塞罕坝地区主要害鼠的空间分布型及抽样技术研究

刘军侠，解松青，张子恒，姜文虎，王春艳

(1 河北农业大学 林学院/河北省林木种质资源与森林保护重点实验室，河北 保定 071001；2 塞罕坝机械林场总场 三乡林场 ，河北 承德 068466)

塞罕坝地区森林资源丰富，是该地区重要的环保资源和旅游资源，具有较大的经济及生态价值，对防风固沙、气候调节、保护环境、改良土壤、水源涵养、减少污染，以及维持生态系统的平衡等各个方面都有着无比重要的作用。但塞罕坝机械林场及御道口牧场鼠害频发，对森林资源造成了很大威胁[1-3]。近年来对森林鼠害发生原因、防治方法有较多关注[1-6]，鼠类食物[7]、冬季雪的大小及厚度[8-9]、树木的成分组成[10]、栖息地环境条件[11-12]等均会影响鼠害的发生。但对鼠害的空间分布型及抽样技术系统研究较少[13-14]，特别是在鼠害严重的塞罕坝地区未见相关研究。本研究通过调查塞罕坝地区不同林分类型害鼠在空间上的数量分布及危害程度，明确塞罕坝地区草原鼢鼠(Myospalaxaspalax)和达乌尔黄鼠(Spermophilusdauricus)2个鼠种空间分布类型、分布的成分以及空间分布形成的原因，并确立相关抽样技术。掌握鼠害的空间分布型和抽样技术对于明确其发生规律以及数量动态具有重要的实践意义，是对鼠害进行准确测报和高效防治的基础，只有充分了解鼠害发生空间分布规律，才能提高鼠害综合防治的有效性和准确性。

1 研究方法

1.1 试验地概况

本试验地选择在河北承德地区塞罕坝机械林场和御道口牧场。塞罕坝机械林场地处承德市围场坝上地区，位于北纬 42°22′ 东经 116°53′ ，海拔 1 010～1 939.9 m。土壤类型以风沙土、山地棕壤、灰色森林土为主。该地区植被类型丰富，以常绿针叶林为主，主要为落叶松、樟子松、白桦 、云杉等。御道口牧场位于内蒙古高原东侧边沿地带，属于承德围场县坝上地区，位于东经 116°46′～117°26′ ，北纬为 42°07′～42°25′ ，海拔 1230～1820 m。土壤多为灰色森林土和风沙土以及草甸土等。该地区植物约有50多个科400多种，植物资源丰富。

1.2 调查方法

试验在御道口牧场选取8 a生与12 a生的樟子松纯林、落叶松纯林、云杉纯林林分作为试验样地，调查草原鼢鼠，分别记为Y-1至Y-6号样地(依次为8 a生樟子松纯林，12 a樟子松纯林，8 a生落叶松纯林，12 a生落叶松纯林，8 a生云杉纯林，12 a生云杉纯林)。在塞罕坝机械林场选取8 a生与15 a生的樟子松纯林、落叶松纯林、樟子松落叶松混交林调查达乌尔黄鼠，分别记为S-1至S-6号样地(依次为8 a生樟子松纯林，15 a樟子松纯林，8 a生落叶松纯林，15 a生落叶松纯林，8 a生樟落混交林，15 a生樟落混交林)。不同林分分别选取立地条件相近9块地作为重复，每块样地面积1 hm2。分别采用土丘系数法(草原鼢鼠)和铗日法(达乌尔黄鼠)调查森林害鼠种群数量，用以计算空间分布[15-16]。

1.3 分析方法

聚集度测定和空间分布型分析方法采用了聚集度指标法和回归模型分析法，种群密度抽样技术的研究采用Iwao提出的理论抽样数模型和序贯抽样技术。

1.3.1 聚集度指标法 计算草原鼢鼠和达乌尔黄鼠在不同样地中的平均鼠密度(m)、方差(s2)以及平均拥挤度(m*)。计算其空间分布的不同指标有：负二项分布的K指标、LioydM指标m*/m、Cassie指标CA、扩散系数C、应用种群聚集均数λ值检验种群聚集的原因[13-14]。

