基于BIOCLIM模型的扶桑綿粉蚧在中國的適生性分析

徐家文++史家浩++任強++李紹勤

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

關鍵詞：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：S763.7 文獻標識碼：A 文章編號：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，原產北美大陸，1991年在美國被發現，危害棉花，隨后在墨西哥、智利、阿根廷和巴西相繼有報導發現[1]。2005年傳入巴基斯坦和印度后，嚴重危害棉花，并造成了巨大的損失[2]。自2008年在中國廣州首次發現為害扶桑以來[3]，該蟲由中國南部向北部迅速蔓延。扶桑綿粉蚧具有繁殖能力強、擴散迅速、危害嚴重等特點，對棉花產業具有巨大的潛在威脅[4]。預測扶桑綿粉蚧在中國的潛在地理分布與可能性，可為植物保護部門的檢疫、監測和防控工作提供重要參考。

目前國內外常用的適生性分析模型包括生物種群生長模型CLIMEX、基于生物氣候數據的BIOCLIM和DOMAIN模型、生態位因素分析模型ENFA、遺傳算法模型GARP、最大熵值模型MAXENT等。王艷平等[5]采用GARP模型預測了扶桑綿粉蚧在中國的地理適生區，結果表明扶桑綿粉蚧的潛在分布區域較廣，其分布范圍從南可延伸至東北和西北的部分地區。采用BIOCLIM模型的一個主要假設就是生物能夠生存在那些氣候與它目前的分布區的氣候相匹配的地方，適用于分析已定殖的有害生物擴散的可能性。BIOCLIM模型具有已知分布數據量越大，其預測精確性越高的特點，因此非常適合現階段扶桑綿粉蚧潛在分布區域與可能性的預測。本研究利用BIOCLIM模型預測扶桑綿粉蚧在中國的適生區，并且預測其在區域的適生可能性，以期得到的結果更具有現實的參考價值。endprint

1 材料與方法

1.1 數據收集與處理

查找國內外相關文獻記載[6，7]，整理出扶桑綿粉蚧在全世界已知記錄分布點85個，并查詢各分布點經緯度坐標，輸入Excel軟件形成電子表格。

1.2 分析底圖的收集

從國家基礎地理信息系統（http：//nfgis.nsdi.gov.cn/）下載1∶400萬的中國行政區劃圖作為分析底圖。

1.3 氣象資料的收集

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

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/網站獲得；輔助軟件ArcGIS 9.0由華中農業大學地理信息中心提供。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據制成經緯度樣點，然后從Worldclim提供的19個生物氣候變量中篩選出影響扶桑綿粉蚧分布的關鍵生物氣候變量，最終利用BIOCLIM模型預測扶桑綿粉蚧在中國和全球的潛在地理分布。

2 結果與分析

2.1 扶桑綿粉蚧在全球的現有分布點

根據整理出的扶桑綿粉蚧在全世界的85個已知分布點，導入到ArcGIS 9.0軟件，添加WGS-85國際通用坐標系，得到扶桑綿粉蚧在全球的現有分布圖（圖1），展示其在全球的分布點信息，作為本研究后續預測的基礎。其中北美洲26個點，南美洲4個點，亞洲50個點，非洲3個點，大洋洲2個點。

2.2 關鍵生物氣候變量的選取

溫度是扶桑綿粉蚧發育率、繁殖率和死亡率的重要影響因子，扶桑綿粉蚧在各地發生一般具有明顯的季節性，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系，但由于扶桑綿粉蚧雌蟲體表覆蓋蠟質，因此除過分干燥或浸水過久的極端條件，濕度不是其分布的主要影響因子。本研究采用的氣象數據包括了19個生物氣候變量，主要涉及氣溫和降水兩個因子。結合DIVA-GIS軟件對扶桑綿粉蚧19個生物氣候變量相關性的比較，采用月平均溫度、最冷月最低溫度、最熱月最高溫度這3個關鍵生物氣候變量進行預測。

2.3 扶桑綿粉蚧在全球的潛在分布區

采用BIOCLIM模型，通過導入扶桑綿粉蚧現有分布數據及生物氣候變量數據，經過氣候相似性的運算，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域、大洋洲大部等區域。中低度適生區包括歐洲中部、中亞北部、東亞部分地區等。與現有分布點驗證，現有分布點均落在高度適生區內，與實際分布吻合良好。

2.4 扶桑綿粉蚧在中國的潛在分布區

扶桑綿粉蚧在中國的潛在分布區非常廣泛（圖3），高度適生區為黃河以南的廣大華南、華中、華北地區，包括海南、臺灣、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。其中長江以南廣大區域是其最佳適生區域。中低度適生區包括河北、遼寧、山西、內蒙古、寧夏、甘肅、新疆、西藏等省區的部分區域。這些適生區域覆蓋了中國3大棉區，其中長江中下游棉區和黃河中下游棉區為扶桑綿粉蚧的高度適生區，西北棉區為其低度適生區。上述結果表明，扶桑綿粉蚧對中國長江中下游棉區和黃河中下游棉區的棉花生產構成非常嚴重的威脅。

3 小結與討論

扶桑綿粉蚧在中國潛在分布區非常廣泛，這些潛在分布區覆蓋了中國3大棉區，因此扶桑綿粉蚧對中國的棉花生產構成非常嚴重的威脅。通過各發生點對分析結果的驗證，表明各發生點均落在危險區域內，與實際分布吻合良好。王艷平等[5]利用GARP模型對扶桑綿粉蚧在中國的適生性分析表明，海南、廣西、福建、臺灣、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個省的大部分區域，新疆、四川、甘肅、寧夏、陜西、山西、河北、北京、天津、遼寧、內蒙古等11省區的部分地區是該蟲的適生區。本研究表明扶桑綿粉蚧的潛在分布區域更廣，而且扶桑綿粉蚧目前的地理分布還遠未達到其最大潛在地理分布范圍，因此，扶桑綿粉蚧對中國許多地區具有很高的入侵風險，扶桑綿粉蚧一旦進入這些地區將會對當地的棉花生產及城市林業造成巨大的損失。目前國內扶桑綿粉蚧的遠距離擴散，很多都是隨著苗木及花卉的跨省區調運而產生，因此，應該加強對疫區調運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。溫室屬于人類干預形成的小氣候，不同于田間氣候，因此本研究結果并不包括這一類比較特殊的區域。但在實際情況中，溫室往往可能為扶桑綿粉蚧的越冬提供適宜場所，從而導致適生區域的擴大。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，當預測某一具體地點的適生性時則需綜合考慮扶桑綿粉蚧與其他各種因素的相互關系，因此本研究結果只能作為在中國范圍上扶桑綿粉蚧在各區域的適生可能性的參考。

本研究表明中國3大棉區中，長江中下游棉區和黃河中下游棉區為扶桑綿粉蚧的高度適生區，西北棉區為其低度適生區。扶桑綿粉蚧能否在中國新疆、甘肅地區露地越冬還需要進一步的試驗驗證，但本研究顯示扶桑綿粉蚧在新疆南部地區適生的可能性為中等，這說明該蟲在新疆南部地區露地越冬并成功定殖的可能性很大。新疆是中國最大的產棉省區，扶桑綿粉蚧對其棉花生產了巨大潛在威脅，因此需要加強對該蟲的監測和檢疫工作。endprint