李建中　彭德良　劉淑艷

摘要：本文應用MAXENT與GARP兩種生態(tài)位模型對甜菜孢囊線蟲在中國的適生性進行了風險分析和預測。結果表明甜菜孢囊線蟲可在中國17個省市生存，適生范圍為26°N～48°N，77.6°E～136°E。甜菜孢囊線蟲入侵的高風險區(qū)：內蒙古南部、新疆西部、河北中南部、山西東北部、寧夏、甘肅北部；中風險區(qū)：北京、天津、陜西、山西大部、內蒙古西部和東南部、吉林西部、新疆北部；低風險區(qū)：河南、陜西南部、山東、內蒙古中東部、新疆中部、遼寧、吉林大部、黑龍江南部、江蘇、安徽、湖北、湖南、江西、浙江北部；而青海、新疆南部、西藏、四川、重慶、云南、貴州、廣西、廣東、福建、海南、內蒙古少數(shù)地區(qū)和黑龍江部分地區(qū)屬于基本不發(fā)生區(qū)。我國內蒙古、新疆、遼寧等省市甜菜種植區(qū)均適合甜菜孢囊線蟲發(fā)生，對上述地區(qū)的進出口岸應加強甜菜孢囊線蟲的檢疫工作。

關鍵詞：適生性風險分析；甜菜孢囊線蟲；入侵線蟲；GARP；MAXENT

中圖分類號：S 41-30，S 432．45

甜菜孢囊線蟲(Heterodera schachtii Schmidt，1871)屬于側尾腺綱(Secernentea)，墊刃目(Ty-lenchida)異皮科(Heteroderidae)，異皮屬(Hetero-dern Schmidt，1871)，對甜菜具有毀滅性危害，是世界上最重要的植物病原線蟲之一。該線蟲起源于德國東部的Aschersleben附近，自1859年在德國由Schacht首次記錄，1871年由Schmidt描述以來，該線蟲在歐洲大部分甜菜種植區(qū)發(fā)生，幾乎傳遍了世界上所有的甜菜種植國，在世界范圍內給甜菜生產造成了嚴重的損失。在美國，每年由于線蟲病害所造成的甜菜產量的平均損失高達10％，僅在加利福尼亞州，甜菜孢囊線蟲病的發(fā)病面積達到了148 347 hm²。在歐洲國家由于甜菜孢囊線蟲造成的危害，每年的經濟損失已經超過了9 000萬歐元。甜菜孢囊線蟲的寄主范圍很廣，Steele于1965年試驗，發(fā)現(xiàn)它能侵染23個科95個屬的218種植物，主要發(fā)生在十字花科和藜科植物上。甜菜孢囊線蟲可以通過多種途徑進行傳播，孢囊脫落在土壤中，其內有大量的卵，可隨著土壤傳播，甜菜孢囊線蟲在幼蟲期寄生在寄主植物根內，可隨著植物的運輸而遠距離傳播。目前在我國還未見甜菜孢囊線蟲的報道，被列為檢疫性有害生物，該線蟲適宜溫暖地區(qū)發(fā)生，可忍受的氣候條件范圍很寬，適生性極強，因此，該線蟲對中國的嚴重威脅不容忽視。

Davis等對地中海禾谷孢囊線蟲(Heteroderalatipons)和咖啡根結線蟲(Meloidog．yne paranaen-sis)傳人美國進行了風險評估；Rajan和Arjun對大豆孢囊線蟲(H.glycsines)傳人東南亞國家的風險進行了定性分析。周立群對相似穿孔線蟲(Radopholus similis)在中國的適生區(qū)進行了GIS預測；王運生應用：BIOCLIM、CLIMEX、GARP、MAXENT等5種模型對相似穿孔線蟲適生性進行了比較分析。

本文采用了MAXENT和GARP2種方法對甜菜孢囊線蟲在中國的潛在分布區(qū)進行了預測，以期為進一步開展該線蟲在我國的分布區(qū)域測報、制定有效的檢疫措施和防治決策提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1資料來源

軟件資料：所用的GARP模型是基于GARP的桌面版(Desktop GARP v1.1.6)，可從www.life-mapper.org/desktopgarp/網上免費下載，MAX-ENT模型為3.0.6版，在MAXENT主頁下載(ht-tp://www.cs.princeton.edu/～schapire/max-ent/)。GIS軟件采用Arc／INFO v9.0，由中國科學院生態(tài)研究中心提供。

