草坪害蟲中喙麗金龜幼蟲的空間分布與理論抽樣數(shù)

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

(1. 上海市園林科學(xué)規(guī)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(shù)

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(quán)1, 徐 穎1*

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

本文采用擴(kuò)散指標(biāo)法和Iwao、Taylor回歸法測(cè)定了上海辰山植物園內(nèi)‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’和日本結(jié)縷草Zoysiajaponica上的中喙麗金龜Adoretussinicus越冬幼蟲的空間分布型。結(jié)果表明,中喙麗金龜幼蟲在兩種草坪草根部土壤中不同區(qū)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(fù)二項(xiàng)分布,分布的基本成分為個(gè)體群。根據(jù)空間分布型的參數(shù),確定了理論抽樣數(shù)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(shù)

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(guó)本土產(chǎn)的農(nóng)林常見害蟲。該蟲目前在中國(guó)大陸和臺(tái)灣,國(guó)外的印度尼西亞、柬埔寨、老撾、新加坡、泰國(guó)、越南、馬里亞納群島、卡羅琳群島和夏威夷群島等國(guó)家和地區(qū)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(jù)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(guò)去幾十年間,其在上海地區(qū)的危害總體并不嚴(yán)重,屬于農(nóng)林次要害蟲。近年來(lái),由于城市綠化中草坪的廣泛種植,給中喙麗金龜?shù)姆N群繁殖和擴(kuò)張?zhí)峁┝顺渥愕纳婵臻g,使其經(jīng)濟(jì)危害地位也從傳統(tǒng)的次要害蟲逐漸成為一種重要的園林害蟲,對(duì)草坪草和部分喬灌木均形成顯著危害,在部分地區(qū)甚至形成猖獗的態(tài)勢(shì)[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(xué)特性與特定生境條件相互作用的結(jié)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(tài)學(xué)特性,而且可以為發(fā)展精確有效的抽樣方法提供依據(jù)。這項(xiàng)工作對(duì)科學(xué)進(jìn)行害蟲的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和綜合治理有重要的指導(dǎo)意義[6-8]。本文研究了中喙麗金龜?shù)脑蕉紫x在草坪草中的空間分布型,在此基礎(chǔ)上,提出了其理論抽樣數(shù)和Kuno序貫抽樣技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時(shí)間與地點(diǎn)

調(diào)查時(shí)間為2011年10月底-11月初,調(diào)查區(qū)域位于上海市松江區(qū)上海辰山植物園內(nèi)。針對(duì)辰山植物園草坪草的分布和前期中喙麗金龜?shù)臑楹η闆r,將整個(gè)園區(qū)劃分為49個(gè)有效區(qū)域,選取栽培‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’的16個(gè)區(qū)域、栽培日本結(jié)縷草Zoysiajaponica的33個(gè)區(qū)域進(jìn)行越冬幼蟲調(diào)查。

1.2 調(diào)查方法

在49個(gè)有效小區(qū)中,每1 000 m2選取1個(gè)樣方,對(duì)于面積不足5 000 m2的小區(qū),至少選取5個(gè)樣方,每個(gè)樣方大小20 cm×20 cm×10 cm (長(zhǎng)×寬×深)。有效樣方總數(shù)512個(gè),其中‘矮生百慕大’草坪201個(gè),日本結(jié)縷草草坪311個(gè)。取樣時(shí),用鐵絲做成20 cm×20 cm的方框,量取10 cm的深度(中喙麗金龜?shù)挠紫x大多數(shù)在土下0～5 cm范圍內(nèi)),用鐵鍬將其中的土壤全部挖出,清點(diǎn)其中中喙麗金龜幼蟲的個(gè)體數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 聚集指標(biāo)測(cè)定

