考虑农业保护地因素下的红火蚁适生性分析_徐艳玲.pdf

环境昆虫学报2022，44(6):1382 1388http:Journal of Environmental Entomologydoi:10.3969/j.issn.1674 0858.2022.06.6徐艳玲，秦誉嘉，刘慧，朱景全，李志红，方焱，马晨，赵守歧 考虑农业保护地因素下的红火蚁适生性分析 J 环境昆虫学报，2022，44(6):1382 1388考虑农业保护地因素下的红火蚁适生性分析徐艳玲1，2，秦誉嘉1，刘慧2，朱景全2，李志红1，方焱3，马晨2*，赵守歧2*(1 中国农业大学植物保护学院生物安全系，农业农村部植物检疫性有害生物监测防控重点实验室，北京 100193;2 全国农业技术推广服务中心，北京 100125;3 天津海关，天津 300461)摘要:为明确外来入侵物种红火蚁 Solenopsis invicta 在我国的适生区分布格局及农业保护地对其分布的影响，本研究基于集成模型预测了红火蚁的潜在分布，并结合农业保护地的面积占比情况进行分析。结果显示，集成模型 TSS、OC 值在 0.85、0.95 左右，预测结果可靠;温度和降水是影响红火蚁分布的关键环境变量;在历史气候条件下，红火蚁适生区将遍布到中国的 28 个省(市、自治区);考虑农业保护地因素，山东省、云南省、北京市、新疆维吾尔自治区、辽宁省和黑龙江省的部分地区适生区等级升高。关键词:红火蚁;适生区;集成模型;农业保护地中图分类号:Q968.1;S433文献标识码:A文章编号:1674 0858(2022)06 1382 07基金项目:国家重点研发计划(2021YFD1000500)作者简介:徐艳玲，女，1999 年生，硕士研究生，主要从事有害生物风险分析研究，E mail:*共同通讯作者 Author for correspondence:马晨，男，农艺师，主要从事有害生物风险分析、检疫处理技术研究，E mail:;赵守歧，男，推广研究员，主要从事植物检疫相关工作，E mail:zhaoshouqi 收稿日期 eceived:2022 09 20;接受日期 Accepted:2022 10 18SuitabilityanalysisofSolenopsisinvictaconsideringthefactorofagricultural protected areasXU Yan-Ling1，2，QIN Yu-Jia1，LIU Hui2，ZHU Jing-Quan2，LI Zhi-Hong1，FANG Yan3，MA Chen2*，ZHAO Shou-Qi2*(1Department of Entomology，College of Plant Protection，China AgriculturalUniversity，Beijing 100193，China;2National Agro-Tech Extension and Service Center，Beijing100125，China;3 Tianjin Customs，Tianjin 300461，China)Abstract:To clarify the distribution pattern of the suitable habitat of the alien invasive species Solenopsisinvicta in China and the impact of agricultural protected areas on its distribution，the study predicted thepotential distribution of S.invicta based on the ensemble models，combining with the proportion ofagricultural protected areas.The results showed that the prediction results of the ensemble models werereliable，and the TSS and OC values were about 0.85 and 0.95;Temperature and precipitation werethe key environmental variables affecting the distribution of S.invicta;Under the historical conditions，the suitable areas for S.invicta will spread to 28 provinces(cities、autonomous regions)in China.Considering the factor of agricultural protected areas，the level of suitable areas in some regions ofShandong，Yunnan，Beijing，Xinjiang Uygur Autonomous egion，Liaoning and Heilongjiang Provincewill be improvedKey words:Solenopsis invicta;suitable area;ensemble models;agricultural protection areas6 期徐艳玲等:考虑农业保护地因素下的红火蚁适生性分析红 火 蚁 Solenopsis invicta Buren，属 膜 翅 目Hymenoptera蚁 科Formicidae切 叶 蚁 亚 科Myrmicinae 火蚁属 Solenopsis，原产于南美洲巴拉那河流域(Wetterer et al.，2013)。