核桃長足象幼蟲空間分布格局及抽樣技術(shù)研究

趙玉雪，朱佳敏，楊霞，胡譯文

(1.貴州省核桃研究所 貴州 貴陽 550005；2.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院 貴州 貴陽 550005)

核桃長足象(AlcidodesjuglansChao)屬于鞘翅目(Coleoptera)象甲科(Curculionidae)，是核桃樹上危害嚴(yán)重的蛀果害蟲。在我國核桃產(chǎn)地多有分布[1]。核桃長足象一年發(fā)生一代，成蟲在果實里產(chǎn)卵，嚴(yán)重情況下一果達(dá)到幾十個產(chǎn)卵孔，卵孵化后形成幼蟲，其幼蟲在果內(nèi)蛀害時間長且隱蔽，防治困難。早期幼蟲則會蛀食種仁，導(dǎo)致落果，而后期幼蟲會導(dǎo)致核桃青皮腐爛而污染果殼，損害其商品價值[2-3]。而空間分布型是昆蟲種群的重要特征之一，其研究有助于林間核桃長足象的蟲情調(diào)查和害蟲的預(yù)測預(yù)報研究，特別是在掌握昆蟲的擴(kuò)散行為后，對于種群管理有一定的積極意義[4]。國內(nèi)外對核桃長足象有關(guān)的生物學(xué)特性和防治方法都有詳細(xì)的記述[5-8]，且在其他象甲類也均有成蟲、幼蟲的空間分布型報道，如云杉樹葉象[9]、苜宿葉象甲[10]、油茶象甲[11]、稻水象甲[12]等多種象甲幼蟲，及食芽象甲[13]、棗飛象[14]、稻象甲[15]、 云杉樹葉象[16]等多種象甲成蟲。但有關(guān)核桃長足象幼蟲在核桃林空間分布型的研究未見報道。本文采用了5種聚集強(qiáng)度指標(biāo)[17]和Iwao[18-19]、Taylor回歸分析法[20]，并利用理論抽樣數(shù)模型[21]及序貫抽樣方法[22]，旨在探明核桃長足象幼蟲空間分布格局和抽樣方法，對核桃長足象的林間預(yù)測預(yù)報及相應(yīng)防治方案的制定有重大意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在貴州省清鎮(zhèn)市犁倭鎮(zhèn)右八村。當(dāng)?shù)睾０螢?291.98 m，西南坡向，全年平均氣溫為14 ℃，降水量為894.5 mm，栽種品種為“云新”品種，核桃樹樹齡為8 a，核桃樹株行距有2 m×3 m，樹高4～8 m。

1.2 調(diào)查方法

2020年6月中下旬在核桃林共設(shè)置8塊樣地。每塊樣地采用“Z”字取樣法，選取8株核桃樹作為樣株；每株樣樹按東、南、西、北四個方向選取標(biāo)準(zhǔn)枝，采集樣果，在實驗室對采集的核桃果進(jìn)行解剖，記錄每一株的蟲口數(shù)。

1.3 測定方法

1.3.1 空間分布型

1.3.1.1聚集強(qiáng)度指標(biāo)

聚集強(qiáng)度指標(biāo)可用來判斷各種群的空間分布類型，也可以對種群中個體群的行為、種群擴(kuò)散型的時間序列變化提供必要的信息，主要采用5種聚集指標(biāo)[17]：

(1)平均擁擠度 (m*)與Lloyd(m*/m): m*=m+(S2/m-1)；當(dāng)m*/m> 1時為聚集分布，m*/m< 1時為均勻分布，m*/m= 1時為隨機(jī)分布。

(2)擴(kuò)撒系數(shù)(C): C=S2/m；當(dāng)C> l時為聚集分布，當(dāng)C= 1時為隨機(jī)分布，當(dāng)C< 1時為均勻分布。

(3)負(fù)二項分布指數(shù)(K): K=m/(S2-m)；K< 0時為均勻分布，K→+∞ 時為隨機(jī)分布，K>0 時為聚集分布。

(4)Cassie值法(Ca): CA=(S2-m)/m；當(dāng)Ca< 0時為均勻分布，當(dāng)Ca> 0時為聚集分布，當(dāng)Ca= 0時為隨機(jī)分布。

(5)叢生指標(biāo)(I): I=S2/m-1；當(dāng)I< 0時為均勻分布，當(dāng)I> 0時為聚集分布，當(dāng)I= 0時為隨機(jī)分布。

