新疆荒漠绿洲生态区稻水象甲成虫空间分布型研究

新疆荒漠绿洲生态区稻水象甲成虫空间分布型研究
丁新华;吐尔逊;何江;郭文超;付文君;班晓丽;关志坚;周俊
【摘要】[目的]探讨稻水象甲(Lissorbqptrus oryphilus Kuschel)在新疆荒漠绿洲稻区特殊生态环境下的空间分布型格局及田间抽样技术,为准确抽样调查和有效防治提供依据.[方法]采用聚集度指标、Taylor幂法则以及Iwao m*-m回归分析法,研究稻水象甲成虫在稻田的空间分布型及抽样技术.[结果]聚集度指标和Tay-lor幂法则分析表明,该虫在田间初期呈随机分布,随后呈负二项的聚集分布,分布型变化与其生活习性和在不同阶段成虫时空分布环境差异所致.Iwao m*-m回归分析表明,稻水象甲分布的基本成分是单个个体,其最适理论抽样数公式为N=0.886/m
+0.415 5)(1.96/D)2,最佳序贯抽样模型为T(n)=0.73n±0.93√n.[结论]稻水象甲成虫在新疆荒漠绿洲稻区稻田危害初期呈随机分布,随后呈负二项的聚集分布,且具有密度依赖性,即密度值越高,其聚集度越高.
【期刊名称】《新疆农业科学》
【年(卷),期】2015(052)005
【总页数】7页(P875-881)
【关键词】荒漠绿洲生态区;稻水象甲;空间分布型;抽样模型
【作者】丁新华;吐尔逊;何江;郭文超;付文君;班晓丽;关志坚;周俊
【作者单位】新疆农业科学院植物保护研究所/农业部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室,乌鲁木齐830091;新疆农业科学院植物保护研究所/农业部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室,乌鲁木齐830091;新疆农业科学院植物保护研究所/农业部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室,乌鲁木齐
830091;新疆农业科学院植物保护研究所/农业部西北荒漠绿洲作物有害生物综合
治理重点实验室,乌鲁木齐830091;新疆伊犁州农业技术推广总站,新疆伊宁835000;新疆伊犁州农业技术推广总站,新疆伊宁835000;新疆察布查尔县农技推
广站,新疆察布查尔835300;新疆农科院农业质量标准与检测技术研究所,乌鲁木齐830091
【正文语种】中文
【中图分类】S435.112.6
【研究意义】稻水象甲是水稻的一种毁灭性害虫，也是我国重要的对外检疫性对象之一[1]。

有研究表明其为害造成的产量损率一般为20%，严重者达50% 以上，
甚至绝收[2-3]，加之该虫还具有适生范围广、繁殖能力强、危害时间长、越冬场
所多、扩散速度快、防控难度大等特点，故被国际自然保护联盟(IUCN)列为世界
最具威胁的100种外来入侵生物之一[4]。

该重大外来有害生物自2010年传入新
疆后，其危害呈逐年加重趋势，并不断扩散蔓延[5]，截止2014年疫区面积已扩
大了4.5倍，并呈进一步扩散趋势，其已对新疆水稻生产和生态安全构成了严重威胁。

在此背景下，发展科学合理的稻水象甲种群监测、预报与治理技术体系已迫在眉睫，而害虫空间分布型及抽样模型则对害虫种群监测及综合治理措施的制定具有重要意义[6]。

【前人研究进展】在稻水象甲研究方面，目前国内外学者已陆续开
展了大量研究，但多集中于其生物学特性、生态学习性和综合防控措施等领域，如：Cave G L.[7]、森本桂等[8]提出了有关稻水象甲各虫期的形态学分类标准，LEE[9]、翟保平等[10]开展了有关稻水象甲生活史周期、生活习性及主要影响因素的研究。

NILAKHE S S[11]、孙富余等[12]对稻水象甲的发生、扩散规律等进行了研究。

黄雅文等[13]通过研究明确了稻水象甲的田间分布型。

孙富余等[12，14]提出了稻水象甲危害程度的分类标准及多种防控措施。

新疆自稻水象甲传入后也开展了相关研
究，现已基本明确了其在新疆的生物学特性、发生规律及扩散成灾机制[15-17]，
并初步筛选出了部分化学防治药剂[18-19]。

这些成果的取得虽对稻水象甲防控起
到了一定积极作用，但仍未能有效控制其传播蔓延。

【本研究切入点】目前尚未见有关新疆荒漠绿洲稻区特殊环境下稻水象甲成虫的空间分布型研究。

【拟解决的关键问题】系统研究稻水象甲在新疆荒漠绿洲稻田的空间分布型及抽样模型，可揭示其种群个体生存空间的分布特性、生活习性及对环境的适应性，正确处理种群研究的资料数据，并改进其理论抽样数及序贯抽样技术，为该重大外来害虫的种群监测、预报及有效防控提供理论依据。

