摘 要:【目的】研究不同白蠟林分類型下白蠟窄吉丁Agrilus planipennis Fairmaire的地統(tǒng)計(jì)學(xué)空間格局,為不同白蠟林分類型下白蠟窄吉丁的防治提供科學(xué)依據(jù)。
【方法】在4種不同林分類型下,以白蠟窄吉丁羽化孔為調(diào)查指標(biāo),分析白蠟窄吉丁種群的數(shù)量,研究不同林分類型下白蠟窄吉丁的空間格局。
【結(jié)果】白蠟窄吉丁在城市綠化林和公路綠化林?jǐn)M合模型為高斯模型,公園混交林?jǐn)M合模型為指數(shù)模型,行道林中擬合模型為線性模型;在綠化片林、公園混交林、公路綠化林空間分布格局為聚集分布,在行道林空間分布格局為隨機(jī)分布。
【結(jié)論】當(dāng)白蠟窄吉丁的危害達(dá)到一定程度時(shí),林分類型并不能改變白蠟窄吉丁的聚集習(xí)性,但對(duì)所擬合模型的參數(shù)和半方差函數(shù)值均有影響。城市綠化林和公路綠化林白蠟窄吉丁的危害呈現(xiàn)出由邊緣向內(nèi)部擴(kuò)散的趨勢(shì);公園混交林則根據(jù)其種植特點(diǎn)呈現(xiàn)出條帶狀分布;行道林則呈現(xiàn)隨機(jī)分布的特點(diǎn),白蠟窄吉丁的危害特點(diǎn)與林分類型相關(guān)。
關(guān)鍵詞:白蠟窄吉??;空間分布;地統(tǒng)計(jì)學(xué);林分類型
中圖分類號(hào):S763 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1001-4330(2024)04-0964-07
0 引 言
【研究意義】白蠟窄吉丁(Emerald ash borer),屬鞘翅目、吉丁總科、吉丁科,是木犀科(Oleaceae)梣屬(Fraxinus)樹木的重要蛀干害蟲之一[1]。有研究[2-4]分析了白蠟窄吉丁入侵新疆的風(fēng)險(xiǎn),關(guān)于伊寧市白蠟樹上已發(fā)現(xiàn)白蠟窄吉丁造成了嚴(yán)重危害[5]。根據(jù)文獻(xiàn)[6,7]結(jié)合調(diào)查顯示,白蠟窄吉丁已在烏魯木齊市、伊寧市、可克達(dá)拉市、昌吉市、呼圖壁縣、瑪納斯縣、奎屯市、北屯市、塔城市、額敏縣、博樂(lè)市等地發(fā)生。空間格局是昆蟲種群的重要屬性,能夠?qū)ξ粗c(diǎn)局部及空間整體不確定性進(jìn)行預(yù)測(cè)[8]?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】楊盾蚧(Diaspidiotus slavonicua Green)、光肩星天牛(Anoplophora glabripennis Motschulsky)、云斑天牛(Batocera horsfieldi Hope)[9-11]等?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】地統(tǒng)計(jì)學(xué)可用于分析各種自然現(xiàn)象的空間異質(zhì)性和空間格局,利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)研究昆蟲的空間格局報(bào)道較多,而關(guān)于白蠟窄吉丁在不同林分類型中空間格局分析還未見報(bào)道,需要更深一步研究其空間格局等種群特點(diǎn)?!緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】利用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,研究不同林分類型下白蠟窄吉丁種群空間格局和動(dòng)態(tài)變化,為白蠟窄吉丁的防治提供理論基礎(chǔ)。
1 材料與方法
1.1 材 料