以區(qū)域?yàn)閱挝?先分別求出其幼蟲平均數(shù)(x)、方差(S2),再計(jì)算每個(gè)區(qū)域的聚集度指標(biāo),所運(yùn)用的指標(biāo)有:(1)擴(kuò)散系數(shù)C:S2/x;(2)平均擁擠度M*:x+S2/x-1;(3)聚塊性指標(biāo)M*/x:1+S2/x2-1/x;(4)聚集指數(shù)I:S2/x-1;(5)負(fù)二項(xiàng)分布K值:x/(S2-x);(6)指數(shù)CA值:(S2-x)/x2。

1.3.2 回歸方程檢驗(yàn)

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

(2)Taylor冪法則[10]:lgS2= lga+blgx。判斷標(biāo)準(zhǔn):lga=0,b=1為隨機(jī)分布;lga>0,b=1為聚集分布,且與種群密度無(wú)關(guān);lga>0,b>1則為聚集分布,且與種群密度有關(guān);lga<0,b<1時(shí)則為均勻分布。

1.3.3 空間分布型應(yīng)用

(1)理論抽樣數(shù)的確定

采用Iwao法[11]確定理論抽樣數(shù),公式如下:

n=(t/D)2[(α+1)/x+β-1]

①

式中,n是理論抽樣數(shù);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(shù)。

(2)Kuno序貫抽樣

由于國(guó)內(nèi)外尚未確定中喙麗金龜幼蟲的抽樣調(diào)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(shù);m是調(diào)查的總樣本數(shù);Tn代表停止抽樣的臨界累計(jì)蟲口數(shù)。當(dāng)所抽取幾個(gè)樣方的累計(jì)蟲口數(shù)大于或等于Tn,且m>(β-1)/D2時(shí)停止抽樣,否則繼續(xù)抽樣。

2 結(jié)果與分析

2.1 聚集度指標(biāo)

調(diào)查結(jié)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(jié)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(qū)域內(nèi)的密度差異較大(5～139頭/m2)。在‘矮生百慕大’草坪中,生產(chǎn)溫室和專家樓等區(qū)域幼蟲密度較高,二號(hào)區(qū)域的密度最低;而在日本結(jié)縷草草坪中,春景園南側(cè)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(biāo)見表1和表2。各區(qū)域中,芍藥園、配置園和二號(hào)區(qū)域北側(cè)等少數(shù)區(qū)域的K、CA指標(biāo)小于0,C,M*/x指標(biāo)小于1,多數(shù)區(qū)域的K和CA指標(biāo)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(biāo)1)

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

區(qū)域SpotxS2CM*M*/xKCAI一號(hào)門內(nèi)2.206.202.824.021.830.550.831.82二號(hào)區(qū)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(qū)1.051.421.351.401.332.850.330.35桃園2.406.302.634.031.680.620.681.63三號(hào)門內(nèi)1.141.811.581.731.511.710.510.58北美區(qū)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(chǎn)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(jié)縷草草坪中喙麗金龜越冬幼蟲的聚集度指標(biāo)

Table 2 Aggregation indices of hibernating larvae ofAdoretussinicusinZoysiajaponica

區(qū)域SpotxS2CM*M*/xKCAI二號(hào)區(qū)域外側(cè)1.121.361.221.331.194.610.190.22二號(hào)區(qū)域櫻花周圍1.331.671.251.581.194.000.190.25二號(hào)區(qū)域北側(cè)0.820.780.950.770.93-18.67-0.07-0.05春景園南側(cè)路邊5.5610.031.816.361.141.240.140.81兒童及造型園西側(cè)2.004.002.003.001.501.000.501.00兒童園東側(cè)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(cè)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(cè)3.0018.206.078.072.690.201.695.07旱生園兩側(cè)2.1715.377.098.263.810.162.816.09新品種園東側(cè)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(cè)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(cè)1.295.574.334.623.590.302.593.33槭樹園(北側(cè))3.509.432.695.191.480.590.481.69鳶尾園東側(cè)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(qū)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(duì)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(cè)0.400.401.000.401.00-0.000.00歐洲區(qū)兩側(cè)1.752.921.672.421.381.500.380.67非洲區(qū)平地2.574.951.933.501.361.080.360.93二號(hào)區(qū)域南側(cè)1.716.243.644.352.540.381.542.64

