基于Maxent生態位模型的銀杏大蠶蛾貴州省適生區預測

潘涌智　柴娜

摘要 通過建立Maxent生態位模型，投影到地理空間，預測銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在分布區域，以期為貴州省有效預防銀杏大蠶蛾提供借鑒。

關鍵詞 銀杏大蠶蛾；潛在分布區；Maxent生態位模型；貴州省

中圖分類號 S431.3；S433.4 文獻標識碼 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重的食葉害蟲。本文根據銀杏大蠶蛾在貴州省內的分布點數據以及環境數據，通過建立Maxent生態位模型，投影到地理空間，預測了銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在分布區域，為銀杏大蠶蛾在貴州省的風險分析、檢疫監測和防控提供了參考依據，對銀杏大蠶蛾的監測和預警提供科學依據。

2 模型原理及方法

Maxent模型生態需求的構成需要獲取某物種的地理分布區數據，還需要該區域中的環境濕度等，兩者相互作用構成生態位，就能對該物種可能存在的范圍進行確認。本文利用該軟件，通過對已有成果資料的利用和現地調查與分析，建立銀杏大蠶蛾的分布與環境因子之間的相互關系模型，預測了銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在地理分布。

2.1 分布點數據及環境數據的搜集和處理

通過實地考察和查閱相關文獻，明確了銀杏大蠶蛾在貴州省的分布區域，將數據用經緯度進行記錄，并通過Excel存檔。

2.2 模型創建及潛在分布區預測

利用Maxent生態位模型，隨機抽取貴州省75%的分布點數據作為訓練數據，另外25%的分布點數據作為檢驗數據，據此進行模型構建。借助ArcGIS的空間擴展模塊分析預測結果，根據數值大小劃分銀杏大蠶蛾的適生范圍[1-2]。

2.3 模型預測能力的評價原理及方法

潛在分布預測模型Maxent可以利用受試者工作特征曲線（ROC曲線）進行評價，其判斷閾值為預測結果值，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，則模型判斷力越準確，反之，則模型判斷力越差。模型預測分布區和物種實際分布區重疊時是最佳的預測狀態，1是曲線下的面積值。其中，模型假陽性率的計算使用銀杏大蠶蛾已知地理分布的數據[1]。

2.3.1 數據分布。在ArcMap中創建分布點的shape文件，利用“Data Management Tools”模塊的“Add XY Coordinates”功能，得到坐標值，連接其他屬性數據，與貴州省級行政區劃圖疊加，最終生成已知分布點圖像[1]（表1）。

2.3.2 環境數據。環境數據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境因子值，以提高模型預測的準確性[1]（表2）。

2.3.3 模型創建及潛在分布區預測。從4個待選規則中選出某種規則，通過數據訓練得到對應的模型。建立模型時，依據預測精度判斷模型是否包含規則，利用在地理空間上投影得到的模型，產生物種適生區數字地圖。設計分析時使用比例為1∶40 000的中國地圖，通過Logistic格式ASCII類型文件輸出Maxent軟件處理結果，采用GIS應用軟件對處理結果進行分析，所得預測結果采用ArcGIS的空間拓展模塊予以分析[1]，根據所得數據大小分為下列4個等級：0～3，非適生區，灰色區域；3～6，低適生區，綠色區域；6～8，中適生區，粉色區域；8～10，高適生區，紅色區域[4-5]。

3 銀杏大蠶蛾在貴州省的潛在分布區

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

高適生區：主要分布于貴州中部。具體分布區為貴陽市、遵義地區的中南部、黔南州的中北部、畢節地區和安順地區的東部、黔東南州和銅仁地區的西部等地區。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：主要分布于遵義地區的北部、銅仁地區、黔東南州、黔南州、安順地區、畢節地區中部的局部地區，包括正安縣、印江縣、劍河縣、獨山縣、鎮寧縣、大方縣等[1]。

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

非適生區：主要分布于貴州省西部及東部省界附近地區[1]。

4 參考文獻

[1] 柴娜，何昊東，黃小柱.貴州省銀杏大蠶蛾潛在分布區預測研究[J].現代農業科技，2016（12）：141-142.

[2] 江德安.銀杏大蠶蛾的發生規律及防治措施[J].林業科技，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境關系的研究[J].昆蟲知識，2002，39（ 1）：47-50.

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

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