3種茄科入侵植物在我國(guó)的潛在地理分布及氣候適生性分析

張杰 張旸 李敏 敖子強(qiáng) 楊春燕

摘要：【目的】探究喀西茄（Solanum khasianum）、牛茄子（Solanum capsicoides）和曼陀羅（Datura stramonium）3種茄科入侵植物在我國(guó)的分布格局及其主要?dú)夂颦h(huán)境影響因子，為3種茄科入侵植物的監(jiān)測(cè)、預(yù)警和防控提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā揩@取3種茄科入侵植物在我國(guó)的已知分布點(diǎn)，結(jié)合生物環(huán)境空間數(shù)據(jù)，利用最大熵模型（MaxEnt）預(yù)測(cè)其在我國(guó)的3 km×3 km分辨率適生性空間分布概率，并分析3種茄科入侵植物地理分布的空間重疊特征及影響其空間分布的主要?dú)夂颦h(huán)境因子。【結(jié)果】喀西茄、牛茄子和曼陀羅3種茄科入侵植物在我國(guó)的入侵分布區(qū)廣泛，分別占國(guó)土面積的20.09%、25.69%和62.49%，但地理分布存在明顯空間分異和局部空間重疊。其中，曼陀羅除青藏高原外各地區(qū)均有其適生區(qū)，而喀西茄和牛茄子主要分布于亞熱帶地區(qū);喀西茄的適生區(qū)主要集中在西南云貴高原，是其入侵的重災(zāi)區(qū)，尤其是云南、廣西、貴州及其周邊的省份;牛茄子分布范圍較喀西茄廣，主要分布在熱帶和亞熱帶地區(qū)，適生性自南向北逐漸減弱?！窘Y(jié)論】我國(guó)西南地區(qū)是喀西茄和牛茄子入侵的集中適生區(qū)和重災(zāi)區(qū)。3種茄科植物在云貴高原和橫斷山區(qū)均有氣候適宜重疊區(qū)，是入侵茄科植物的未來(lái)重點(diǎn)防疫區(qū)。

關(guān)鍵詞： 喀西茄;牛茄子;曼陀羅;入侵植物;潛在地理分布;最大熵模型

中圖分類號(hào)： S451? ? ? ? ? ? ? ? ?; ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：2095-1191（2019）01-0081-09

