绿竹密竹链蚧空间分布的地理统计学分析

詹祖仁，张龙华，张登强，张春兰，魏开炬，郑宏

(1.福建省尤溪县森防检疫站，福建尤溪365100；2.福建省尤溪第一中学，福建尤溪365100；

3.福建省龙岩市新罗区森防检疫站，福建龙岩364000)



绿竹密竹链蚧空间分布的地理统计学分析

詹祖仁1，张龙华1，张登强1，张春兰1，魏开炬2，郑宏3

(1.福建省尤溪县森防检疫站，福建尤溪365100；2.福建省尤溪第一中学，福建尤溪365100；

3.福建省龙岩市新罗区森防检疫站，福建龙岩364000)

摘要：应用地理统计学的方法分析了密竹链蚧[Bambusaspis miliaris(Boisduval)]在绿竹林中的空间格局。结果表明，密竹链蚧在绿竹林中呈聚集分布，空间聚集范围6.0545 ～16.0224m；密竹链蚧个体间相互吸引，且集中在较小的斑块内。分别以1 m×1 m、2 m×2 m、3 m×3 m、5 m×5 m、6 m×6 m的样方划分样地，并结合密竹链蚧林间克里格插值估计结果，发现南→北方向上的相关距离均大于东→西方向。说明南→北方向是密竹链蚧种群聚集和扩散的主要方向。

关键词：绿竹；密竹链蚧；空间分布；地理统计学

绿竹(Dendrocalamopsisoldhami)是亚热带地区优良笋材两用竹种之一，在我国广泛分布，总面积超过3.00×104hm2，福建省绿竹面积超过1.33×104hm2[1]。密竹链蚧[Bambusaspismiliaris(Boisduval)]是严重为害绿竹的一种新害虫，绿竹受害后，严重影响绿竹生长，造成巨大损失[2-7]。昆虫空间分布格局是种群的重要属性之一，由物种的遗传特性和生态环境条件所决定。对害虫种群发生的主导因子，消长动态及其为害损失等的定量观测，都是通过抽样调查来对总体进行估计，而空间分布信息则是抽样设计的基础，它不仅有助于确定或改进抽样设计方案，而且可对研究资料提出适当的统计处理方法，对害虫防治具有重要指导意义。近年来，生物地理统计学方法经常应用于昆虫生态学研究领域，较好解决了昆虫种群的空间相关性、依赖性和连续性问题，克服了经典统计学方法的不足[8-13]。因此，笔者应用地理统计学方法对密竹链蚧在林间的空间格局和扩散规律进行了调查统计分析。

1材料与方法

1.1试验地概况与调查方法

试验地设在福建尤溪县城关镇埔头河岸沙滩地集中连片绿竹林约7.8 hm2，该绿竹林以2～3年生为主，密度8750～10710株/hm2，由西向东沿河岸呈带状分布，竹高7～9m，经营管理粗放，林内通光条件、林地卫生一般，土层厚度、土壤肥力良好。

2013年4月28日，在试验地中选择具有代表性的标准地(30m×30m)进行调查。以单丛为取样单位，在标准地内分别以东→西(x轴)和南→北(y轴)2个方向建立直角坐标系(从原点开始)，采用连片逐丛抽样法调查，以1丛为1个样方，每样方均选取样方最东侧的一株绿竹，调查其茎竿离地高度约为1m处10cm2面积内的密竹链蚧数量，并记录。取样总丛数为78丛。同时在坐标纸上建立与样地情况相对应的平面直角坐标系，将绿竹的位置标记在坐标纸上对应的方格内，并将该方格对应样株的观测值(虫口数量)记录在坐标纸上，制成实时分布图。

1.2空间分布的地理统计学分析

根据已有研究，采用球状模型r(h)=C0+C1h+C2h2+C3h3来拟合半方差函数实际应用效果较好[10-13]。故本文采用球状模型拟合分析半方差函数，采用周国法等[10]的空间格局检验法检验拟合效果，采用石根生等[13]提出的克立格插值法估计空间数据。

