基于BIOCLIM模型的扶桑綿粉蚧在中國(guó)的適生性分析

徐家文++史家浩++任強(qiáng)++李紹勤

摘要：采用BIOCLIM生態(tài)位模型對(duì)扶桑綿粉蚧（Phenacoccus solenopsis Tinsley）在中國(guó)潛在適生地理區(qū)域和各區(qū)域的適生可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)。扶桑綿粉蚧在中國(guó)適生區(qū)域非常廣泛，高度適生區(qū)包括黃河以南的廣大華南、華中、華北地區(qū)，中低度適生區(qū)包括河北、遼寧、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、新疆、西藏等省區(qū)的部分區(qū)域。這些適生區(qū)域覆蓋中國(guó)3大棉區(qū)，其中長(zhǎng)江中下游棉區(qū)和黃河中下游棉區(qū)為扶桑綿粉蚧的高度適生區(qū)，西北棉區(qū)為其低度適生區(qū)。

關(guān)鍵詞：扶桑綿粉蚧（Phenacoccus solenopsis Tinsley）；潛在地理分布；BIOCLIM模型；棉花；檢疫害蟲

中圖分類號(hào)：S763.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）11-2631-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.11.018

Potential Distribution of Phenacoccus solenopsis in China by the BIOCLIM Model

XU Jia-wen1，SHI Jia-hao2，REN Qiang2，LI Shao-qin2

（1.Hubei Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau，Wuhan 430022，China；2.Hubei Insect Resource Utilization and Sustainable Pest Management Key Laboratory，College of Plant Science and Technology，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，China）

Abstract： In this study， the potential geographical distribution of an invasive pest， P. solenopsis in China was evaluated by using the BIOCLIM model system， the distribution possibility of each place was also evaluated. The results showed that P. solenopsis had a wide range of potential distribution in China. The high potential distribution area was the vast area in south of the Yellow River， including South China， Central China and North China. The medium and low potential distribution area was part of some provinces including Hebei， Liaoning， Shanxi， Inner Mongolia， Ningxia， Gansu， Xinjiang and Tibet. These potential distribution areas established three major cotton producing areas in China. The middle and lower reaches of Yangtze River cotton producing area and the middle and lower reaches of the Yellow River cotton producing area were the high potential distribution area， the northwest cotton producing area was the low potential distribution area.

Key words： Phenacoccus solenopsis Tinsley；potential geographical distribution；BIOCLIM Model；cotton；quarantine pest

扶桑綿粉蚧（Phenacoccus solenopsis Tinsley）屬半翅目粉蚧科，原產(chǎn)北美大陸，1991年在美國(guó)被發(fā)現(xiàn)，危害棉花，隨后在墨西哥、智利、阿根廷和巴西相繼有報(bào)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)[1]。2005年傳入巴基斯坦和印度后，嚴(yán)重危害棉花，并造成了巨大的損失[2]。自2008年在中國(guó)廣州首次發(fā)現(xiàn)為害扶桑以來(lái)[3]，該蟲由中國(guó)南部向北部迅速蔓延。扶桑綿粉蚧具有繁殖能力強(qiáng)、擴(kuò)散迅速、危害嚴(yán)重等特點(diǎn)，對(duì)棉花產(chǎn)業(yè)具有巨大的潛在威脅[4]。預(yù)測(cè)扶桑綿粉蚧在中國(guó)的潛在地理分布與可能性，可為植物保護(hù)部門的檢疫、監(jiān)測(cè)和防控工作提供重要參考。

目前國(guó)內(nèi)外常用的適生性分析模型包括生物種群生長(zhǎng)模型CLIMEX、基于生物氣候數(shù)據(jù)的BIOCLIM和DOMAIN模型、生態(tài)位因素分析模型ENFA、遺傳算法模型GARP、最大熵值模型MAXENT等。王艷平等[5]采用GARP模型預(yù)測(cè)了扶桑綿粉蚧在中國(guó)的地理適生區(qū)，結(jié)果表明扶桑綿粉蚧的潛在分布區(qū)域較廣，其分布范圍從南可延伸至東北和西北的部分地區(qū)。采用BIOCLIM模型的一個(gè)主要假設(shè)就是生物能夠生存在那些氣候與它目前的分布區(qū)的氣候相匹配的地方，適用于分析已定殖的有害生物擴(kuò)散的可能性。BIOCLIM模型具有已知分布數(shù)據(jù)量越大，其預(yù)測(cè)精確性越高的特點(diǎn)，因此非常適合現(xiàn)階段扶桑綿粉蚧潛在分布區(qū)域與可能性的預(yù)測(cè)。本研究利用BIOCLIM模型預(yù)測(cè)扶桑綿粉蚧在中國(guó)的適生區(qū)，并且預(yù)測(cè)其在區(qū)域的適生可能性，以期得到的結(jié)果更具有現(xiàn)實(shí)的參考價(jià)值。endprint