1.3.2 回归模型分析法 根据Iwao平均拥挤度(m*)和平均数(m)的回归模型确定害鼠的空间分布型：

m*=α+βm

(1)

式中，α=0：单个个体分布；α>0：个体群分布，个体相互吸引；α<0：个体相互排斥；Β=1：随机分布；β>1：聚集分布；β<1：均匀分布。

1.3.3 理论抽样数 建立Iwao理论抽样模型：

N=t2[ (α+1)/m+β-1]/D2

(2)

式中，N为最适抽样数，D为允许误差，t为概率保证值(实际调查中t=1)，m为平均数，α、β为m*=α+βm直线回归方程中的常数。

1.3.4 序贯抽样 建立Iwao序贯抽样模型：

式中：T0(n)为累计鼠数，m0为防治指标，n为抽样数，t即自由度∞时的t值，即t=1.96，α、β为m*=α+βm直线回归方程中的常数。

2 结果与分析

2.1 空间分布型

将前期调查表明的优势种类进行空间分布类型测度，御道口牧场为草原鼢鼠，塞罕坝机械林场为达乌尔黄鼠。

2.1.1 聚集度指标 将试验调查数据经过计算，得到m、S2、m*、m*/m等值。草原鼢鼠和达乌尔黄鼠各项聚集度指标见表1和表2。

由表1可知，草原鼢鼠扩散系数C>1，m*/m指标>1，CA指标>0，I指标>0，K指标>0，说明草原鼢鼠在御道口牧场地区呈聚集分布。由表1中可看出，樟子松林内的鼠密度最高，混交林次之，落叶松最少。所选试验地中8 a生林分鼠口密度均高于12 a生林分，但空间格局上均呈现聚集分布。

表1 草原鼢鼠各项聚集度指标Table 1 Aggregation indexes of Myospalax aspalax

由表2可知，塞罕坝机械林场害鼠优势种达乌尔黄鼠各项聚集度指标：C>1，m*/m指标>1，CA指标>0，I指标>0，K指标>0，表明达乌尔黄鼠的空间分布总体上也呈聚集分布，樟子松害鼠的鼠口密度最高，8 a生的云杉纯林鼠害密度高于15 a生云杉纯林，表明鼠害在树种和林龄选择上有所偏好，但均呈聚集分布。

表2 达乌尔黄鼠各项聚集度指标Table 2 Aggregation indexes of Spermophilus dauricus

2.1.2 回归模型分析法 Iwao提出的平均拥挤度(m*)和平均数(m)的回归模型：m*=α+βm，据此确定鼠害的空间分布型。分别建立塞罕坝地区草原鼢鼠和达乌尔黄鼠回归模型(如图1和图2)：

草原鼢鼠：m*=1.585 4m+1.497 1

达乌尔黄鼠：m*=1.377 9m+1.059 3

得出2种害鼠的回归方程系数为：草原鼢鼠：α>0，β>1，可知草原鼢鼠的空间分布为典型的聚集分布；达乌尔黄鼠：α>0，β>1，可知达乌尔黄鼠空间分布为典型的聚集分布。结果显示，2种害鼠空间分布基本成分是个体群且个体间相互吸引，且均为典型聚集分布。

图1 草原鼢鼠平均拥挤度m*与平均数m的回归关系Figure 1 Regression relationship between average congestion degree m* and mean m of Myospalax aspalax

图2 达乌尔黄鼠平均拥挤度m*与平均数m回归关系Figure 2 Regression relationship between average congestion degree m* and mean m of Spermophilus dauricus

