南大港濕地飛蝗種群分布與蘆葦空間格局的關(guān)系

1、南大港濕地飛蝗種群分布與蘆葦空間格局的關(guān)系南大港濕地飛蝗種群分布與蘆葦空間格局的關(guān)系南大港濕地位于河北論文聯(lián)盟 :/省滄州市東北部，渤海灣沿岸，地處海洋生態(tài)系統(tǒng)向陸地生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)域及太平洋沿岸鳥類的南北遷徙帶上，復(fù)雜多樣的生境條件導(dǎo)致南大港濕地邊緣效應(yīng)顯著，生物多樣性異常豐富，自然生態(tài)系統(tǒng)完好復(fù)雜，已被列為我國重要濕地名錄。但自20世紀80年代以來，南大港濕地東亞飛蝗lustaigratriaanilensis(eyen)災(zāi)害持續(xù)發(fā)生，常年地毯式的化學(xué)防治不僅導(dǎo)致濕地內(nèi)生物資源尤其鳥類大幅度減少，而且嚴重破壞了濕地的生態(tài)功能和當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)環(huán)境，由此造成蝗災(zāi)年年防治，年年成災(zāi)的被動場面。蘆葦(

2、phragitesaustralis)是南大港濕地內(nèi)的植被優(yōu)勢種，同時也是東亞飛蝗的主要寄主?；诘亟y(tǒng)計學(xué)和地理信息系統(tǒng)的有關(guān)蝗蟲分布與蘆葦空間格局關(guān)系的研究報道還很少。地統(tǒng)計學(xué)是研究那些在空間分布上既有隨機性又有構(gòu)造性的自然現(xiàn)象的科學(xué)，地統(tǒng)計學(xué)的應(yīng)用已在生物學(xué)、生態(tài)學(xué)的空間現(xiàn)象研究中起著重要作用。地理信息系統(tǒng)可將大區(qū)域范圍內(nèi)樣點的屬性數(shù)據(jù)同地理數(shù)據(jù)結(jié)合起來，使在大尺度上分析研究對象的分布格局和變異規(guī)律變得較為方便。本研究選擇國家一類蝗區(qū)(即常年重點防治地區(qū))河北省南大港國營農(nóng)場水庫為研究區(qū)，在gis平臺下運用地統(tǒng)計學(xué)方法，討論飛蝗種群分布與其寄主蘆葦間的空間格局關(guān)系，旨在為區(qū)域蝗災(zāi)預(yù)測、蝗區(qū)

3、改造、濕地恢復(fù)及當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)環(huán)境保護提供根底數(shù)據(jù)。1研究方法1.1研究區(qū)概況南大港水庫(3828.043833.54n，11725.7411732.78e)位于河北省黃驊市南大港國營農(nóng)場境內(nèi)，東臨渤海，是南大港濕地的核心局部，主要面積約4700h2。年均氣溫11.9，年均降水量627.6，庫區(qū)內(nèi)主要是壤性土質(zhì)，植被以蘆葦為主。進人20世紀末，由于降雨量少、地下水利用過度、人工蓄水缺乏等原因，庫區(qū)內(nèi)除低洼地和防火溝里有季節(jié)性的積水外，常年處于枯水狀態(tài)。該水庫是南大港濕地蝗蟲主要發(fā)生區(qū)，每年高密度的群居型蝗蝻和成蟲都主要分布在庫區(qū)內(nèi)。在蝗災(zāi)嚴重發(fā)生的年份，45齡蝗蝻最高密度可達10000頭-2，大面積

4、蘆葦被危害致只剩莖桿。給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟造成了嚴重損失，已列為國家一類蝗區(qū)即常年防治的重點地區(qū)。1.2數(shù)據(jù)采集與處理數(shù)據(jù)采集于2002年夏蝗危害盛期，且于化學(xué)防治前進展。首先對整個研究區(qū)域采取450的柵格取樣，共計289個樣點(圖1)，然后在每一樣方內(nèi)采用雙對角線法抽取5個100100的樣點，調(diào)查其蝗蟲數(shù)量(頭-2)和蘆葦密度(棵-2)以求其平均值。地統(tǒng)計學(xué)已被證明是分析土壤空間變異、生物學(xué)及生態(tài)學(xué)領(lǐng)域中空間分布格局最有效的方法之一。本研究地統(tǒng)計學(xué)采用argis(vet.8.1)分析，計算公式為：其中(h)為變異函數(shù)；n(h)為采樣點對觀察值，z(x)為系統(tǒng)屬性z在空間位置z處的值，是一個

5、區(qū)域化隨機變量?？臻g局部插值估計采用塊段克立格法(blkkriging，假設(shè)估計的不是某一點x0的值，而是以x0為中心塊段的平均值)。檢驗數(shù)據(jù)的正態(tài)分布是使用地統(tǒng)計學(xué)克立格方法的前提，只有當(dāng)數(shù)據(jù)呈正態(tài)分布時，克立格方法才是可行的。本研究利用spss(ver.12.0)統(tǒng)計軟件中的p-p正態(tài)概率圖法對數(shù)據(jù)進展檢驗。將最新南大港水庫地形圖(1:15000，南大港農(nóng)場提供)矢量化，并將地圖上由河北省滄州水文資源勘測局所測的312個點的海拔高程在argis下進展空間插值以得到其二維平面圖。2結(jié)果與分析2.1東亞飛蝗和蘆葦格局的變異函數(shù)及kriging分析表1說明，東亞飛蝗和蘆葦兩者的變異函數(shù)曲線均為球

