園林植物害蟲桂花網(wǎng)蝽的空間分布特征

劉平,晏青華,文仕軍,阮楨媛,胡建銀,龔靜林

(1.云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)，云南昆明 650224；3.江西省貴溪中心苗圃，江西貴溪 335400)

桂花Osmanthus fragrans屬于重要的園林綠化樹種，大量栽種于昆明的各大公園、小區(qū)及道路兩側(cè)。近幾年，桂花葉上發(fā)現(xiàn)大量的桂花網(wǎng)蝽危害，該蟲以若蟲及成蟲于桂花葉背面刺吸植物汁液造成危害，使葉片褪綠，其排泄物誘發(fā)煤污病，嚴(yán)重影響植物葉片的光合作用，導(dǎo)致受害植株樹勢(shì)衰弱、萌發(fā)能力降低、開花數(shù)量減少，極大影響桂花樹的生長及觀賞價(jià)值。

桂花網(wǎng)蝽Eteoneus sigillatusDrake et Poor，又叫星菱背網(wǎng)蝽，隸屬半翅目Hemiptera網(wǎng)蝽科Tingidae菱背網(wǎng)蝽屬[1-2]，在云南、貴州均有分布[3]。目前，國內(nèi)對(duì)桂花網(wǎng)蝽的報(bào)道較少，扈克明 等在云南西雙版納原生林進(jìn)行昆蟲調(diào)查時(shí)首次發(fā)現(xiàn)有E.sigillatus，當(dāng)時(shí)該蟲的寄主還不能明確[4]。之后，李傳仁對(duì)中國網(wǎng)蝽科進(jìn)行系統(tǒng)研究，將采自云南昆明、安寧等地的E.sigillatus寄主確認(rèn)為桂花[3]。貴州省林業(yè)科學(xué)研究院的吳躍開對(duì)桂花網(wǎng)蝽的形態(tài)特征及生物學(xué)習(xí)性進(jìn)行了研究，并提出一些防治建議[5]。2019年筆者對(duì)昆明市桂花上的桂花網(wǎng)蝽的空間分布型進(jìn)行了調(diào)查，在此基礎(chǔ)上確定了最適抽樣數(shù)和序貫抽樣表，以期為獲取準(zhǔn)確、系統(tǒng)的蟲情調(diào)查資料提供依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況 研究區(qū)位于云貴高原中部的云南省昆明市主城區(qū)。 昆明市(24°23′～26°22′N，102°10′～103°40′E)地勢(shì)北高南低，平均海拔 1 895 ～1 990 m，屬北緯低緯度亞熱帶-高原山地季風(fēng)氣候，由于受印度洋西南暖濕氣流的影響，日照長、霜期短，年平均氣溫15℃，年均日照2 200 h左右，無霜期240 d以上，年降水量1 450 mm。調(diào)查地點(diǎn)為昆明金殿公園、黑龍?zhí)豆珗@、云南農(nóng)業(yè)大學(xué)校園、圓通山公園、月牙潭公園、金林碧水小區(qū)、清水河一帶等桂花樹較多的公園、小區(qū)、道路邊行道樹及綠化帶(表1)。

表1 調(diào)查樣地概況Tab.1 The overview of the sample plots

1.2 調(diào)查方法 2019年7月中旬，對(duì)7塊樣地桂花樹上桂花網(wǎng)蝽的蟲口數(shù)量進(jìn)行調(diào)查。每個(gè)調(diào)查地設(shè)1個(gè)樣地，面積0.1 hm2。每個(gè)樣地均勻地抽查30株桂花樹，每株桂花樹按東西南北4個(gè)方位，每個(gè)方位分上中下3個(gè)位置共選取12個(gè)位點(diǎn)，每個(gè)位點(diǎn)取1段15 cm桂花梢頭詳細(xì)調(diào)查網(wǎng)蝽數(shù)量，記錄桂花網(wǎng)蝽的成蟲數(shù)量，計(jì)算蟲口密度。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

1.3.1 聚集度指標(biāo)法 依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)，計(jì)算每塊樣地桂花網(wǎng)蝽成蟲的平均蟲口密度m、樣本方差s2。

擴(kuò)散系數(shù)C=s2/m。當(dāng)C=1時(shí)，為隨機(jī)分布；C＞1時(shí)，為聚集分布；C＜1時(shí)，為均勻分布[6]。

Cassie指標(biāo)CA=(s2/m-1)/m。當(dāng)CA=0時(shí)，為隨機(jī)分布；CA＞0時(shí)，為聚集分布；CA＜0時(shí)，為均勻分布[7]。

聚集性指標(biāo)m*/m=1+(s2-m)/m2(平均擁擠度m*=m+s2/m-1)。當(dāng)m*/m=1時(shí)為隨機(jī)分布；m*/m＞1時(shí)，為聚類分布；m*/m＜1時(shí)，則為均勻分布[8]。

叢生指標(biāo)I=s2/m-1。當(dāng)I＞0時(shí)，為聚集分布；I=0時(shí)，為隨機(jī)分布；I＜0時(shí)，為均勻分布[9]。

