新疆荒漠綠洲稻區(qū)稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的空間分布型及抽樣技術(shù)

王小武，丁新華，吐?tīng)栠d，付開(kāi)赟，何 江，李廣闊，高海峰，白微微，郭文超(. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 83009；. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 微生物應(yīng)用研究所，烏魯木齊 83009)

新疆荒漠綠洲稻區(qū)稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的空間分布型及抽樣技術(shù)

王小武1，2，丁新華1，吐?tīng)栠d1，付開(kāi)赟1，何 江1，李廣闊1，高海峰1，白微微1，郭文超2
(1. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西北荒漠綠洲作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830091；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院 微生物應(yīng)用研究所，烏魯木齊 830091)

稻水象甲；荒漠綠洲；空間分布型；t檢驗(yàn)；抽樣技術(shù)

稻水象甲(LissorhoptrusoryzophilusKuschel)屬鞘翅目象甲科，是中國(guó)水稻入侵害蟲(chóng)[1]。其主要分布于南美洲[2-3]、北美洲[3-4]、歐洲[3，5]及亞洲[3，6]。在中國(guó)，1988年于河北省唐?？h首次發(fā)現(xiàn)該蟲(chóng)[7]，截至目前，疫區(qū)已擴(kuò)散至華北、華中、華東、華南、西北、西南、東北等19個(gè)省(自治區(qū)，直轄市)463個(gè)縣(市或地區(qū))[4，8-9]，并呈進(jìn)一步向其他省份蔓延擴(kuò)散趨勢(shì)。

稻水象甲的空間分布格局是該種群的重要特性之一 ，是由種群遺傳特性和生態(tài)環(huán)境因子協(xié)同進(jìn)化所致[10-11]，研究稻水象甲的空間格局，將有助于了解其生物生態(tài)特性，揭示其種群猖獗的原因，并對(duì)其預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及綜合治理具有重要意義[10-12]。此外，在開(kāi)展稻水象甲危害損失、消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)及其流行的主導(dǎo)環(huán)境因子研究時(shí)，均需要通過(guò)抽樣來(lái)評(píng)估總體，而空間格局信息則是抽樣的基礎(chǔ)，其不僅有利于抽樣方案的確定或改進(jìn)，還將有助于最佳統(tǒng)計(jì)處理方法的提出[13]。

目前，針對(duì)稻水象甲各個(gè)蟲(chóng)態(tài)的空間分布型及抽樣技術(shù)已有大量報(bào)道，涉及中國(guó)東北、華東、華北、西南、西北[14-25]等地區(qū)，但有關(guān)新疆荒漠綠洲稻區(qū)這一特殊生態(tài)環(huán)境下稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的空間分布型及抽樣技術(shù)的研究還未見(jiàn)報(bào)道，且空間分布格局常因研究地昆蟲(chóng)種類、寄主組成、作物栽培方式、作物受害程度、土壤、地形和氣候等因素的差異而有所不同[22，26]。在此背景下，通過(guò)開(kāi)展新疆荒漠綠洲稻區(qū)稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的空間分布型及抽樣技術(shù)研究，有助于提出改進(jìn)適宜本地生產(chǎn)實(shí)際的，簡(jiǎn)便快捷、可操作性強(qiáng)的最佳田間抽樣方法，并為新疆該重大外來(lái)有害生物的科學(xué)監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和綜合防控提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法

于2015年7月中旬第1代幼蟲(chóng)及化蛹高峰期在新疆伊犁州察布查爾錫伯自治縣良繁場(chǎng)2連有機(jī)水稻示范田(E 81°12′07″，N 43°49′11″)進(jìn)行調(diào)查。選取長(zhǎng)勢(shì)一致、有代表性的水稻秧田8塊，試驗(yàn)田彼此相鄰，各項(xiàng)田間管理措施保持一致。幼蟲(chóng)試驗(yàn)每7 d 調(diào)查1次，共計(jì)調(diào)查5次；蛹每7 d 調(diào)查1次，共調(diào)查7次。每塊試驗(yàn)田以整株秧苗為抽樣單元，采用平行取樣法，分為8行3列，行列距均為25 m，行列交匯處取一穴水稻，逐一統(tǒng)計(jì)并記錄每株幼蟲(chóng)和蛹的數(shù)量。

1.2 空間分布型測(cè)定

1.3 抽樣技術(shù)

