第三讲昆虫种群生态学及应用

• 例，调查10个样方中棉蚜卵的数量分别 为0，0，4，1，3，2，4，0，1，5。试 判断棉蚜卵的空间分布？ 平均数m=20/10=2 方差=Σ（x-m)2/n-1 =(4+4+4+1+1+0+4+4+1+9)/9=3.56 x*=(12+6+2+12+20)/20=52/20=2.6 x*/m>1 聚集分布
三 、昆虫种群在地理上的数量波动
– 种群密度高相对稳定区（型） – 种群密度波动区（型） – 种群密度低相对稳定区（型）
200 150 100 50
a
b
ET
c
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
四、昆虫种群的季节性 数量波动
– 斜坡型：粘虫、小地老虎 – 阶梯上升型：三化螟、玉 米螟、棉铃虫 – 马鞍型：桃树上的桃蚜 – 抛物线型：高粱蚜、甜菜 夜蛾、稻苞虫、斜纹夜蛾
种群特性
• 地理种群geographic race：生物种群在地理 隔离条件下经长期适应产生的种内分化类群。 • 寄主种群host race： 由寄主植物隔离而引起 的昆虫种型分化，长期生活在不同寄主上的同 种昆虫，形成嗜好不同寄主的种群类型。 • 生物型biotype ：种内个体或种群长期适应某 种生存条件（如食物）而产生的种内类群。它 们在形态上区别不大，在生理、生态特性上有 一定差异。
• 年际种群密度趋于稳定的类型
– 昆虫在不同年份间种群密度基本处于同一密度水平状 态。主要由外界大区域的主导环境条件常年处于适生 范围或抑制范围内所致。 – 如水稻三化螟，凡水稻栽培制度常推行早、中、晚稻 混栽局面，则三化螟种群密度常年维持在高水平状 态。相反，如常年推行纯双季稻或纯单季早中稻的地 区则三化螟种群常年将维持在低水平状态。 – 在寄主多样性较稳定的状态下，捕食性天敌年际种群 数量常稳定为一定水平，在苏南调查稻田的捕食性蜘 蛛群落的总体数量在水稻栽插后数量持续上升，直至 水稻抽穗后期蜘蛛数量升至高峰，年际间常稳定在1020万头/0.67ha之间。其中早稻或早中稻田数量较少， 而晚稻田则较高。
•内涝及河泛蝗区，汛期易涝、渍，无法耕种，水 退后不能及时耕种，大面积抛荒或粗放耕作，也可 能为飞蝗的孽生地，形成下一代群居型飞蝗大发 生。
•在滨湖蝗区和内涝蝗区相接合的蝗区，由于湖水 涨落不定，干旱年份滩地裸露，蝗区面积大，而大 水年份湖滩淹没，飞蝗就向邻近内涝地区扩散，因 此不论干旱或水涝年份都有飞蝗发生。
昆虫空间分布的应用价值
• 制定抽样方案
– 随机分布种群数量调查时对取样方式、样方大小及数 量要求不高。常采取样方面积放大些，而样方数量适 当减少些的原则进行抽样。如五点取样，定15-25个 样方。 – 聚集分布种群，特别是核心分布。调查时宜采取样方 数量多，样方面积小的原则。 以Z字形取样或棋盘式 取样较好。 – 通常，均匀分布和随机分布可采用五点式和对角线取 样方法，核心分布宜采用棋盘式和平行跳跃式取样方 法，嵌纹分布宜采用Z字形取样方法。
Vr DCA 浓度
Vge 基因型
各因子在引起Daphnia magna种群 数量变化时的贡献
二、昆虫种群数量的年际动态
• 年际数量动态的周期性波动
– 欧洲松尺蠖在19世纪末大约间隔6年，而20世纪 初则出现11年的周期。
– 瑞士的研究松线小卷蛾在落叶松林中年际数量波动有 明显周期现象，周期间隔为8-9年，平均8.4±0.4年。分 析这种周期性大发生形成的原因，认为主要是由于落叶 松-松线小卷蛾系统本身的相互依存，相互制约的关系所 造成。
•频次法
–
以样方中出现的虫口数对实测的各样方进行分 类，如出现0、1、2、3、……头，则分别称为0样 方、1样方、2样方等。
– 统计出各类型样方出现的实际次数，如调查了 100个样方，其中0样方出现25次，1样方出现60 次，2样方出现12次，3样方出现3次。 – 根据各分布型的理论概率公式，计算出各类型样 方出现的理论概率和理论次数。
•指数法
– 扩散系数C
S C= = x(n − 1) x