負(fù)二項(xiàng)分布k值，k=m2/(s2-m)，k值越小，聚集度越大。k值趨于∞時(shí)(一般在8以上)逼近泊松分布；8 ＞k＞0，為聚集分布；k＜0，為均勻分布[10]。

1.3.2 回歸分析法 利用樣本平均數(shù)m和方差s2的對(duì)數(shù)值計(jì)算Taylor冪法則回歸模型[11]，lgs2=lg a+b lgm。a、b為引入的參數(shù)。 當(dāng) lg a=0，b=1時(shí)，種群為隨機(jī)分布；當(dāng)lg a＞0，b=1時(shí)，種群為聚集分布，此時(shí)b值恒定，分布不具密度依賴性；當(dāng)lg a＞0，b＞1時(shí)，種群為聚集分布，分布具有密度依賴性；當(dāng)lg a＜0，b=1時(shí)，種群為均勻分布，且密度越高，分布越均勻。

Iwao的回歸模型[12]m*=α+βm。當(dāng)α=0、β=1時(shí)，種群分布型為隨機(jī)型，分布的基本成分為單個(gè)個(gè)體；當(dāng)α＞0、β=1時(shí)，種群為聚集分布，個(gè)體間相互吸引，分布的基本成分為個(gè)體群，個(gè)體群為隨機(jī)分布；當(dāng)α=0、β＞1時(shí)，為具有公共k值的負(fù)二項(xiàng)分布；當(dāng)α＞0、β＞1時(shí)，為個(gè)體群的聚集分布；當(dāng)α=0、β＜1或0＞α＞-1、β=1時(shí)為均勻分布。

1.3.3 空間分布型頻次分布檢驗(yàn) 將調(diào)查數(shù)據(jù)列成頻次分布表，利用其進(jìn)行頻次分布檢驗(yàn)，獲得二項(xiàng)分布、泊松分布、負(fù)二項(xiàng)分布、泊松-二項(xiàng)分布、奈曼分布、Weibull分布的理論頻次，確定桂花網(wǎng)蝽所屬分布型。

1.3.4 最適抽樣數(shù)的確定 在實(shí)際抽樣調(diào)查中，既要保證工作效率又要確保抽樣具有代表性和精準(zhǔn)性。依據(jù)Iwao[13]的方法，只要昆蟲種群數(shù)m*與m成線性關(guān)系，就可以利用聚集度參數(shù)α、β來計(jì)算在給定允許誤差(D)及密度下的最適理論抽樣數(shù)。

1.3.5 序貫抽樣模式 利用 Iwao提出的序貫抽樣模式，計(jì)算桂花網(wǎng)蝽成蟲序貫抽樣數(shù)。

式中，T1(0)、T0(n)為序貫抽樣累計(jì)蟲量的上、下限，n為抽樣株數(shù)，m0為判別密度(即防治指標(biāo))，t為置信度。

2 結(jié)果與分析

2.1 聚集度指標(biāo)測(cè)定 桂花網(wǎng)蝽的聚集度指標(biāo)如表2所示，5種聚集度指標(biāo)測(cè)定的7組數(shù)據(jù)中，C＞1；CA＞0；m*/m＞1；I＞0，8 ＞k＞0，依據(jù)聚集度指標(biāo)的判定標(biāo)準(zhǔn)，桂花網(wǎng)蝽成蟲在桂花上的空間分布型為聚集分布。

表2 桂花網(wǎng)蝽成蟲聚集度指標(biāo)Tab.2 Aggregation indices of E.sigillatus adult

2.2 線性回歸方程檢驗(yàn)

1)Taor冪法則的lgs2與lgm回歸方程lgs2=0.369 11+1.273 98 lgm，相關(guān)系數(shù)r=0.789 4。方程中，lg a＞0，b＞1，說明桂花網(wǎng)蝽呈聚集分布型，分布具有密度依賴性。

2)Iwao的m*與m回歸模型m*=2.675 03+1.089 71m，相關(guān)系數(shù)R=0.934 3。方程中，α＞0、β＞1，說明桂花網(wǎng)蝽呈聚集分布型。

2.3 空間分布型頻次分布檢驗(yàn) 根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)的頻次測(cè)定擬合結(jié)果得出7種分布的頻次測(cè)定擬合圖(圖 1，2，3，4，5，6，7)。 可以看出，負(fù)二項(xiàng)兩種分布擬合效果最好且其卡方值分別為300.528 0，244.329 1(表3)。說明桂花網(wǎng)蝽的空間型屬于聚集分布中的負(fù)二項(xiàng)分布。

表3 7種分布型頻次測(cè)定卡方值Tab.3 Chi-square value of 7 distribution frequency measurement

圖1 二項(xiàng)分布頻次測(cè)定擬合圖Fig.1 Binomial distribution frequency determination fitting figure

圖2 泊松分布頻次測(cè)定擬合圖Fig.2 Poisson distribution frequency determination fitting figure

圖3 負(fù)二項(xiàng)分布(矩法)頻次測(cè)定擬合圖Fig.3 Negative binomial distribution(moment method)frequency determination fitting figure