以上式中:S2為方差，m為平均數(shù)。

1.3.1.2回歸分析法

(1)Iwao模型: 是平均擁擠度(m*)與平均數(shù)(m)間的直線回歸關(guān)系為m*= α+βm。α為分布的基本成分的分布性質(zhì):當(dāng)α> 0，個體間相互吸引，分布的個體成分是個體群；當(dāng)α= 0，分布的基本成分是單個個體；當(dāng)α< 0，個體間相互排斥。β為成分的空間分布型: β= 1，隨機(jī)分布；β< 1，均勻分布；β> 1，聚集分布[18-19]。

(2)Taylor冪函數(shù)法則: 是種群的方差(S2)與抽樣平均數(shù)(m)之間的函數(shù)關(guān)系。擬合直線回歸方程為lgS2= lga+blgm,其中a，b為參數(shù)。若lga= 0，b= 1(a= 1)則為隨機(jī)分布；若lg> 0，b= 1(a> 1)則為聚集分布，且與密度無關(guān)；若lg> 0，b> 1(a> 1)則為聚集分布，且與密度有關(guān)[20]。

1.3.1.3聚集原因分析

因昆蟲的聚集可有本身的行為或由環(huán)境條件引起，Bliackth進(jìn)一步提出了用聚集均數(shù)(λ)來判斷聚集原因：(λ)= mγ/2K，式中:K為1.3.1.1中的負(fù)二項分布指數(shù)，γ是具有自由度等于2 K時的χ2分布函數(shù)，即γ= χ2分布表中自由度等于2 K與0.5概率值時的對應(yīng)的χ2值。(λ)< 2，聚集由環(huán)境條件引起；(λ)≥ 2，聚集由昆蟲行為或環(huán)境條件引起[23]。

1.3.2 抽樣技術(shù)方法

1.3.2.1理論抽樣數(shù)模型

根據(jù)Iwao方法，以m*-m直線回歸中得出的α和β值，計算出給定允許誤差(D)時的不同密度水平下最適理論抽樣數(shù)的公式為:N= t2/D2[(α+1)/m+(β-1)。式中:n為理論抽樣數(shù)；m為平均密度；t為一定置信度下t分布值；α、β為Iwao回歸式中的參數(shù)。建立理論抽樣模型，計算核桃長足象幼蟲在核桃被害果實不同密度下所需的理論抽樣數(shù)[21]。

1.3.2.2序貫抽樣模型

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃長足象幼蟲空間分布型測定結(jié)果

2.1.1 聚集強(qiáng)度指標(biāo)檢驗結(jié)果

通過對林間的核桃長足象幼蟲分布調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計和分析，得出了核桃長足象幼蟲的各項聚集度指標(biāo)(表1)。核桃長足象幼蟲的各項聚集度指標(biāo)結(jié)果顯示:m*/m> 1；擴(kuò)散系數(shù)C> 1，負(fù)二項分布指標(biāo)K> 0，Cassie值Ca> 0，叢生指標(biāo)I> 0，均符合聚集分布模式，由此得出，核桃長足象幼蟲在林間呈聚集分布。

2.1.2 線性回歸方程檢驗結(jié)果

2.1.2.1Iwao模型的回歸分析結(jié)果

按照以m*-m直線回歸方程，根據(jù)8塊樣地統(tǒng)計結(jié)果求得核桃長足象幼蟲平均蟲口數(shù)m和平均擁擠度m*間的關(guān)系為：m*= 1.5122m-1.8275(R2= 0.9808)。式中α=-1.8275< 0，說明核桃長足象幼蟲之間的個體相互排斥；β= 1.5122> 1，說明其核桃長足象幼蟲的空間分布格局呈聚集分布。

圖1 核桃長足象幼蟲平均蟲口數(shù)m和平均擁擠度m*間的關(guān)系

2.1.2.2Taylor冪函數(shù)法則分析結(jié)果

根據(jù)8塊樣地統(tǒng)計結(jié)果求得核桃長足象幼蟲種群的方差S2與抽樣平均數(shù)m之間的關(guān)系為lgS2= 1.9749lgm-0.4359(R2= 0.9454)。式中b= 1.9749> 1，說明核桃長足象幼蟲是聚集分布的，且聚集強(qiáng)度和核桃長足象幼蟲密度有關(guān)，聚集強(qiáng)度越大密度越大。

圖2 核桃長足象幼蟲種群的方差S2與抽樣平均數(shù)m的關(guān)系

2.1.3 聚集原因分析

根據(jù)1.3.1.3中的方程算出8塊核桃林中的核桃長足象幼蟲的聚集均數(shù)(λ)(見表1)，如表中所示，各塊樣地中的核桃長足象幼蟲聚集均數(shù)(λ)均大于2，表明其在林間的聚集分布主要是由其本身的活動行為或環(huán)境條件兩種因素共同作用導(dǎo)致的。

表1 核桃長足象幼蟲各項聚集強(qiáng)度指標(biāo)