0 引言

【研究意義】外來(lái)植物入侵威脅著全球的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，不僅是導(dǎo)致生物多樣性喪失的主要原因之一，還直接影響人類健康（Mack et al.，2000;Sakai et al.，2001;Macdougall and Turkington，2005;萬(wàn)方浩等，2009;Hulme，2009），已成為全球性問(wèn)題。在氣候環(huán)境變化及農(nóng)業(yè)引種、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、城鎮(zhèn)化等人類活動(dòng)的影響下，外來(lái)植物在我國(guó)大范圍入侵分布并持續(xù)擴(kuò)散，已造成巨大的生態(tài)危害（Mack et al.，2000;Pejchar and Mooney，2009;張杰，2015;袁著耕等，2017）?？ξ髑眩⊿olanum khasianum）、牛茄子（S. capsicoides）和曼陀羅（Datura stramonium）是目前在我國(guó)危害較嚴(yán)重的3種茄科入侵植物（鄒蓉等，2009;岳茂峰等，2011;閆小玲等，2012）?？ξ髑押团Ｇ炎釉a(chǎn)巴西，現(xiàn)廣布于亞洲及非洲熱帶地區(qū)，同屬茄科（Solanaceae）茄屬（Solanum）草本或亞灌木植物，兩者植物形態(tài)相似，均喜生于路邊灌叢、荒地、草坡或疏林中，且兩者全植株均含有毒生物堿，人和家畜誤食可引起中毒。曼陀羅原產(chǎn)自墨西哥，為茄科曼陀羅屬（Datura）直立草本，廣布于溫帶至熱帶地區(qū)，較喀西茄和牛茄子分布更廣泛。3種茄科植物均為大型有毒具刺雜草或半灌木，具有超強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力和入侵潛力，耐干旱、貧瘠和污染環(huán)境，一旦入侵成功，則很難清除（Trueman et al.，2010）。作為惡性有害雜草，三者主要入侵農(nóng)田和荒地，除危害當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)生物多樣性外，還可傳播病蟲(chóng)害，對(duì)入侵地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自然生態(tài)系統(tǒng)和人居環(huán)境構(gòu)成威脅（Olckers，1996;Bryson et al.，2012;張杰，2015）。大量研究表明，當(dāng)入侵種的種群較小時(shí)容易被消滅，而一旦大面積暴發(fā)即很難控制，阻止外來(lái)有害生物在新的入侵地建立種群是防御外來(lái)生物入侵的第一道防線（Hulme，2009;Vila et al.，2011）。因此，掌握3種茄科外來(lái)入侵植物在我國(guó)的潛在地理分布區(qū)范圍及氣候影響因素，對(duì)于保護(hù)我國(guó)的農(nóng)、林業(yè)生產(chǎn)和生物多樣性，以及開(kāi)展入侵早期防控和管理、制定合理的防治措施等均具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】關(guān)于入侵植物喀西茄、牛茄子和曼陀羅僅在極少量區(qū)域入侵植物調(diào)查中有提及，但有關(guān)其藥用成分及提取方法等已有大量報(bào)道。澳州茄堿是合成類固醇類藥物和性激素的重要前體，牛茄子和喀西茄是提取澳州茄堿的重要醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)作物（Kohara et al.，2005），我國(guó)已有部分地區(qū)種植，但因管理不善造成頻繁逃逸（鄒蓉等，2009）。物種分布模型（Species distribution model）是利用物種的分布數(shù)據(jù)及環(huán)境數(shù)據(jù)，依據(jù)特定算法估計(jì)物種的生態(tài)位，以概率形式反映物種對(duì)生境的偏好程度（Phillips et al.，2006;Phillips and Dudík，2008）。盡管國(guó)際上已建立多種生態(tài)模型可對(duì)物種的分布區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，但有研究表明，最大熵模型（Maximum Entropy Models，MaxEnt）在預(yù)測(cè)結(jié)果精確度上優(yōu)于其他模型，尤其是在物種分布數(shù)據(jù)不全的情況下（Merow et al.，2013;Radosavljevic and Anderson，2014;Searcy and Shaffer，2016）。MaxEnt模型已在病蟲(chóng)害擴(kuò)散分布模擬、瀕危動(dòng)植物潛在生境質(zhì)量評(píng)價(jià)、外來(lái)入侵物種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、農(nóng)作物種植適生區(qū)預(yù)測(cè)及氣候變化適應(yīng)性響應(yīng)等研究中得到應(yīng)用，并取得了良好的模擬效果（邱羅等，2010;陳豪軍等，2012;Harte and Newman，2014;Bosso et al.，2016;張杰等，2017）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】雖然前人利用物種分布模型開(kāi)展了大量入侵植物的研究，但至今尚無(wú)關(guān)于有害茄科入侵植物的潛在地理分布及空間格局的報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】以3種茄科入侵植物喀西茄、牛茄子和曼陀羅為例，以已知調(diào)查分布數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合氣候環(huán)境數(shù)據(jù)，利用MaxEnt模型對(duì)其在我國(guó)的地理空間分布和適生區(qū)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并分析影響其地理分布的氣候環(huán)境條件，以期為我國(guó)茄科入侵植物的監(jiān)測(cè)、預(yù)警和防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1. 1 基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)

我國(guó)省級(jí)行政區(qū)劃圖（1∶400萬(wàn)）由國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心提供。使用地圖為國(guó)家測(cè)繪地理信息局提供的《中華人民共和國(guó)地圖》基本要素版參考底圖和《中華人民共和國(guó)省級(jí)行政區(qū)域界線標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)法圖（1∶400萬(wàn)）》為基準(zhǔn)底圖?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)處理采用Esri ArcGIS 10.2地理信息系統(tǒng)軟件，地理制圖軟件主要采用美國(guó)ADOBE公司的Adobe Illustrator CS6矢量圖形繪制軟件。

1. 2 氣候與環(huán)境數(shù)據(jù)

