南大港湿地飞蝗种群分布与芦苇空间格局的关系

南大港湿地位于河北论文联盟http://省沧州市东北部，渤海湾沿岸，地处海洋生态系统向陆地生态系统的过渡区域及太平洋沿岸鸟类的南北迁徙带上，复杂多样的生境条件导致南大港湿地边缘效应显著，生物多样性异常丰富，自然生态系统完整复杂，已被列为我国重要湿地名录。但自20世纪80年代以来，南大港湿地东亚飞蝗locusta migratoria manilensis(meyen)灾害持续发生，常年地毯式的化学防治不仅导致湿地内生物资源尤其鸟类大幅度减少，而且严重破坏了湿地的生态功能和当地的农业环境，由此造成蝗灾“年年防治，年年成灾”的被动局面。
　　芦苇(phragmites australis)是南大港湿地内的植被优势种，同时也是东亚飞蝗的主要寄主。基于地统计学和地理信息系统的有关蝗虫分布与芦苇空间格局关系的研究报道还很少。地统计学是研究那些在空间分布上既有随机性又有结构性的自然现象的科学，地统计学的应用已在生物学、生态学的空间现象研究中起着重要作用。地理信息系统可将大区域范围内样点的属性数据同地理数据结合起来，使在大尺度上分析研究对象的分布格局和变异规律变得较为方便。
　　本研究选择国家一类蝗区(即常年重点防治地区)河北省南大港国营农场水库为研究区，在gis平台下运用地统计学方法，探讨飞蝗种群分布与其寄主芦苇间的空间格局关系，旨在为区域蝗灾预测、蝗区改造、湿地恢复及当地农业环境保护提供基础数据。
　　
　　1　研究方法
　　
　　1.1　研究区概况
　　南大港水库(38°28.04′～38°33.54′n，117°25.74′～117°32.78′e)位于河北省黄骅市南大港国营农场境内，东临渤海，是南大港湿地的核心部分，主要面积约4 700 hm²。www.11665.Com年均气温11.9℃，年均降水量627.6 mm，库区内主要是壤性土质，植被以芦苇为主。进人20世纪末，由于降雨量少、地下水利用过度、人工蓄水不足等原因，库区内除低洼地和防火沟里有季节性的积水外，常年处于枯水状态。
　　该水库是南大港湿地蝗虫主要发生区，每年高密度的群居型蝗蝻和成虫都主要分布在库区内。在蝗灾严重发生的年份，4～5龄蝗蝻最高密度可达10 000头·m^-2，大面积芦苇被危害致只剩茎杆。给当地生态、农业和经济造成了严重损失，已列为国家一类蝗区即常年防治的重点地区。
　　1.2　数据采集与处理
　　数据采集于2002年夏蝗危害盛期，且于化学防治前进行。首先对整个研究区域采取450m的栅格取样，共计289个样点(图1)，然后在每一样方内采用双对角线法抽取5个100 m×100m的样点，调查其蝗虫数量(头·m^-2)和芦苇密度(棵·m^-2)以求其平均值。
　　地统计学已被证明是分析土壤空间变异、生物学及生态学领域中空间分布格局最有效的方法之一。本研究地统计学采用arcgis(vet.8.1)分析，计算公式为：
　　
　　其中γ(h)为变异函数；n(h)为采样点对观察值，z(x)为系统属性z在空间位置z处的值，是一个区域化随机变量。空间局部插值估计采用块段克立格法(block kriging，如果估计的不是某一点x₀的值，而是以x₀为中心块段的平均值)。
　　
　　检验数据的正态分布是使用地统计学克立格方法的前提，只有当数据呈正态分布时，克立格方法才是可行的。本研究利用spss(ver.12.0)统计软件中的p-p正态概率图法对数据进行检验。
　　将最新南大港水库地形图(1:15 000，南大港农场提供)矢量化，并将地图上由河北省沧州水文资源勘测局所测的312个点的海拔高程在arcgis下进行空间插值以得到其二维平面图。
　　
　　
　　2　结果与分析
　　
　　2.1　东亚飞蝗和芦苇格局的变异函数及kriging分析
　　表1表明，东亚飞蝗和芦苇两者的变异函数曲线均为球状模型，块金方差与基台值之比c₀／(c₀+c)表明，东亚飞蝗和芦苇由随机因素引起的差异分别占总空间异质性的19.48％和21.08％，而由空间自相关引起的空间变异性分别占总空间异质性的80.52％和78.92％，空间自相关范围分别为502 m和814 m。
　　c₀／(c+c₀)可揭示变量的空间变异程度，比值小于0.25，表示变量具有强烈的空间相关性；若大于0.75，则空间相关性很弱；若比值介于0.25～0.75之间，表明空间相关性中等；如果比值接近于1，则无空间自相关性。由此得出，研究区域内东亚飞蝗和芦苇两者的空间分布具有较强的空间相关性，即自然因素对东亚飞蝗和芦苇空间格局的影响起主导作用。研究区域内东亚飞蝗和芦苇空间分布格局如图2。
　　
　　图2a表明，飞蝗种群空间分布具有明显的斑块特征，主要呈片状分布在研究区域的东北部和东南部，其中高密度蝗群(>100头·m^-2)集中分布在东北部，且芦苇受灾程度明显重于东南部(调查时，研究区域东北部地块的芦苇光杆面积远大于东南部)。研究区域的西部、中部及北部地块几乎没有蝗虫的分布。从图2b可看出，芦苇构成了研究区域的外貌景观，分布最广，数量最多，但长势不均，西部地块芦苇长势最好，芦苇平均密度超过120棵·m^-2，东部和北部长势较差，平均密度不超过50棵·m^-2，甚至小于30棵·m^-2。其次，盐地碱蓬和碱蓬主要分布在芦苇长势较差的地块，集中在研究区域的东北部和东南部，呈片状聚集分布，两者多混生。
　　2.2　蝗虫数量与芦苇密度的相关性分析
　　表2表明，芦苇的长势和疏密情况影响着