草坪害蟲中喙麗金龜幼蟲的空間分布與理論抽樣數

高 磊, 李 麗, 田 龔, 羅 蘿, 徐 冰,路廣亮, 王 鳳, 羅卿權, 徐 穎*

(1. 上海市園林科學規劃研究院, 上海 200232; 2. 上海辰山植物園, 上海 201602)

草坪害蟲中喙麗金龜幼蟲的空間分布與理論抽樣數

高 磊1, 李 麗2, 田 龔1, 羅 蘿2, 徐 冰1,路廣亮1, 王 鳳1, 羅卿權1, 徐 穎1*

(1. 上海市園林科學規劃研究院, 上海 200232; 2. 上海辰山植物園, 上海 201602)

本文采用擴散指標法和Iwao、Taylor回歸法測定了上海辰山植物園內‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’和日本結縷草Zoysiajaponica上的中喙麗金龜Adoretussinicus越冬幼蟲的空間分布型。結果表明,中喙麗金龜幼蟲在兩種草坪草根部土壤中不同區域的密度相差較大(5～139頭/m2);幼蟲在兩種草坪草土壤中空間分布型均為聚集型的負二項分布,分布的基本成分為個體群。根據空間分布型的參數,確定了理論抽樣數和Kuno序貫抽樣方法。

中喙麗金龜; 幼蟲; 草坪草; 空間分布型; 理論抽樣數

中喙麗金龜AdoretussinicusBurmeister隸屬于鞘翅目Coleoptera、金龜科Scarabaeidae、麗金龜亞科Rutelinae,是一種我國本土產的農林常見害蟲。該蟲目前在中國大陸和臺灣,國外的印度尼西亞、柬埔寨、老撾、新加坡、泰國、越南、馬里亞納群島、卡羅琳群島和夏威夷群島等國家和地區均有分布[1]。中喙麗金龜成、幼蟲均可為害植物,但以成蟲取食形成主要危害。

據資料記載,中喙麗金龜可為害薔薇科Rosaceae、大戟科Euphorbiaceae、豆科Leguminosae、錦葵科Malvaceae、胡桃科Juglandaceae等近60科500余種植物[2-3],但在過去幾十年間,其在上海地區的危害總體并不嚴重,屬于農林次要害蟲。近年來,由于城市綠化中草坪的廣泛種植,給中喙麗金龜的種群繁殖和擴張提供了充足的生存空間,使其經濟危害地位也從傳統的次要害蟲逐漸成為一種重要的園林害蟲,對草坪草和部分喬灌木均形成顯著危害,在部分地區甚至形成猖獗的態勢[4-5]。

空間格局是昆蟲種群的重要特征之一,它是由昆蟲種群的生物學特性與特定生境條件相互作用的結果。研究昆蟲種群空間分布型,不僅有助于了解昆蟲種群的生態學特性,而且可以為發展精確有效的抽樣方法提供依據。這項工作對科學進行害蟲的預測預報和綜合治理有重要的指導意義[6-8]。本文研究了中喙麗金龜的越冬幼蟲在草坪草中的空間分布型,在此基礎上,提出了其理論抽樣數和Kuno序貫抽樣技術。

1 材料與方法

1.1 調查時間與地點

調查時間為2011年10月底-11月初,調查區域位于上海市松江區上海辰山植物園內。針對辰山植物園草坪草的分布和前期中喙麗金龜的為害情況,將整個園區劃分為49個有效區域,選取栽培‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’的16個區域、栽培日本結縷草Zoysiajaponica的33個區域進行越冬幼蟲調查。

1.2 調查方法

在49個有效小區中,每1 000 m2選取1個樣方,對于面積不足5 000 m2的小區,至少選取5個樣方,每個樣方大小20 cm×20 cm×10 cm (長×寬×深)。有效樣方總數512個,其中‘矮生百慕大’草坪201個,日本結縷草草坪311個。取樣時,用鐵絲做成20 cm×20 cm的方框,量取10 cm的深度(中喙麗金龜的幼蟲大多數在土下0～5 cm范圍內),用鐵鍬將其中的土壤全部挖出,清點其中中喙麗金龜幼蟲的個體數。