1.1 材料
调查地点：新疆伊犁州察布查尔锡伯自治县稻水象甲发生区(E081°10′47″，
N043°49′18″)。

2014年在新疆伊犁稻水象甲成虫发生区调查取样，越冬代成虫调查时间于插秧后7～10 d开始，即自2014年6月5日开始，一直持续到2014年6月27日结束，每2 d取1组样本，每组为200穴，共连续调查10次。

第一代成虫空间分布型
的调查则于第一代稻水象甲成虫出现开始，即自2014年7月21日开始，一直持续到2014年8月21日结束，每2～7 d取1组样本，每组为200穴，共连续调查11次。

采取平行取样法，纵横每隔10行( 株) 取1点，每点5穴，将整穴拔起，彻底检查，逐穴记录虫量，取够200穴为1组，另择田块，重复进行。

1.2 方法
1.2.1 聚集度指标测定
(1)扩散系数
当C<1时为均匀分布，当C=1时为随机分布，当C>1时为聚集分布。

(S2为样
本方差为样本均数，即稻水象甲每穴平均虫量)。

(2)丛生指标I(David和
当I<0时为均匀分布，当I=0时为随机分布，当I>0时为聚集分布。

③平均拥挤度).
当m*<1时为均匀分布，当m*=1时为随机分布，当m*>1时为聚集分布。

④聚集度指标(m*/m)：即平均拥挤度(m*)与平均值(m)之比值
当m*/m<1时为均匀分布，当m*/m=1时为随机分布，当m*/m >1时为聚集
分布。

⑤Cassie指标
当CA<0时为均匀分布，当CA=0为随机分布，当CA>0时为聚集分布。

⑥负二项参数
当K<0时为均匀分布，当K→+∞时为随机分布，当0<K<8时为聚集分布。

1.2.2 Iwao的m*-m回归方程检验
Iwao的m*-m回归方程为
根据α与β的不同组合可揭示种群的不同分布型，当α=0，β≈1时，为随机分布；当α>0，β≈1时，为奈曼-A型或泊松正二项分布；当α≈0，β>1时，为具有公
共K值的负二项分布；当α>0，β>1时，为普通的负二项分布。

方程式中α为分布的基本成分按大小分布的平均拥挤度，当α<0时，个体间相互排斥，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。

式中β为成分的空间分布式图，当β<1时为均匀分布，当β=1时为随机分布，当β>1时为聚集分布。

1.2.3 Taylor幂法则
样本方差S2与的关系为其中a表示抽样因素，b为聚集特征指数，是聚集度对密度依赖性的一个测度为平均虫口密度。

当lga=0，b=1时，种群在一切密度下均
呈随机分布；lga>0，b=1时，种群在一切密度下均为聚集分布，其聚集强度不
因种群密度而变化；lga>0，b>1时，种群在一切密度下均是聚集分布，且具密
度依赖性；lga<0，b<1时，密度越高，种群分布得越均匀。

1.2.4 聚集原因
参考Blackith提出的聚集均数(λ)分析聚集原因，聚集均数公式为其中为平均虫口密度，K为负二项分布的K值，γ为自由度等于2K的χ2(卡方)分布函数，即γ等于“χ2值表”中自由度等于2K与概率(p=0.5)对应的χ2值。

当λ<2时，造成聚集分布的主要由环境作用引起；λ≥2时，造成种群聚集分布的原因是种群生物学特性与环境共同作用的结果。

1.2.5 理论抽样数模型
采用Iwao的m*-m回归模型中的参数α、β确定理论抽样数模型：
N=(t/D)2[(α+1)/m+β-1]。

其中，N为最适抽样数，m为平均密度，t为95%置信度下的t分布值，取t=1.96，D为允许误差值。

1.2.6 序贯抽样
Iwao m*-m关系的序贯抽样模型中，α、β为m*-m回归模型中的参数；m0为防治指标；t为分布临界值，取t=1.96；n为抽样数。

2.1 稻水象甲成虫空间分布型的聚集度
稻水象甲成虫空间分布型的各聚集度指标显示，在越冬代稻水象甲成虫田间出现初期，其扩散系数C≈1、丛生指标I≈0、聚集度指标(m*/m)≈1、CA指标≈0，这表明这一时期其主要呈随机分布。

