塞罕壩地區(qū)主要害鼠的空間分布型及抽樣技術研究

劉軍俠，解松青，張子恒，姜文虎，王春艷

(1 河北農業(yè)大學 林學院/河北省林木種質資源與森林保護重點實驗室，河北 保定 071001；2 塞罕壩機械林場總場 三鄉(xiāng)林場 ，河北 承德 068466)

塞罕壩地區(qū)森林資源豐富，是該地區(qū)重要的環(huán)保資源和旅游資源，具有較大的經濟及生態(tài)價值，對防風固沙、氣候調節(jié)、保護環(huán)境、改良土壤、水源涵養(yǎng)、減少污染，以及維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡等各個方面都有著無比重要的作用。但塞罕壩機械林場及御道口牧場鼠害頻發(fā)，對森林資源造成了很大威脅[1-3]。近年來對森林鼠害發(fā)生原因、防治方法有較多關注[1-6]，鼠類食物[7]、冬季雪的大小及厚度[8-9]、樹木的成分組成[10]、棲息地環(huán)境條件[11-12]等均會影響鼠害的發(fā)生。但對鼠害的空間分布型及抽樣技術系統(tǒng)研究較少[13-14]，特別是在鼠害嚴重的塞罕壩地區(qū)未見相關研究。本研究通過調查塞罕壩地區(qū)不同林分類型害鼠在空間上的數(shù)量分布及危害程度，明確塞罕壩地區(qū)草原鼢鼠(Myospalaxaspalax)和達烏爾黃鼠(Spermophilusdauricus)2個鼠種空間分布類型、分布的成分以及空間分布形成的原因，并確立相關抽樣技術。掌握鼠害的空間分布型和抽樣技術對于明確其發(fā)生規(guī)律以及數(shù)量動態(tài)具有重要的實踐意義，是對鼠害進行準確測報和高效防治的基礎，只有充分了解鼠害發(fā)生空間分布規(guī)律，才能提高鼠害綜合防治的有效性和準確性。

1 研究方法

1.1 試驗地概況

本試驗地選擇在河北承德地區(qū)塞罕壩機械林場和御道口牧場。塞罕壩機械林場地處承德市圍場壩上地區(qū)，位于北緯 42°22′ 東經 116°53′ ，海拔 1 010～1 939.9 m。土壤類型以風沙土、山地棕壤、灰色森林土為主。該地區(qū)植被類型豐富，以常綠針葉林為主，主要為落葉松、樟子松、白樺 、云杉等。御道口牧場位于內蒙古高原東側邊沿地帶，屬于承德圍場縣壩上地區(qū)，位于東經 116°46′～117°26′ ，北緯為 42°07′～42°25′ ，海拔 1230～1820 m。土壤多為灰色森林土和風沙土以及草甸土等。該地區(qū)植物約有50多個科400多種，植物資源豐富。

1.2 調查方法

試驗在御道口牧場選取8 a生與12 a生的樟子松純林、落葉松純林、云杉純林林分作為試驗樣地，調查草原鼢鼠，分別記為Y-1至Y-6號樣地(依次為8 a生樟子松純林，12 a樟子松純林，8 a生落葉松純林，12 a生落葉松純林，8 a生云杉純林，12 a生云杉純林)。在塞罕壩機械林場選取8 a生與15 a生的樟子松純林、落葉松純林、樟子松落葉松混交林調查達烏爾黃鼠，分別記為S-1至S-6號樣地(依次為8 a生樟子松純林，15 a樟子松純林，8 a生落葉松純林，15 a生落葉松純林，8 a生樟落混交林，15 a生樟落混交林)。不同林分分別選取立地條件相近9塊地作為重復，每塊樣地面積1 hm2。分別采用土丘系數(shù)法(草原鼢鼠)和鋏日法(達烏爾黃鼠)調查森林害鼠種群數(shù)量，用以計算空間分布[15-16]。

1.3 分析方法

聚集度測定和空間分布型分析方法采用了聚集度指標法和回歸模型分析法，種群密度抽樣技術的研究采用Iwao提出的理論抽樣數(shù)模型和序貫抽樣技術。

1.3.1 聚集度指標法 計算草原鼢鼠和達烏爾黃鼠在不同樣地中的平均鼠密度(m)、方差(s2)以及平均擁擠度(m*)。計算其空間分布的不同指標有：負二項分布的K指標、LioydM指標m*/m、Cassie指標CA、擴散系數(shù)C、應用種群聚集均數(shù)λ值檢驗種群聚集的原因[13-14]。