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集與處理

查找國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)記載[6，7]，整理出扶桑綿粉蚧在全世界已知記錄分布點(diǎn)85個(gè)，并查詢各分布點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)，輸入Excel軟件形成電子表格。

1.2 分析底圖的收集

從國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)（http：//nfgis.nsdi.gov.cn/）下載1∶400萬(wàn)的中國(guó)行政區(qū)劃圖作為分析底圖。

1.3 氣象資料的收集

氣象資料在DIVA-GIS網(wǎng)站（http：//www.diva-gis.org/）下載，得到一整套由Worldclim提供的全球氣象數(shù)據(jù)。

1.4 分析工具及方法

研究使用的BIOCLIM模型基于DIVA-GIS軟件，從http：//www.diva-gis.org/網(wǎng)站獲得；輔助軟件ArcGIS 9.0由華中農(nóng)業(yè)大學(xué)地理信息中心提供。BIOCLIM模型就是基于生物能夠生存、定殖在那些氣候與它目前分布區(qū)的氣候相匹配的地方。首先將扶桑綿粉蚧在全球的已知分布數(shù)據(jù)制成經(jīng)緯度樣點(diǎn)，然后從Worldclim提供的19個(gè)生物氣候變量中篩選出影響扶桑綿粉蚧分布的關(guān)鍵生物氣候變量，最終利用BIOCLIM模型預(yù)測(cè)扶桑綿粉蚧在中國(guó)和全球的潛在地理分布。

2 結(jié)果與分析

2.1 扶桑綿粉蚧在全球的現(xiàn)有分布點(diǎn)

根據(jù)整理出的扶桑綿粉蚧在全世界的85個(gè)已知分布點(diǎn)，導(dǎo)入到ArcGIS 9.0軟件，添加WGS-85國(guó)際通用坐標(biāo)系，得到扶桑綿粉蚧在全球的現(xiàn)有分布圖（圖1），展示其在全球的分布點(diǎn)信息，作為本研究后續(xù)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)。其中北美洲26個(gè)點(diǎn)，南美洲4個(gè)點(diǎn)，亞洲50個(gè)點(diǎn)，非洲3個(gè)點(diǎn)，大洋洲2個(gè)點(diǎn)。

2.2 關(guān)鍵生物氣候變量的選取

溫度是扶桑綿粉蚧發(fā)育率、繁殖率和死亡率的重要影響因子，扶桑綿粉蚧在各地發(fā)生一般具有明顯的季節(jié)性，夏季為主要危害期，冬季則以若蟲和蛹越冬[8]。由此可見，溫度是影響扶桑綿粉蚧分布的重要因素。濕度與扶桑綿粉蚧卵孵化率和蛹存活率有密切的關(guān)系，但由于扶桑綿粉蚧雌蟲體表覆蓋蠟質(zhì)，因此除過(guò)分干燥或浸水過(guò)久的極端條件，濕度不是其分布的主要影響因子。本研究采用的氣象數(shù)據(jù)包括了19個(gè)生物氣候變量，主要涉及氣溫和降水兩個(gè)因子。結(jié)合DIVA-GIS軟件對(duì)扶桑綿粉蚧19個(gè)生物氣候變量相關(guān)性的比較，采用月平均溫度、最冷月最低溫度、最熱月最高溫度這3個(gè)關(guān)鍵生物氣候變量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.3 扶桑綿粉蚧在全球的潛在分布區(qū)

采用BIOCLIM模型，通過(guò)導(dǎo)入扶桑綿粉蚧現(xiàn)有分布數(shù)據(jù)及生物氣候變量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)氣候相似性的運(yùn)算，得到扶桑綿粉蚧在全球的潛在地理分布圖（圖2）。扶桑綿粉蚧在全球的高度適生區(qū)包括北美洲中部和南部、南美洲大部、非洲大部、歐洲地中海沿岸部分、西亞大部、南亞大部、中亞南部、東亞和東南亞部分區(qū)域、大洋洲大部等區(qū)域。中低度適生區(qū)包括歐洲中部、中亞北部、東亞部分地區(qū)等。與現(xiàn)有分布點(diǎn)驗(yàn)證，現(xiàn)有分布點(diǎn)均落在高度適生區(qū)內(nèi)，與實(shí)際分布吻合良好。

2.4 扶桑綿粉蚧在中國(guó)的潛在分布區(qū)

