冬小麦返青期地下害虫危害空间分布型及其抽样技术

    李平

    

    

    

    摘要：采用空间分布型检验、聚集强度指标检验和线性回归方法研究了冬小麦返青期枯心苗空间分布规律及其抽样方法。结果表明，冬小麦返青期枯心苗空间分布（即地下害虫危害空间分布）呈聚集分布，聚集程度受种植环境影响较大。建立了冬小麦早春枯心苗最适抽样模型及序贯抽样模型。

    关键词：冬小麦;地下害虫;空间分布型;理论抽样模型;序贯抽样模型

    中图分类号：S435.122 ? ?文献标志码：A ? ? 文章编号：1001-1463（2021）07-0009-05

    doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.07.003

    Abstract：The spatial distribution and sampling of the withered wheat seedling in the period of returning to green was studied by using the spatial distribution test， the aggregation intensity index test and the linear regression methods. The results showed that the spatial distribution of the dead wheat seedlings（or the underground pest damages） was clustered. The degree of aggregation was greatly affected by the planting environment. The theoretical sampling model of early winter wheat dead seedlings and its sequential sampling model were established.

    Key words：Winter wheat; Underground pests; Spatial distribution; Theoretical sampling model; Sequential sampling model

    小麦是世界上播种面积最大、分布最广泛的粮食作物，也是甘肃省第一大粮食作物。甘肃从东到西均有小麦种植，尤其是冬小麦年种植面积较大，约占全省小麦播种面积的2/3[1 - 2 ]。河西灌区是甘肃省冬小麦主要生产区域之一，冬小麦播种面积占全省的30%以上，冬小麦也是河西地区的传统产业和主栽作物种类之一[3 - 4 ]。近年来，河西冬小麦生产正在向优质、特色、规模化、精深加工和产业现代化方向发展，部分市县冬小麦产业已经在当地农村经济发展和乡村振兴建设中起到了举足轻重的作用。然而，随着我国城镇化的推进，耕地面积数量限制，资源环境约束加剧，国际粮食供求平衡形势日趋严峻，粮食生产和粮食安全已经被摆到了极端重要的地位。因此，保障河西冬小麦生产安全对全省乃至全国粮食安全都具有十分重要的意义。调查发现，早春地下害虫危害是制约河西冬小麦生产安全的早期重要因素之一。目前关于河西地区冬小麦早春地下害虫危害空间分布规律及其预测预报的研究鲜有报道[5 - 7 ]。笔者在武威市凉州区研究了冬小麦返青期地下害虫危害空间分布型及其抽样方法，旨在为河西地区冬小麦地下害虫的科学防治和预测预报提供参考。

    1 ? 材料與方法

    1.1 ? 调查地点和方法

    调查地点位于武威市凉州区高坝镇六坝村，当地平均海拔1 649 m，年均降水161 mm。土壤类型薄层灌漠土，耕层土壤有机质含量14.3 g/kg。指示冬小麦品种为宁冬6号，播种量450～525 kg/hm2。2021年3月10 — 11日选择冬小麦返青期随机调查了6块田，用枯心苗数量反映田间总体地下害虫危害空间分布，每块田面积667～900 m2。每块田即1个样本田块，每个样本田块均按棋盘式横向选择5个点，纵向选择10个点，每个点为1个样方，样方面积0.25 m2。每个样田调查50个样方，统计每样方枯心苗数量，制作χ 2频次表。

    1.2 ? 空间分布型检验

    1.2.1 ? 聚集度指标检验 ? 采用扩散系数C、Cassie指标CA、Lloyd聚集指标M*/x、David&Moore丛生指数I以及聚集均数λ检验空间分布型。

    1.2.2 ? 线性回归检验 ? 以平均拥挤度M*与平均密度值做Iwao回归M*=α+β。α为基本扩散指数，β为密度扩散系数。当α > 0，个体间相互吸引，分布的基本成分是个体群;当α=0，分布的基本成分是单个个体;当 ? ? ?α < 0，个体间相互排斥。当β=1时，随机分布;当β < 1时，均匀分布;当β > 1时，聚集分布。以方差S2与平均密度取对数值后做Taylor回归lg（S2）=lga+blg（）。当b=1时，空间分布为随机分布;当b>1时，空间分布为聚集分布;当b趋近于0时，空间分布为均匀分布。

    1.3 ? 理论抽样模型和序贯抽样模型

    Iwao理论抽样模型n=t2/D2[（α+1）/+ β-1]，n为最适抽样数或理论抽样数，为平均密度，D为允许误差，t为置信度分布值，α、β同Iwao回归模型参数。

    Iwao序贯抽样模型T（1、2）=nm0 ± t，加号计算可得枯心苗密度上限值T1，减号计算可得枯心苗密度下限值T2。n即抽样数，m0为防治指标，t为置信度分布值，一般取95%置信区间即t=1.96;α、β同Iwao理论抽样模型参数。田间调查时，若累计查得枯心苗数量大于上限值T1，表明地下害虫发生量高于防治指标，需防治;若累计查得枯心苗数量低于下限值T2，表明地下害虫发生量低于防治指标，不需防治;若累计查得枯心苗数量处于上下限值之间，应继续取样调查。

    最大抽样数模型Nmax=t2/{d2[（α+1）m0+（β-1）m02）]}，d即允许误差D，m0、t、α、β同Iwao序贯抽样模型参数[8 - 10 ]。当田间调查到最大抽样数时，若累计查得枯心苗数量仍在上下限之间，则根据该点最靠近的边界限值判断是否需要防治。