1.3 數據分析

1.3.1 聚集指標測定

以區域為單位,先分別求出其幼蟲平均數(x)、方差(S2),再計算每個區域的聚集度指標,所運用的指標有:(1)擴散系數C:S2/x;(2)平均擁擠度M*:x+S2/x-1;(3)聚塊性指標M*/x:1+S2/x2-1/x;(4)聚集指數I:S2/x-1;(5)負二項分布K值:x/(S2-x);(6)指數CA值:(S2-x)/x2。

1.3.2 回歸方程檢驗

(1)Iwao回歸法[9]:M=α+βx;當α=0時,分布的基本成分為單個個體,當α>0時,個體間相互吸引,分布的基本成分為個體群,當α<0時,個體間相互排斥。當β<1時,為均勻分布,當β=1時,為隨機分布,當β>l時為聚集分布。

(2)Taylor冪法則[10]:lgS2= lga+blgx。判斷標準:lga=0,b=1為隨機分布;lga>0,b=1為聚集分布,且與種群密度無關;lga>0,b>1則為聚集分布,且與種群密度有關;lga<0,b<1時則為均勻分布。

1.3.3 空間分布型應用

(1)理論抽樣數的確定

采用Iwao法[11]確定理論抽樣數,公式如下:

n=(t/D)2[(α+1)/x+β-1]

①

式中,n是理論抽樣數;x為平均密度(頭/株);t指一定置信度下t分布值,取t=2.064(95%概率保證下的t值);D-允許誤差,分別取0.1、0.2、0.3;α、β-Iwao回歸式中的參數。

(2)Kuno序貫抽樣

由于國內外尚未確定中喙麗金龜幼蟲的抽樣調查方法,采用Kuno序貫抽樣法[12]可確定抽樣量,公式如下:

Tn=(α+1)/[D2-(β-1)/m]

②

式中,α、β為Iwao回歸式中的參數;m是調查的總樣本數;Tn代表停止抽樣的臨界累計蟲口數。當所抽取幾個樣方的累計蟲口數大于或等于Tn,且m>(β-1)/D2時停止抽樣,否則繼續抽樣。

2 結果與分析

2.1 聚集度指標

調查結果表明,中喙麗金龜越冬幼蟲在矮生百慕大草坪中平均密度為39.75頭/m2,在日本結縷草中為39.30頭/m2,兩種草坪草中幼蟲密度總體相差不大,但在不同區域內的密度差異較大(5～139頭/m2)。在‘矮生百慕大’草坪中,生產溫室和專家樓等區域幼蟲密度較高,二號區域的密度最低;而在日本結縷草草坪中,春景園南側路邊和櫻花園的幼蟲密度較高,球宿根園和造型園的幼蟲密度最低。

中喙麗金龜越冬幼蟲在兩種草坪草根部土壤的空間分布型聚集指標見表1和表2。各區域中,芍藥園、配置園和二號區域北側等少數區域的K、CA指標小于0,C,M*/x指標小于1,多數區域的K和CA指標大于0,而C和M*/x大于1。

表1 ‘矮生百慕大’草坪中喙麗金龜越冬幼蟲的聚集度指標1)

Table 1 Aggregation indices of hibernating larvae ofAdoretussinicusinCynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’

區域SpotxS2CM*M*/xKCAI一號門內2.206.202.824.021.830.550.831.82二號區域0.230.361.560.793.411.802.410.56兒童園1.571.951.241.811.154.130.150.24芍藥園0.400.300.750.150.38-4.00-0.63-0.25染料植物園2.447.533.084.521.850.480.852.08蔬菜園0.501.002.001.503.001.002.001.00水生植物園0.400.802.001.403.501.002.501.00南美植物區1.051.421.351.401.332.850.330.35桃園2.406.302.634.031.680.620.681.63三號門內1.141.811.581.731.511.710.510.58北美區車站1.201.701.421.621.352.400.350.42礦坑花園1.8316.178.829.655.260.134.267.82巖石園0.710.901.270.981.373.750.370.27專家樓2.504.821.933.431.371.080.370.93配置園2.671.870.702.370.89-3.33-0.11-0.30生產溫室4.2017.964.287.481.780.310.783.28

1) 表中幼蟲平均密度x的單位為頭/0.04 m2。表2同。 The unit of average density (x) of larvae was individual/0.04 m2. The same below.