随后各时期由于C>1、丛生指标I>0、聚集度指标(m*/m)>1、CA指标>0，表明其呈聚集分布。

综上，稻水象甲在田间的空间分布型为：在越冬代成虫田间出现初期呈随机分布，随后其它各时期均为聚集分布。

表1
2.2 Iwao的m*-m回归分析
平均拥挤度m*与平均虫口密度m，可得稻水象甲成虫的回归直线方程为
m*=1.415 5 m-0.114 (R2=0.956 3)，其中α=-0.114≈0，说明稻水象甲分布的
基本成分为单个个体；β=1.415 5>1，说明稻水象甲成虫整体呈聚集分布。

此外，又由于α≈0、β>1，说明其分布又为具有公共K值的负二项分布，综上，稻水象
甲成虫属聚集型的负二项分布。

表1
2.3 Taylor幂法则
根据表2数据，通过拟合得稻水象甲成虫S2与m的关系为：lgS2=0.106
8+1.143 41 gm(R2=0.972 2)，lga=0.106 8>0，b=1.143 4>1。

说明稻水象甲成虫呈聚集分布，且具有密度依赖性，m值越高，其聚集度越高。

2.4 聚集原因
用聚集均数(λ)来分析稻水象甲成虫聚集分布的原因，由于2k自由度为小数，故用比例内插法计算γ值，再计算λ值。

由表1计算可得因为z=2k=2×1.671=3.342，故z1=3，z2=4，查χ2(卡方)表得则：
因为λ值=0.613<2，故稻水象甲成虫聚集分布是由于环境条件引起的。

2.5 理论抽样数模型
将Iwao的m*-m回归方程中的α、β值带入到最适理论抽样数模型中，得出稻水象甲成虫的最适理论抽样公式为N=t2(0.886/m+0.415 5)/D2=(0.886/m+0.415 5)(1.96/D)2。

当允许误差(D)为0.1、0.2和0.3时，计算稻水象甲成虫在不同密
度下的理论抽样数。

，在同一允许误差值下，随着成虫密度的增大，所需抽样数逐渐减少；在相同密度下，随着允许误差的增大，所需抽样数依次减少。

表2
2.6 序贯抽样
根据Iwao提出Iwao m*-m关系序贯抽样模型为：，其中其中α、β为m*-m回归模型中的参数，在此α=-0.114、β=1.415 5；t为分布临界值，取t=1.96；n
为抽样数；m0为防治指标。

根据王志和等[20]通过对稻水象甲对水稻危害损失及防治指标的探讨研究，确定稻水象甲成虫的经济危害阈值为30头/m2，按新疆伊
犁地区水稻插播种植密度9 cm×27 cm，即 41穴/m2折合，计算得出m0=0.73头/穴。

将α=-0.114、β=1.415 5、t=1.96、m0=0.84带入上式，得稻水象甲成虫序贯抽样模型为当调查株数n分别为10，20，30，40……，225时，可建立稻水象甲成虫序贯检索表，结果表明，检索表可以指导确定田间防治策略，即田间调查时，若累计成虫量超过T1(n)，可定为防治对象田；若累计成虫量低于T0(n)，
可定为不防治田；若稻水象甲成虫量介于二者之间，则应该继续调查，直到抽样数达到理论抽样数模型中对应的n为止。

表3
稻水象甲成虫在新疆荒漠绿洲稻区这一特殊环境下的空间分布型为：在越冬代成虫迁入稻田初期呈随机分布，随后其它各时期均为负二项分布的聚集型。

这一结果与吕旭健等[21]的研究结论相同，与黄雅文等[13]、曲辉等[22]基本一致。

此外，研
究还表明，稻水象甲在我区的聚集分布具有密度依赖性，即密度值越高，其聚集度越高，这一结论与田春晖等[23]的研究基本一致。

在稻水象甲聚集原因方面，导致稻水象甲成虫在新疆绿洲荒漠区稻田聚集分布的原因主要是其所生活的环境因素，即分布型变化与其生活习性和在不同阶段成虫时空分布环境差异所致这一结论与吕旭健[21]的研究结论相同，但与曲辉等[22]等研究结论不同，其认为致使辽宁省稻水象甲成虫聚集分布的原因主要是由昆虫本身行为所引起的。

4.1 新疆荒漠绿洲稻区稻水象甲越冬代及第一代成虫的空间分布为：在越冬代成虫迁入稻田初期，即低密度时为随机分布，随后各时期均为负二项分布的聚集型分布，且其具有密度依赖性，即密度值越大，聚集度越高。