1.3.2 序貫抽樣模型 Iwaom*-m關(guān)系的序貫抽樣模型：

1.3.3U檢驗(yàn) 選有代表性的稻田1塊進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，記錄每穴幼蟲(chóng)和蛹的數(shù)量，將調(diào)查結(jié)果繪制成坐標(biāo)圖，在平面分布圖上分別用大五點(diǎn)法、平行線法、棋盤(pán)法、“Z”字形和雙對(duì)角線法進(jìn)行抽樣[22，30]，應(yīng)用U測(cè)驗(yàn)[29-30]比較不同抽樣方法的準(zhǔn)確程度，以此為依據(jù)確定最佳抽樣方法。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS 17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析(ANOVA)，采用LSD進(jìn)行5%水平上的顯著性分析，并用Microsoft Excel 2007軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 空間分布型

2.1.1 聚集度指標(biāo)分析 經(jīng)擴(kuò)散系數(shù)t檢驗(yàn)(表1)稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹均為聚集分布，與其他各指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果相互印證(表2)。從叢生指數(shù)I、平均擁擠度m*、聚集度指數(shù)C、Cassie指標(biāo)CA、負(fù)二項(xiàng)分布k值及擴(kuò)散指數(shù)IQ等指標(biāo)可知，稻水象甲聚集強(qiáng)度存有差異(表2)且蛹的聚集程度高于幼蟲(chóng)的聚集強(qiáng)度。

由表2知，聚集度指數(shù)m*/m和k值對(duì)稻水象甲排序結(jié)果相同，而叢生指數(shù)I、平均擁擠度m*指數(shù)、Cassie指標(biāo)CA及擴(kuò)散指數(shù)IQ的稻水象甲排序與其不同。故對(duì)上述各個(gè)指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析(表3)，結(jié)果表明，叢生指數(shù)I、平均擁擠度m*指數(shù)、Cassie指標(biāo)CA及擴(kuò)散指數(shù)IQ之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，表明其表征的生態(tài)學(xué)意義相同，可用叢生指數(shù)I代替平均擁擠度m*指數(shù)、Cassie指標(biāo)CA及擴(kuò)散指數(shù)IQ進(jìn)行種群格局判斷[31]。而k與叢生指數(shù)I、聚集度指數(shù)m*/m、擴(kuò)散指數(shù)IQ及Cassie指標(biāo)CA呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)，其中k與聚集度指數(shù)m*/m和Cassie指標(biāo)CA之間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，表明聚集強(qiáng)度k與其他指數(shù)存有差異。

2.1.2 線性m*-m回歸方程檢驗(yàn) 稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的m*-m回歸方程依次為m*=1.580 6m-0.521 3 (R2=0.858 7)和m*=1.781 8m+0.310 1 (R2=0.733 8)，線性回歸關(guān)系均顯著(P<0.05)(圖1)。幼蟲(chóng)：α= -0.521 3<0、β=1.580 6>1，表明該蟲(chóng)態(tài)下稻水象甲為聚集分布，但個(gè)體間相互排斥；蛹：α=0.310 1>0、β=1.781 8>1，表明該蟲(chóng)態(tài)下稻水象甲為聚集分布，田間分布的基本成分是個(gè)體群，且個(gè)體間相互吸引。

表1 稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹空間格局類型t檢驗(yàn)(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 1 Spatial patterns of larvae and pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel type t-test (Qapqal county, Yili river valley in Xinjiang, 2015)

表2 稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹空間分布型的聚集強(qiáng)度分析(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 2 Aggregation indices of larvae and pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county, Yili river valley in Xinjiang，2015)

注：數(shù)據(jù)為“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤”。數(shù)據(jù)后不同字母表示經(jīng)LSD檢驗(yàn)差異顯著(P<0.05)。下表同。

Note： Data in the table are “mean±SE”. Data followed by different letters are significant difference atP<0.05 level by LSD tests.The same below.

表3 稻水象甲格局指數(shù)間的相關(guān)系數(shù)(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 3 Correlation coefficients among pattern of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county， Yili river valley in Xinjiang，2015)

注：*表示在0.05水平(單側(cè))上顯著相關(guān)，**表示在0.01水平(單側(cè))上顯著相關(guān)。

Note:*.Correlation is significant correlation at 0.05 level (1-tailed). **. Correlation is significant at 0.01 level (1-tailed).