試驗(yàn)設(shè)在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第四師可克達(dá)拉市(44°7′34″N,80°37′20″E)。選擇4種林分類型(城市綠化林、公園混交林、公路綠化林和行道林)作為試驗(yàn)地。四處試驗(yàn)地點(diǎn)白蠟林的胸徑有所不同,城市綠化林總株數(shù)為300株,種植為多年生移栽小葉白蠟Fraxinus chinensis Roxb純林,在移栽后遭受白蠟窄吉丁侵害,有蟲株率為62.00%;公園混交林包含樹種為小葉白蠟、核桃樹Juglans regia L、皂角Gleditsiasinensis、刺槐Robinia pseudoacacia L,其中白蠟樹總株為180株,有蟲株率為55.00%;公路綠化林總株數(shù)為100株,種植方式為道路兩側(cè)兩行種植小葉白蠟,有蟲株率為43.00%;行道林總株數(shù)為340株,種植方式為道路兩側(cè)3行種植小葉白蠟,種植密度較高,有蟲株率最低,為15.00%。表1
1.2 方 法
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
在4種不同林分類型中,各選取一塊面積相似且基本代表可克達(dá)拉市內(nèi)白蠟樹種植類型的作為調(diào)查樣點(diǎn),每個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)的面積約700~900 m2,各樣點(diǎn)調(diào)查株數(shù)分別為城市綠化林50株、公園混交林50株、公路綠化林30株,行道林50株。逐株調(diào)查白蠟樹從根基部向上至樹干分叉處,根據(jù)蛀道和羽化孔統(tǒng)計(jì)每株白蠟樹干上白蠟窄吉丁最低危害高度、最高危害高度、羽化孔數(shù)量,試驗(yàn)調(diào)查時(shí)間在白蠟窄吉丁成蟲羽化末期6月15~30日。
1.2.2 半方差函數(shù)
空間變異是表征與空間位置有關(guān)的變量因相互之間的空間相關(guān)性或位置關(guān)系引起的有規(guī)律的變化[12],種群數(shù)量在不同位置和范圍內(nèi)的空間變異情況,可以用半方差函數(shù)來(lái)表征,求得半方差函數(shù)值,并按照決定系數(shù)最大、殘差平方和最小的原則進(jìn)行模型擬合[13]。
式中,γ(h)為半方差函數(shù)值,N(h)是間隔h的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù),點(diǎn)Xi和Xi+h處樣點(diǎn)的測(cè)量值是Z(Xi)和Z(Xi+h)為樣點(diǎn)間的距離[14,15]。
理論模型包括球型、直線型、指數(shù)型和高斯型,結(jié)合生物的生物學(xué)特性和立地環(huán)境,根據(jù)決定系數(shù)(R2)、殘差平方和(RSS)、空間變異比(C/(C0+C))和變程(A)進(jìn)行擬合[11,16]。
球狀模型:
指數(shù)模型:
高斯模型:
3種理論模型均代表種群的聚集程度為中度聚集,空間結(jié)構(gòu)比率反映了空間結(jié)構(gòu)系數(shù)在樣點(diǎn)變量差異中所占的比率[13],其介于25%~75%為有中等程度的空間相關(guān)性,大于75%為具有較強(qiáng)的空間相關(guān)性[17]。
1.2.3 等值線圖
利用插值法對(duì)各林分類型的白蠟窄吉丁種群聚集狀態(tài)和分布進(jìn)行分析,生成種群空間的等值線圖。
將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)最低危害高度,最高危害高度,羽化孔數(shù)量導(dǎo)入Gs+中,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn),選擇最合適的轉(zhuǎn)換方法,進(jìn)行半方差分析,記錄各項(xiàng)參數(shù)和擬合模型,根據(jù)半方差函數(shù)的結(jié)果生成等值線圖。數(shù)據(jù)分析均由Gs+完成。