2003 年在中国台湾桃 园 地 区 发 现 红 火 蚁(周 卫 川 和 蔡 开 珍，2005)，2004 年广东省吴川市发现红火蚁入侵(Zeng et al.，2005)，随后红火蚁在我国大陆地区迅速传播扩散。截至 2021 年 7 月，红火蚁已入侵我国大陆 12 个省(市)(浙江省、福建省、江西省、湖北省、湖南省、广东省、广西省、海南省、重庆市、四川省、贵州省、云南省)、500 多个县(市、区、旗)。红火蚁极具攻击性，不仅会蛰咬打扰其活动的人类，还会对农业生产、建筑设施及自然环境造成危害。由于强大的入侵性和破坏性，红火蚁被世界自然保护联盟(IUCN)列为全球100 种最具威胁的外来物种之一(http:/www.iucngisd.org/gisd/100_ worst.php)，农业农村部于2005 年发布公告，将红火蚁定为中华人民共和国进境植物检疫性有害生物和全国植物检疫性有害生物，并组织相关地区及部门对该有害生物进行封锁与控制。2021 年，农业农村部、住房和城乡建设部、交通运输部、水利部等九部门联合启动全国红火蚁联合防控行动，全力阻截防控红火蚁蔓延危害，保护农林业生产、生态环境和人民生命安全。国内外研究人员基于不同模型，开展了大量红火蚁在中国的潜在扩散风险及适生区(潜在地理分 布)相 关 研 究。陈 晓 燕 等(2015)基 于CLIMEX 模型预测了红火蚁在云南的潜在地理分布范围;Sung et al.(2018)使用 6 种不同的物种分布模型(包括 GLM、GAM、MAS、ANN、CTA、F)对历史气候条件下红火蚁的潜在分布进行了建模，并选择 F 模型来预测气候变化下红火蚁在全球 的 适 生 区;柳 晓 燕 等(2019)通 过 调 用ENMeval 数据包优化 MaxEnt 模型参数，基于气候、高程、土地利用等环境因子及分布数据对红火蚁在中国的适生范围进行了预测分析;Chen et al.(2020)综合分析可能影响红火蚁分布的气候、地理和人为因素，并利用增强回归树(BT)模型定量模拟每种因素与红火蚁存在之间的关系;为了了解中国大陆当前和未来气候情景下红火蚁的适宜生境分布，Wang et al.(2022)构建了9 个物种分布模型，并比较了哪种模型更适合预测入侵红火蚁的分布。物种分布模型(SDMs)已被广泛用于评估气候变化对物种分布的影响(Zhanget al.，2022)。现已有最大熵(maximum entropy，MaxEnt)模型、广义线性模型(generalized linearmodel，GLM)及 广 义 相 加 模 型(generalizedadditive model，GAM)等模型被用于模拟入侵物种的潜在分布(Wei et al.，2020)。不同模型算法不同，且均具有各自的优势及不足，因此以各单一模型的预测为基础构建集成模型能够更大程度降低预测的不确定性(韩欣娆等，2021)。Biomod2是基于 语言的一个集成模型平台，能够使用其中 10 种单一物种分布模型进行预测(Thuilleret al.，2016)。本研究使用 10 种常用生态位模型(表 1)构建集成模型来预测红火蚁的潜在分布，以提高预测精度。表 110 种常用生态位模型Table 110 common niche models中文全称 Chinese name英文全称 English name模型缩写 Model abbreviation人工神经网络Artificial neural networkANN分类回归树分析Classification tree analysisCTA柔性判别分析Flexible discriminant analysisFDA广义相加模型Generalized additive modelGAM助推法Generalized boosting modelGBM广义线性模型Generalized linear modelGLM多元适应回归样条模型Multiple adaptive regression splinesMAS随机森林andom forestF最大熵模型Maximum entropyMaxEnt表面分室模型Surface range envelopSE3831环境昆虫学报 Journal of Environmental Entomology44 卷农业中使用温室和塑料大棚等农业设施可能会缓冲极端的热事件，使昆虫在冬季寒冷、低温的条件下生存(Duffy et al.，2015;MacLean et al.，2016)。这些农业保护地设施可能成为热带或亚热带地区入侵物种成功入侵、持续存在和种群增加的热点(Wang et al.，2015)。Wang et al.(2022)研究发现，历史气候条件下红火蚁的最北界已至30N，未来 2070 平均年段 SSP585 情景下红火蚁的适生范围可北至辽宁省，西北部新疆维吾尔自治区也局部适生的区域。2019 年，我国农业植物检疫部门在新疆温室内发现并处置了红火蚁疫情，表明农业保护地的存在可为红火蚁提供适宜的条件，由此传入我国各地农业保护地的风险变高，因此开展考虑农业保护地因素下红火蚁在我国的风险 研 究 意 义 重 大。在 本 研 究 中，使 用 基 于Biomod2 平台的集成模型来评估气候变化对红火蚁在我国潜在分布的影响，并结合中国的农业保护地分布情况，以期更加精准评估红火蚁的潜在风险。1材料与方法1.1物种分布数据红火蚁的全球地理分布数据来源于国际农业与生物科学中心(https:/www.cabi.org/isc/)、全球生物多样性信息网络(https:/www.gbif.org/)、中 华 人 民 共 和 国 农 业 农 村 部 网 站(http:/ 自 相 关 及 采 样 的 偏 差，调 用 语 言 中“spThin”包对数据进行处理，去除重复分布点。最终，获得 1 905 个分布点记录用于运行模型。1.2环境数据及筛选本研究从世界气候数据集(https:/www.worldclim.org