環(huán)境數(shù)據(jù)共有70個(gè)，包括19個(gè)生物氣候變量、48個(gè)氣候變量和3個(gè)地形高程相關(guān)變量（高程DEM和坡度）。19個(gè)生物氣候變量由氣候數(shù)據(jù)如月平均溫度和月平均降雨量等衍生而來(lái)，主要度量氣候因子年度趨勢(shì)、季節(jié)性變化及極端或限制性環(huán)境因子。以上數(shù)據(jù)均為1950—2000年各環(huán)境變量的平均值，空間分辨率為2.5 minute，數(shù)據(jù)來(lái)自世界氣象數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.worldclim.org）。數(shù)字地形高程模型（DEM）來(lái)自美國(guó)太空總署（NASA）公開(kāi)發(fā)布的90 m航天測(cè)繪SRTM地形數(shù)據(jù)（http：//srtm.csi.cgiar.org/）。以上所有數(shù)據(jù)統(tǒng)一重采樣為3 km×3 km分辨率ESRI Grid柵格格式。

1. 3 標(biāo)本分布數(shù)據(jù)

通過(guò)中國(guó)科學(xué)院植物研究所建立的中國(guó)數(shù)字植物標(biāo)本館（Chinese Virtual Herbarium，CVH）（http：//www.cvh.org.cn/）檢索3種茄科入侵植物的野外標(biāo)本分布（含模式）記錄。另外，為收集到盡可能多的可靠數(shù)據(jù)，通過(guò)查閱教學(xué)標(biāo)本標(biāo)準(zhǔn)化整理整合與資源共享平臺(tái)（http：//mnh.scu.edu.cn/）和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)（中國(guó)知網(wǎng)、Springer、Wiley Inter-Science和Science Direct等）中國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表有詳細(xì)地理位置記錄的3種茄科入侵植物相關(guān)研究調(diào)查，通過(guò)全球地名數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.geonames.org/）查找其相應(yīng)的地理位置坐標(biāo)。

將從文獻(xiàn)和植物標(biāo)本數(shù)據(jù)庫(kù)等檢索到的所有相關(guān)信息導(dǎo)入ArcGIS 10.2，通過(guò)篩選，去除重復(fù)、錯(cuò)誤和存疑記錄，最后檢索獲得136份喀西茄有效標(biāo)本記錄，其中云南65份，四川（包括重慶）17份，廣西和貴州各15份記錄;獲得82份牛茄子有效標(biāo)本記錄，其中廣西13份，廣東12份，貴州9份，云南、湖南和江西各8份;獲得282份曼陀羅有效標(biāo)本記錄，其中陜西35份，四川（包括重慶）32份，云南20份，江蘇16份，河北、山西、湖北和新疆各12份。圖1為3種茄科入侵植物在我國(guó)的采集標(biāo)本地點(diǎn)分布情況。

1. 4 生態(tài)位模型

生態(tài)位模型MaxEnt是美國(guó)普林斯頓大學(xué)Phillips等（2006，2008）用JAVA語(yǔ)言基于最大熵原理編寫(xiě)的用于預(yù)測(cè)物種潛在地理分布的預(yù)測(cè)軟件。MaxEnt模型在病蟲(chóng)害擴(kuò)散分布模擬、農(nóng)作物適生區(qū)預(yù)測(cè)、瀕危動(dòng)植物潛在生境質(zhì)量評(píng)價(jià)和外來(lái)入侵物種風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等研究中得到廣泛應(yīng)用并取得了良好效果（Harte and Newman，2014）。

1. 5 精度驗(yàn)證

通過(guò)刀切法篩選環(huán)境變量，確定最優(yōu)的環(huán)境參數(shù)（Radosavljevic and Anderson，2014）。將3種茄科入侵植物的空間地理分布數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)導(dǎo)入MaxEnt模型，隨機(jī)選取25%的標(biāo)本記錄分布點(diǎn)作為測(cè)試集（Test data），剩余75%作為訓(xùn)練集（Training data）等參數(shù)。采用受試者工作特征（Receiver operating characteristic， ROC）曲線分析法對(duì)模型模擬結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn)（Phillips and Dudík，2008）。采用ROC曲線下的面積（Area under curve，AUC）作為模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的衡量指標(biāo)。以假陽(yáng)性率為橫坐標(biāo)、真陽(yáng)性率為縱坐標(biāo)構(gòu)建曲線。AUC<0.7表示模擬結(jié)果較差，AUC>0.9表示模擬結(jié)果優(yōu)秀，模型預(yù)測(cè)較精確。

