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东亚飞蝗虫卵块分布格局与土壤空间异质性 土壤是蝗虫区栖息地因素的重要组成部分。空间异质性是土壤特征之一，也是影响生物空间分布结构的重要因素之一。东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)产卵于土壤中,土壤质地、含水量和含盐量等理化性质不仅影响蝗虫种群的分布、蝗虫产卵场所的选择和蝗卵胚胎的发育进程,而且飞蝗卵块的空间分布特征如种群数量、斑块大小和形状等都与土壤在不同空间位置上的各种物理和化学特性有着重要联系。 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。与经典统计学不同的是,地统计学的研究对象是区域化变量,区域化变量不是纯随机变量,而是根据其在一个域内的空间位置取不同的值,它是随机变量与位置有关的随机函数。地统计学的应用已由地质学扩展到许多学科中,特别在生物学与生态学的空间现象研究中起着重要作用。应用地理信息系统可以把大区域范围内样点的属性数据同地理数据结合起来,从而使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。 基于地理信息系统和地统计学的飞蝗卵块分布格局与蝗区土壤理化特性空间异质性的研究报道很少,而掌握卵块空间分布格局、土壤理化性质的空间变异规律及两者之间内在的关系,不仅可确定一定尺度下两者取样的最佳密度,而且可提前预测蝗虫产卵最适宜的空间范围,同时也是改造蝗区环境和评价遥感技术应用能力的依据。 本研究以目前占我国蝗区面积比例最大、蝗灾发生最严重的沿海蝗区为例,以国家一类蝗区(即常年重点防治地区)——河北黄骅南大港为研究区域,通过连续两年(2002年和2003年)东亚飞蝗越冬卵块数据和土壤理化性质的野外调查,采用地统计学方法,在GIS平台下,进行卵块分布格局和土壤特性空间异质性的研究,旨在揭示沿海蝗区卵块的空间分布格局、土壤理化性质的空间变异规律及其两者之间的关系,为区域蝗灾预测、防治及对蝗区环境进行改造提供科学依据。 1 学习方法 1.1 水库内国家东南角 南大港水库(N38°28.04′～N38°33.54′, E117°25.74′～E117°32.78′)位于河北省黄骅市南大港国营农场境内,东临渤海,属于泻洪入海口区域,地势低洼,面积约4700 hm2。近10a来,由于降雨量减少、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,常年无水。研究区域年均气温11.9℃,年均降水量62.7 cm。南大港水库内植被以芦苇为主,东亚飞蝗1年2代,以卵越冬。 南大港国营农场是典型的沿海蝗区,也是历史上有名的老蝗区及东亚飞蝗的主要发生基地之一。在蝗灾严重发生的年份,蝗蝻最高密度达8000头/m2。南大港农场已被列为国家一类蝗区,即常年防治的重点地区。 1.2 土壤理化性质的测定 数据调查分别在2002年和2003年10月下旬或11月初秋蝗产卵盛期或刚结束进行(尽可能保证在没任何形式的降水之前)。对整个研究区域采取450 m的栅格取样,共计289个样点(图1)。调查时每一样方内随机抽取5个50cm×50cm×10cm的样点以求其所测环境变量的平均值。其次对有可能产卵的区域(裸露地、稀疏植被地、向阳坡、芦苇严重受害处)采用50 m的规则栅格取样。两种抽样尺度下,现场记录的参数包括卵块有无和密度及土壤5 cm的湿度(TSC-ⅡTM智能野外湿度仪),然后取约500 g土样装袋、密封和标记,带回室内。在调查过程中,每一样点的经纬度信息用GPS准确记录,2002年所有调查点在2003年重复调查。 室内所测土壤的理化性质包括: ① 土壤类型 测定粒径大小及所占百分比。 ② 总盐及八大离子含量 土壤样品风干后过1 mm筛,然后以5∶1的水土比进行抽滤浸提,测定土壤盐分及其组成,全盐量以土壤中八大离子的重量总和计算,各离子的测定方法分别为K+、Na+:火焰光度计法;Ca2+、Mg2+:原子吸收分光光度计法;Cl-:莫尔法;CO2?332-、HCO-3:双指示剂法;SO2?442-:EDTA容量法。 ③ pH值 通过水∶土=2.5∶1电极法测定。 ④ 有机质含量 重铬酸钾容量法。 研究主要采用块段克立格法(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)进行空间插值。克里格插值是一种最佳的空间局部估计方法,综合考虑变量的随机性和结构性,其具体方法和原理在许多文献中都有详细的描述[13,14,15,16,13,14,15,16]。其次,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。本文利用SPSS统计软件中的P-P正态概率图法对数据进行检验。 将必威体育精装版南大港水库地形图(1∶15000)数字化,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ArcG