2.2 影响聚集分布的原因分析

应用种群的聚集均数(λ)检验分析聚集原因，草原鼢鼠和达乌尔黄鼠的λ值如下：

草原鼢鼠：λ=8.932 4>2

达乌尔黄鼠：λ=8.477 2>2

可见草原鼢鼠以及达乌尔黄鼠呈聚集分布，原因可能是由于其本身的聚集行为或者因生物本身聚集行为和环境的异质性共同作用的结果。调查发现影响草原鼢鼠以及达乌尔黄鼠聚集分布与环境以及环境中食物分布有较大关系，阴坡地段冬季积雪厚，春季食物缺乏是鼠害发生的主要影响因素。

2.3 抽样技术的确定

2.3.1 理论抽样数 根据Iwao创建的抽样方法，建立理论抽样的模型：

草原鼢鼠：N=t2[2.585 4/m+0.497 1]/D2

达乌尔黄鼠：N=t2[2.377 9/m+0.059 3]/D2

在允许一定误差值(设D=0.1、0.2、0.3、0.4)前提下，应用以上模型，即求得害鼠不同虫口密度(m)和精度下应抽取的理论抽样点数。两鼠种理论抽样数表如表3和表4所示。

表3 草原鼢鼠理论抽样数表Table 3 Theoretical sampling quantities of Myospalax aspalax

表4 达乌尔黄鼠理论抽样表Table 4 Theoretical sampling quantities of Spermophilus dauricus

由表3和表4可知，在抽样允许误差相同情况下，随着平均害鼠密度减小，则抽样数会依次增多。如草原鼢鼠在抽样允许误差0.2，密度3只/hm2时，抽样数即为60 hm2；平均害鼠密度2只/hm2时，抽样数为80 hm2。因此，采用此公式N=t2[(α+1)/m+β-1]/D2，即可求出草原鼢鼠在不同密度时的最适抽样数。

2.3.2 序贯抽样 当前对于害鼠并无较为一致的防治指标，根据实际调查中经验可取防治指标m0分别为1、2、3、4、5 只/hm2，取抽样数n=5、10、15、20、25、30。根据Iwao的序贯抽样理论方法，将Iwao防治指标m0和抽样数n及回归模型参数α、β代入序贯抽样模型，计算不同取样株数时鼠害的序贯抽样区间列入表5和表6。如表5可以看出，若取草原鼢鼠防治指标m0=3时，在调查20 hm2累计害鼠数量高于90只时要防治，低于30只时则不需防治。位于30～90只之间时，应继续抽样至最大抽样数。

表5 草原鼢鼠的序贯抽样表Table 5 The sequential sampling table of Myospalax aspalax

表6 达乌尔黄鼠的序贯抽样表Table 6 The sequential sampling table of Spermophilus dauricus

3 结论与讨论

御道口牧场草原鼢鼠和塞罕坝机械林场达乌尔黄鼠分布均呈现明显的聚集分布，2种害鼠分布的基本形式呈个体群，且个体之间相互吸引。研究表明，呈现聚集的原因可能是由于害鼠自身具有的聚集行为或由于其自身所有的聚集行为与环境异质性同时作用而引起，并不只是由于环境因素所致。

林间调查草原鼢鼠和达乌尔黄鼠的最适抽样数与密度以及抽样的允许误差相关，在相同的害鼠密度下，抽样的允许误差不同，则得出的最适抽样数有较大的差距。因此在鼠害的实际调查过程中，要根据调查样地的实际情况来选择恰当的允许误差。应用Iwao所提出的抽样统计理论，建立不同鼠害密度下的理论抽样数表，可为今后确定抽样技术提供理论依据，亦可参照理论数表进行调查和测报。

本研究在鼠害的调查过程中发现，草原鼢鼠和达乌尔黄鼠对寄主树种、林龄以及林分类型均有选择性，樟子松危害最为严重，且害鼠更趋向于危害林龄较小的林分；调查中还发现鼠害的发生与阳坡、阴坡以及林缘、林内均有较为直接的关系，这些因素均是影响鼠害空间分布的重要因子，因此下一步应针对鼠害发生的寄主、林龄、林分类型、立地条件等进行更为详尽的空间分布型的研究，以期为森林害鼠的调查和综合防控策略的制定提供更充分的数据支撑。