2.2 回歸方程檢驗(yàn)

2.2.1 Iwao方法的測(cè)定

根據(jù)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(jié)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(shuō)明中喙麗金龜幼蟲在不同寄主植物下均表現(xiàn)為不同個(gè)體之間相互吸引,分布的基本成分為個(gè)體群;β均大于1,說(shuō)明中喙麗金龜?shù)脑蕉紫x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(fù)二項(xiàng)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(guān)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(guān)系如下:在日本結(jié)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(shuō)明中喙麗金龜?shù)脑蕉紫x在日本結(jié)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(yīng)用

2.3.1 理論抽樣數(shù)的確定

將中喙麗金龜幼蟲在‘矮生百慕大’和日本結(jié)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(shù)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(shù)較多;反之,蟲口密度較高的樣地抽樣數(shù)可以相應(yīng)地減少。在相同的蟲口密度下,調(diào)查抽樣數(shù)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(shù)

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(jié)縷草ZoysiajaponicaD=0.1D=0.2D=0.3183320893777208932554139625551396234611155148211551441510446445104465387974342297436368924140892417355893939789398345863838986389337843738384371033183373788337

2.3.2 Kuno序貫抽樣技術(shù)

將中喙麗金龜幼蟲在矮生百慕大和日本結(jié)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(jì)蟲量Tn,當(dāng)取D=0.2時(shí),其停止抽樣的臨界累計(jì)蟲口數(shù)(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(diào)查樣方數(shù)Samplingnumber停止抽樣的臨界累計(jì)蟲口數(shù)/頭Criticalcumulativenumberforstoppingsampling‘矮生百慕大’Cynodondactylon×C.transvaalensis‘Tifdwarf’日本結(jié)縷草Zoysiajaponica5048.3842.7610039.0632.3420035.6228.8330034.6127.8240034.1227.3550033.8427.07100033.2826.53

3 結(jié)論與討論

空間分布型是種群在空間相對(duì)靜止時(shí)的散布狀況,它是種群個(gè)體的行為習(xí)性和環(huán)境因子等因素在某一時(shí)刻疊加影響的結(jié)果,在估計(jì)種群密度的抽樣調(diào)查、確定試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法及考察受害形成過(guò)程和決定必須防治密度時(shí),空間分布型的確定是必不可少的[13-14]。

金龜子一直以來(lái)都是我國(guó)園林綠化和經(jīng)濟(jì)林果上的大害蟲,種類眾多,分布復(fù)雜。關(guān)于金龜子幼蟲的空間分布型有過(guò)少量研究報(bào)道[15-16],結(jié)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(gè)體群。在本研究中,盡管在芍藥園、配置園和二號(hào)區(qū)域北側(cè)等少數(shù)區(qū)域的聚集指標(biāo)K、CA、C和M*/x等不符合聚集分布,但多數(shù)研究區(qū)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(yīng)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(shí),所需理論抽樣數(shù)較多,只有蟲口密度達(dá)到一定值時(shí),才能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。本研究還通過(guò)空間分布型的參數(shù),確定了中喙麗金龜越冬幼蟲的理論抽樣數(shù)和Kuno序貫抽樣技術(shù),為中喙麗金龜?shù)姆乐喂ぷ魈峁┝艘欢ǖ目茖W(xué)依據(jù)。調(diào)查中還發(fā)現(xiàn),中喙麗金龜幼蟲大多數(shù)在土下0～5 cm處,且和其成蟲寄主植物的距離關(guān)系密切,這一結(jié)果對(duì)了解該蟲的生態(tài)學(xué)特性、指導(dǎo)其防治工作具有重要的借鑒意義。

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(責(zé)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(nóng)重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目(滬農(nóng)科攻字(2012)第2-3號(hào));上海市綠化和市容管理局攻關(guān)項(xiàng)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