1. 6 氣候適生性等級(jí)劃分

利用ESRI ArcGIS 10.2的再分類功能進(jìn)行氣候適生等級(jí)劃分。將入侵植物的適生概率（P）進(jìn)行等級(jí)劃分：P>0.6為高度適生區(qū)，0.6<P<0.3為中度適生區(qū)，0.1<P<0.3為低適生區(qū)，P<0.1為非適生區(qū)。則適生區(qū)（0.6<P<0.1）為中度適生區(qū)與低適生區(qū)之和;總適生區(qū)（P>0.1）為適生區(qū)與高度適生區(qū)之和。利用ArcGIS 10.2對(duì)3種茄科植物空間分布區(qū)進(jìn)行適生等級(jí)面積統(tǒng)計(jì)與空間疊置區(qū)域分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 模型模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性評(píng)價(jià)

基于MaxEnt模型模擬3種茄科入侵植物的潛在地理空間分布，采用ROC曲線分析預(yù)測(cè)3種植物潛在地理分布的精度（圖2）。訓(xùn)練集和驗(yàn)證集AUC均大于0.9（表1），高于隨機(jī)概率值0.5。說(shuō)明所構(gòu)建模型的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性較好，可信度較高，可很好地反映3種入侵植物地理分布與生物氣候環(huán)境的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

2. 2 3種茄科外來(lái)入侵植物在我國(guó)的適生區(qū)分布特征

3種茄科外來(lái)入侵植物在我國(guó)的潛在地理空間分布模擬結(jié)果見(jiàn)圖3，分省（區(qū)）面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2，3種茄科植物生態(tài)適生區(qū)地理空間重疊面積統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。結(jié)合圖1可知，3種茄科植物當(dāng)前的潛在分布區(qū)與實(shí)際分布區(qū)具有很好的一致性，但三者的地理分布空間分異明顯，存在空間局部相似或重疊?？ξ髑?、牛茄子和曼陀羅在我國(guó)的適生區(qū)面積分別為1900287、2431476和5910093 km2，分別占國(guó)土面積的20.09%、25.69%和62.49%。在當(dāng)前氣候環(huán)境下喀西茄適生地理區(qū)域主要分布在北緯20°～33°和東經(jīng)97o以東區(qū)域，即主要分布于橫斷山區(qū)和云貴高原的云南、廣西和四川等省（區(qū)），其中云南省最適生區(qū)面積166050 km2，占全省總面積的43.31%。在當(dāng)前的氣候環(huán)境下牛茄子適生地理區(qū)域主要分布在北緯19°～35°和東經(jīng)98o以東的區(qū)域，適生性自南向北逐漸減弱。牛茄子主要分布于云貴高原東部、南嶺和武夷山等地區(qū)的云南、四川、湖南和廣西等?。▍^(qū)），其中廣西和廣東最適生區(qū)面積分別為150579和105543 km2，分別占各?。▍^(qū)）總面積的63.80%和58.65%。曼陀羅相對(duì)喀西茄和牛茄子分布范圍更廣、面積更大，其主要分布于農(nóng)牧交錯(cuò)帶及以東地區(qū)，如華北平原、秦嶺、橫斷山區(qū)和云貴高原等地區(qū)，東北平原也有分布;分布較多的省份主要有陜西、四川、云南和貴州等省，陜西和四川最適生區(qū)面積分別為116226和104778 km2，分別占各省總面積的21.77%和56.53%。

由表3可知，喀西茄—牛茄子兩種茄科植物分布重疊區(qū)主要位于云貴高原、南嶺和橫斷山等區(qū)域的山地丘陵區(qū)，面積為478746.85 km2，其中最大重疊區(qū)核心區(qū)斑塊面積409880.45 km2，約占總重疊面積的85.62%?？ξ髑选Ｇ炎臃植贾丿B區(qū)面積分別占喀西茄和牛茄子各自全國(guó)分布總面積的25.19%和19.69%。