    采用Excel 2003和DPS17.10软件处理试验数据。

    2 ? 结果与分析

    2.1 ? 理论分布型检验

    从表1可知，1、6号田χ2值均小于该自由度下负二项分布P0.05时的χ2值，表示1、6号田枯心苗实际分布与负二项分布模型显著相符。2～5号田χ2值均小于该自由度下P-E分布P0.05时的χ2值，表示2～5号田枯心苗实际分布与P-E分布模型显著相符。其中2、4号田χ2值均小于该自由度下泊松分布P0.05时的χ2值，表示2、4号田枯心苗实际分布也与泊松分布模型显著相符，3号田χ2值也小于该自由度下奈曼分布、负二项分布P0.05时的χ2值，表示3号田枯心苗实际分布也与奈曼分布、负二项分布模型显著相符;反之，上述各田χ2值大于该自由度下相应模型χ20.05值，则表示该田枯心苗实际分布与相应模型显著不符。奈曼分布、P-E分布和負二项分布均为聚集分布，因此可得出1～6号田枯心苗空间分布（或地下害虫危害空间分布）均显著呈聚集分布。

    2.2 ? 空间分布指标检验

    由表2可见，1～6号田的扩散系数C > 1、Lloyd聚集指标M*/x > 1、Cassie指数CA > 0、David&Moore丛生指数I > 0，表示1～6号田枯心苗空间分布（或地下害虫危害空间分布）呈聚集分布;上述样田聚集均数λ < 2，表示冬小麦返青期枯心苗田间聚集是受环境因素决定。聚集均数λ和平均密度回归模型为λ=0.937 2-0.144，R2=0.896 4，F=34.6 > F0.01，表示枯心苗聚集程度（或地下害虫危害聚集程度）与平均密度极显著正相关。

    2.3 ? 线性回归检验

    2.3.1 ? Iwao回归 ? 平均拥挤度M*和平均密度的值回归模型显著，方程式为M*=0.204 1+ 1.069，R2=0.685 6，F=8.7 > F0.05。式中基本扩散指数α=0.204 1 > 0，表示枯心苗个体间相互吸引，分布的基本成分是个体群;密度扩散系数β=1.06 9 > 1，表示枯心苗的空间分布型呈聚集分布。

    2.3.2 ? Taylor回归 ? 方差S2和平均密度的对数值的回归模型极显著，方程式为lg（S2）= ? 0.088 9+1.001 7 lg（ x ），R2=0.934 2，F=29.9 > ?F0.01。式中b=1.001 7 > 1，表示枯心苗发生分布呈聚集分布。

    2.4 ? 理论抽样模型与序贯抽样模型

    根据Iwao回归模型和Iwao理论抽样模型，一般取95%置信度（即t=1.96），可得出冬小麦田早期枯心苗最适抽样模型n= ? ? 3.841 6/D2（1.204 1/+0.069）。一般允许误差D可取0.1、0.2和0.3，可得出相应枯心苗密度（例如平均密度=1、2、3、4、5、6、7、8、9、10株/0.25 m2）的最适抽样数（表3）。若密度相同，则抽样数量随着允许误差增大而减少;若允许误差相同，则抽样数量随密度增加而减少。

    根据Iwao序贯抽样模型，若选择枯心苗防治指标为4株/0.25 m2，即m0=4;取95%置信区间即t=1.96，可得出其序贯抽样方程T（1、2）=4n±4.713。例如取调查样方数n=10、20、30、40、50、60、70、80、90、100时，可得到相应枯心苗数量的序贯抽样表（表4）。在田间调查中，若累计查得枯心苗数量大于表中上限值T1，即地下害虫风险高于防治指标，需要开展防治;若累计查得枯心苗数量小于表中下限值T2，即地下害虫风险低于防治指标，不需防治;若累计查得枯心苗数量处于T1和T2之间，仍需继续取样调查。

    根据最大抽样模型，取95%置信度即t=1.96，一般允许误差d可取0.1、0.2或0.3。例如d=0.1时，可得出Nmax≈2 274，即在防治指标4±0.1株/0.25 m2时田间调查的最大抽样数是2 274个;d=0.2时，可得出Nmax≈569，即在防治指标4±0.2株/0.25 m2时田间调查的最大抽样数是569个;d=0.3时，可得出Nmax=253，即在防治指标4±0.3株/0.25 m2时田间调查的最大抽样数是253个。实际应用中，在一定允许误差内调查到最大抽样数时，若累计查得枯心苗数量仍在T1和T2之间，则根据该数值最靠近的边界限值来决定是否开展防治。

    3 ? 结论与讨论

    田间调查和相关检验表明，甘肃金武地区冬小麦返青期枯心苗空间分布（或地下害虫危害空间分布）型呈聚集分布的结论，该结论与大麦田地下害虫危害空间分布规律一致[11 - 13 ]。冬小麦早春枯心苗田间聚集分布（或地下害虫危害空间分布）受种植环境的影响较大，且聚集程度与密度极显著正相关。建立了冬小麦返青期枯心苗最适抽样模型n=3.8416/D2（1.204 1/x+0.069）和序贯抽样模型T （1、2）=4n±4.723。

    本研究建立的序贯抽样方法可供河西地区冬小麦种植大户或基层专业化统防统治组织参考。在实际应用中，可根据序贯抽样表适时组织和开展冬小麦枯心苗调查，决定是否开展冬小麦田地下害虫防治。

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    （本文责编：杨 ? 杰）