垂枝香柏大痣小蜂潛在分布區預測

黃忠+潘涌智

摘?要?垂枝香柏大痣小蜂是危害垂枝香柏種子的重要害蟲，明確其潛在分布區對檢疫和監測具有重要意義。選用Maxent生態位模型和地理信息系統（ArcGIS），對該物種在云南省的分布點數據和歷年環境數據進行運算、分析，預測出垂枝香柏大痣小蜂主要分布于滇西北大部分地區和川南、滇東北局部地區，影響其預測分布的主要環境變量是溫度變化方差、最暖季度平均濕度和晝夜溫差與年溫差，預測結果經ROC曲線分析法驗證顯示可靠。

關鍵詞?垂枝香柏；大痣小蜂；潛在分布；Maxent生態位模型；地理信息系統（ArcGIS）

中圖分類號：S763.3?文獻標志碼：B?文章編號：1673-890X（2014）03-010-5

大痣小蜂屬Megastigmus食植群是檢疫和生產上都值得注意的一類食植群害蟲，其幼蟲在針葉及薔薇等種子內生活和取食，蛀食種子的胚乳，導致種子中空，使種子喪失發芽能力，危害率占種子的10%～80%[1]。20世紀90年代，Roques、孫俊華及潘涌智等對云南省滇西北地區針葉樹種實害蟲調查研究，發現了這種專門寄生于垂枝香柏球果種子內的垂枝香柏大痣小蜂Megastigmus pingii Roqueset Sun，它隸屬長尾小蜂科Torymidae大痣小蜂屬Megastigmus食植群，是國內森林植物檢疫對象之一，已對我國西南部特有針葉樹種垂枝香柏Sabinapingii（Chengex Ferre）Chenget W.T.Wang產生嚴重危害[2-5]。垂枝香柏分布于云南省西北部及四川省西南部海拔2600～4400m的立地條件較差的陽坡垂直地帶上，常與云杉類、落葉松類、櫟類樹種混生[6，7]。由于具有極其耐寒、耐干旱、耐強光性，垂枝香柏已成為高山立地條件差造林地造林的首選樹種[8]，但其結實量少、種子受危害率高，一直制約著該樹種更新造林的速度。

潘涌智自1993年在滇西北垂枝香柏分布地區對垂枝香柏大痣小蜂的生態學及生物學特性進行了初步研究，發現其在麗江和中甸地區1年發生1代，主要以幼蟲形式在種子內越冬[2]。該蜂具有隱蔽性強、危害期長、危害性大等特點，直接威脅到種子的產量和質量，其幼蟲的發育完全在1粒種子內，滯育時間長，這也使其具有較強的傳播、擴散、定殖能力和巨大的入侵潛力[2，5，9]；同時，近幾年種子貿易的迅速發展，也大大提高了該物種隨種子傳播、擴散和入侵的風險。無論是從林業生產，還是從檢疫監測方面來說，該蜂都是值得注意和警惕的。

近年來，在當地造成嚴重危害并具有一定傳播、擴散能力的生物，日益受到關注，它們的適應能力對潛在地區造成的影響是研究的重點內容。目前，我國對大痣小蜂傳播擴散、檢疫防治及適生能力方面的研究很少，垂枝香柏大痣小蜂就更沒有了。采用適生性預測軟件Maxent與地理信息系統ArcGIS相結合，直觀地在省、縣區行政區劃圖上描繪垂枝香柏大痣小蜂在我國西部云南省和四川省潛在的適生分布范圍，為垂枝香柏大痣小蜂的檢疫和監測提供科學依據。

1?材料與方法

1.1?數據收集及處理

1.1.1?分布點數據

自1993年，潘涌智等在滇西北麗江和中甸地區對垂枝香柏大痣小蜂進行了多年的實地調查研究，掌握了其在云南省的實際分布（見表1）。根據垂枝香柏大痣小蜂分布地區中垂枝香柏受害率的不同來確定該地區分布點的數量，并在該分布地區中心地帶受害較嚴重的區域選取分布點，收集分布點的經緯度和海拔作為模型預測數據。將分布點數據按照預測軟件Maxent要求的格式記錄在Execl表格中，通過“另存為”將默認的xls文件轉換為Maxent軟件能識別的csv文件。

