草坪害虫中喙丽金龟幼虫的空间分布与理论抽样数

高 磊, 李 丽, 田 龚, 罗 萝, 徐 冰,路广亮, 王 凤, 罗卿权, 徐 颖*

(1. 上海市园林科学规划研究院, 上海 200232; 2. 上海辰山植物园, 上海 201602)

草坪害虫中喙丽金龟幼虫的空间分布与理论抽样数

高 磊1, 李 丽2, 田 龚1, 罗 萝2, 徐 冰1,路广亮1, 王 凤1, 罗卿权1, 徐 颖1*

(1. 上海市园林科学规划研究院, 上海 200232; 2. 上海辰山植物园, 上海 201602)

本文采用扩散指标法和Iwao、Taylor回归法测定了上海辰山植物园内‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’和日本结缕草Zoysiajaponica上的中喙丽金龟Adoretussinicus越冬幼虫的空间分布型。结果表明,中喙丽金龟幼虫在两种草坪草根部土壤中不同区域的密度相差较大(5～139头/m2);幼虫在两种草坪草土壤中空间分布型均为聚集型的负二项分布,分布的基本成分为个体群。根据空间分布型的参数,确定了理论抽样数和Kuno序贯抽样方法。

中喙丽金龟; 幼虫; 草坪草; 空间分布型; 理论抽样数

中喙丽金龟AdoretussinicusBurmeister隶属于鞘翅目Coleoptera、金龟科Scarabaeidae、丽金龟亚科Rutelinae,是一种我国本土产的农林常见害虫。该虫目前在中国大陆和台湾,国外的印度尼西亚、柬埔寨、老挝、新加坡、泰国、越南、马里亚纳群岛、卡罗琳群岛和夏威夷群岛等国家和地区均有分布[1]。中喙丽金龟成、幼虫均可为害植物,但以成虫取食形成主要危害。

据资料记载,中喙丽金龟可为害蔷薇科Rosaceae、大戟科Euphorbiaceae、豆科Leguminosae、锦葵科Malvaceae、胡桃科Juglandaceae等近60科500余种植物[2-3],但在过去几十年间,其在上海地区的危害总体并不严重,属于农林次要害虫。近年来,由于城市绿化中草坪的广泛种植,给中喙丽金龟的种群繁殖和扩张提供了充足的生存空间,使其经济危害地位也从传统的次要害虫逐渐成为一种重要的园林害虫,对草坪草和部分乔灌木均形成显著危害,在部分地区甚至形成猖獗的态势[4-5]。

空间格局是昆虫种群的重要特征之一,它是由昆虫种群的生物学特性与特定生境条件相互作用的结果。研究昆虫种群空间分布型,不仅有助于了解昆虫种群的生态学特性,而且可以为发展精确有效的抽样方法提供依据。这项工作对科学进行害虫的预测预报和综合治理有重要的指导意义[6-8]。本文研究了中喙丽金龟的越冬幼虫在草坪草中的空间分布型,在此基础上,提出了其理论抽样数和Kuno序贯抽样技术。

1 材料与方法

1.1 调查时间与地点

调查时间为2011年10月底-11月初,调查区域位于上海市松江区上海辰山植物园内。针对辰山植物园草坪草的分布和前期中喙丽金龟的为害情况,将整个园区划分为49个有效区域,选取栽培‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’的16个区域、栽培日本结缕草Zoysiajaponica的33个区域进行越冬幼虫调查。

1.2 调查方法

在49个有效小区中,每1 000 m2选取1个样方,对于面积不足5 000 m2的小区,至少选取5个样方,每个样方大小20 cm×20 cm×10 cm (长×宽×深)。有效样方总数512个,其中‘矮生百慕大’草坪201个,日本结缕草草坪311个。取样时,用铁丝做成20 cm×20 cm的方框,量取10 cm的深度(中喙丽金龟的幼虫大多数在土下0～5 cm范围内),用铁锹将其中的土壤全部挖出,清点其中中喙丽金龟幼虫的个体数。

1.3 数据分析

1.3.1 聚集指标测定

以区域为单位,先分别求出其幼虫平均数(x)、方差(S2),再计算每个区域的聚集度指标,所运用的指标有:(1)扩散系数C:S2/x;(2)平均拥挤度M*:x+S2/x-1;(3)聚块性指标M*/x:1+S2/x2-1/x;(4)聚集指数I:S2/x-1;(5)负二项分布K值:x/(S2-x);(6)指数CA值:(S2-x)/x2。

