基于Maxent生態(tài)位模型的銀杏大蠶蛾貴州省適生區(qū)預(yù)測

潘涌智　柴娜

摘要 通過建立Maxent生態(tài)位模型，投影到地理空間，預(yù)測銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在分布區(qū)域，以期為貴州省有效預(yù)防銀杏大蠶蛾提供借鑒。

關(guān)鍵詞 銀杏大蠶蛾；潛在分布區(qū)；Maxent生態(tài)位模型；貴州省

中圖分類號 S431.3；S433.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）13-0138-02

1 目的意義

銀杏大蠶蛾是我國一種危害十分嚴(yán)重的食葉害蟲。本文根據(jù)銀杏大蠶蛾在貴州省內(nèi)的分布點(diǎn)數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)，通過建立Maxent生態(tài)位模型，投影到地理空間，預(yù)測了銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在分布區(qū)域，為銀杏大蠶蛾在貴州省的風(fēng)險分析、檢疫監(jiān)測和防控提供了參考依據(jù)，對銀杏大蠶蛾的監(jiān)測和預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

2 模型原理及方法

Maxent模型生態(tài)需求的構(gòu)成需要獲取某物種的地理分布區(qū)數(shù)據(jù)，還需要該區(qū)域中的環(huán)境濕度等，兩者相互作用構(gòu)成生態(tài)位，就能對該物種可能存在的范圍進(jìn)行確認(rèn)。本文利用該軟件，通過對已有成果資料的利用和現(xiàn)地調(diào)查與分析，建立銀杏大蠶蛾的分布與環(huán)境因子之間的相互關(guān)系模型，預(yù)測了銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在地理分布。

2.1 分布點(diǎn)數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)的搜集和處理

通過實(shí)地考察和查閱相關(guān)文獻(xiàn)，明確了銀杏大蠶蛾在貴州省的分布區(qū)域，將數(shù)據(jù)用經(jīng)緯度進(jìn)行記錄，并通過Excel存檔。

2.2 模型創(chuàng)建及潛在分布區(qū)預(yù)測

利用Maxent生態(tài)位模型，隨機(jī)抽取貴州省75%的分布點(diǎn)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)，另外25%的分布點(diǎn)數(shù)據(jù)作為檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，據(jù)此進(jìn)行模型構(gòu)建。借助ArcGIS的空間擴(kuò)展模塊分析預(yù)測結(jié)果，根據(jù)數(shù)值大小劃分銀杏大蠶蛾的適生范圍[1-2]。

2.3 模型預(yù)測能力的評價原理及方法

潛在分布預(yù)測模型Maxent可以利用受試者工作特征曲線（ROC曲線）進(jìn)行評價，其判斷閾值為預(yù)測結(jié)果值，同時可得出該模型的靈敏度和特異性[3]。曲線的橫、縱坐標(biāo)分別為假陽性率、靈敏度，曲線下面積（在0～1之間）越大，則模型判斷力越準(zhǔn)確，反之，則模型判斷力越差。模型預(yù)測分布區(qū)和物種實(shí)際分布區(qū)重疊時是最佳的預(yù)測狀態(tài)，1是曲線下的面積值。其中，模型假陽性率的計(jì)算使用銀杏大蠶蛾已知地理分布的數(shù)據(jù)[1]。

2.3.1 數(shù)據(jù)分布。在ArcMap中創(chuàng)建分布點(diǎn)的shape文件，利用“Data Management Tools”模塊的“Add XY Coordinates”功能，得到坐標(biāo)值，連接其他屬性數(shù)據(jù)，與貴州省級行政區(qū)劃圖疊加，最終生成已知分布點(diǎn)圖像[1]（表1）。

2.3.2 環(huán)境數(shù)據(jù)。環(huán)境數(shù)據(jù)是包括降水和氣溫的20個變量，采用刀切法從1950—2000年的平均值中選擇最理想的一個環(huán)境因子值，以提高模型預(yù)測的準(zhǔn)確性[1]（表2）。