喀西茄—曼陀羅兩種茄科植物分布重疊區(qū)主要位于橫斷山區(qū)和云貴高原，面積為470610.31 km2，其中最大重疊區(qū)核心區(qū)斑塊面積425722.71 km2，約占總重疊面積的90.46%?？ξ髑选恿_重疊斑塊數(shù)顯著大于喀西茄—牛茄子重疊斑塊數(shù)，重疊區(qū)面積分別占喀西茄和曼陀羅全國(guó)分布總面積的24.77%和7.96%。

牛茄子—曼陀羅兩種茄科植物分布重疊區(qū)主要位于云貴高原、武陵山和橫斷山區(qū)等，其中最大重疊區(qū)核心區(qū)斑塊面積355816.63 km2，約占總重疊面積的56.99%。牛茄子—曼陀羅分布的地理分布斑塊在長(zhǎng)江流域大量重疊，造成重疊斑塊數(shù)遠(yuǎn)多于其他植物，空間分布重疊區(qū)分別占牛茄子和曼陀羅全國(guó)分布總面積的25.68%和10.56%。

喀西茄—牛茄子—曼陀羅3種茄科入侵植物分布重疊區(qū)主要位于云貴高原和橫斷山區(qū)等。最大重疊核心區(qū)斑塊面積204032.26 km2，約占總重疊面積的65.04%?？ξ髑?、牛茄子和曼陀羅分布重疊區(qū)分別占各自全國(guó)分布總面積的10.73%、12.90%和5.31%。

2. 3 影響入侵植物潛在分布的主要環(huán)境因子

為研究不同氣候環(huán)境要素對(duì)3種茄科入侵植物空間地理分布的影響，運(yùn)用MaxEnt模型計(jì)算環(huán)境因子對(duì)其潛在分布的貢獻(xiàn)率。表4為影響入侵植物分布貢獻(xiàn)百分率最高的前10個(gè)潛在生物氣候/環(huán)境因子。對(duì)喀西茄而言，影響其空間地理分布的主要生物氣候/環(huán)境因子為最熱季降水量、年溫度變化范圍、6月降水量和9月降水量等，前10個(gè)主要因子的累積貢獻(xiàn)率達(dá)82.4%。對(duì)牛茄子而言，影響其空間地理分布的主要生物氣候/環(huán)境因子為最干月降水量、5月降水量、6月降水量和9月降水量等，前10個(gè)主要因子的累積貢獻(xiàn)率達(dá)86.8%。對(duì)曼陀羅而言，影響其空間地理分布的主要生物氣候/環(huán)境因子為3月平均溫度、3月最高溫度、最熱季降水量和5月降水量等，前10個(gè)主要因子的累積貢獻(xiàn)率為72.2%。從表4可知，盡管影響3種茄科入侵植物的氣候環(huán)境因素各不相同，地理空間分布也存在明顯差異，但最熱季降水量和9月降水量對(duì)3種茄科入侵植物的潛在地理分布格局均有重要影響。

