不同林分類型下白蠟窄吉丁空間格局分析

摘 要：【目的】研究不同白蠟林分類型下白蠟窄吉丁Agrilus planipennis Fairmaire的地統計學空間格局，為不同白蠟林分類型下白蠟窄吉丁的防治提供科學依據。

【方法】在4種不同林分類型下，以白蠟窄吉丁羽化孔為調查指標，分析白蠟窄吉丁種群的數量，研究不同林分類型下白蠟窄吉丁的空間格局。

【結果】白蠟窄吉丁在城市綠化林和公路綠化林擬合模型為高斯模型，公園混交林擬合模型為指數模型，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分布。

【結論】當白蠟窄吉丁的危害達到一定程度時，林分類型并不能改變白蠟窄吉丁的聚集習性，但對所擬合模型的參數和半方差函數值均有影響。城市綠化林和公路綠化林白蠟窄吉丁的危害呈現出由邊緣向內部擴散的趨勢；公園混交林則根據其種植特點呈現出條帶狀分布；行道林則呈現隨機分布的特點，白蠟窄吉丁的危害特點與林分類型相關。

關鍵詞：白蠟窄吉丁；空間分布；地統計學；林分類型

中圖分類號：S763 文獻標志碼：A 文章編號：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險，關于伊寧市白蠟樹上已發現白蠟窄吉丁造成了嚴重危害［5］。根據文獻［6，7］結合調查顯示，白蠟窄吉丁已在烏魯木齊市、伊寧市、可克達拉市、昌吉市、呼圖壁縣、瑪納斯縣、奎屯市、北屯市、塔城市、額敏縣、博樂市等地發生。空間格局是昆蟲種群的重要屬性，能夠對未知點局部及空間整體不確定性進行預測［8］。【前人研究進展】楊盾蚧（Diaspidiotus slavonicua Green）、光肩星天牛（Anoplophora glabripennis Motschulsky）、云斑天牛（Batocera horsfieldi Hope）［9-11］等。【本研究切入點】地統計學可用于分析各種自然現象的空間異質性和空間格局，利用地統計學研究昆蟲的空間格局報道較多，而關于白蠟窄吉丁在不同林分類型中空間格局分析還未見報道，需要更深一步研究其空間格局等種群特點。【擬解決的關鍵問題】利用地統計學方法，研究不同林分類型下白蠟窄吉丁種群空間格局和動態變化，為白蠟窄吉丁的防治提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗設在新疆生產建設兵團第四師可克達拉市（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）作為試驗地。四處試驗地點白蠟林的胸徑有所不同，城市綠化林總株數為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%；公路綠化林總株數為100株，種植方式為道路兩側兩行種植小葉白蠟，有蟲株率為43.00%；行道林總株數為340株，種植方式為道路兩側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 試驗設計

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拉市內白蠟樹種植類型的作為調查樣點，每個調查樣點的面積約700～900 m2，各樣點調查株數分別為城市綠化林50株、公園混交林50株、公路綠化林30株，行道林50株。逐株調查白蠟樹從根基部向上至樹干分叉處，根據蛀道和羽化孔統計每株白蠟樹干上白蠟窄吉丁最低危害高度、最高危害高度、羽化孔數量，試驗調查時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

空間變異是表征與空間位置有關的變量因相互之間的空間相關性或位置關系引起的有規律的變化［12］，種群數量在不同位置和范圍內的空間變異情況，可以用半方差函數來表征，求得半方差函數值，并按照決定系數最大、殘差平方和最小的原則進行模型擬合［13］。

式中，γ（h）為半方差函數值，N（h）是間隔h的數據對數，點Xi和Xi+h處樣點的測量值是Z（Xi）和Z（Xi+h）為樣點間的距離［14，15］。

理論模型包括球型、直線型、指數型和高斯型，結合生物的生物學特性和立地環境，根據決定系數（R2）、殘差平方和（RSS）、空間變異比（C/（C0+C））和變程（A）進行擬合［11，16］。

球狀模型：

指數模型：

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，空間結構比率反映了空間結構系數在樣點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性，大于75%為具有較強的空間相關性［17］。

1.2.3 等值線圖

利用插值法對各林分類型的白蠟窄吉丁種群聚集狀態和分布進行分析，生成種群空間的等值線圖。

將統計數據最低危害高度，最高危害高度，羽化孔數量導入Gs+中，對數據進行正態分布檢驗，選擇最合適的轉換方法，進行半方差分析，記錄各項參數和擬合模型，根據半方差函數的結果生成等值線圖。數據分析均由Gs+完成。