扶桑綿粉蚧在中國(guó)的潛在分布區(qū)非常廣泛（圖3），高度適生區(qū)為黃河以南的廣大華南、華中、華北地區(qū)，包括海南、臺(tái)灣、廣東、廣西、福建、江西、湖南、湖北、四川、重慶、貴州、浙江、江蘇、安徽、河南、山東、陜西南部及云南大部等省區(qū)。其中長(zhǎng)江以南廣大區(qū)域是其最佳適生區(qū)域。中低度適生區(qū)包括河北、遼寧、山西、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅、新疆、西藏等省區(qū)的部分區(qū)域。這些適生區(qū)域覆蓋了中國(guó)3大棉區(qū)，其中長(zhǎng)江中下游棉區(qū)和黃河中下游棉區(qū)為扶桑綿粉蚧的高度適生區(qū)，西北棉區(qū)為其低度適生區(qū)。上述結(jié)果表明，扶桑綿粉蚧對(duì)中國(guó)長(zhǎng)江中下游棉區(qū)和黃河中下游棉區(qū)的棉花生產(chǎn)構(gòu)成非常嚴(yán)重的威脅。

3 小結(jié)與討論

扶桑綿粉蚧在中國(guó)潛在分布區(qū)非常廣泛，這些潛在分布區(qū)覆蓋了中國(guó)3大棉區(qū)，因此扶桑綿粉蚧對(duì)中國(guó)的棉花生產(chǎn)構(gòu)成非常嚴(yán)重的威脅。通過(guò)各發(fā)生點(diǎn)對(duì)分析結(jié)果的驗(yàn)證，表明各發(fā)生點(diǎn)均落在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，與實(shí)際分布吻合良好。王艷平等[5]利用GARP模型對(duì)扶桑綿粉蚧在中國(guó)的適生性分析表明，海南、廣西、福建、臺(tái)灣、浙江、江西、湖南、貴州、云南、廣東、重慶、湖北、安徽、上海、江蘇、山東、河南等17個(gè)省的大部分區(qū)域，新疆、四川、甘肅、寧夏、陜西、山西、河北、北京、天津、遼寧、內(nèi)蒙古等11省區(qū)的部分地區(qū)是該蟲的適生區(qū)。本研究表明扶桑綿粉蚧的潛在分布區(qū)域更廣，而且扶桑綿粉蚧目前的地理分布還遠(yuǎn)未達(dá)到其最大潛在地理分布范圍，因此，扶桑綿粉蚧對(duì)中國(guó)許多地區(qū)具有很高的入侵風(fēng)險(xiǎn)，扶桑綿粉蚧一旦進(jìn)入這些地區(qū)將會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐拿藁ㄉa(chǎn)及城市林業(yè)造成巨大的損失。目前國(guó)內(nèi)扶桑綿粉蚧的遠(yuǎn)距離擴(kuò)散，很多都是隨著苗木及花卉的跨省區(qū)調(diào)運(yùn)而產(chǎn)生，因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)疫區(qū)調(diào)運(yùn)出的苗木和花卉的檢疫工作。

除氣候因素、寄主外，溫室也是影響扶桑綿粉蚧分布的重要因素。溫室屬于人類干預(yù)形成的小氣候，不同于田間氣候，因此本研究結(jié)果并不包括這一類比較特殊的區(qū)域。但在實(shí)際情況中，溫室往往可能為扶桑綿粉蚧的越冬提供適宜場(chǎng)所，從而導(dǎo)致適生區(qū)域的擴(kuò)大。此外，本研究采用的分析方法僅考慮了主要的氣候因子，但氣候因子在大尺度分布上起決定性作用，當(dāng)預(yù)測(cè)某一具體地點(diǎn)的適生性時(shí)則需綜合考慮扶桑綿粉蚧與其他各種因素的相互關(guān)系，因此本研究結(jié)果只能作為在中國(guó)范圍上扶桑綿粉蚧在各區(qū)域的適生可能性的參考。

本研究表明中國(guó)3大棉區(qū)中，長(zhǎng)江中下游棉區(qū)和黃河中下游棉區(qū)為扶桑綿粉蚧的高度適生區(qū)，西北棉區(qū)為其低度適生區(qū)。扶桑綿粉蚧能否在中國(guó)新疆、甘肅地區(qū)露地越冬還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證，但本研究顯示扶桑綿粉蚧在新疆南部地區(qū)適生的可能性為中等，這說(shuō)明該蟲在新疆南部地區(qū)露地越冬并成功定殖的可能性很大。新疆是中國(guó)最大的產(chǎn)棉省區(qū)，扶桑綿粉蚧對(duì)其棉花生產(chǎn)了巨大潛在威脅，因此需要加強(qiáng)對(duì)該蟲的監(jiān)測(cè)和檢疫工作。endprint