黃 芳，張文俊，張建成，吳志毅

(1.浙江省檢驗(yàn)檢疫科學(xué)技術(shù)研究院，浙江 杭州 310016； 2.湖州海關(guān)，浙江 湖州 313010； 3.臺(tái)州海關(guān)，浙江 臺(tái)州 318000； 4.嘉興海關(guān)，浙江 嘉興 314001)

石蒜綿粉蚧(PhenacoccussolaniFerris)最早記錄見于北美，隨后逐漸擴(kuò)散至中美洲、南美洲；目前，該蟲在歐洲、非洲、亞洲、大洋洲均有分布。石蒜綿粉蚧適生性強(qiáng)、食性廣，不僅取食蔬菜、園藝花卉等觀賞性植物，還可為害中草藥，甚至煙草[1]。目前，該蟲的寄主植物涉及30多科，包括茄科、菊科、爵床科、石蒜科、豆科、姜科、番杏科、五加科、蘭科等，偏好景天科、大戟科等多肉植物[2]。

2014年，石蒜綿粉蚧隨境外景天科多肉植物進(jìn)入我國境內(nèi)時(shí)被江蘇出入境檢驗(yàn)檢疫部門首次截獲[3]，此后在全國范圍內(nèi)，特別是在入境種苗、水果等植物及植物產(chǎn)品上，該蟲被截獲的數(shù)量批次日漸提高。2015年2月，國家檢驗(yàn)檢疫部門發(fā)布《進(jìn)出境動(dòng)植物檢驗(yàn)檢疫風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警表》，對關(guān)于嚴(yán)防石蒜綿粉蚧隨郵寄的多肉植物非法進(jìn)境進(jìn)行警示通報(bào)。自此，石蒜綿粉蚧逐漸引起國內(nèi)農(nóng)業(yè)部門及科研人員的關(guān)注。目前，國內(nèi)部分學(xué)者已針對其傳入我國的風(fēng)險(xiǎn)開展了初步研究。鄭斯竹等[3]利用有害生物風(fēng)險(xiǎn)性分析程序，計(jì)算了石蒜綿粉蚧在我國的綜合風(fēng)險(xiǎn)值為2.085，認(rèn)為該蟲具高危風(fēng)險(xiǎn)。然而，尚未有相關(guān)報(bào)道涉及其在我國的適生區(qū)分析。本文將基于BIOCLIM模型對石蒜綿粉蚧在我國的適生區(qū)進(jìn)行分析，以此為針對該蟲的嚴(yán)防嚴(yán)控提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)收集與處理

石蒜綿粉蚧的分布數(shù)據(jù)：從數(shù)據(jù)庫CABI-Crop Protection Compendium 2007(http://www.gbif.org)中初步獲得石蒜綿粉蚧在全球的分布點(diǎn)，再從ISI/web of knowledge、Google學(xué)術(shù)、百度學(xué)術(shù)等科研資源庫中查閱國內(nèi)外涉及石蒜綿粉蚧的文獻(xiàn)報(bào)道，以獲得石蒜綿粉蚧在全球的已知記錄分布點(diǎn)。將各分布點(diǎn)輸入GPSspg在線地圖(http://www.gpsspg.com/maps.htm)，獲得各分布點(diǎn)的經(jīng)緯度，記錄備用。

BIOCLIM生物氣候信息：從BioClim網(wǎng)站(http://worldclim.org/bioclim)獲得生物氣候數(shù)據(jù)，包括19個(gè)生物氣候變量。從DIVA-GIS網(wǎng)站(http://www.diva-gis.org/)下載獲得分析軟件。

其他信息：從國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)(http://nfgis.nsdi.gov.cn/)下載國家行政區(qū)劃圖。

1.2 關(guān)鍵生物氣候變量選取

參考周奕景等[4]的方法，利用DIVA-GIS軟件，通過Bioclim/Domain模型分析獲得石蒜綿粉蚧發(fā)生分布點(diǎn)的19個(gè)生物氣候數(shù)據(jù)；利用SPSS軟件，通過因子分析模塊對以上影響參數(shù)進(jìn)行主成分分析，獲得影響石蒜綿粉蚧分布的主要影響因子。