1.3数据处理

采用Excel 2003和DPS v7.05版软件处理数据。

2结果与分析

2.1密竹链蚧的空间变异函数与空间格局

将样地按1m×1m、2m×2m、3m×3m、5m×5m、6m×6m的样方进行划分，在东→西和南→北2个方向，应用地理统计学分析的方法得到了密竹链蚧的拟合模型和模型参数(表1)以及变异曲线图(图1)。由表1中的数据和图1中的图A可知，当样地按1m×1m的样方划分时，球状模型对密竹链蚧在不同方向上的半方差函数均有较好的拟合效果(模型拟合优度值P均为0.0001)，东→西和南→北2个方向的变异函数分别可用球形模型r(h)=0.009439h3-0.287398h2+2.442089h+15.295235和r(h)=0.009218h3-0.289765h2+2.589774h+14.941567拟合，表明密竹链蚧在样地内的空间分布格局呈聚集分布状态，表现出明显的空间依赖性。密竹链蚧在东→西和南→北方向的变程分别为6.0545m、6.4603m，表明在样地中，东→西间隔不大于6.0545m或南→北不超过6.4603m时，任何2点密竹链蚧的数量间都有一定的依赖关系或空间相关。因样地中，密竹链蚧在东→西的变程小于南→北方向的变程，这说明南→北方向为密竹链蚧聚集的主方向，也是扩散的主方向；东→西方向的块金常数(C0)为15.2952，稍大于南→北方向，而基台值(S)在东→西方向上稍小于南→北方向，表明虫密竹链蚧量在东→西方向上的变异幅度略大于南→北方向；东→西和南→北方向的局部空间连续性强度(1-C0/S)分别为0.2932和0.3228，说明密竹链蚧在林间的聚集分布状态并不是很强，且东→西方向比南→北方向的聚集性强度要更弱一些。

A. 密竹链蚧在1 m×1 m样方的变异曲线； B. 密竹链蚧在2 m×2 m样方的变异曲线； C. 密竹链蚧在3 m×3 m样方的变异曲线； D. 密竹链蚧在5 m×5 m样方的变异曲线； E. 密竹链蚧在6 m×6 m样方的变异曲线

图1密竹链蚧在不同样方的变异曲线

2.2空间格局的检验

拟合密竹链蚧在不同方向上变程与距离的直线方程并进行回归分析，得密竹链蚧在东→西方向和南→北方向的方程分别为r(h)=8.0357+1.3795h、r(h)=9.2766+1.2786h。再从表2、表3的回归分析结果可看出，东→西方向的回归相关系数为0.7098，南→北方向的回归相关系数为0.6908，且两个方向上的P值均为0.0001，均达到了极显著相关水平，这表明密竹链蚧在林间为聚集型格局。东→西方向的回归系数为0.7098，南→北方向的回归系数为0.6908，表明密竹链蚧个体间相互吸引，且集中在较小的斑块内。这主要与密竹链蚧繁殖能力强却迁徙能力弱的生物学特性有关。密竹链蚧成虫飞行能力退化，初孵若虫爬行能力也不强，初孵若虫就近找到适合的寄生部位后，即将口针插入竹茎内取食，并固定起来泌蜡形成介壳完成世代发育，从而造成密竹链蚧在空间分布中集中在较小范围内。

表2　东→西方向h-r(h)方差分析

表3　南→北方向h-r(h)方差分析

2.3空间变异与样方大小的关系

根据密竹链蚧不同样方的变异曲线图(图1)，结合表1参数分析发现，不管样方是大是小，也不管方向是东→西方向还是南→北方向，在间隔距离10m左右，均会出现图像的拐点。由参数表还可发现，随着样方的增大，样本量减少，球状模型拟合后所得到的决定系数更接近1，但P值却是逐渐降低。用表1数据，以样方边长为x轴，基台值为y轴作折线图如图2所示。从图2可以看出，东→西方向基台值随样方的增大而小幅增大，南→北方向上的基台值在样方边长不大于3m时，也随样方的增大而小幅增大，样方边长变为5m或更大时，基台值陡增。以变程对样方边长做图，得图3。由图3可知，随样方边长的增大，东→西方向和南→北方向上的变程均在6.0545 m到16.0224m的范围内波动，且南→北方向上的变程总大于东→西方向上的变程。