圖1 稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的空間格局(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Fig.1 Spatial patterns of larvae and pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county， Yili river valley in Xinjiang，2015)

2.1.3 Taylor冪法則 通過(guò)擬合得稻水象甲幼蟲(chóng)和蛹的S2-mTaylor冪法則方程依次為：幼蟲(chóng)lgS2=0.031 4+1.618 5*lgm(R2=0.861 4)，蛹lgS2=0.203 7+1.952 3*lgm(R2=0.844 7)，式中l(wèi)ga均>0，b均>1；表明2種蟲(chóng)態(tài)下稻水象甲均呈現(xiàn)密度依賴性的聚集分布，即m與聚集度呈顯著正相關(guān)(圖2)。

2.1.4 聚集原因分析 由表4可得，試驗(yàn)中稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹所取的8組樣本的λ值均>2，表明稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的聚集原因是由其本身的聚集行為與環(huán)境共同影響所致。

圖2 稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹方差S2對(duì)數(shù)與均值對(duì)數(shù)的回歸曲線(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Fig.2 Regression curve of larvae and pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel between logarithm value of variance and mean (Qapqal county，Yili river valley in Xinjiang，2015)

2.2 稻水象甲田間抽樣技術(shù)

2.2.1 理論抽樣數(shù)模型 田間調(diào)查時(shí)，抽樣樣本數(shù)決定抽樣精度，故需確定最適抽樣數(shù)[32]，將m*-m回歸方程中的α、β值帶入到最適理論抽樣數(shù)模型中，得稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的最適理論抽樣公式依次為

N=t2(0.478 7/m+0.580 6)/D2=(0.478 7/m+0.580 6)(1.96/D)2

N=t2(1.310 1/m+0.781 8)/D2=(1.310 1/m+0.781 8)(1.96/D)2

當(dāng)t=1.96時(shí)，可求得稻水象甲幼蟲(chóng)和蛹在不同密度(m)下的理論抽樣數(shù)，允許誤差(D)為0.1、0.2和0.3時(shí)，可得稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹在不同密度下的理論抽樣數(shù)。從表5可知，在同一允許誤差值下，隨著幼蟲(chóng)、蛹密度的增大，所需抽樣數(shù)逐漸減少；密度相同時(shí)，隨著允許誤差的增大，所需抽樣數(shù)依次減少。

表4 稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹聚集原因分析(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 4 Aggregation values of larvae and pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county，Yili river valley in Xinjiang，2015)

表5 稻水象甲幼蟲(chóng)和蛹在田間不同發(fā)生密度下的理論抽樣數(shù)(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 5 The theoretical sampling numbers of the larvae and pupaeof Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county， Yili river valley in Xinjiang，2015)

2.2.3U檢驗(yàn) 由表9可見(jiàn)，在稻水象甲幼蟲(chóng)、蛹的各主要田間抽樣方法中，其U值均<1.96，因此本研究中所涉及的各抽樣方法均可靠。此外，上述兩種蟲(chóng)態(tài)的田間最適抽樣方法為：幼蟲(chóng)采用“Z”字形取樣法(0.140)，其余依次是棋盤(pán)式法(0.663)、雙對(duì)角線法(0.775)、平行線法(0.841)和大5點(diǎn)取樣法(0.893)。蛹則采用大5點(diǎn)取樣法(0.177)，其余依次是棋盤(pán)式法(0.328)、“Z”字形取樣法(0.563)、雙對(duì)角線法(1.016)和平行線法(1.076)。

表6 稻水象甲幼蟲(chóng)序貫抽樣列表(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 6 Index list for sequential sampling of larvae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county， Yili river valley in Xinjiang，2015)

表7 不同防治指標(biāo)下稻水象甲蛹序貫抽樣模型 (新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 7 Sequential sampling model of pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel of different control indexes(Qapqal county， Yili river valley in Xinjiang，2015)

表8 稻水象甲蛹序貫抽樣檢索表(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 8 Index list for sequential sampling of pupae of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel(Qapqal county， Yili river valley in Xinjiang，2015)

表9 稻水象甲幾種常用抽樣方法U檢驗(yàn)(新疆伊犁河谷，察布查爾縣，2015)Table 9 Results of several sampling methods on Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel by U-test(Qapqal county，Yili river valley in Xinjiang，2015)