1.3.2 回歸模型分析法 根據(jù)Iwao平均擁擠度(m*)和平均數(shù)(m)的回歸模型確定害鼠的空間分布型：

m*=α+βm

(1)

式中，α=0：單個個體分布；α>0：個體群分布，個體相互吸引；α<0：個體相互排斥；Β=1：隨機分布；β>1：聚集分布；β<1：均勻分布。

1.3.3 理論抽樣數(shù) 建立Iwao理論抽樣模型：

N=t2[ (α+1)/m+β-1]/D2

(2)

式中，N為最適抽樣數(shù)，D為允許誤差，t為概率保證值(實際調查中t=1)，m為平均數(shù)，α、β為m*=α+βm直線回歸方程中的常數(shù)。

1.3.4 序貫抽樣 建立Iwao序貫抽樣模型：

式中：T0(n)為累計鼠數(shù)，m0為防治指標，n為抽樣數(shù)，t即自由度∞時的t值，即t=1.96，α、β為m*=α+βm直線回歸方程中的常數(shù)。

2 結果與分析

2.1 空間分布型

將前期調查表明的優(yōu)勢種類進行空間分布類型測度，御道口牧場為草原鼢鼠，塞罕壩機械林場為達烏爾黃鼠。

2.1.1 聚集度指標 將試驗調查數(shù)據(jù)經過計算，得到m、S2、m*、m*/m等值。草原鼢鼠和達烏爾黃鼠各項聚集度指標見表1和表2。

由表1可知，草原鼢鼠擴散系數(shù)C>1，m*/m指標>1，CA指標>0，I指標>0，K指標>0，說明草原鼢鼠在御道口牧場地區(qū)呈聚集分布。由表1中可看出，樟子松林內的鼠密度最高，混交林次之，落葉松最少。所選試驗地中8 a生林分鼠口密度均高于12 a生林分，但空間格局上均呈現(xiàn)聚集分布。

表1 草原鼢鼠各項聚集度指標Table 1 Aggregation indexes of Myospalax aspalax

由表2可知，塞罕壩機械林場害鼠優(yōu)勢種達烏爾黃鼠各項聚集度指標：C>1，m*/m指標>1，CA指標>0，I指標>0，K指標>0，表明達烏爾黃鼠的空間分布總體上也呈聚集分布，樟子松害鼠的鼠口密度最高，8 a生的云杉純林鼠害密度高于15 a生云杉純林，表明鼠害在樹種和林齡選擇上有所偏好，但均呈聚集分布。

表2 達烏爾黃鼠各項聚集度指標Table 2 Aggregation indexes of Spermophilus dauricus

2.1.2 回歸模型分析法 Iwao提出的平均擁擠度(m*)和平均數(shù)(m)的回歸模型：m*=α+βm，據(jù)此確定鼠害的空間分布型。分別建立塞罕壩地區(qū)草原鼢鼠和達烏爾黃鼠回歸模型(如圖1和圖2)：

草原鼢鼠：m*=1.585 4m+1.497 1

達烏爾黃鼠：m*=1.377 9m+1.059 3

得出2種害鼠的回歸方程系數(shù)為：草原鼢鼠：α>0，β>1，可知草原鼢鼠的空間分布為典型的聚集分布；達烏爾黃鼠：α>0，β>1，可知達烏爾黃鼠空間分布為典型的聚集分布。結果顯示，2種害鼠空間分布基本成分是個體群且個體間相互吸引，且均為典型聚集分布。

圖1 草原鼢鼠平均擁擠度m*與平均數(shù)m的回歸關系Figure 1 Regression relationship between average congestion degree m* and mean m of Myospalax aspalax

圖2 達烏爾黃鼠平均擁擠度m*與平均數(shù)m回歸關系Figure 2 Regression relationship between average congestion degree m* and mean m of Spermophilus dauricus

2.2 影響聚集分布的原因分析

應用種群的聚集均數(shù)(λ)檢驗分析聚集原因，草原鼢鼠和達烏爾黃鼠的λ值如下：

草原鼢鼠：λ=8.932 4>2

達烏爾黃鼠：λ=8.477 2>2

可見草原鼢鼠以及達烏爾黃鼠呈聚集分布，原因可能是由于其本身的聚集行為或者因生物本身聚集行為和環(huán)境的異質性共同作用的結果。調查發(fā)現(xiàn)影響草原鼢鼠以及達烏爾黃鼠聚集分布與環(huán)境以及環(huán)境中食物分布有較大關系，陰坡地段冬季積雪厚，春季食物缺乏是鼠害發(fā)生的主要影響因素。