2 結(jié)果與分析
2.1 城市綠化林白蠟窄吉丁種群半變異函數(shù)與空間格局
研究表明,城市綠化林白蠟窄吉丁種群模型擬合類型為高斯模型,塊金值0.98,基臺(tái)值7.22,空間變異比率為86.40,空間依賴范圍為141.16 m。在該抽樣尺度下,當(dāng)樣點(diǎn)間距小于141.16 m時(shí),白蠟窄吉丁種群呈現(xiàn)出聚集狀態(tài),當(dāng)樣點(diǎn)間距大于141.16 m時(shí),種群不再具有空間相關(guān)性,空間格局分布中,有86.40%受其自身影響,且空間變異比大于75%,具有較強(qiáng)的空間相關(guān)關(guān)系,有13.60%受其自身影響,其空間格局分布由白蠟窄吉丁自身生物學(xué)特性所決定;當(dāng)樣點(diǎn)間距在50~110 m左右時(shí),半方差函數(shù)值在基臺(tái)值上下波動(dòng),波動(dòng)幅度較大,該抽樣尺度下種群空間分布擴(kuò)散和聚集性不強(qiáng);白蠟窄吉丁種群在邊緣密度較高,危害嚴(yán)重,并呈現(xiàn)出逐漸向內(nèi)部擴(kuò)散的趨勢(shì)。表2,圖1~2
2.2 公園混交林白蠟窄吉丁種群半變異函數(shù)與空間格局
研究表明,公園混交林白蠟窄吉丁種群模型擬合類型為指數(shù)模型,塊金值3.59,基臺(tái)值12.19,空間變異比率為70.50,空間依賴范圍為792.90 m,分布型呈現(xiàn)出聚集分布。在該抽樣尺度下,當(dāng)樣點(diǎn)間距小于792.90 m時(shí),白蠟窄吉丁種群呈現(xiàn)出聚集狀態(tài),當(dāng)樣點(diǎn)間距大于792.90 m時(shí),種群不再具有空間相關(guān)關(guān)系,由混交林類型、白蠟窄吉丁自身生物學(xué)特性及隨機(jī)因子共同決定;空間分布格局中,有70.50%受其自身生物學(xué)特性影響,具有中等程度的空間相關(guān)性,29.50%受到混交林類型和隨機(jī)因子影響;0~128.57 m均有波動(dòng),波動(dòng)幅度較小,表面該抽樣尺度下種群空間分布擴(kuò)散和聚集性很強(qiáng);此處白蠟窄吉丁只對(duì)白蠟樹產(chǎn)生危害性,呈現(xiàn)點(diǎn)狀或條狀分布。表2,圖3~4
2.3 行道林白蠟窄吉丁種群半變異函數(shù)與空間格局
研究表明,行道林白蠟窄吉丁種群模擬類型為線性模型,塊金值0.69,基臺(tái)值為0.69,空間變異比為0.00,空間依賴范圍為104.76 m。該抽樣尺度下白蠟窄吉丁種群空間分布不具有生物學(xué)相關(guān)關(guān)系,完全受人為和環(huán)境的隨機(jī)因子影響;樣點(diǎn)間間隔在45 m之內(nèi)時(shí),函數(shù)值在基臺(tái)值附近的波動(dòng)較大,表面該抽樣尺度下種群空間分布擴(kuò)散和聚集性不強(qiáng);此處白蠟窄吉丁的分布較為分散,分散點(diǎn)較多。表2,圖5~6
2.4 公路綠化林白蠟窄吉丁種群半變異函數(shù)與空間格局