環(huán)境數(shù)據(jù)：本文所用環(huán)境數(shù)據(jù)均來自WORLD～CLIM(http://www/worldclim.org/)，其包含的環(huán)境因子變量見表1，空間分辨率為5 min(～10 kin)，下載的ASCII柵格數(shù)據(jù)在MAXENT中可直接應用，用Desktop GARP軟件配套的數(shù)據(jù)轉換程序Dataset manager將其轉換成GARP能夠識別的柵格數(shù)據(jù)格式。

地圖資料：從國家基礎地理信息系統(tǒng)(http://nfgis.nsdi.gov.cn/)下載獲得1:400萬的中國行政區(qū)劃圖，作為分析的地圖。

1.2甜菜孢囊線蟲分布數(shù)據(jù)的收集與處理

分布數(shù)據(jù)的獲取主要是通過查閱國內外公開發(fā)表的相關論文和物種分布數(shù)據(jù)庫(global biodiversityinformation facility，GBIF等)，找出甜菜孢囊線蟲已報道的發(fā)生分布地點，然后在地名數(shù)據(jù)庫[geographicnames database，GNDB]查找相應的經緯度，經核對位置后按GARP和MAXENT輸入文件格式錄入到相應的Excel表中，東經和北緯為正(+)一般省略，西經和南緯度數(shù)前要加“-”以示區(qū)別。

1.3研究方法

GARP模型預測：隨機選取75％的分布點作為訓練集，每次試驗運行(Runs)100次，選擇Atomic、Range、Negated Range、Logistie Regression 4種類型規(guī)則，其他參數(shù)為軟件默認值，環(huán)境數(shù)據(jù)利用表1中的環(huán)境變量，并根據(jù)Anderson提出的方法選擇最佳模型子集，預測分布地圖以ARC／INFO柵格格式導出。然后在Are／INFO中對選取的最佳子模型集(共10個)進行加和疊加，最后得到范圍值為[0～10]的柵格圖層，去除中國以外部分，并根據(jù)適生指數(shù)大小，將其劃為高風險區(qū)(8～10)、中風險區(qū)(5～7)、低風險區(qū)(1～4)、無風險區(qū)(0)，最后得到甜菜孢囊線蟲在中國地區(qū)的適生區(qū)圖。

MAXENT模型預測：MAXENT軟件運行界面跟Desktop GARP相似，所有操作和設置基本上均在主界面完成，MAXENT參數(shù)設置顯得更為簡便。跟GARP設置一樣，隨機選取25％的分布點作為測試集，剩余的作為訓練集，其他參數(shù)均為軟件默認值，環(huán)境數(shù)據(jù)利用表1中的環(huán)境變量，輸出格式為ASCII柵格圖層，導科入Are／INFO處理，同樣將其劃分為高風險區(qū)(30～69)、中風險區(qū)(6～29)、低風險區(qū)(1～5)、無風險區(qū)(0)，使預測結果分級顯示。

2結果

2.1用于本文預測的甜菜孢囊線蟲已有分布點

根據(jù)文獻記錄，查得甜菜孢囊線蟲全球分布點133個，具體分布如圖1所示。

2.2GARP方法分析結果

用GARP生態(tài)位模型對甜菜孢囊線蟲分布進行了預測，結果在Arc／INFC中進行分級顯示如圖

2所示：甜菜孢囊線蟲在中國的潛在適生區(qū)非常廣泛，覆蓋了遼寧、河北、山東、江蘇、安徽、山西、陜西、寧夏、新疆的中西部、內蒙古的南部、甘肅的東南部、浙江的部分地區(qū)、江西、湖北、重慶、貴州等省市。根據(jù)適生指數(shù)的大小，將適生區(qū)進一步劃分為高風險區(qū)、中風險區(qū)、低風險區(qū)、無風險區(qū)。

高風險區(qū)(8～10)：遼寧西部、內蒙古南部、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅東南部、河南、山東、江蘇、安徽、湖北、重慶、貴州北部；