表2 日本結縷草草坪中喙麗金龜越冬幼蟲的聚集度指標

Table 2 Aggregation indices of hibernating larvae ofAdoretussinicusinZoysiajaponica

區域SpotxS2CM*M*/xKCAI二號區域外側1.121.361.221.331.194.610.190.22二號區域櫻花周圍1.331.671.251.581.194.000.190.25二號區域北側0.820.780.950.770.93-18.67-0.07-0.05春景園南側路邊5.5610.031.816.361.141.240.140.81兒童及造型園西側2.004.002.003.001.501.000.501.00兒童園東側0.600.300.500.100.17-2.00-0.83-0.50造型園0.200.201.000.201.00-0.000.00藤蔓園周圍1.131.841.631.761.561.580.560.63珍稀植物園1.171.771.511.681.441.940.440.51球宿根園西側0.300.230.780.080.26-4.50-0.74-0.22球宿根園0.200.201.000.201.00-0.000.00觀賞草園南側3.0018.206.078.072.690.201.695.07旱生園兩側2.1715.377.098.263.810.162.816.09新品種園東側2.506.702.684.181.670.600.671.68金縷梅園1.806.203.444.242.360.411.362.44木樨園東側2.6017.806.858.453.250.172.255.85油料植物園及周圍0.360.451.250.611.694.000.690.25染料植物園周圍1.271.781.411.671.322.460.320.41蔬菜園南側1.295.574.334.623.590.302.593.33槭樹園(北側)3.509.432.695.191.480.590.481.69鳶尾園東側河邊0.400.300.750.150.38-4.00-0.63-0.25水生園和濕生園0.330.250.750.080.25-4.00-0.75-0.25南美植物區3.1420.146.418.552.720.181.725.41櫻花園5.0819.173.777.861.550.360.552.77礦坑花園入口對面0.902.102.332.232.480.751.481.33礦坑花園入口0.750.791.050.801.0621.000.060.05巖石園南入口0.570.290.500.070.13-2.00-0.88-0.50巖石園北入口0.600.300.500.100.17-2.00-0.83-0.50老公路東段0.750.921.220.971.304.500.300.22科研中心南側0.400.401.000.401.00-0.000.00歐洲區兩側1.752.921.672.421.381.500.380.67非洲區平地2.574.951.933.501.361.080.360.93二號區域南側1.716.243.644.352.540.381.542.64

2.2 回歸方程檢驗

2.2.1 Iwao方法的測定

根據表1和表2中的M*和x值,分別建立不同寄主上的Iwao回歸方程,其中在‘矮生百慕大’上為M*=1.646 3x+0.309 8(R2=0.492);在日本結縷草上為M*=1.783 6x+0.040 3(R2=0.689 5)。

由以上各式可以看出,α均大于0,說明中喙麗金龜幼蟲在不同寄主植物下均表現為不同個體之間相互吸引,分布的基本成分為個體群;β均大于1,說明中喙麗金龜的越冬幼蟲基本上是聚集分布的;α>0,β>1,則表明該蟲種群為聚集型的一般負二項分布(圖1)。

圖1 中喙麗金龜幼蟲平均擁擠度M*與平均密度x的關系Fig.1 Relationships between the indices of meancrowding (M*) and average population density (x) ofhibernating larvae of Adoretus sinicus

2.2.2 Taylor冪法則

用Taylor冪式擬合表1和表2中的x和S2,得到平均密度和方差之間的回歸關系如下:在日本結縷草上為S2=1.592 2x1.625 7或lgS2=0.202 0+1.625 7 lgx(R2=0.887 1);在矮生百慕大上為S2=1.786 4x1.292 9或lgS2=0.252 0+1.292 9 lgx(R2=0.775 9)。由以上各式可知,lga均大于0,b均大于1,說明中喙麗金龜的越冬幼蟲在日本結縷草和‘矮生百慕大’草坪下均為聚集分布。

2.3 空間分布型的應用

2.3.1 理論抽樣數的確定

將中喙麗金龜幼蟲在‘矮生百慕大’和日本結縷草上的α和β值分別代入公式①,得出其在兩種草坪上的理論抽樣數n,隨著蟲口密度x的不同,在不同允許誤差條件(置信度t=2.064)下的取值見表3。在相同的允許誤差條件下,蟲口密度較低的樣地,其抽樣數較多;反之,蟲口密度較高的樣地抽樣數可以相應地減少。在相同的蟲口密度下,調查抽樣數則隨著允許誤差的增大而減小。