2.2 核桃長足象幼蟲抽樣技術(shù)分析

2.2.1 理論抽樣數(shù)分析

將Iwao方法，以m*-m直線回歸中的α和β值帶入最適理論抽樣數(shù)模型中，得出核桃長足象幼蟲的最適理論抽樣模型公式為N= 3.8416(-0.8275/m+0.5122)/D2，其中t取1.96，D取0.05、0.1、0.2、0.3，可得出不同密度下的理論抽樣數(shù)(表2)。從表2中可以明顯看出，在相同條件允許的誤差下，隨著核桃長足象幼蟲密度的提高，所需要進(jìn)行的抽樣次數(shù)也將會有所增加，但是這個增加幅度很低；而伴隨允許誤差的增大，在密度相同的情況下，最適理論抽樣數(shù)就會逐漸減少。

表2 核桃長足象幼蟲各蟲口密度最適抽樣數(shù)

2.2.2 序貫抽樣數(shù)分析

表3 核桃長足象幼蟲序貫抽樣數(shù)

3 討論

研究種群分布型，有利于確定或者有效改進(jìn)抽樣設(shè)計方案，獲取準(zhǔn)確全面的調(diào)查數(shù)據(jù)，明確害蟲發(fā)生危害的程度，對田間取樣調(diào)查、蟲情測報以及科學(xué)防控等都具有重要意義[24]。本研究對8塊樣地的核桃長足象幼蟲的空間分布型進(jìn)行研究，通過擴(kuò)撒系數(shù)(C)、負(fù)二項分布指數(shù)(K)、Cassie值法(Ca)、叢生指標(biāo)(I)、Lloyd(m*/m)5個聚集強(qiáng)度指標(biāo)表明，核桃長足象幼蟲在林間的分布呈聚集分布型；通過Iwao的m*-m回歸模型與Taylor冪函數(shù)法則判斷出核桃長足象幼蟲個體間相互排斥，且呈聚集分布型，其聚集強(qiáng)度與密度有關(guān)。這與稻水象甲幼蟲[12]、青楊天牛幼蟲[25]、苜籽蜂幼蟲[26]等多種昆蟲幼蟲的空間分布型一致，均為聚集分布且個體間相互排斥。

昆蟲的聚集可由其本身的行為或外界環(huán)境條件引起，根據(jù)Bliackth提出的聚集均數(shù)理論，可判斷出核桃長足象幼蟲的聚集行為是由其自身行為或外界環(huán)境條件引起的，如氣候、核桃長勢、品種等，也可能與當(dāng)時的蟲口密度有關(guān)。這與苜宿葉象甲[10]、油茶象甲[11]、稻水象甲[12]等多種象甲幼蟲的聚集原因一致。正如蘋果園植被多樣化對金紋細(xì)蛾寄生蜂自然控制作用的影響，果園生態(tài)環(huán)境對金紋細(xì)蛾及其寄生蜂的發(fā)生影響較大[27-28]，因此，同理推測，在核桃種植管護(hù)工作中及時進(jìn)行冬季清園、合理調(diào)整林間密度、有效規(guī)范的施肥以及通過對品種進(jìn)行調(diào)控等都會對核桃長足象的蟲口密度有減輕作用。

由Iwao理論抽樣數(shù)模型得出，在相同條件允許的誤差下，隨著核桃長足象幼蟲密度的提高，所需要進(jìn)行的抽樣次數(shù)也將會有所增加，但是這個增加幅度很低；而伴隨允許誤差的增大，在密度相同的情況下，最適理論抽樣數(shù)就會逐漸減少。根據(jù)序貫抽樣數(shù)模型分析出不同防治指標(biāo)所需調(diào)查幼蟲數(shù)量的上下限，對指導(dǎo)核桃長足象幼蟲的防治有重要作用，可在林間實際防治中節(jié)約物力、人力，并且能有效提高其在林間的防治效果，這對于核桃長足象的林間預(yù)測預(yù)報及制定相應(yīng)防治方案有很大意義。

4 結(jié)論

核桃長足象是一種蛀果害蟲，危害嚴(yán)重，同一地點(diǎn)常年發(fā)生，因此防治困難。且核桃長足象屬于中度危險性林間有害生物[29-30]，給貴州的核桃產(chǎn)業(yè)帶來很大的危害，精準(zhǔn)有效的預(yù)報和防治工作十分重要。研究其空間分布結(jié)構(gòu)及抽樣調(diào)查技術(shù)，能夠?qū)υ撓x預(yù)測預(yù)報和控制其蟲口密度提供科學(xué)依據(jù)。研究結(jié)果表明：核桃長足象的分布型都與其生活習(xí)性有著密切的關(guān)系，以上結(jié)果能夠為核桃長足象在林間的實際抽樣調(diào)查，以及對該蟲防控防治提供有效的支持。