• c＝1时为随机分布 • c＝1时为聚集分布
Σ( xi − x)
2
2
• 注意之点：C随种群密度变化时不能用C 值来判断分布型。
• K值法
K=x
2
( S 2 − x)
• K>8逼近随机分布，K越小聚集程度越高。 • K与虫口密度无关，但受样方大小影响，比 较不同处理害虫聚集程度时，最好用相同 大小的样方进行调查取样。
x •判断标准II（Iwao法）：
*
= a + bx
•如果建立的直线回归关系成立时可用a，b值进行判断。 •a表明种群中个体的分布性质 –当a=0时，种群分布的基本成分是单个个体 –当a>0时，个体间相互吸引，分布的基本成分是个体群 –当a<0时，个体间相互排斥 •b表明种群的空间分布 –当b＝1时为随机分布 –当b>1时为聚集分布 –当b<1时为均匀分布
– 在我国一般认为松毛虫大发生有3-4年周期的出
现。
三种针叶林害虫 在枯枝落叶层中 越冬幼虫或蛹的 数量波动
•年际种群数量的非周期性波动
– 由环境因子变化的随机性所决定，绝大多数昆虫属于此 种类型。 •滨湖蝗区干旱年份水位下降，滩面随水位下降而扩 大，适宜成虫选择产卵的面积增大，蝗情就重。如微 山湖蝗区，4-5月份常干旱，湖水下降，夏蝗大量集中 产卵，滩地大量抛荒，并有一定土壤水份，生长有低 矮、稀疏的芦苇、茅草、盐蒿、莎草等蝗蝻喜好的食 料植物，卵块孵化后蝗蝻呈高密度适生种群，有利于 秋蝗的大发生，若连续干旱，则次年或第3年夏蝗仍有 可能大发生。
昆虫种群空间分布类型
• 随机分布：样本方差与平 均数差异极小，一般认为 方差/平均数在1~1.5之间 就符合随机分布。如螟虫 卵块、甜菜夜蛾卵。
A
B
• 聚集分布：方差大于平均数。一般 认为比值在1.5-3.0之间。大多数昆 虫的各虫态属聚集分布，如螟虫幼 虫、褐飞虱、棉铃虫幼虫、棉蚜 等。
A B
•空间分布的判定方法
– 频次法：检验各样方虫数出现的理论频次 与实际频次间差异的显著性。如果差异不 显著，则判定符合该理论分布，否则就不 符合该理论分布。
随机
P( k ) = e m / k!
k 嵌纹
−m
B A
( K + i − 1) −k −i i P( i ) = Q P i! ( K − 1)! 核心
温度（℃） 15 20 25 30 35 分蘖期 58.33 73.33 78.33 61.67 56.67 圆秆拔节期 41.67 46.67 43.33 38.33 35.33
不同播期一代螟虫危害情况
播期 5/10 5/17 5/23 5/30 6/7
三化螟枯心率 二化螟枯心率
7/3查
大螟枯心率
种群的结构
• 定义：指种群内某些生物特性互不相同的各类 个体群在总体内所占的比例的分配状况。 • 种群结构的表现型式 – 性比sex ratio：昆虫多为1：1 – 年龄组配age-distribution：年龄金字塔 • 生殖前期pre-reproduction • 生殖期reproduction • 生殖后期post-reproduction – 多态现象polymorphism
0 2 0 0 1 0 0 3 4 1 0 0
拥挤度＝(2×1＋1×0＋3×2＋4×ຫໍສະໝຸດ Baidu＋ 1×0) / (2 + 1 + 3 + 4 + 1 ) =20/11=1.82 平均数＝(2+1+3+4+1)/12=0.92
– 判断标准I：
–平均拥挤度/平均数=1时，为随机 分布； –平均拥挤度/平均数<1时，为均匀 分布； –平均拥挤度/平均数>1时，为聚集 分布。
–用卡平方法检验理论次数与实际出现次数之间有 无差异。卡方值计算式为： χ2＝Σ（实际频次－理论频次）2/ 理论频次 –查卡方表，x2<x0.052，（自由度随机分布n-2，核 心分布和嵌纹分布n-3),则符合该理论分布，否则 不符合，则用其它理论分布式再次拟合。 – DPS等统计软件可完成空间分布型的拟合工作。
0.32% 0.13% 0.018% 0 0
0.069% 0.097% 0 0 0
0.036% 0.03% 0 0 0