1.3 適生性分析

石蒜綿粉蚧適生區(qū)分析軟件為DIVA-GIS，分析模型為該軟件自帶的BIOCLIM生態(tài)位模型，石蒜綿粉蚧適生性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)為6級，分別為：非適生區(qū)(發(fā)生概率=0%)、低度適生區(qū)(0%<發(fā)生概率≤2.5%)、較低度適生區(qū)(2.5%<發(fā)生概率≤5%)、中度適生區(qū)(5%<發(fā)生概率≤10%)、較高度適生區(qū)(10%<發(fā)生概率≤20%)、高度適生區(qū)(發(fā)生概率>20%)。預(yù)測所得的分布圖采用軟件自帶的Design模塊進(jìn)行編輯和保存。

1.4 模型的AUC值

受試者工作特征曲線(ROC)在評價(jià)生態(tài)位模型預(yù)測效果方面具有十分重要的意義[5]。ROC曲線下面積AUC(area under curve)的大小作為模型預(yù)測準(zhǔn)確度的衡量指標(biāo)，AUC數(shù)值取值范圍為[0，1]，AUC值為0.5～0.7，說明預(yù)測結(jié)果可靠性低；AUC值為0.7～0.9，說明預(yù)測結(jié)果可靠性中等；AUC值在0.9以上則視為預(yù)測結(jié)果可靠性高。從已知的分布點(diǎn)中隨機(jī)選取15個(gè)分布點(diǎn)作為訓(xùn)練集，在未分布國家范圍內(nèi)隨機(jī)選取11個(gè)地點(diǎn)與余下5個(gè)已知分布點(diǎn)合成為驗(yàn)證集。以訓(xùn)練集為原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)進(jìn)行模型分析驗(yàn)證集中的分布點(diǎn)預(yù)測值；通過SPSS繪制ROC曲線以計(jì)算AUC值。

2 結(jié)果與分析

2.1 石蒜綿粉蚧在全球的現(xiàn)有分布點(diǎn)及影響其分布的主要環(huán)境因子

石蒜綿粉蚧在全球的分布廣泛，文獻(xiàn)報(bào)道其分布于北美洲的加拿大、墨西哥、美國，中南美洲的巴西、厄瓜多爾、危地馬拉、秘魯、波多黎各、委內(nèi)瑞拉、荷屬安的利斯群島、特立尼達(dá)和多巴哥，非洲的南非、佛得角、津巴布韋、基里巴斯，歐洲的意大利、西班牙，亞洲的新加坡、越南、泰國、伊朗、土耳其、以色列、印度和中國，大洋洲的夏威夷群島和馬紹爾群島[3]?？刹樵儷@得的具體分布位點(diǎn)有19個(gè)，將石蒜綿粉蚧在全球的分布點(diǎn)在軟件中進(jìn)行標(biāo)注，得到石蒜綿粉蚧在全球的現(xiàn)有分布圖(圖1)，其中北美洲1個(gè)點(diǎn)，亞洲18個(gè)點(diǎn)。

圖1 石蒜綿粉蚧在全球的已報(bào)道分布點(diǎn)(部分點(diǎn)重合)Fig.1 Recorded locations of Phenacoccus solani in the world (some points overlapped)

對已知分布點(diǎn)的19個(gè)生物氣候變量進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如表1所示。根據(jù)結(jié)果，選取6個(gè)具有較大貢獻(xiàn)率值的環(huán)境因子，分別是bio1、bio5、bio6、bio9、bio11、bio14，分別代表年平均氣溫、最熱月份最高氣溫、最冷月份最低氣溫、最干季平均氣溫、最冷季平均氣溫、最干月份降水量。

2.2 石蒜綿粉蚧在全球的潛在分布區(qū)

