1知，λ值:5.2473＜λ＜7.7260，均大于2，說明籽蜂幼蟲的聚集是由昆蟲行為或環(huán)境條件引起的。

2.1.4 頻次分布測定

由調(diào)查結(jié)果可知，苜蓿籽蜂幼蟲在田間呈聚集分布，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，擬合負(fù)二項(xiàng)理論模型(鄭伯平等，2010)，求出苜蓿籽蜂幼蟲在田間分布的理論頻次。通過理論頻次計(jì)算出苜蓿籽蜂幼蟲分布的卡方值，通過查卡方值表得出其理論卡方值 (見表2)。由表2可看出，各項(xiàng) χ2值均遠(yuǎn)小于χ20.05，說明苜蓿籽蜂幼蟲在田間呈負(fù)二項(xiàng)分布。

表2 籽蜂幼蟲田間分布卡方檢驗(yàn)結(jié)果Table 2 The alfalfa seed chalcids larvae spatial distribution of x2test

2.2 理論抽樣數(shù)的確定

通過Iwao回歸分析法得出m*與m之間的回歸關(guān)系，并根據(jù)其結(jié)果，利用模型:+(β－1)］來確定最適理論抽樣數(shù)。其中t取1，D取0.1，0.2，0.3，籽蜂幼蟲的理論抽樣數(shù)模型分別為:N=(0.5833/m+2.3370)/D2。

由圖2可知，在允許誤差D=0.1，抽樣平均蟲口密度為0.5頭/15個(gè)種莢時(shí)，籽蜂幼蟲的最適理論抽樣數(shù)為150.4個(gè)種莢;當(dāng)平均蟲口密度為1頭/15個(gè)種莢時(shí)，最適理論抽樣數(shù)為92個(gè)種莢;當(dāng)平均蟲口密度為10頭/15個(gè)種莢時(shí)，最適理論抽樣數(shù)為39.5個(gè)種莢。在允許誤差D=0.2，平均蟲口密度為0.5頭/15個(gè)種莢時(shí)，籽蜂幼蟲的最適理論抽樣數(shù)為37.6個(gè)種莢;在允許誤差D=0.3，平均蟲口密度為0.5頭/15個(gè)種莢時(shí)，籽蜂幼蟲的最適理論抽樣數(shù)為16.7個(gè)種莢。

由此可見，當(dāng)平均蟲口密度不變時(shí)，隨著允許誤差的增大，最適理論抽樣數(shù)逐漸減小;當(dāng)允許誤差不變時(shí)，隨著平均蟲口密度的增大，最適理論抽樣數(shù)也在逐漸減小。當(dāng)種群密度上升到一定數(shù)量時(shí)，由于生存空間的限制，種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境的最大容量，抽樣數(shù)量也趨于穩(wěn)定。

圖2 籽蜂幼蟲最適理論抽樣數(shù)Fig.2 The most suitable number of theoretical sampling of the alfalfa seed chalcids larvae

3 結(jié)論與討論

由叢生指標(biāo) (I)、Kuno指標(biāo) (Ca)、負(fù)二項(xiàng)分布指標(biāo) (K)、擴(kuò)散系數(shù) (C)、及Lloyd(m*/m)等各項(xiàng)聚集度指標(biāo)檢驗(yàn)表明，苜蓿籽蜂幼蟲在田間均呈聚集分布。通過 Iwao的 m*－m回歸、Taylor冪法則進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明苜蓿籽蜂幼蟲個(gè)體間相互排斥，其基本成分呈聚集分布，且其種群在一切密度下都是聚集的，聚集強(qiáng)度隨著種群密度的升高而增加。

根據(jù)Blackitht提出的聚集均值λ進(jìn)行分析，結(jié)果表明苜蓿籽蜂幼蟲的聚集是昆蟲行為或環(huán)境條件引起的，如氣候、苜蓿長勢，等等，也可能與當(dāng)時(shí)的蟲口密度有關(guān)。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果擬合負(fù)二項(xiàng)理論模型，進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，結(jié)果表明苜蓿籽蜂幼蟲在田間呈負(fù)二項(xiàng)分布。

由Iwao的理論抽樣數(shù)模型計(jì)算出苜蓿籽蜂幼蟲的理論抽樣數(shù)，結(jié)果顯示，在同一蟲口密度下，允許誤差不同，其最適抽樣數(shù)差距較大;在相同的允許誤差下，蟲口密度不同，其最適抽樣數(shù)差距也較大，故在實(shí)際調(diào)查中，應(yīng)根據(jù)人力與時(shí)間的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)脑试S誤差。

苜蓿籽蜂在呼圖壁地區(qū)為害較為嚴(yán)重，苜蓿種子平均被害率為21.65%，重者達(dá)32.68%，可見種子害蟲的為害之重。因此，苜蓿籽蜂幼蟲空間分布型的確定，對于掌握幼蟲在田間的分布規(guī)律，以及對其抽樣技術(shù)的研究，均有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文給出了不同蟲口密度下的最適理論抽樣數(shù)，為田間監(jiān)測和防治提供理論依據(jù)。

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