黑河上游天然草地蝗虫群落空间异质性格局及其环境响应机制研究

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1、硕士学位论文M.D.Thesis黑河上游天然草地蝗虫群落空间异质性格局及其环境响应机制研究StudyoftherelationbetweengrasshopperandvegetationcommunityintheupperreachesofHeiRiver李丽丽LiLili西北师范大学NorthwestNormalUniversity二零一二年五月李丽丽：黑河上游天然草地蝗虫群落空间异质性格局及其环境响应机制研究独创性声明I李丽丽：黑河上游天然草地蝗虫群落空间异质性格局及其环境响应机制研究摘要蝗虫空间分布

2、格局是物种长期适应自然的结果，是蝗虫与环境、蝗虫之间关系的反映；蝗虫空间格局的形成是由蝗虫的群落组成、种群密度以及龄期比例决定的，同时受植被格局以及地形差异的影响，是蝗虫对生境和气候变化的多元适应性结构的适应策略。近年来，随着全球气候变化和极端气候事件的频发以及人类的不当活动，使得蝗虫灾害日益猖獗，对蝗虫发生和分布与环境因子的关系研究日益受到人类的重视。目前对于蝗虫群落特征和空间分布的研究逐渐深入，并从基本的蝗虫种类调查，区系分布逐渐深入到对其群落多样性、空间分布与环境因素关系的探讨等方面；本文选择祁连山黑河

3、上游为研究区域，该区地形破碎化严重，地形对水分、热量、光照等气候因子进行了次元分配，使得该区域的气候更为复杂化，植被也呈斑块状分布；这种破碎化的地形在通过植被影响蝗虫的分布格局的同时也直接的改变了蝗虫的空间异质性，使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化。因此通过研究不同空间-时间尺度上蝗虫群落与地形和植被之间的关系，了解蝗虫空间格局形成的积累过程。本研究只在运用GIS技术、地理统计学方法、S-plus的广义加性模型（GAM）等技术，研究微地形的空间差异性和植被分布的空间异质性对蝗虫空间分布的影响。首先，运用地统计方

4、法，了解蝗虫幼虫与成虫的空间异质性，以及两者之间的差异；其次，运用GAM模型揭示地形差异性与植被板块性对蝗虫空间分布的影响；最后，将GAM与GIS相结合，与预测蝗虫空间分布图，为今后进一步研究蝗虫与环境之间的关系和有效治理蝗虫提供基础资料和科学依据。通过研究本论文得出如下结论：（1）不同龄期蝗蝻的空间格局都呈现聚集型分布，但随着龄期的增长，聚集程度由低龄聚居型转为高龄散居型，空间依赖范围也逐渐变大；空间自相关性因龄期的不同而表现为以4th龄为峰值的倒U变化趋势；空间分布趋势主要集中在东北—西南向和西北—东南向

5、上，并且随着龄期的不断增长，西北—东南向的变化趋势性不断增强，而东北—西南向的变化趋势性逐渐减弱；海拔梯度上垂直分异现象明显，整体上形成了互补性和均衡性条带式斑块结构。（2）该区域以5种优势种蝗虫成虫为例，其半变异函数模型均为非线性模型，表现为聚集分布；不同种类蝗虫样点之间空间依赖的范围为2.29—24.59m；在蝗虫种群总异质性中随机部分引起的空间异质性占15.77%—88.64%。受食性和栖息地选择的影响，蝗虫种群形成了片状和斑块状的分布格局；尺度依赖性使蝗虫分布格局趋于多元化和繁杂化的特点，不同蝗虫种群

6、之间相互交错嵌插，同种蝗虫高低值呈非均匀扩散，整体上形成了均衡性与互补性的斑块镶嵌结构，这种分布格局反映了蝗虫对生境II李丽丽：黑河上游天然草地蝗虫群落空间异质性格局及其环境响应机制研究和气候变化的多元适应性结构。（3）在36个样方中共采集蝗虫3科10属13种；蝗虫丰富度受地形因子影响的顺序为海拔＞坡向＞坡度＞剖面曲率＞平面曲率＞坡位；蝗虫的分布在平面曲率和剖面曲率各个梯度上的分布比较均衡，在海拔、坡向以及坡位整个梯度上呈二次抛物线分布，坡度上呈递减趋势；从分布的区域上来看，蝗虫在整个区域都有较高的丰富度，但

7、主要分布在海拔2600—2700m区域，坡向上则主要集中在西北坡和西坡，与实际观测情况相一致。蝗虫丰富度与地形因子之间的相互关系以及分布状态，反映了地形因子对水热条件的重分配使蝗虫分布格局出现多元化，以及破碎化。（4）在36个样方中共采集蝗虫3149头；蝗虫密度受地形因子影响的顺序为坡向＞海拔＞坡度＞坡位＞平面曲率＞剖面曲率；蝗虫的密度在坡位、平面曲率以及剖面曲率各个梯度上的分布比较均衡，在坡向和坡度梯度上呈二次抛物线分布，在海拔梯度上呈“S”曲线分布；从分布的区域上来看，蝗虫主要分布在海拔2550—2650

8、m区域，坡向上则主要集中在西北坡和西坡，与实际观测情况相一致。（5）蝗虫群落与植被群落之间的跟随关系有明显的区域性，在不同的海拔范围中两个群落之间跟随关系有明显的斑块特征。从方向的角度看，在西北-东南向上蝗虫丰富度空间分布趋势明显，与植被的丰富度呈明显的负相关，蝗虫的密度与丰富度呈负相关，其他指标间的关系不明显；在东北-西南向蝗虫的密度空间分布趋势明显，与植被的丰富度呈明显正相关，丰富度与植被的高度