表3 中喙麗金龜越冬幼蟲的理論抽樣數

Table 3 Theoretical sampling numbers of hibernating larvae ofAdoretussinicus

蟲口密度x/頭·(0.04m2)-1Populationdensityx‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’D=0.1D=0.2D=0.3日本結縷草ZoysiajaponicaD=0.1D=0.2D=0.3183320893777208932554139625551396234611155148211551441510446445104465387974342297436368924140892417355893939789398345863838986389337843738384371033183373788337

2.3.2 Kuno序貫抽樣技術

將中喙麗金龜幼蟲在矮生百慕大和日本結縷草上的α和β值分別代入公式②,得出其在兩種草坪上的Kuno序貫抽樣的停止抽樣臨界累計蟲量Tn,當取D=0.2時,其停止抽樣的臨界累計蟲口數(即需要防治的臨界值)見表4。

表4 中喙麗金龜幼蟲的Kuno序貫抽樣表

Table 4 Kuno’s sequential sampling table of hibernating larvae ofAdoretussinicus

調查樣方數Samplingnumber停止抽樣的臨界累計蟲口數/頭Criticalcumulativenumberforstoppingsampling‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’日本結縷草Zoysiajaponica5048.3842.7610039.0632.3420035.6228.8330034.6127.8240034.1227.3550033.8427.07100033.2826.53

3 結論與討論

空間分布型是種群在空間相對靜止時的散布狀況,它是種群個體的行為習性和環境因子等因素在某一時刻疊加影響的結果,在估計種群密度的抽樣調查、確定試驗數據的統計分析方法及考察受害形成過程和決定必須防治密度時,空間分布型的確定是必不可少的[13-14]。

金龜子一直以來都是我國園林綠化和經濟林果上的大害蟲,種類眾多,分布復雜。關于金龜子幼蟲的空間分布型有過少量研究報道[15-16],結果表明,這些蠐螬的分布型均為聚集分布,其分布的基本成分是個體群。在本研究中,盡管在芍藥園、配置園和二號區域北側等少數區域的聚集指標K、CA、C和M*/x等不符合聚集分布,但多數研究區域的中喙麗金龜越冬幼蟲在草坪根部土壤中的空間分布符合聚集分布。而利用M*和x值建立的不同寄主上的Iwao回歸方程,以及應用x和S2值建立的不同寄主Taylor冪回歸方程都表明,中喙麗金龜越冬幼蟲在不同寄主下均呈聚集分布。

由于中喙麗金龜幼蟲在草坪中呈聚集分布,在蟲口密度低時,所需理論抽樣數較多,只有蟲口密度達到一定值時,才能保證結果的準確性。本研究還通過空間分布型的參數,確定了中喙麗金龜越冬幼蟲的理論抽樣數和Kuno序貫抽樣技術,為中喙麗金龜的防治工作提供了一定的科學依據。調查中還發現,中喙麗金龜幼蟲大多數在土下0～5 cm處,且和其成蟲寄主植物的距離關系密切,這一結果對了解該蟲的生態學特性、指導其防治工作具有重要的借鑒意義。

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(責任編輯：田 喆)

Spatial distribution and sampling of the larvae of Chinese rose beetle,Adoretussinicuson turfgrass

Gao Lei1, Li Li2, Tian Gong1, Luo Luo2, Xu Bing1, Lu Guangliang1,Wang Feng1, Luo Qingquan1, Xu Ying1

(1.ShanghaiAcademyofLandscapeArchitectureScienceandPlanning,Shanghai200232,China;2.ShanghaiChenshanBotanicalGarden,Shanghai201602,China)

The spatial distribution pattern of hibernating larvae ofAdoretussinicusonCynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’ andZoysiajaponicawas studied in Shanghai Chenshan Botanical Garden by using Iwao’s method, Taylor’s method and some indices of aggregation (C,M*,M*/x,I,K,CAandIδ). The results showed that the density of larvae differed significantly in different spots (5-139 individual/m2). The spatial distribution pattern of larvae was in negative binominal distribution with an aggregation pattern. The theoretical sampling number and Kuno’s sequential sampling method were presented by the parameters of spatial distribution pattern.

Adoretussinicus; larvae; turfgrass; spatial distribution; theoretical sampling

2016-05-03

2016-05-30

上海市科技興農重點攻關項目(滬農科攻字(2012)第2-3號);上海市綠化和市容管理局攻關項目(G092401,G102403)

S 433.5

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.02.019

* 通信作者 E-mail: xuying20002@163.com