基于石蒜綿粉蚧現(xiàn)有分布數(shù)據(jù)及對應(yīng)的生物氣候變量，通過BIOCLIM模型進(jìn)行分析預(yù)測，得到石蒜綿粉蚧在全球的潛在地理分布圖(圖2)。通過國家地圖對比，石蒜綿粉蚧在全球的高度適生區(qū)主要集中在濕潤的溫?zé)釒^(qū)域，遍及六大洲包括北美南部、南美洲大部分、非洲中部及以南、歐洲地中海沿岸和亞洲大部分，尤其是東亞和東南亞、南亞和西南亞以及中亞等地區(qū)。中低度適生區(qū)包括歐洲中北部和北美中部等。通過對比，模型預(yù)測的分布與現(xiàn)有的模糊分布區(qū)域基本一致。預(yù)測結(jié)果可靠性ROC曲線評價(jià)見圖3，AUC值為0.9，說明該模型預(yù)測結(jié)果可靠。

表1 環(huán)境因子變量對石蒜綿粉蚧分布的影響系數(shù)

Table 1 Correlation coefficient of environmental factors related to the distribution ofPhenacocccussolani

變量代碼Code環(huán)境變量Environmental variable相關(guān)系數(shù)Correlation coefficientbio1年平均氣溫Annual mean temperature0.992bio2晝夜溫差月均值Mean diurnal range0.883bio3晝夜溫差與年溫差比Isothermality0.871bio4溫度變化方差Temperature seasonality0.954bio5最熱月份最高氣溫Max temperature of the warmest month0.981bio6最冷月份最低氣溫Min temperature of the coldest month0.998bio7年溫變化范圍Temperature annual range0.966bio8最濕季平均氣溫Mean temperature of the wettest quarter0.920bio9最干季平均氣溫Mean temperature of the driest quarter0.990bio10最暖季平均氣溫Mean temperature of the warmest quarter0.977bio11最冷季平均氣溫Mean temperature of the coldest quarter0.981bio12年降水量Annual precipitation0.971bio13最濕月份降水量Precipitation of the wettest month0.830bio14最干月份降水量Precipitation of the driest month0.981bio15降雨量變化方差Precipitation seasonality0.763bio16最濕季降水量Precipitation of the wettest quarter0.906bio17最干季降水量Precipitation of the driest quarter0.952bio18最熱季降水量Precipitation of the warmest quarter0.783bio19最冷季降水量Precipitation of the coldest quarter0.892

圖2 BIOCLIM模型預(yù)測的石蒜綿粉蚧在全球的潛在地理分布Fig.2 Prediction of potential distribution of Phenacoccus solani in the world in BIOCLIM model

圖3 石蒜綿粉蚧BIOCLIM模型預(yù)測結(jié)果的AUC值Fig.3 AUC value of prediction in BIOCLIM model for Phenacoccus solani distribution in the world

2.3 石蒜綿粉蚧在中國的潛在分布區(qū)

根據(jù)模型分析結(jié)果，我國大部分非常適合石蒜綿粉蚧的生存分布(圖4)，高度適生區(qū)為江淮、黃淮及長江中下游，包括海南、貴州、四川東部、廣西、廣東、湖南、湖北、河南、河北南部、安徽、江西、福建、浙江等省區(qū)。中低度適生區(qū)為西南大部、西北部分及東北南部，包括云南、新疆、西藏、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、陜西、遼寧等部分區(qū)域。預(yù)測結(jié)果中的地區(qū)幾乎涵蓋了我國境內(nèi)所有的糧食、油料及經(jīng)濟(jì)作物的集中種植區(qū)，特別是長江中下游區(qū)域，部分省區(qū)幾乎全境都是石蒜綿粉蚧的高度適生區(qū)域。

