2007洞庭湖东方田鼠爆发分析

2012年2月

Feb. 2012

华南师范大学学报(自然科学版) JOURNAL OF SOUTHCHINA NORMAL UNIVERSITY

(NATURAL SCIENCE EDITION)第44卷第1期Vol.44No.1

收稿日期: 2011 -06 -16

基金项目:国家自然科学基金项目(3107242);高等学校博士学科点专项科研基金项目(20070574003);华南师范大学“211工程”建设专项资

金建设项目

*通讯作者,lishsh@

文章编号: 1000 -5463(2012)01 -0113 -05

洞庭湖区东方田鼠种群数量变化的系统动力学研究

刘胜英,王燕,李韶山*,孙儒泳

(华南师范大学生命科学学院,广东广州510631)

摘要:运用系统动力学分析软件STELLA,建立了具有年龄结构的东方田鼠(Microtus fortis)种群动态变化模型.通过

模拟分析,研究了该种群数量变化的特征和洞庭湖区东方田鼠种群增长的一般性规律,并对鼠害灾变过程进行模

拟.结果表明,东方田鼠出生率和死亡率对种群的增长具有较大影响,而初始种群数量不是鼠灾发生的关键因子.提

出了采用生物防治的方法,恢复洞庭湖区生物多样性,特别是在洲滩增加东方田鼠的天敌等生态策略是最理想的防

控鼠灾措施.

关键词:东方田鼠;种群增长;系统动力学; STELLA软件;生物多样性;洞庭湖区

中图分类号:Q331文献标志码:A

洞庭湖区东方田鼠(Microtus fortis)在枯水期主

要栖息于湖州草地中,汛期被迫迁入垸内农田和岗

地,大量啃食农作物,给当地的农业生产带来了极其

严重的损失,由于围湖筑堤,使得湖滩以年均40 km2速度发展,给东方田鼠提供了更大的繁殖场所,

加上天敌蛇被大量捕杀,致使上世纪70年代后鼠灾

频频爆发,东方田鼠的种群数量极大提高,爆发严重

的鼠灾[1],一直成为研究的热点问题[2].国内有很

多学者[3 -9]对东方田鼠的繁殖特性、迁移特点、食物

组成及洲滩环境演变、三峡工程对种群的影响等作

了报道,分析成灾原因,提出了预警模式,探讨防治

措施.吕欣等[2]建立了具有年龄结构的东方田鼠种

群增长离散模型,并根据模型进行仿真,分析了鼠灾

爆发原因及其控制对策.

本文试图利用系统动力学软件STELLA(Ver 9.0)作为建模工具,应用系统动力学的原理和方

法,建立系统动力学模型,模拟在一些影响因子作用

下洞庭湖区东方田鼠种群爆发成灾的时间变化,提

高对东方田鼠种群数量规律性变化的认识,为洞庭

湖区鼠灾爆发的预测、综合防治提供科学依据和实

践参考.

1洞庭湖区概况

洞庭湖区位于湖南省北部,属中亚热带向北亚

热带的过渡地区,气候温暖湿润.全区由洞庭湖泊河

叉、河湖冲积平原及环湖岗地与低丘陵组成.全区有

防洪大堤2 900 km,保护耕地58.2万hm2.洞庭湖

每年11月至次年4月为枯水期,一般在5月开始发

生洪水,7—8月水位涨至最高峰,9—10月回落[3].

3出生率影响

成灾时间之间的对应关系.可以看出,随着出生率

的增加,成灾时间是指数递减的(“L”型),并在

30%时趋于无穷.出生率每变动1%,成灾时间至少

延后1个周期(20 d),而且,出生率越低,其变

图4东方田鼠出生率30%～120%时对种群增长的影响

Figure 4Impact of birth rate which changes between 30% and

120% on population growth of Microtus fortis 图5东方田鼠出生率50%～59%时对种群增长的影响

Figure 5Impact of birth rate which changes between 50% and

59% on population growth of Microtus fortis

动引起的成灾时间变动越大,如出生率从51%降低

为50%时,成灾时间即从44.4×20 d增加至46.4

×20 d,延缓了2×20 d.这个结果有效地支持了不

育控制理论,可以使用不育药物、不育疫苗来降低东

方田鼠的出生率,这样才能从根本上控制其种群数

量的增加.

4建立考虑季节因素的种群增长模型

为了使模型更加符合实际,考虑到季节因素对

种群增长的影响,改变相应的参数进行模拟分析,以

得到更可靠的结果.

仍然取东方田鼠初始种群大小为每个年龄段1

万只共计18万只,季节因素主要影响怀孕率和胎仔

数,而年龄因素主要影响雌性比[2],春夏秋冬(12—

2月)4个季节的怀孕率分别取0.30,0.10,0.20和0.45,胎仔数仍然取平均值5.13只/胎.随着年龄的

增长,雌性比减少,各年龄段的雌性比作0.50 ～

0.16[3]的均匀递减数列.模拟结果如图6.可以看

图6东方田鼠种群增长的季节因素和年龄结构

Figure 6Population growth of Microtus fortis considering season

and age structure

115第1期刘胜英等:洞庭湖区东方田鼠种群数量变化的系统动力学研究出东方田鼠种群数量增长的特殊规律:种群数量随

着季节而上下波动,每年5—6月种群数量增长达到

最高峰,然后下降,到9月份左右达到最低值,然后

种群数量又逐步增长,到次年的5月末,又达到一个

高峰.

5讨论

运用系统动力学软件STELLA建立了洞庭湖区

东方田鼠种群增长模型,探讨了初始种群数量、出生

率、死亡率对成灾时间的影响及种群数量增长的规

律,研究结果表明,东方田鼠出生率和死亡率对种群

的增长具有较大的影响,而初始种群数量不是鼠灾

发生的关键因子;种群数量增长随季节波动.研究

结果与吕欣等[2]的仿真分析结果基本一致. 利用1992—2007年洞庭湖区东方田鼠种群数

量变化影响因子相关指标调试模型.经调试验证,本

模型主要指标模拟值与实际值相对误差在可接受的

范围.本模型为经典模型,经过许多学者的研究论

证,本研究的模拟结果与相关报道也存在一