1.3.2 回归方程检验

(1)Iwao回归法[9]:M=α+βx;当α=0时,分布的基本成分为单个个体,当α>0时,个体间相互吸引,分布的基本成分为个体群,当α<0时,个体间相互排斥。当β<1时,为均匀分布,当β=1时,为随机分布,当β>l时为聚集分布。

(2)Taylor幂法则[10]:lgS2= lga+blgx。判断标准:lga=0,b=1为随机分布;lga>0,b=1为聚集分布,且与种群密度无关;lga>0,b>1则为聚集分布,且与种群密度有关;lga<0,b<1时则为均匀分布。

1.3.3 空间分布型应用

(1)理论抽样数的确定

采用Iwao法[11]确定理论抽样数,公式如下:

n=(t/D)2[(α+1)/x+β-1]

①

式中,n是理论抽样数;x为平均密度(头/株);t指一定置信度下t分布值,取t=2.064(95%概率保证下的t值);D-允许误差,分别取0.1、0.2、0.3;α、β-Iwao回归式中的参数。

(2)Kuno序贯抽样

由于国内外尚未确定中喙丽金龟幼虫的抽样调查方法,采用Kuno序贯抽样法[12]可确定抽样量,公式如下:

Tn=(α+1)/[D2-(β-1)/m]

②

式中,α、β为Iwao回归式中的参数;m是调查的总样本数;Tn代表停止抽样的临界累计虫口数。当所抽取几个样方的累计虫口数大于或等于Tn,且m>(β-1)/D2时停止抽样,否则继续抽样。

2 结果与分析

2.1 聚集度指标

调查结果表明,中喙丽金龟越冬幼虫在矮生百慕大草坪中平均密度为39.75头/m2,在日本结缕草中为39.30头/m2,两种草坪草中幼虫密度总体相差不大,但在不同区域内的密度差异较大(5～139头/m2)。在‘矮生百慕大’草坪中,生产温室和专家楼等区域幼虫密度较高,二号区域的密度最低;而在日本结缕草草坪中,春景园南侧路边和樱花园的幼虫密度较高,球宿根园和造型园的幼虫密度最低。

中喙丽金龟越冬幼虫在两种草坪草根部土壤的空间分布型聚集指标见表1和表2。各区域中,芍药园、配置园和二号区域北侧等少数区域的K、CA指标小于0,C,M*/x指标小于1,多数区域的K和CA指标大于0,而C和M*/x大于1。

表1 ‘矮生百慕大’草坪中喙丽金龟越冬幼虫的聚集度指标1)

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

区域SpotxS2CM*M*/xKCAI一号门内2.206.202.824.021.830.550.831.82二号区域0.230.361.560.793.411.802.410.56儿童园1.571.951.241.811.154.130.150.24芍药园0.400.300.750.150.38-4.00-0.63-0.25染料植物园2.447.533.084.521.850.480.852.08蔬菜园0.501.002.001.503.001.002.001.00水生植物园0.400.802.001.403.501.002.501.00南美植物区1.051.421.351.401.332.850.330.35桃园2.406.302.634.031.680.620.681.63三号门内1.141.811.581.731.511.710.510.58北美区车站1.201.701.421.621.352.400.350.42矿坑花园1.8316.178.829.655.260.134.267.82岩石园0.710.901.270.981.373.750.370.27专家楼2.504.821.933.431.371.080.370.93配置园2.671.870.702.370.89-3.33-0.11-0.30生产温室4.2017.964.287.481.780.310.783.28

1) 表中幼虫平均密度x的单位为头/0.04 m2。表2同。 The unit of average density (x) of larvae was individual/0.04 m2. The same below.

表2 日本结缕草草坪中喙丽金龟越冬幼虫的聚集度指标

Table 2 Aggregation indices of hibernating larvae ofAdoretussinicusinZoysiajaponica