3 討論

我國(guó)經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和旅游業(yè)的發(fā)展加劇了人為有意頻繁引入活動(dòng)，由于外來(lái)植物引進(jìn)后疏于管理，以致于逸生為雜草，大量繁殖后產(chǎn)生危害。入侵種在侵染區(qū)域的種群擴(kuò)散是入侵種帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的最根本問(wèn)題，也是其造成危害的重要原因（萬(wàn)方浩等，2009;Hulme，2009）?？刂仆鈦?lái)入侵生物最有效的途徑是阻止外來(lái)物種進(jìn)入新的適生區(qū)（Macdougall and Tur-kington，2005）。一旦發(fā)現(xiàn)有入侵，提前進(jìn)行早期風(fēng)險(xiǎn)分析與預(yù)警，可有效防控其進(jìn)一步入侵和蔓延暴發(fā)。通過(guò)對(duì)入侵物種種群與分布區(qū)擴(kuò)散規(guī)律的研究，可了解其在入侵地的入侵現(xiàn)狀和擴(kuò)散趨勢(shì)（Hulme，2009）。通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析判斷物種對(duì)某一地區(qū)的危害性，然后通過(guò)檢疫等手段控制其傳入。本研究采用MaxEnt模型對(duì)喀西茄、牛茄子和曼陀羅3種茄科入侵植物在我國(guó)的適生區(qū)或潛在入侵地理范圍進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)模型運(yùn)用中環(huán)境數(shù)據(jù)容易準(zhǔn)備，模型軟件運(yùn)行速度快，軟件界面操作方便，運(yùn)行結(jié)果易于使用和分析。本研究結(jié)果表明，3種茄科入侵植物均喜濕熱氣候，在目前的氣候背景下有進(jìn)一步向周邊省份蔓延的趨勢(shì)。探究喀西茄、牛茄子和曼陀羅在我國(guó)的分布情況及其主要?dú)夂颦h(huán)境影響因子，對(duì)3種茄科入侵植物的入侵監(jiān)測(cè)、早期預(yù)警和防控管理等均具有重要意義。

大量事實(shí)證明，在農(nóng)業(yè)種植過(guò)程中盲目引種一些外來(lái)物種可能會(huì)帶來(lái)難以控制的危害（Sakai et al.，2001;Macdougall and Turkington，2005;Hulme，2009）?？ξ髑选⑴Ｇ炎雍吐恿_3種茄科植物均全株有劇毒并作為藥材人工引種，但由于長(zhǎng)期缺乏規(guī)范化監(jiān)管、入侵檢疫、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和監(jiān)測(cè)管理，從而導(dǎo)致目前大范圍入侵、擴(kuò)散和蔓延的局面。喀西茄和牛茄子均為大型有毒具刺半灌木，植株全株披有長(zhǎng)硬尖刺，且僅地上部分清除后根部可迅速萌發(fā)恢復(fù)，清除較困難（Olckers，1996）。華南地區(qū)低山丘陵地帶地貌破碎復(fù)雜，加上農(nóng)村人口老齡化導(dǎo)致的勞動(dòng)力匱乏，給這類入侵性極強(qiáng)的有害植物清除工作帶來(lái)困難（張杰，2015）。因此，需對(duì)引入的物種進(jìn)行嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，權(quán)衡利弊，謹(jǐn)慎引入，并在引入后進(jìn)行有效監(jiān)管，防止逸為野生后進(jìn)一步蔓延暴發(fā)，最終難以清除和控制。

不同入侵茄科植物在我國(guó)的氣候適應(yīng)性具有顯著的差異性和趨同性。本研究模擬發(fā)現(xiàn)喀西茄適生地理區(qū)域主要分布在橫斷山區(qū)和云貴高原的云南、廣西和四川，牛茄子在當(dāng)前氣候環(huán)境下主要分布于云貴高原東部、南嶺和武夷山等地區(qū)。喀西茄起源于巴西，原為生長(zhǎng)于山間林下、荒地溝邊的雜草，現(xiàn)廣泛分布于亞洲及非洲熱帶地區(qū)。牛茄子野外生境為林下、路邊、水澗邊等潮濕生境?？ξ髑严补庹粘渥闵?，如干旱和貧瘠的開(kāi)闊荒地、空閑地，但不耐嚴(yán)重遮蔭。喀西茄和牛茄子均為多年生半灌木，主要通過(guò)種子繁殖、擴(kuò)散，在溫帶及以北地區(qū)無(wú)法越冬存活。曼陀羅在熱帶地區(qū)為木本或半木本，在溫帶地區(qū)為一年生直立草本植物，適生氣候區(qū)從熱帶、亞熱帶、溫度及寒溫帶均可適應(yīng)，因而分布范圍更廣。本研究通過(guò)空間分析發(fā)現(xiàn)喀西茄、牛茄子和曼陀羅在云貴高原和橫斷山區(qū)存在約313704.56 km2的共同空間重疊區(qū)，約占我國(guó)國(guó)土面積的3.26%，是未來(lái)開(kāi)展防控和管理、制定合理控制措施和侵染區(qū)規(guī)劃改造的重點(diǎn)區(qū)域?？ξ髑押团Ｇ炎又饕植加趤啛釒У貐^(qū)，并有繼續(xù)向東和向北擴(kuò)散的趨勢(shì)。3種茄科植物當(dāng)前的潛在地理分布區(qū)與實(shí)際歷史調(diào)查或報(bào)道分布數(shù)據(jù)有很好的一致性，但還存在大范圍目前未記錄而具有繼續(xù)擴(kuò)散的潛力，未來(lái)可能在適宜地區(qū)出現(xiàn)由入侵導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