中風險區(qū)(5～7)：新疆西北部、內蒙古西部、遼寧中部、湖南南部、江西中部；

低風險區(qū)(1～4)：新疆中部和東北部、吉林西部、浙江、安徽南部、福建、湖南、廣西、廣東北部、四川西部、西藏少數(shù)地區(qū)；

無風險區(qū)(0)：黑龍江、吉林東部、內蒙古東部、新疆南部、青海大部、西藏大部、云南、廣東南部、海南(圖2)。

2.3MAXENT方法分析結果

利用MAXENT生態(tài)位模型對甜菜孢囊線蟲在中國的預測結果顯示(圖3)：該線蟲在中國的分布主要集中在北方地區(qū)，包括河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、內蒙古、新疆以及吉林的西部地區(qū)、黑龍江的少數(shù)地區(qū)。根據(jù)適生指數(shù)大小，分級結果如下。

高風險區(qū)(30～69)：內蒙古南部、新疆西部、河北中南部、山西東北部、寧夏、甘肅北部；

中風險區(qū)(6～29)：北京、天津、陜西、山西大部、內蒙古西部和東南部、吉林西部、新疆北部；

低風險區(qū)(1～5)：河南、陜西南部、山東、內蒙古中東部、新疆中部、遼寧、吉林大部、黑龍江南部、江蘇、安徽、湖北、湖南、江西、浙江北部；

無風險區(qū)(O)：青海、新疆南部、西藏、四川、重慶、云南、貴州、廣西、廣東、福建、海南、內蒙古少數(shù)地區(qū)和黑龍江部分地區(qū)(圖3)。

3結論和討論

近些年來，許多研究者應用GARP生態(tài)位模型對物種的潛在適生區(qū)進行了分析，但大多數(shù)都采用從I)esktopGarp網站上下載的環(huán)境數(shù)據(jù)庫，而這些圖層分辨率低(僅為0.1°)，一個柵格就代表幾百平方公里的面積，其中的環(huán)境因子不均一；另外這個環(huán)境數(shù)據(jù)庫中的環(huán)境因子有限，只提供了14個環(huán)境因子。而本文所使用的這套環(huán)境數(shù)據(jù)無論在圖層分辨率還是環(huán)境因子上都明顯優(yōu)于其自帶的環(huán)境數(shù)據(jù)。然而本文所使用的環(huán)境數(shù)據(jù)Worldclim集中只有氣溫、濕度、降水等環(huán)境因子，缺少植被類型、土壤類型等其他環(huán)境因子，因此在應用生態(tài)位模型對外來物種風險評估中應考慮這些環(huán)境數(shù)據(jù)帶來的差異。

我國甜菜種植區(qū)域廣闊，從北緯22°～50°都能種植，主要種植區(qū)域在北緯40°以北地區(qū)。東北(黑龍江、吉林、遼寧)、華北(內蒙古、山西)和西北(新疆、甘肅、寧夏)地區(qū)是目前我國甜菜主要產區(qū)，山東、江蘇、陜西、河北等省也有少量種植。作者利用GARP和MAXENT兩種生態(tài)位模型對甜菜孢囊線蟲的分析結果表明：甜菜孢囊線蟲在中國的適生區(qū)非常廣泛，在17個省市的適生性非常高，適生范圍在26°N～48°N，77.6°E～136°E，幾乎所有甜菜主產區(qū)都是甜菜孢囊線蟲的適生區(qū)。根據(jù)適生值的范圍，分析出內蒙古南部、新疆西部、河北中南部、山西東北部、寧夏、甘肅北部等是高風險區(qū)；北京、天津、陜西、山西大部、內蒙古西部和東南部、吉林西部、新疆北部為中風險區(qū)；河南、陜西南部、山東、內蒙古中東部、新疆中部、遼寧、吉林大部、黑龍江南部、江蘇、安徽、湖北、湖南、江西、浙江北部為低風險區(qū)；其他地區(qū)為基本不發(fā)生區(qū)。從圖2和圖3可以看出，MAXENT預測的適生區(qū)結果與我國的甜菜產區(qū)相吻合，預測結果應當引起重視。GARP預測結果較MAXENT的范圍更廣一些，兩者最主要的差異是甜菜孢囊線蟲在中國的黑龍江、吉林分布以及分布南界上。由于甜菜孢囊線蟲可忍受的氣候條件范圍很寬，且其寄主范圍極廣，因此不能排除這些地方將來會受到甜菜孢囊線蟲侵入的可能性。在這些適生區(qū)內有大面積的甜菜種植，為甜菜孢囊線蟲定殖提供了良好的寄主。目前該線蟲在中國尚未見報道，入侵的可能性大，一旦侵入，定殖的可能性又極大，因此對這些地區(qū)的進出口岸應加強甜菜孢囊線蟲的檢疫工作。