区域SpotxS2CM*M*/xKCAI二号区域外侧1.121.361.221.331.194.610.190.22二号区域樱花周围1.331.671.251.581.194.000.190.25二号区域北侧0.820.780.950.770.93-18.67-0.07-0.05春景园南侧路边5.5610.031.816.361.141.240.140.81儿童及造型园西侧2.004.002.003.001.501.000.501.00儿童园东侧0.600.300.500.100.17-2.00-0.83-0.50造型园0.200.201.000.201.00-0.000.00藤蔓园周围1.131.841.631.761.561.580.560.63珍稀植物园1.171.771.511.681.441.940.440.51球宿根园西侧0.300.230.780.080.26-4.50-0.74-0.22球宿根园0.200.201.000.201.00-0.000.00观赏草园南侧3.0018.206.078.072.690.201.695.07旱生园两侧2.1715.377.098.263.810.162.816.09新品种园东侧2.506.702.684.181.670.600.671.68金缕梅园1.806.203.444.242.360.411.362.44木樨园东侧2.6017.806.858.453.250.172.255.85油料植物园及周围0.360.451.250.611.694.000.690.25染料植物园周围1.271.781.411.671.322.460.320.41蔬菜园南侧1.295.574.334.623.590.302.593.33槭树园(北侧)3.509.432.695.191.480.590.481.69鸢尾园东侧河边0.400.300.750.150.38-4.00-0.63-0.25水生园和湿生园0.330.250.750.080.25-4.00-0.75-0.25南美植物区3.1420.146.418.552.720.181.725.41樱花园5.0819.173.777.861.550.360.552.77矿坑花园入口对面0.902.102.332.232.480.751.481.33矿坑花园入口0.750.791.050.801.0621.000.060.05岩石园南入口0.570.290.500.070.13-2.00-0.88-0.50岩石园北入口0.600.300.500.100.17-2.00-0.83-0.50老公路东段0.750.921.220.971.304.500.300.22科研中心南侧0.400.401.000.401.00-0.000.00欧洲区两侧1.752.921.672.421.381.500.380.67非洲区平地2.574.951.933.501.361.080.360.93二号区域南侧1.716.243.644.352.540.381.542.64

2.2 回归方程检验

2.2.1 Iwao方法的测定

根据表1和表2中的M*和x值,分别建立不同寄主上的Iwao回归方程,其中在‘矮生百慕大’上为M*=1.646 3x+0.309 8(R2=0.492);在日本结缕草上为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,说明中喙丽金龟幼虫在不同寄主植物下均表现为不同个体之间相互吸引,分布的基本成分为个体群;β均大于1,说明中喙丽金龟的越冬幼虫基本上是聚集分布的;α>0,β>1,则表明该虫种群为聚集型的一般负二项分布(图1)。

图1 中喙丽金龟幼虫平均拥挤度M*与平均密度x的关系Fig.1 Relationships between the indices of meancrowding (M*) and average population density (x) ofhibernating larvae of Adoretus sinicus

2.2.2 Taylor幂法则

用Taylor幂式拟合表1和表2中的x和S2,得到平均密度和方差之间的回归关系如下:在日本结缕草上为S2=1.592 2x1.625 7或lgS2=0.202 0+1.625 7 lgx(R2=0.887 1);在矮生百慕大上为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,说明中喙丽金龟的越冬幼虫在日本结缕草和‘矮生百慕大’草坪下均为聚集分布。

2.3 空间分布型的应用

2.3.1 理论抽样数的确定

将中喙丽金龟幼虫在‘矮生百慕大’和日本结缕草上的α和β值分别代入公式①,得出其在两种草坪上的理论抽样数n,随着虫口密度x的不同,在不同允许误差条件(置信度t=2.064)下的取值见表3。在相同的允许误差条件下,虫口密度较低的样地,其抽样数较多;反之,虫口密度较高的样地抽样数可以相应地减少。在相同的虫口密度下,调查抽样数则随着允许误差的增大而减小。

表3 中喙丽金龟越冬幼虫的理论抽样数

Table 3 Theoretical sampling numbers of hibernating larvae ofAdoretussinicus

虫口密度x/头·(0.04m2)-1Populationdensityx‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’D=0.1D=0.2D=0.3日本结缕草ZoysiajaponicaD=0.1D=0.2D=0.3183320893777208932554139625551396234611155148211551441510446445104465387974342297436368924140892417355893939789398345863838986389337843738384371033183373788337

2.3.2 Kuno序贯抽样技术

将中喙丽金龟幼虫在矮生百慕大和日本结缕草上的α和β值分别代入公式②,得出其在两种草坪上的Kuno序贯抽样的停止抽样临界累计虫量Tn,当取D=0.2时,其停止抽样的临界累计虫口数(即需要防治的临界值)见表4。

表4 中喙丽金龟幼虫的Kuno序贯抽样表

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

调查样方数Samplingnumber停止抽样的临界累计虫口数/头Criticalcumulativenumberforstoppingsampling‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’日本结缕草Zoysiajaponica5048.3842.7610039.0632.3420035.6228.8330034.6127.8240034.1227.3550033.8427.07100033.2826.53