图2　样方大小与基台值的关系

图3　样方大小与变程的关系

2.4密竹链蚧的空间分布模拟

为直观反映密竹链蚧在林间的分布特征，采用克立格插值法对密竹链蚧在样地空间上的密度进行插值分析，并以东向西方向距离为横坐标，南向北方向距离为纵坐标，绘制样地中密竹链蚧分布的密度等值线图(图4，数值表示样点的克里格估计值)。由图4可以看出，密竹链蚧在林间的聚集斑块彼此之间的连续性不是很显著，但同一斑块从外向内由小到大的显示出环状聚集的格局，且越往内部克里格估计值越大。各小斑块主要聚集在样地的东边，南边和北边也有较为密集的聚集斑块，而样地的西部边缘则较疏。这与前文密竹链蚧在林间为个体间相互吸引的聚集型格局的结论相吻合。前人研究认为聚集斑块的方向性，正好反映了种群聚集和扩散的方向[14]。南→北方向上所呈现的聚集条带略较东→西方向上聚集斑块密集，这与前文的东→西方向的空间连续性略小于南→北方向的结论一致，说明本研究中南→北方向是密竹链蚧种群聚集和扩散的主要方向。

图4　密竹链蚧林间克里格插值分布图

3小结与讨论

应用地理统计学方法分析研究密竹链蚧在林间的空间格局表明，球状模型对密竹链蚧在东→西和南→北方向上的半方差函数均有较好的拟合效果，密竹链蚧在林间分布呈聚集格局，密竹链蚧在样地内表现出明显空间依赖性，且密竹链蚧的空间相关性随样方的增大而呈增强趋势。但不论以多大的样方进行划分，密竹链蚧空间聚集范围都在6.0545～16.0224m的范围内波动，且南→北方向上相关距离总大于东→西，即南→北方向是种群聚集的主方向，也是密竹链蚧种群扩散的主要方向；样方大小适宜时，其基台值和变程是相对稳定的，不随样方大小而呈规律性变化。这是因为试验地地处竹林中部，东侧为堤坡，西侧为河流，密竹链蚧自身迁徙能力差，东、南、北侧因密林或堤坝阻挡，导致气流所起到的作用不大，而西侧由河面吹向东侧堤坡的风使得位于样地东侧的绿竹受害严重，密竹链蚧的虫口密度也最大，而密竹链蚧为获取最适宜其生存和繁殖的环境因子或自然资源的供应，一旦寻找到适宜的寄主绿竹，便固定下来取食完成生长发育和繁殖，其下一代则就近危害同一丛中或附近的绿竹。

克立格插值法是一种最优的无偏线性估值方法，采用克立格插值法对密竹链蚧在样地空间上的密度进行插值分析并采用DPS软件作图，直观地显示出了样地中密竹链蚧的密度和聚集斑块的大小与方向及空间位置。在野外林业调查中，特别是森林病虫害的调查中，因地形原因，一些位置的取样是很困难甚至是无法进行的，可以采取克立格分析估计该处邻近位置的值。

致谢：本调查研究承蒙福建农林大学陈顺立教授指导，吴晖副教授、汤行昊硕士、童文钢高级工程师，参加部分调查工作，谨此一并致谢！

参考文献

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The Spatial Distribution Geostatistics Analysis ofBambusaspismiliarionDendrocalamopsisoldhami

Zhan Zuren1，Zhang Longhua1，Zhang Denqiang1，Zhang Chunlan1，Wei Kaiju2，Zheng Hong3

(1.Youxi Forest Protection and Quarantine Station of Fujian Province,Youxi 365100；2.Youxi First Middle School of Fujian Province, Youxi 365100；3.Forest Protection and Quarantine Station of Xinluo District,Longyan,Fujian 364000)

Abstract:For Bambusaspis miliaris monitoring and predicating, the geostatistics method was applied on analyzing the spatial pattern of the pest in D. oldhami forest. The result showed there was aggregated distribution for B. miliari in D. oldhami forest. The aggregated scope was from 6.0545 m to 16.0224 m. They attracted among the individual and accumulated in a small plaque. The sample plot was 1 m×1 m, 2 m×2 m, 3 m×3 m, 5 m×5 m and 6 m×6 m, respectively. The Kriging interpolation method was applied and found that the distance from south to north was larger than that from east to west. The direction for the pest to gather and spread was from south to north.

Key words:Dendrocalamopsis oldhami; Bambusaspis miliaris; Spatial distribution; Geostatistics

中图分类号:S763.3

文献标识码:A

作者简介：詹祖仁(1964-)，男，高级工程师，从事林业有害生物防治检疫和科研工作，E-mail:yxzhanzr@163.com。

基金项目：福建省林业厅科技计划项目“绿竹主要害虫研究”部分内容

收稿日期：2015-10-16

DOI.:10.13268/j.cnki.fbsic.2016.01.003