地质统计学在昆虫种群空间结构研究中的应用概述new

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1、维普资讯http://www.cqvip.com动物学研究1998。19f6)：482～棚CN"53—1040／QISSNO254—5853霪一&j6g-2地质统计学在昆虫种群空间结构研究中的应用概述周强张润杰古德祥。’(中山大学昆虫学研究～所生物f——治—国—一家重点实验室广州510275J摘要地质统计学是用来分析空间相关变量结构的坑计学方法地质统计学中的变差函数和变差图，可分析空同变量在不同方向或不同环境条件下的空问结构(包括空间相关程度和范围以及空间连续性的大小)。用散点图、相关图和协方差方法米量化空问变异性，可以除去局部平均值和方差值的变异所弓I起的误差，从而更

2、明确地进行空问结构分析。目前运用地质统计学研究昆虫种群空间结构的工作多集中在森林昆虫和大足度昆虫方面。关量词丝重蕉堂，基皇翌，套旦茎盐中田分类号Q9682在昆虫种群生态学中，空问是基本的领域(Liebhold等，1993)。从生态学发展现状来看，昆虫种群生态学一直是以种群时间动态为主要研究内容，对种群的空间结构动态问题的研究还远不够深^和成功(孙儒泳，1992)。空问结构的研究一方面可以揭示种群内和种群间的空问结构，另一方面又是抽样技术的理论基础，同时也是制定和完善害虫防治策略的前提之一。研究昆虫种群空间分布的经典方法包括：比较频次分布、聚集度指标、扩散型指数、回归分析

3、、相关系数等(Taylor，1984；徐汝梅，1987；丁岩钦，1994)。经典统计学的研究对象必须是纯随机变量，前提是假设不同位置的样本相互独立．各样本间不存在空问位置差异。但是自然环境或生物等变量并不是纯随机变量，而是既有随机性，又有结构性(指在空间分布上有某种程度的相关性或连续性)的变量，例如昆虫种群因食物资源或环境因素引起的扩散和迁飞，因求偶或交配等行为而导致的聚集或分散等都表明生物个体间的相互联系。因此经典统计学应用于昆虫种群空问分布存在以下问题：①简单地把样点值延伸到某一区域，作为该区域的平均值，结果是导致实际值与估计值之问存在系统偏差：②只注意统计样方值的

4、频率分布，均不考虑各样方的空间位置，故不能反应聚集强度在空问的变化；③假设任一已知数据独立于整体，并且都有相同的分布，忽视了生态环境之间、生物之问存在的明显相关性因而，这些统计学只能概括该特征量在研究区域中的全貌，无法反映其局部的变化特征。法国著名数学家M~theron教授在研究了南非矿山地质工程师Krige等人工作的基础上，从理论与实践方面进行了系统地研究，于1962年提出并创立地质统计学(Ge~tatis-国家“九五”攻关项目(编目96—005一Ol—Ol—oo6)的部分研究内容本文1997—12—17收瓢．i998—04一l6惨回维普资讯http://www.cq

5、vip.com6期周强等：地质统计学在昆虫种群空间牯构研究中的应用概述ties)(侯景儒等，1982)。地质统计学是在地质分析和统计分析互相结合的基础上形成的一套分析空间相关变量的理论和方法，它研究的对象是那些分布于空间中并显示出一定结构和随机性的自然现象。地质统计学能最大限度地利用野外调查所提供的各种信息，包括稀疏的或无规律的空间数据。具有揭示周期性和无周期性生态参数本质的能力。它估计出的量一般比经典方法更为精确，避免了系统误差。由于地质统计学能够同时较准确地描述地质变量的随机性和结构性变化，因而越来越受到重视，除成功地应用于自然资源方面外，还应用于环境科学、农林科学

6、、水利科学以及环境生态学(Robertson等，1987，l988)。目前，国内外许多学者在运用地质统计学研究昆虫种群空间结构方面做了不少工作(1ournel，1983；Johnson等，l989；Schotzko等，1989；Liehhold等，1991，1993；Hohn等，1993；Gage等，1991；Grihko等，1995；Zhou等，1995，1996)。本文拟介绍地质统计学的一些主要基本方法及其在昆虫种群空间结构研究中的应用。1变差函数和变差圈1．1变差函数的定义为了弥补经典统计学没有考虑各样本的空间位置的缺蹈．在地质统计学中引人了变差函数。它能够反映区

7、域化变量的空间变化特征，特别是透过随机性反映区域化变量的结构，因此变差函数也称结构函数。当一个变量分布于空问时，该变量叫区域化变量。对区域化变量进行空间分析的主要内容就是计算实验变差函数，然后拟台一个理论变差函数的模型，并对变差函数进行解释。昆虫种群分布于各种不同生境中，相互问存在复杂的空间关系，可视为典型的区域化变量。变差函数指区域化变量Z()和Z(z+h)的增量平方的数学期望，即区域化变量增量的方差。变差函数既是距离h的函数，又是方向a的函数。其计算公式见(1)，式中7(h)是相隔距离为h的变差图的估计值，N(h)是相隔距离为h的所有