3 討論

近年來，南亞世界性棉花產(chǎn)區(qū)，如印度、巴基斯坦等地，棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)生毀滅性災(zāi)害；經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，是由扶桑綿粉蚧與石蒜綿粉蚧共發(fā)生導(dǎo)致[6]。針對扶桑綿粉蚧的適生區(qū)研究結(jié)果顯示，扶桑綿粉蚧在全球的潛在地理分布區(qū)集中于北美洲中部和南部、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(qū)域、大洋洲大部等區(qū)域[7]。本文結(jié)果表明，石蒜綿粉蚧在全球的適生區(qū)與扶桑綿粉蚧的適生區(qū)大體上相同，這一結(jié)論與兩者共發(fā)生的觀察結(jié)果是相一致的。徐家文等[7]研究表明，影響扶桑綿粉蚧的生物氣候變量主要為月平均溫度、最冷月最低溫度和最熱月最高溫度三個(gè)參數(shù)；本文主成分分析結(jié)果表明，該三項(xiàng)亦是影響石蒜綿粉蚧分布的主要因子，除此外最干季平均氣溫、最冷季平均氣溫、最干月份降水量三項(xiàng)參數(shù)的影響系數(shù)也很高。這可能與兩者使用的分析方法不同有關(guān)，但其中主要結(jié)果的一致性以及本文針對模型做的AUC校驗(yàn)值，都證明了本文預(yù)測值的可靠性。另研究發(fā)現(xiàn)，石蒜綿粉蚧與扶桑綿粉蚧的生物學(xué)特性(除繁殖方式外)基本一致[8]，這也可能是造成上述結(jié)果的原因之一。

石蒜綿粉蚧與扶桑綿粉蚧的食性廣、抗逆性強(qiáng)，兩者在生物學(xué)上的主要區(qū)別是前者是營孤雌生殖[8]而后者是營兩性生殖[9]。昆蟲孤雌生殖的方式是造成農(nóng)林災(zāi)害的一個(gè)重要因素[10]，營孤雌生殖的外來生物個(gè)體更易在陌生環(huán)境中發(fā)展種群，據(jù)此推測在其他條件相同的前提下，石蒜綿粉蚧個(gè)體成功建立種群的幾率較扶桑綿粉蚧更高。本文結(jié)果表明，石蒜綿粉蚧對我國大部分地區(qū)具有極高的入侵風(fēng)險(xiǎn)，一旦該蟲成功入侵并定殖，其災(zāi)化的可能性極高，將對當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)及林業(yè)生產(chǎn)造成巨大的威脅。這與其近緣種扶桑綿粉蚧“對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所具有的重大威脅性”的研究結(jié)論是相一致的。目前，石蒜綿粉蚧在我國的分布呈現(xiàn)偶發(fā)性及零星分布等特點(diǎn)，尚未出現(xiàn)明顯的區(qū)域定殖的現(xiàn)象；但較頻繁地在出入境貿(mào)易中被檢疫截獲。因此，針對石蒜綿粉蚧，加強(qiáng)境外與境內(nèi)的植物和植物產(chǎn)品特別是苗木和花卉的檢疫迫在眉睫。

圖4 BIOCLIM模型預(yù)測的石蒜綿粉蚧在中國的潛在地理分布(南海群島地區(qū)預(yù)測值缺)Fig.4 Prediction of potential distribution of Phenacoccus solani in China in BIOCLIM model (prediction in the South China Sea region was vacancy)

外來物種成功入侵并定殖于新生境，不僅取決于其對當(dāng)?shù)貧夂蚣爸参锏哪褪苄约斑m應(yīng)性，還受其與當(dāng)?shù)赝鷳B(tài)位生物的競爭及營養(yǎng)鏈的上下級關(guān)系等因素的影響。研究表明，生物因子與非生物因子的協(xié)同作用對外來物種的入侵也具有一定的影響。石蒜綿粉蚧受該協(xié)同作用的影響尚未明確，本文的分析結(jié)果也主要基于溫度、濕度、降水等常見環(huán)境變化。因此，下一步研究將考慮石蒜綿粉蚧的生物學(xué)適生性，從而對其在我國的潛在分布及其擴(kuò)散的可能性進(jìn)行補(bǔ)充分析。