圖4 負(fù)二項(xiàng)分布(似然法)頻次測(cè)定擬合圖Fig.4 Negative binomial distribution(maximum likelihood method)frequency determination fitting figure

圖5 泊松-二項(xiàng)分布頻次測(cè)定擬合圖Fig.5 Poisson-binomial distribution frequency determination fitting figure

圖6 奈曼分布頻次測(cè)定擬合圖Fig.6 Neyman distribution frequency determination fitting figure

圖7 Weibull分布頻次測(cè)定擬合圖Fig.7 Weibull distribution frequency determination fitting figure

2.4 最適抽樣數(shù)的確定 按Iwao的m*-m回歸方程確定理論抽樣數(shù)(N)公式。

式中α、β為Iwao模型參數(shù)，α為2.675 03，β為1.089 71，t為一定概率保證下的正態(tài)離差值，田間調(diào)查一般取1；D為允許誤差，取0.1或0.2；m為平均蟲口密度。當(dāng)D=0.1時(shí)最適抽樣公式為N=367.503/m+8.971，當(dāng)D=0.2時(shí)最適抽樣公式為N=66.875 75/m+2.242 75，桂花網(wǎng)蝽成蟲理論抽數(shù)見表4。

由表4可知，桂花網(wǎng)蝽的調(diào)查理論抽樣數(shù)與蟲口密度和允許誤差有關(guān)，蟲口密度一定時(shí)，允許誤差越大，理論抽樣數(shù)越少；允許誤差一定時(shí)，蟲口密度越大，理論抽樣數(shù)越少。

表4 桂花網(wǎng)蝽成蟲理論抽樣數(shù) 單位:株Tab.4 Theoretical sampling number of E.sigillatus adult Unit:plant

2.5 序貫抽樣 將α=2.675 03，β=1.089 71代入T1(0)、T0(n)，置信度t取 90%即t=1.65，m0為判別蟲口密度(防治指標(biāo))，因桂花網(wǎng)蝽尚無防治經(jīng)驗(yàn)，故分別擬定為10頭/株、5頭/株，分別計(jì)算出序貫抽樣數(shù)值(表5)。由表5可知，例如調(diào)查25株時(shí)，防治指標(biāo)為5頭/株，累計(jì)蟲數(shù)超過162頭時(shí)須進(jìn)行防治，累計(jì)蟲數(shù)少于88頭則不需防治，累計(jì)蟲數(shù)在上限和下限之間，應(yīng)繼續(xù)增加抽樣數(shù)。

表5 桂花網(wǎng)蝽成蟲序貫抽樣表Tab.5 Sequential sampling table of E.sigillatus adult

3 結(jié)論與討論

昆蟲種群的空間分布格局是種群個(gè)體在其生存空間的分布形式，是種群的特征屬性。研究昆蟲空間分布格局作為種群生態(tài)學(xué)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容，不僅能揭示昆蟲種群的空間結(jié)構(gòu)和空間格局特征，了解昆蟲種群擴(kuò)散行為及生物學(xué)特性，對(duì)正確制訂調(diào)查方法、抽樣設(shè)計(jì)方案、估計(jì)昆蟲數(shù)量動(dòng)態(tài)，制定害蟲預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、綜合治理及防治策略等都具有重要的指導(dǎo)意義[14-16]。

筆者利用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)桂花網(wǎng)蝽成蟲7個(gè)樣地的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了空間分布型檢驗(yàn)分析，結(jié)果表明，桂花網(wǎng)蝽成蟲在桂花樹上的分布屬于聚集分布中的負(fù)二項(xiàng)分布，具有密度依賴性。桂花網(wǎng)蝽的空間型聚集原因可能與成蟲對(duì)桂花為害部位(葉片背面)的選擇性有關(guān)。在此基礎(chǔ)上，以桂花網(wǎng)蝽空間分布型和Iwao模型的平均擁擠度的回歸關(guān)系建立了該種群的理論抽樣公式，利用Iwao的序貫抽樣模式，制定了簡(jiǎn)便而適用的序貫抽樣表。在今后的蟲情調(diào)查中，采用該抽樣技術(shù)研究確定的模型應(yīng)進(jìn)行隨機(jī)抽樣。同時(shí)根據(jù)精確度與工作量，在允許誤差和可信區(qū)間范圍內(nèi)確定所需最適抽樣株數(shù)。用序貫抽樣表進(jìn)行抽樣時(shí)，如調(diào)查10株時(shí)，防治指標(biāo)為10頭/株，累計(jì)蟲數(shù)超過135頭時(shí)須進(jìn)行防治，累計(jì)蟲數(shù)少于65頭則不需防治，累計(jì)蟲數(shù)在上限和下限之間時(shí)，應(yīng)繼續(xù)增加抽樣株數(shù)以確定防治與否。所以，實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)桂花網(wǎng)蝽進(jìn)行調(diào)查和防治，應(yīng)考慮抽樣數(shù)、防治方法、防治效果，兼顧社會(huì)效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)。