2.3 抽樣技術的確定

2.3.1 理論抽樣數(shù) 根據(jù)Iwao創(chuàng)建的抽樣方法，建立理論抽樣的模型：

草原鼢鼠：N=t2[2.585 4/m+0.497 1]/D2

達烏爾黃鼠：N=t2[2.377 9/m+0.059 3]/D2

在允許一定誤差值(設D=0.1、0.2、0.3、0.4)前提下，應用以上模型，即求得害鼠不同蟲口密度(m)和精度下應抽取的理論抽樣點數(shù)。兩鼠種理論抽樣數(shù)表如表3和表4所示。

表3 草原鼢鼠理論抽樣數(shù)表Table 3 Theoretical sampling quantities of Myospalax aspalax

表4 達烏爾黃鼠理論抽樣表Table 4 Theoretical sampling quantities of Spermophilus dauricus

由表3和表4可知，在抽樣允許誤差相同情況下，隨著平均害鼠密度減小，則抽樣數(shù)會依次增多。如草原鼢鼠在抽樣允許誤差0.2，密度3只/hm2時，抽樣數(shù)即為60 hm2；平均害鼠密度2只/hm2時，抽樣數(shù)為80 hm2。因此，采用此公式N=t2[(α+1)/m+β-1]/D2，即可求出草原鼢鼠在不同密度時的最適抽樣數(shù)。

2.3.2 序貫抽樣 當前對于害鼠并無較為一致的防治指標，根據(jù)實際調查中經驗可取防治指標m0分別為1、2、3、4、5 只/hm2，取抽樣數(shù)n=5、10、15、20、25、30。根據(jù)Iwao的序貫抽樣理論方法，將Iwao防治指標m0和抽樣數(shù)n及回歸模型參數(shù)α、β代入序貫抽樣模型，計算不同取樣株數(shù)時鼠害的序貫抽樣區(qū)間列入表5和表6。如表5可以看出，若取草原鼢鼠防治指標m0=3時，在調查20 hm2累計害鼠數(shù)量高于90只時要防治，低于30只時則不需防治。位于30～90只之間時，應繼續(xù)抽樣至最大抽樣數(shù)。

表5 草原鼢鼠的序貫抽樣表Table 5 The sequential sampling table of Myospalax aspalax

表6 達烏爾黃鼠的序貫抽樣表Table 6 The sequential sampling table of Spermophilus dauricus

3 結論與討論

御道口牧場草原鼢鼠和塞罕壩機械林場達烏爾黃鼠分布均呈現(xiàn)明顯的聚集分布，2種害鼠分布的基本形式呈個體群，且個體之間相互吸引。研究表明，呈現(xiàn)聚集的原因可能是由于害鼠自身具有的聚集行為或由于其自身所有的聚集行為與環(huán)境異質性同時作用而引起，并不只是由于環(huán)境因素所致。

林間調查草原鼢鼠和達烏爾黃鼠的最適抽樣數(shù)與密度以及抽樣的允許誤差相關，在相同的害鼠密度下，抽樣的允許誤差不同，則得出的最適抽樣數(shù)有較大的差距。因此在鼠害的實際調查過程中，要根據(jù)調查樣地的實際情況來選擇恰當?shù)脑试S誤差。應用Iwao所提出的抽樣統(tǒng)計理論，建立不同鼠害密度下的理論抽樣數(shù)表，可為今后確定抽樣技術提供理論依據(jù)，亦可參照理論數(shù)表進行調查和測報。

本研究在鼠害的調查過程中發(fā)現(xiàn)，草原鼢鼠和達烏爾黃鼠對寄主樹種、林齡以及林分類型均有選擇性，樟子松危害最為嚴重，且害鼠更趨向于危害林齡較小的林分；調查中還發(fā)現(xiàn)鼠害的發(fā)生與陽坡、陰坡以及林緣、林內均有較為直接的關系，這些因素均是影響鼠害空間分布的重要因子，因此下一步應針對鼠害發(fā)生的寄主、林齡、林分類型、立地條件等進行更為詳盡的空間分布型的研究，以期為森林害鼠的調查和綜合防控策略的制定提供更充分的數(shù)據(jù)支撐。