3 结论与讨论

空间分布型是种群在空间相对静止时的散布状况,它是种群个体的行为习性和环境因子等因素在某一时刻叠加影响的结果,在估计种群密度的抽样调查、确定试验数据的统计分析方法及考察受害形成过程和决定必须防治密度时,空间分布型的确定是必不可少的[13-14]。

金龟子一直以来都是我国园林绿化和经济林果上的大害虫,种类众多,分布复杂。关于金龟子幼虫的空间分布型有过少量研究报道[15-16],结果表明,这些蛴螬的分布型均为聚集分布,其分布的基本成分是个体群。在本研究中,尽管在芍药园、配置园和二号区域北侧等少数区域的聚集指标K、CA、C和M*/x等不符合聚集分布,但多数研究区域的中喙丽金龟越冬幼虫在草坪根部土壤中的空间分布符合聚集分布。而利用M*和x值建立的不同寄主上的Iwao回归方程,以及应用x和S2值建立的不同寄主Taylor幂回归方程都表明,中喙丽金龟越冬幼虫在不同寄主下均呈聚集分布。

由于中喙丽金龟幼虫在草坪中呈聚集分布,在虫口密度低时,所需理论抽样数较多,只有虫口密度达到一定值时,才能保证结果的准确性。本研究还通过空间分布型的参数,确定了中喙丽金龟越冬幼虫的理论抽样数和Kuno序贯抽样技术,为中喙丽金龟的防治工作提供了一定的科学依据。调查中还发现,中喙丽金龟幼虫大多数在土下0～5 cm处,且和其成虫寄主植物的距离关系密切,这一结果对了解该虫的生态学特性、指导其防治工作具有重要的借鉴意义。

[1] CAB International. Distribution maps of plant pests, 1981. map 424:Adoretussinicus[M]. CAB International, 1981, Wallingford, UK.

[2] Habeck D H. Notes on the biology of the Chinese rose beetle,AdoretussinicusBurmeister in Hawaii [J]. Proceedings of the Hawaiian Entomological Society, 1964, 18: 399-403.

[3] Hession R O, Arita L H, Furutani S C, et al. Field observations on the mating behavior of the Chinese rose beetle,AdoretussinicusBurmeister (Coleoptera: Scarabaeidae) in Hawaii [J]. Journal of Hawaiian and Pacific Agriculture, 1994, 5: 37-42.

[4] 高磊. 中喙丽金龟形态特征补充描述及危害现状调查[J]. 中国森林病虫, 2014, 33(1): 17-20.

[5] 田龚. 中喙丽金龟成虫对不同植物种类的危害程度[J]. 中国森林病虫, 2015, 34(1):29-32.

[6] 张孝羲. 昆虫生态及预测预报[M]. 第3版.北京:中国农业出版社, 2002: 1-323.

[7] 徐汝梅. 昆虫种群生态学[M]. 北京: 北京师范大学出版社, 1987: 7-213.

[8] 徐汝梅,成新跃. 昆虫种群生态学——基础与前沿[M]. 北京: 科学出版社, 2005: 3-384.

[9] Iwao S. A new regress method for analyzing the aggregation pattern of animal population [J]. Researches on Population Ecology, 1968, 10(1): 1-20.

[10]Taylor L R. Aggregation, vanance and the mean [J]. Nature, 1961, 189: 7325.

[11]Iwao S. A new method of sequential sampling to classify populations relative to a critical density [J]. Researches on Population Ecology, 1975, 16(2): 281-288.

[12]Kuno E. A new method of sequential sampling to obtain a fixed level of precision[J]. Researches on Population Ecology, 1969, 16: 281-288.

[13]王凤, 鞠瑞亭, 李跃忠, 等. 褐边绿刺蛾越冬茧的空间格局与抽样技术研究[J]. 浙江农业学报, 2006, 18(6): 448-452.

[14]朱金良, 王华弟, 陈跃, 等. 麦田灰飞虱种群空间分布型及抽样技术探讨[J]. 中国农学通报, 2007, 23(8):382-386.

[15]刘爱芝, 李素娟, 陶岭梅. 花生蛴螬空间分布型研究及药效评价方法探讨[J]. 昆虫知识, 2003,40(1): 45-47.

[16]曾凡梅, 刘义. 草坪铜绿丽金龟幼虫空间分布型研究[J]. 现代农业科技, 2010(20): 178.

(责任编辑：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

上海市科技兴农重点攻关项目(沪农科攻字(2012)第2-3号);上海市绿化和市容管理局攻关项目(G092401,G102403)

S 433.5

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.02.019

* 通信作者 E-mail: xuying20002@163.com