2 結果與分析

2.1 城市綠化林白蠟窄吉丁種群半變異函數與空間格局

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，當樣點間距小于141.16 m時，白蠟窄吉丁種群呈現出聚集狀態，當樣點間距大于141.16 m時，種群不再具有空間相關性，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%，具有較強的空間相關關系，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特性所決定；當樣點間距在50～110 m左右時，半方差函數值在基臺值上下波動，波動幅度較大，該抽樣尺度下種群空間分布擴散和聚集性不強；白蠟窄吉丁種群在邊緣密度較高，危害嚴重，并呈現出逐漸向內部擴散的趨勢。表2，圖1～2

2.2 公園混交林白蠟窄吉丁種群半變異函數與空間格局

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模型，塊金值3.59，基臺值12.19，空間變異比率為70.50，空間依賴范圍為792.90 m，分布型呈現出聚集分布。在該抽樣尺度下，當樣點間距小于792.90 m時，白蠟窄吉丁種群呈現出聚集狀態，當樣點間距大于792.90 m時，種群不再具有空間相關關系，由混交林類型、白蠟窄吉丁自身生物學特性及隨機因子共同決定；空間分布格局中，有70.50%受其自身生物學特性影響，具有中等程度的空間相關性，29.50%受到混交林類型和隨機因子影響；0～128.57 m均有波動，波動幅度較小，表面該抽樣尺度下種群空間分布擴散和聚集性很強；此處白蠟窄吉丁只對白蠟樹產生危害性，呈現點狀或條狀分布。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相關關系，完全受人為和環境的隨機因子影響；樣點間間隔在45 m之內時，函數值在基臺值附近的波動較大，表面該抽樣尺度下種群空間分布擴散和聚集性不強；此處白蠟窄吉丁的分布較為分散，分散點較多。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，分布型呈現出聚集狀態，該抽樣尺度下當樣點距離小于153.11 m時，白蠟窄吉丁種群呈現出聚集狀態，當樣點間距大于153.11 m時，種群不再具有空間相關關系；空間分布格局中，由92.80%為受其自身特性影響，具有較強程度的空間相關性，僅有7.20%受隨機因子影響，該地白蠟窄吉丁種群的空間分布主要有其自身生物學特性決定；樣點間間隔79.43～119.15 m，半方差函數值在基臺值附近波動較大，該抽樣尺度下白蠟窄吉丁種群的空間分布的聚集和擴散規律不強。白蠟窄吉丁對邊緣的危害較嚴重，并有向內擴散的趨勢。圖7～8

3 討 論

3.1

使用地統計學研究昆蟲種群空間分布彌補了傳統統計學對空間相關關系及分布范圍的研究不足，加入統計學建立空間模型能夠在一定程度上對昆蟲在林間的分布狀態有更直觀的反映，對更好地防治白蠟窄吉丁具有一定指導意義［18-20］。以不同林分類型為前提，公園混交林較純林發生蟲害的擴散性較弱，擬合模型也和其它兩個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出聚集分布，從有蟲株率來說，試驗中當白蠟林分類型中有蟲株率達到43.00%時，白蠟窄吉丁在林分中的分布型已經呈現出聚集分布，而林分類型中有蟲株率達到多少時，其分布型會呈現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、線性模型，行道林分布型為隨機分布，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，但其擴散能力并不強，一般不會遠離寄主樹林的發生特點［13，21］。3種空間分布類型同為聚集分布的林分類型中，指數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和強度，在研究的四種林分類型中，樣地的危害程度越嚴重，則種群的聚集性越強，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。

3.2

用模型來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境的影響程度。試驗研究調查尚未考慮到氣候和年際所帶來的影響，后續工作可研究不同年際中的不同氣象因子對白蠟窄吉丁的發生與動態變化產生影響及主導氣象因子。

4 結 論

4.1 白蠟窄吉丁在城市綠化林和公路綠化林擬合模型為高斯模型，公園混交林擬合模型為指數模型，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分布。

4.2

當白蠟窄吉丁的危害達到一定程度時，林分類型并不能改變白蠟窄吉丁的聚集習性，但對所擬合模型的參數和半方差函數值均有影響。公園混交林則根據其種植特點呈現出條帶狀分布；行道林則呈現隨機分布的特點，等值線圖反映出白蠟窄吉丁的不同危害特點與林分類型相關。

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