分布預(yù)測(cè)模型的主要貢獻(xiàn)和作用即為預(yù)測(cè)目標(biāo)物種在一定地區(qū)的分布概率，預(yù)測(cè)結(jié)果可有效指導(dǎo)今后的野外調(diào)查和重點(diǎn)監(jiān)測(cè)防控區(qū)域，針對(duì)目標(biāo)物種的高概率預(yù)測(cè)分布區(qū)展開(kāi)檢疫和防控，可大幅度降低人力成本、提高防控效果并加快入侵防疫的進(jìn)程（Pejchar and Mooney，2009;Merow et al.，2016）。3種茄科入侵植物作為藥材資源，依據(jù)模型分布預(yù)測(cè)的最適生區(qū)，結(jié)合外來(lái)物種清除或進(jìn)行植物資源開(kāi)發(fā)利用，可趨利避害。華南及南方熱帶、亞熱帶地區(qū)是我國(guó)生物多樣性最豐富的地區(qū)，但也是外來(lái)入侵植物危害最嚴(yán)重的區(qū)域，很多外來(lái)入侵植物均能在我國(guó)熱帶、亞熱帶地區(qū)生存、入侵并蔓延。保護(hù)并恢復(fù)本地土著植被，維護(hù)生物多樣性，減少對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞性干擾，建立外來(lái)入侵物種監(jiān)測(cè)機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系將是防范外來(lái)入侵植物的有效途徑。

3種茄科入侵植物在我國(guó)具有大區(qū)域跨境傳播入侵農(nóng)業(yè)的特征，其入侵、擴(kuò)散和成災(zāi)除受到各自生物特性與氣候環(huán)境的控制和影響外，還可能與其他因素有關(guān)，如尺度、土壤、地形、植被類型和物種的相互作用等（Merow et al.，2013;Radosavljevic and Anderson，2014;Zhang et al.，2017）。本研究?jī)H選用與溫度、降水量、生物氣候和地形等有關(guān)的70個(gè)環(huán)境變量，由于條件限制，尚未考慮土壤類型、植被類型、人類活動(dòng)、全球變暖和生物相互作用等其他因子，可能對(duì)入侵茄科植物的適生區(qū)預(yù)測(cè)結(jié)果帶來(lái)一定偏差和不確定性。另外，全球及區(qū)域性氣候變化、全球經(jīng)濟(jì)一體化及區(qū)域性環(huán)境污染、城鎮(zhèn)化等因素進(jìn)一步加劇了外來(lái)植物入侵、擴(kuò)展及其傳播的不確定性（Szymura et al.，2018）。

4 結(jié)論

喀西茄、牛茄子和曼陀羅在我國(guó)的潛在分布區(qū)非常廣泛，適生區(qū)分別占國(guó)土面積的20.09%、25.69%和62.49%，但所占有的分布空間存在明顯分異。曼陀羅除青藏高原外的各地區(qū)均有其適生區(qū)，而喀西茄和牛茄子主要分布于亞熱帶地區(qū)，并有繼續(xù)擴(kuò)散的潛力。我國(guó)西南地區(qū)是喀西茄和牛茄子入侵的集中適生區(qū)和重災(zāi)區(qū)，3種茄科植物在云貴高原和橫斷山區(qū)均有氣候適宜重疊區(qū)，是未來(lái)開(kāi)展防控和管理、制定合理控制措施和侵染區(qū)規(guī)劃改造的重點(diǎn)區(qū)域。

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（責(zé)任編輯 麻小燕）