研究表明,公路綠化林白蠟窄吉丁種群模擬類型為高斯模型,塊金值0.13,基臺(tái)值為1.84,空間變異比為92.80,空間依賴范圍為153.11 m,分布型呈現(xiàn)出聚集狀態(tài),該抽樣尺度下當(dāng)樣點(diǎn)距離小于153.11 m時(shí),白蠟窄吉丁種群呈現(xiàn)出聚集狀態(tài),當(dāng)樣點(diǎn)間距大于153.11 m時(shí),種群不再具有空間相關(guān)關(guān)系;空間分布格局中,由92.80%為受其自身特性影響,具有較強(qiáng)程度的空間相關(guān)性,僅有7.20%受隨機(jī)因子影響,該地白蠟窄吉丁種群的空間分布主要有其自身生物學(xué)特性決定;樣點(diǎn)間間隔79.43~119.15 m,半方差函數(shù)值在基臺(tái)值附近波動(dòng)較大,該抽樣尺度下白蠟窄吉丁種群的空間分布的聚集和擴(kuò)散規(guī)律不強(qiáng)。白蠟窄吉丁對(duì)邊緣的危害較嚴(yán)重,并有向內(nèi)擴(kuò)散的趨勢(shì)。圖7~8
3 討 論
3.1
使用地統(tǒng)計(jì)學(xué)研究昆蟲種群空間分布彌補(bǔ)了傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)空間相關(guān)關(guān)系及分布范圍的研究不足,加入統(tǒng)計(jì)學(xué)建立空間模型能夠在一定程度上對(duì)昆蟲在林間的分布狀態(tài)有更直觀的反映,對(duì)更好地防治白蠟窄吉丁具有一定指導(dǎo)意義[18-20]。以不同林分類型為前提,公園混交林較純林發(fā)生蟲害的擴(kuò)散性較弱,擬合模型也和其它兩個(gè)聚集分布的林分類型有所不同,但白蠟窄吉丁的分布型依然呈現(xiàn)出聚集分布;公路林的種植密度比行道林和城市綠化林稀疏,但白蠟窄吉丁的分布型也呈現(xiàn)出聚集分布,從有蟲株率來(lái)說(shuō),試驗(yàn)中當(dāng)白蠟林分類型中有蟲株率達(dá)到43.00%時(shí),白蠟窄吉丁在林分中的分布型已經(jīng)呈現(xiàn)出聚集分布,而林分類型中有蟲株率達(dá)到多少時(shí),其分布型會(huì)呈現(xiàn)出聚集分布還有待研究。城市綠化林、公園混交林、行道林和公路綠化林的白蠟窄吉丁種群的空間格局分布擬合模型分別為高斯、指數(shù)、線性模型,行道林分布型為隨機(jī)分布,城市綠化林、公園混交林和公路綠化林分布型為聚集分布;白蠟窄吉丁雖善飛行,但其擴(kuò)散能力并不強(qiáng),一般不會(huì)遠(yuǎn)離寄主樹林的發(fā)生特點(diǎn)[13,21]。3種空間分布類型同為聚集分布的林分類型中,指數(shù)模型和高斯模型是聚集分布的兩種模型,但代表著不同的聚集狀態(tài)和強(qiáng)度,在研究的四種林分類型中,樣地的危害程度越嚴(yán)重,則種群的聚集性越強(qiáng),空間變異比C/(C0+C)代表種群的空間依賴程度,此值越大則空間依賴程度越強(qiáng)。
3.2
用模型來(lái)反映不同林分類型下白蠟窄吉丁的種群信息,反映出白蠟窄吉丁種群空間分布的影響因子和受棲息環(huán)境的影響程度。試驗(yàn)研究調(diào)查尚未考慮到氣候和年際所帶來(lái)的影響,后續(xù)工作可研究不同年際中的不同氣象因子對(duì)白蠟窄吉丁的發(fā)生與動(dòng)態(tài)變化產(chǎn)生影響及主導(dǎo)氣象因子。
4 結(jié) 論
4.1 白蠟窄吉丁在城市綠化林和公路綠化林?jǐn)M合模型為高斯模型,公園混交林?jǐn)M合模型為指數(shù)模型,行道林中擬合模型為線性模型;在綠化片林、公園混交林、公路綠化林空間分布格局為聚集分布,在行道林空間分布格局為隨機(jī)分布。
4.2
當(dāng)白蠟窄吉丁的危害達(dá)到一定程度時(shí),林分類型并不能改變白蠟窄吉丁的聚集習(xí)性,但對(duì)所擬合模型的參數(shù)和半方差函數(shù)值均有影響。公園混交林則根據(jù)其種植特點(diǎn)呈現(xiàn)出條帶狀分布;行道林則呈現(xiàn)隨機(jī)分布的特點(diǎn),等值線圖反映出白蠟窄吉丁的不同危害特點(diǎn)與林分類型相關(guān)。
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