总体上发生较轻，但仍可看出：早播的发生较重。
– 种群的发生与寄主的物候关系：如二者在时 间上不符合则必然不利于种群的发展。在农 业上寄主的物候现象常受到人为的控制。耕 作制度、品种布局、播种期及田间各项管理 措施、杀虫剂的应用等，都对种群的消长起 着巨大的影响作用。 – 各代各虫期的天敌：种类、数量发展状况， 与寄主昆虫在发生数量上的密切关系，天敌 的发生与非生物因素的变动关系。
五点取样
单对角线取样
双对角线取样
棋盘式取样
Z字形取样
平行跳跃式取样
• 制订防治决策
– 指导序贯抽样，确定是否需采取防治措施。
• 用于研究昆虫的扩散迁飞行为
– 种群由聚集度降低或由聚集分布变化为随机 分布，则说明昆虫将发生或已发生扩散或迁 飞行为。
昆虫种群的数量动态
一、引起数量波动的因子 Vt=Vg+Ve+Vge+Vr
种群的空间分布spatial distribution
• 定义：种群在栖息地内因生物的和非生 物的环境间相互作用，造成种群在一定 空间内个体扩散分布的一定形式。
– 空间分布型：统计模型 – 空间分布格局：状态
– 空间分布由生物因子(物种特性、种内和种 间关系)和非生物因子(气象、作物、水肥、 农事管理等)所决定。 – 空间分布因物种、虫龄、虫态、种群密度和 环境条件的不同可能不同。
嵌纹分布
核心分布
• 均匀分布：样本方差小于平 均数。个体与个体间的距离 相等。符合均匀分布的昆虫 种群较少。短翅型白背飞虱 （张建新，1989)，稻杆蝇 A 幼虫(林玉福等，1986)。
B C
种群空间分布的检测方法
• 全体调查
– 空间图式
• 抽样调查
• 抽样方法：随机抽样
– 分层随机抽样：按品种、长势、生长期等的 不同划分区组，区组内划分面积相同的小 区，在小区内进行随机抽样。 – 两级顺序抽样：从总体中随机抽取田块，每 田块进行顺序多次抽样。
第三讲 昆虫种群生态学及应用
•知识要点
– – – – – – 种群结构 种群的空间分布 种群的数量动态 种群生命表 种群对策 在测报中的应用
种群基本特性与种群结构
• 种群特性
– 种群具有个体的生物学特性 – 种群特有的特性：种群密度、种群数量；种 群数量动态。种群空间分布；密度制约机 制；地理种群、寄主种群、生物型 – 区别于性别差异
五、种群数量波动的原因
• 内因
– 种群繁殖力、发生世代数；生长发育的特 点；对气候、食物等条件的生态适应性
• 如昆虫对最高、最低温度范围，对有关食料的种 种反应；休眠或滞育的特性；种的迁飞、扩散分 布能力等。
• 外因(常为种群暴发系统的触动因子) – 食物营养：昆虫生存的必要条件(食物的种 类、分布面积、植物的发育阶段、品种特 性、生长状况，以及其内部所含的昆虫营 养物质及次生物质等)。 – 气候的基本三要素:光、热、水,尤其需要 注意当地总积温、雨季分布、异常气候条 件。
Y ( X ) = Yi +
X − Xi × (Yi +1 − Yi ) X i +1 − X i
• 平均拥挤度指标 – 是指每个个体在一个样方中的平均他个体 数，即邻居数。
Σx i = x = N
*
∑x
j =1
Q
j
( x j − 1) =
j
∑x
j =1
Q
每个样方中各个个体的邻居总数 所有样方中的总个体数
水稻不同生育期与螟虫侵入率关系
侵入率（%） 三化螟 二化螟 秧苗期（20-40d) 19~59 32~41 分蘖期 52 52 圆秆期 6.1~7.5 23~31 孕穗期 40~50 69 抽穗期 15~19 乳熟期 3 *秧苗期侵入后存活率仅10~30% 生育期
三化螟钻入率（%）与水稻生育期及温 度关系（镇稻88）
– CA值法
CA ＝1/k
• CA=0随机分布 • CA>0聚集分布 • CA<0均匀分布
• 聚集度均数（λ）
– 判断引起聚集的原因
x λ= •γ 2k
– r是自由度为2k时0.05水平下的卡方值，如2k为 非整数，可用线性插值法简单求得。 – λ<2时，聚集原因由某些环境因素引起。 – λ>2时，其聚集是昆虫本身行为和环境因素综 合影响的结果。