4.2 新疆荒漠绿洲稻区稻水象甲成虫分布型变化与其生活习性和在不同阶段成虫时空分布环境差异所致。

稻水象甲个体间相互吸引，分布的基本成分是个体群，但个体群之间呈均匀分布。

4.3 新疆荒漠绿洲稻区稻水象甲成虫的最适理论抽样数公式为N=0.886/m+0.415
5)(1.96/D)2，其序贯抽样模型为
【相关文献】
[1]邓根生,张先平,孙敏,等.国内外稻水象甲研究现状[ J] .陕西农业科学，2005，( 2) : 55- 56. DENG Gen-sheng，ZHANG Xian-ping，SUN Min，et al.(2005).The research status on rice Water Weevil in china and abroad [J].Shaanxi Journal of Agricultural Sciences，(2):55- 56.(in Chinese)
[2] Isely，D.，& Schwardt，H.H.(1934).The rice water weevil.Bulletin.Arkansas Agricultural Experiment Station，(299).
[3] 沈歌华.黑光灯诱捕防治稻水象甲[J] .新农业，2002，(10):31. SHEN Ge-hua.(2002).The prevention and control of rice water weevil using a black light trapping [J].The New Agriculture，(10):31.(in Chinese)
[4] 何永福,廖国会,金剑雪,等.稻水象甲幼虫在水稻根部的空间分布型研究[J].西南农业学
报,2013,26(3):1 006-1 008. HE Yong-fu，LIAO Guo-hui，JIN Jian-xue，et al.(2013).Spatial Distribution Type of Lissorhoptrus oryzophilus Larva on Rice Roots[J].Southwest China Journal of Agricultural Sciences，26(3):1，006-1，008.(in Chinese)
[5] 郭文超,李晶，魏振兴,等.新疆首次发现水稻重大外来有害生物稻水象甲[J].新疆农业科
学,2011,48(1):70-74. GUO Wen-chao，LI Jing，WEI Zhen-xing，et al.(2011).The First Discovery of Significant Invasive Pest of Paddy Lissorbqptrus oryzqphilus Kuschel in Xinjiang [J].Xinjiang Agricultural Sciences，48(1):70-74.(in Chinese)
[6] 矫振彪,陆宴辉,吴孔明.棉田绿盲蝽的空间分布型及其抽样模型[J].应用昆虫学
报,2012,49(3):605-609. JIAO Zhen-biao，LU Yan-hui，Wu Kong-ming.(2012).Spatial distribution of Apolygus lucorum in cotton fields [J].Chinese Journal of Applied Entomology，49(3):605-609.(in Chinese)
[7] Cave，G.L.(1983).Biological，ecological and morphological investigations of the rice water weevil，Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel，on two rice genotypes.
[8] 森本桂,段勇鸥,严振汾,等.稻水象甲的分类位置及形态特征[J].植物防疫,1984,38(4):5-7. SEN Ben-gui，DUAN Yong-ou，YAN Zheng-fen，et al.(1984).The taxonomic position and morphological characters of Lissorbqptrus oryzqphilus Kuschel[J].Plant Quapantine，
38(4):5-7.(in Chinese)
[9] Lee，I.Y.，& Uhm，K.B.(1993).Landing，settling and spreading of the rice water weevil in Korea.Establishment，Spread，and Management of the Rice Water Weevil and Migratory Rice Insect Pests in East Asia.NARC，Tsukuba：42-57.
[10] 翟保平,郑雪浩,商晗武，等.稻水象甲(Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel)滞育征候群中的飞行行为[J].生态学报，1999，19(4):453-457 ZHAI Bao-ping，ZHENG Xue-hao，SHANG Han-
wu，et al.(1999).Flight behavior in the diapauses syndrome of the rice water
weevail,Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel[J].Acta Ecologica Sinica，19(4): 453-457.(in Chinese)
[11] Nilakhe，S.S.(1977).Reproductive status of overwintering rice water weevils.Annals of the Entomological Society of America，70(4)：599-601.
[12]孙富余,田春晖,赵成德,等.稻水象甲种群增长规律初探[J].生态学报,2002,22(10):1 704-1 709. SUN Fu-yu，TIAN Chun-hui，ZHAO Cheng-de,et al.(2002).Preliminary Researches on the Population Increasing Regulation of Rice Water Weevil Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel[J].Acta Ecologica Sinica，22(10):1，704-1，709.(in Chinese)
[13]黄雅文,孟威,白剑宇.稻水象甲田间分布型及复合抽样技术研究[J].辽宁农业科学，1999，(3):11-13. HUANG Ya-wen，MENG Wei，BAI Jian-yu.(1999).The research on the distribution type and composite sampling technology of Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel [J].Liaoning Agricultural Sciences，(3):11-13.(in Chinese)