2.3.3 模型創(chuàng)建及潛在分布區(qū)預(yù)測。從4個待選規(guī)則中選出某種規(guī)則，通過數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到對應(yīng)的模型。建立模型時，依據(jù)預(yù)測精度判斷模型是否包含規(guī)則，利用在地理空間上投影得到的模型，產(chǎn)生物種適生區(qū)數(shù)字地圖。設(shè)計(jì)分析時使用比例為1∶40 000的中國地圖，通過Logistic格式ASCII類型文件輸出Maxent軟件處理結(jié)果，采用GIS應(yīng)用軟件對處理結(jié)果進(jìn)行分析，所得預(yù)測結(jié)果采用ArcGIS的空間拓展模塊予以分析[1]，根據(jù)所得數(shù)據(jù)大小分為下列4個等級：0～3，非適生區(qū)，灰色區(qū)域；3～6，低適生區(qū)，綠色區(qū)域；6～8，中適生區(qū)，粉色區(qū)域；8～10，高適生區(qū)，紅色區(qū)域[4-5]。

3 銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在分布區(qū)

從模型中可以看出，銀杏大蠶蛾在貴州省的適生區(qū)域比較廣泛，且存在向外擴(kuò)散的趨勢。在這當(dāng)中，安順、銅仁等地區(qū)具有較大的適生面積，貴州省大多數(shù)區(qū)域均為適生區(qū)域；貴州省中部的貴陽、安順等市也位于適生區(qū)域之內(nèi)，占到貴州省整個面積的1/4，適生范圍廣。根據(jù)各柵格的具體等級劃分規(guī)范，用高、中、低、非4個等級表示銀杏大蠶蛾的潛在分布地區(qū)（圖1）。

高適生區(qū)：主要分布于貴州中部。具體分布區(qū)為貴陽市、遵義地區(qū)的中南部、黔南州的中北部、畢節(jié)地區(qū)和安順地區(qū)的東部、黔東南州和銅仁地區(qū)的西部等地區(qū)。包括如綏陽縣、貴定縣、黔西縣、平壩縣、惠水縣、麻江縣等[1]。

中適生區(qū)：主要分布于遵義地區(qū)的北部、銅仁地區(qū)、黔東南州、黔南州、安順地區(qū)、畢節(jié)地區(qū)中部的局部地區(qū)，包括正安縣、印江縣、劍河縣、獨(dú)山縣、鎮(zhèn)寧縣、大方縣等[1]。

低適生區(qū)：遵義地區(qū)東北部、銅仁地區(qū)中東部、黔東南州大部分、黔南州的東南端、安順地區(qū)中南部、畢節(jié)地區(qū)的中部和東部局部地區(qū)。包括務(wù)川縣、松桃縣、臺江縣、荔波縣、紫云縣、金沙縣等。

非適生區(qū)：主要分布于貴州省西部及東部省界附近地區(qū)[1]。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 柴娜，何昊東，黃小柱.貴州省銀杏大蠶蛾潛在分布區(qū)預(yù)測研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（12）：141-142.

[2] 江德安.銀杏大蠶蛾的發(fā)生規(guī)律及防治措施[J].林業(yè)科技，2003（1）：31-33.

[3] 何興文，蒲永蘭，陳杰，等.銀杏大蠶蛾卵空間分布與環(huán)境關(guān)系的研究[J].昆蟲知識，2002，39（ 1）：47-50.

[4] 李有忠，張芳保，王培新，等.銀杏大蠶蛾的災(zāi)變規(guī)律與控災(zāi)技術(shù)研究[J].中國森林病蟲，2009（2）：20-22.

[5] 許水威，葉淑琴，王立明.用期距法預(yù)測銀杏大蠶蛾發(fā)生期[J].遼寧林業(yè)科技，2003（2）：10-12.