6、狀模型，塊金方差與基臺值之比0(0+)說明，東亞飛蝗和蘆葦由隨機因素引起的差異分別占總空間異質(zhì)性的19.48和21.08，而由空間自相關(guān)引起的空間變異性分別占總空間異質(zhì)性的80.52和78.92，空間自相關(guān)范圍分別為502和814。0(+0)可提醒變量的空間變異程度，比值小于0.25，表示變量具有強烈的空間相關(guān)性；假設(shè)大于0.75，那么空間相關(guān)性很弱；假設(shè)比值介于0.250.75之間，說明空間相關(guān)性中等；假設(shè)比值接近于1，那么無空間自相關(guān)性。由此得出，研究區(qū)域內(nèi)東亞飛蝗和蘆葦兩者的空間分布具有較強的空間相關(guān)性，即自然因素對東亞飛蝗和蘆葦空間格局的影響起主導(dǎo)作用。研究區(qū)域內(nèi)東亞飛蝗和蘆葦空間分布

7、格局如圖2。圖2a說明，飛蝗種群空間分布具有明顯的斑塊特征，主要呈片狀分布在研究區(qū)域的東北部和東南部，其中高密度蝗群(100頭-2)集中分布在東北部，且蘆葦受災(zāi)程度明顯重于東南部(調(diào)查時，研究區(qū)域東北部地塊的蘆葦光桿面積遠大于東南部)。研究區(qū)域的西部、中部及北部地塊幾乎沒有蝗蟲的分布。從圖2b可看出，蘆葦構(gòu)成了研究區(qū)域的外貌景觀，分布最廣，數(shù)量最多，但長勢不均，西部地塊蘆葦長勢最好，蘆葦平均密度超過120棵-2，東部和北部長勢較差，平均密度不超過50棵-2，甚至小于30棵-2。其次，鹽地堿蓬和堿蓬主要分布在蘆葦長勢較差的地塊，集中在研究區(qū)域的東北部和東南部，呈片狀聚集分布，兩者多混生。2.2蝗

8、蟲數(shù)量與蘆葦密度的相關(guān)性分析表2說明，蘆葦?shù)拈L勢和疏密情況影響著 :/蝗蟲數(shù)量的分布，即在蘆葦長論文聯(lián)盟 :/勢極好或極差的情況下，蝗蟲數(shù)量很少，而在中等密度的蘆葦中，蝗蟲數(shù)量較多。表2結(jié)果那么進一步說明，在一定范圍內(nèi)，蝗蟲數(shù)量與蘆葦密度存在顯著的正相關(guān)或負相關(guān)關(guān)系。3結(jié)論與討論3.1東亞飛蝗分布與蘆葦空間格局的關(guān)系研究結(jié)果說明，在一定程度上研究區(qū)域內(nèi)的蘆葦空間分布決定了飛蝗的空間分布特點，且兩者數(shù)量之間存在顯著的正相關(guān)或負相關(guān)關(guān)系。分析其原因，首先與群居型東亞飛蝗的生物學(xué)習(xí)性有關(guān)，正常情況下，群居型飛蝗有集中產(chǎn)卵和取食的行為，初孵化出來的幼蝻在附近取食，隨著齡期增長和食量的增大，啃食完附近的

9、蘆葦后開始擴散遷移危害。其次，東亞飛蝗的分布與寄主植物蘆葦?shù)拈L勢差異亦有關(guān)系。從圖2可看出，研究區(qū)域內(nèi)東亞飛蝗主要集中在蘆葦長勢較差(3070棵-2)的東北部和東南部地塊，而在長勢較好的西部(120棵-2)、南部(70120棵-2)和極差的北部(30棵-2)幾乎沒有蝗蟲的分布。由表2再次證明，在一定范圍內(nèi)，研究區(qū)域內(nèi)的蝗蟲密度與其寄主蘆葦?shù)拈L勢存在顯著的正相關(guān)或負相關(guān)性。因此，地統(tǒng)計學(xué)為本研究探究東亞飛蝗種群空間分布的形成提供了可靠的分析方法，而對飛蝗寄主植物蘆葦空間格局的地統(tǒng)計學(xué)分析那么有助于提醒飛蝗種群空間分布形成的機制。3.2蘆葦種群格局圖在蝗災(zāi)預(yù)測及濕地恢復(fù)中的指導(dǎo)作用蘆葦分布格局是蘆

10、葦種群生物學(xué)特性對環(huán)境條件長期適應(yīng)和選擇的結(jié)果，明確蘆葦種群的分布格局及其規(guī)律，對掌握其演變過程、蝗災(zāi)預(yù)測及其變化趨勢有重要意義。通過地統(tǒng)計學(xué)變異函數(shù)分析和克立格法制圖，得到區(qū)域尺度上蘆葦?shù)目臻g分布信息如蘆葦長勢差異斑塊的形狀及其大孝地理位置和相對位置，這不僅是對蘆葦進展科學(xué)抽樣的根底，而且可借助遙感技術(shù)反演地面蘆葦長勢狀況，進而可預(yù)測最有可能發(fā)生蝗蟲的區(qū)域，同時蘆葦長勢差異的空間分布圖還可為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)環(huán)境改造提供了理論根據(jù)。其次，由于濕地淡水資源持續(xù)減少，海水不斷侵蝕，研究區(qū)域濕生蘆葦群落面臨著被灘地鹽堿類植物取代的威脅。已有研究報道南大港濕地蘆葦群落的形成經(jīng)歷了濱海裸灘涂、堿蓬群落、檉柳一堿蓬群落到蘆葦群落的過程，即從鹽化積水的裸露灘涂向脫鹽化的蘆葦群落演替的途徑。從圖2b可以看出，堿蓬類等鹽生植物主要集中分布在研究區(qū)域的東部，并有進一步擴散蔓延的趨勢。這是因為在研究區(qū)域的東北側(cè)有大