[14]孙富余,赵文生,赵承德,等.稻水象甲的发生规律与防治研究[ J] .辽宁农业科学，1997，(1):3-7. SUN Fu-yu，ZHAO Wen-sheng，ZHAO Cheng-de，et al.(1997).The Research on occurrence regularity and prevention and control of rice water weevil Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel [J].Liaoning Agricultural Sciences，(1):3-7.(in Chinese)
[15]关志坚,丁新华,郭文超,等.伊犁河谷地区稻水象甲生物学特性及其种群田间迁移规律的研究[J].新疆农业科学,2014，51(7):1 312-1 318. GUAN Zhi-jian，DING Xin-hua，GUO Wen-chao，et al.(2014).Study on the Occurrence Regulation of Rice Water(Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel) in the Ili River Valley [J].Xinjiang Agricultural Sciences，51(7):1，312-1，318.(in Chinese)
[16]王刚,吐尔逊,郭文超,等.温度对稻水象甲飞行能力的影响[J].新疆农业科学,2014，51(3):464-470. WANG Gang，Tuerxun，GUO Wen-chao，et al.(2014).Effects of Different Temperatures on Flight Capacity in Rice Water Weevil: Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel [J].Xinjiang Agricultural Sciences，51(3):464-470.(in Chinese)
[17] 何江,王刚,郭文超,等.光照强度对稻水象甲飞行能力的影响[J].新疆农业科学,2014，51(11):2 014-2 019. HE Jiang，WANG Gang，GUO Wen-chao，et al.(2014).Effects of different Light Intensities on Flight Capacity in Rice Water weevil：Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel [J].Xinjiang Agricultural Sciences，51(11):2，014-2，019.(in Chinese)
[18]付文君,关志坚.伊犁河谷地区稻水象甲的发生特点及综合防控措施[J].新疆农业科
技,2013,(16):120-121. FU Wen-jun，GUAN Zhi-jian.(2013).The occurring features and comprehensive control measures of Rice Water weevil (Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel) in the Ili River Valley [J].Modern Agricultural Science and Technology，(16):120-121.(in Chinese)
[19]班晓丽,吐尔逊,郭文超,等.多种药剂防治稻水象甲田间药效试验[J].农村科技,2014,(10):32-33. BAN Xiao-li，TU Er-xun，GUO Wen-chao，et，al.(2014).A field test on selecting variety of
drug for prevention and control of Rice Water weevil (Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel) [J].Rural Science & Technology，(10):32-33.(in Chinese)
[20] 汪志和，杨占起，陈国民，等.稻水象甲对水稻危害损失及防治指标的探讨[J].河北农业大学学报，1998，21(3)：61-64. Wang Zhi-he,Yang zhan-qi,Chen Guo-min,et,al.(1998).The Losses Caused by Rice Water Weevil(Lissorhoptrus Oryzophilus Kuschel)and the Threshold for its Control[J].Journal of Agricultural University of Hebei,21(3):61-64.(in Chinese)
[21] 吕旭健,方勇军,夏万青.稻水象甲种群的分布规律及空间格局和抽样技术研究[J] .温州农业科技，1999，(4):22- 25. LV Xu-jian，FANG Yong-jun，XIA Wan-qing.(1999).The Research on distribution regularities and spatial pattern and sampling technique of population of Rice Water weevil (Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel) [J].Wenzhou Agricultural Science and Technology，(4) : 22- 25.(in Chinese)
[22] 曲辉,李腾友,江冬,等.辽宁省稻水象甲成虫的空间分布型及抽样方法的研究[J].沈阳农业大学学报，1998,29(1):30-33. QU Hui，LI Teng-you，JIANG Dong，et al.(1998).Studies on Space Distribution Model and Sampling Methods of the Adult of Rice Water
Weevil(Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel) [J].Journal of Shenyang Agricultural University，29(1):30-33.(in Chinese)
[23] 田春晖,赵文生,赵承德,等.稻水象甲的发生规律与防治研究Ⅱ.稻水象甲种群分布的空间格局及
田间抽样技术[J].辽宁农业科学，1996,(6):22-26. TIAN Chun-hui，ZHAO Wen-sheng，ZHAO Cheng-de，et al.(1996).The Research on occurrence regularity and prevention and control of rice wat er weevil Lissorhoptrus oryzophilus KuschelⅡ.The spatial pattern and sampling technique of population of Rice Water weevil (Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel)
[J].Liaoning Agricultural Sciences，(6):22-26.(in Chinese)。