1.1.2?分析底圖的收集

使用ArcGIS9.3中的Properties功能從1：40000的中國行政區劃矢量圖上切出云南省和四川省縣級行政區劃矢量圖，作為提取潛在分布信息的分析底圖。

1.1.3?環境數據的收集及篩選

本研究使用的我國1950-2000年間環境變化柵格數據，均來自WORLDCLIM（http：//www.worldclim.org/）網站。利用Maxen精度運算規則及Jackknife法[10]篩選出20個環境變量，包含溫度變量11個，降水變量8個，高程變量1個。

1.2?模型原理及方法

本研究選用Maxent模型預測垂枝香柏大痣小蜂的潛在分布。Maxen預測模型是基于最大熵（Maximumentropy，MAXENT）理論建立的，該理論認為物種在沒有約束條件下，會盡可能的擴散，接近均勻分布[11]。

Maxent模型的建立需要目標物種的實際分布和研究地的環境變量作為基礎數據，將分布點數據（csv文件）和環境變化柵格數據加載到Maxent軟件中，隨機選取14個的分布點數據作為訓練數據（占所有數據的75%），剩余數據4個作為檢驗數據，選中Createresponsecurves、Makepicturesofpredictions和Measurevariableimportance，將Randomtestpercentage設為25，其他按照默認設置，最后運行軟件。經Maxent軟件反復運算產生不同規則的數集來生成預測結果和環境變量分析圖，將預測結果采用ROC曲線（Receiveroperatingcharacteristiccurve）分析法進行可靠性驗證，同時對各環境變量的概率貢獻值及除該變量外的其它變量貢獻的總和進行分析，得分值越高環境變量越重要。

使用ArcGIS9.3對Maxent軟件產生的預測結果（ASCⅡ文件）進行處理，首先通過Conversiontools將ASCⅡ文轉換為柵格圖像投影到地理空間，將柵格圖像和分析底圖配準疊合，然后使用Spatialanalysttools中的Extraction工具提取分布信息到分析底圖上，再利用Spatialanalyst中Reclassify將分析底圖按照柵格數值劃分為使用不同顏色表示的適生范圍，最后添加地圖要素，得到包含省、縣區行政區劃界線的潛在適生區分布地圖。

2?結果與分析

2.1?垂枝香柏大痣小蜂的潛在適生區

通過Maxent軟件創建預測模型，結合地理信息系統ArcGIS，預測出垂枝香柏大痣小蜂的潛在適生范圍狹小，主要分布于滇西北大部分地區和川南、滇東北局部地區。

高適生區主要在北緯26.5°～27.5°和東京99°～101°E區間，集中分布于滇西北的麗江市和迪慶州，包括玉龍縣、寧蒗縣、永勝縣中西部和香格里拉縣南部等地區；零星分布于昆明市東川區和祿勸縣、川西南涼山州南部、大理州中北部和楚雄州大姚縣等地的局部地區。

中適生區包括迪慶州香格里拉縣中部、曲靖市會澤縣西南部、涼山州木里藏族自治縣南部、鹽源縣大部、會理縣北部和甘孜州稻城縣最南端等地區。在麗江市西南部、怒江州東部、大理州北部五縣、楚雄州北部、昆明市北部、巧家縣、米易縣、德昌縣和鹽邊縣等局部零星地區也有分布。

低適生區主要分布于香格里拉縣北部、德欽縣、貢山縣大部分地區，甘孜州得榮縣南部，稻城縣中南部，涼山州木里縣中部，九龍縣、冕寧縣、西昌市和鹽源縣交界處。在滇東北昭通市和曲靖市結合部也有零星分布。

非適生區集中分布在云南省小于北緯26.5°的滇南地區，滇中、滇北局部地區，還有四川省大于北緯28.7°的大部分地區。

垂枝香柏大痣小蜂受垂枝香柏的高山特殊分布及特有的生物學特性制約，加上滇西北特殊的三江并流地形及垂直變化劇烈的環境，使其潛在分布區變得狹小而局限，但在滇西北豐富的生物多樣性背景下，其危害期長、危害性大、危害普遍的特點，決定了它對垂枝香柏的生長、傳播、造林會產生深遠的影響。預測結果經過ROC曲線分析法驗證，訓練數據和測試數據的ROC曲線均遠離隨機曲線，AUC值為0.998和0.999，均顯著大于隨機的AUC值0.5，這說明預測分布結果可靠。