3 討 論

本研究表明，荒漠綠洲稻區(qū)稻水象甲幼蟲(chóng)在稻田呈現(xiàn)密度依賴性的聚集分布，其田間分布的基本成分是個(gè)體群且聚集原因是由環(huán)境因素引起，與田春暉等[14]、顏仁賢[15]、峗薇等[22]、張燕杏等[25]的研究結(jié)果一致。此外，稻水象甲蛹于田間也呈密度依賴性的聚集分布，而參數(shù)I、m*、m*/m、CA及IQ越大、k越小則表明稻水象甲的聚集強(qiáng)度越大[31]，荒漠綠洲稻區(qū)蛹狀態(tài)下，上述各參數(shù)均大于幼蟲(chóng)，k值均小于幼蟲(chóng)蟲(chóng)態(tài)下的參數(shù)值，因此該生境下蛹的聚集程度高于幼蟲(chóng)的聚集強(qiáng)度，又因α>0、β>1，故其為普通的聚集負(fù)二項(xiàng)分布，分布的基本成分是個(gè)體群并且聚集原因也是由環(huán)境因素引起。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，稻水象甲幼蟲(chóng)大多分布在水稻根際3～6 cm[15，18]，較成蟲(chóng)其再次擴(kuò)散能力有限，故其聚集的原因取決于卵的分布型，而卵的空間格局顯然與稻水象甲成蟲(chóng)聚集有關(guān)；這主要是由于成蟲(chóng)受水稻栽培措施、移栽期[34-35]長(zhǎng)勢(shì)等影響，趨向早栽、返青快的秧苗產(chǎn)卵所致[20，36]，此外，還發(fā)現(xiàn)稻水象甲老熟幼蟲(chóng)化蛹后，直接附著于水稻根部直到羽化，期間再無(wú)再次擴(kuò)散能力，且稻田深水區(qū)其分布數(shù)量明顯多于淺水區(qū)，而幼蟲(chóng)較蛹其可隨流水進(jìn)行再次擴(kuò)散，因而其聚集程度弱于蛹。

此外，通過(guò)U檢測(cè)，比較大5點(diǎn)法、平行線法、棋盤(pán)式法、“Z”字形法和雙對(duì)角線法等田間常用抽樣方法，確定新疆荒漠綠洲稻區(qū)稻水象甲幼蟲(chóng)和蛹最適田間抽樣。本研究表明，幼蟲(chóng)最佳調(diào)查法是 “Z”字形法，蛹則為大5點(diǎn)法。而峗薇等[22]認(rèn)為旱育秧稻田稻水象甲幼蟲(chóng)最適宜的抽樣方法為平行線法，兩段式育秧稻田則為棋盤(pán)式法，造成上述差異的原因與調(diào)查地昆蟲(chóng)種類、寄主組成、作物栽培方式、作物受害程度、土壤、地形和氣候等因素的差異有關(guān)[22,26]，但關(guān)于造成此差異的機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

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SpatialDistributionPatternandSamplingTechniqueforLarvaeandPupaofRiceWaterWeevilinEcologicalRegionsofOasisinXinjiang

WANG Xiaowu1，2，DING Xinhua1， Tursun1， FU Kaiyun1， HE Jiang1，LI Guangkuo1, GAO Haifeng1, BAI Weiwei1and GUO Wenchao2
(1.Plant Protection Research Institute, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences,Urumqi 830091, China; 2.Institute of Microorganism Application in Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091,China)

LissorhoptrusoryzophilusKuschel；Desert oasis；Spatial distribution patterns；t-text；Sampling technique

2016-12-09

2017-01-02

The National Key Research Project(No.2016YFC1202100);Key Research Project of Xinjiang Uygur Autonomous Region(No.2016B01007-2);Construction Project of Innovation Environment(Talent & Base)Xinjiang Uygur Autonomous Region(No.2017D01B29).

WANG Xiaowu，male，marsteral student. Research area：agricultural insect and pest control. E-mail：wxw303528@163.com

S815.3

A

1004-1389(2017)09-1385-10

(責(zé)任編輯：郭柏壽Responsibleeditor:GUOBaishou)

日期：2017-09-12

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170912.1740.030.html

2016-12-09

2017-01-02

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016YFC1202100)；新疆維爾區(qū)自治區(qū)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2016B01007-2)；新疆維吾爾自治區(qū)創(chuàng)新環(huán)境(人才、基地)建設(shè)專項(xiàng)-自然科學(xué)基金(2017D01B29)。

王小武，男，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)昆蟲(chóng)與害蟲(chóng)防治。E-mail：wxw303528@163.com

郭文超，男，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)楹οx(chóng)生物防治和農(nóng)業(yè)外來(lái)入侵生物防控。E-mail：gwc1966@163.com

CorrespondingauthorGUO Wenchao，male，research fellow，doctoral supervisor . Research area：agricultural invasive pests biological control and biological control.E-mail：gwc1966@163.com