梁 亮， 余 慧，， 劉星月， 張俊華， 陳乃中， 楊 定＊＊

（1.中國農業(yè)大學農學與生物技術學院，北京 100193； 2.中國檢驗檢疫科學研究院，北京 100029）

蘋果蠹蛾［Cydiapomonella（L.）］隸屬于鱗翅目，卷蛾科（Tortricidae），原產地為歐洲東南部，而目前除日本外，在世界各國蘋果產地均有分布［1］。主要為害仁果類的蘋果、梨、沙果和核果類的桃、杏［2］。我國自1953年在新疆庫爾勒首次發(fā)現蘋果蠹蛾以來，其發(fā)生地一直僅限于新疆，但于1986年開始傳入甘肅省酒泉地區(qū)［3］。目前，已有新疆、甘肅、內蒙古、黑龍江、寧夏5省區(qū)發(fā)現蘋果蠹蛾疫情，發(fā)生面積32.67萬hm2，每年造成的經濟損失達9.61億元［4］。

CLIMEX是通過某物種已知地理分布區(qū)域的氣候參數來模擬預測其潛在的地理分布和相對豐度的動態(tài)模擬模型。物種對該地區(qū)氣候條件的適合程度由生態(tài)氣候指數（ecoclimatic index，EI）表示，EI的取值范圍為0～100。EI值越小，表明該地區(qū)氣候條件不適合物種生存，EI值越大，表明該地區(qū)的氣候條件越適合物種建立種群［5］。ArcGIS是由美國環(huán)境系統(tǒng)研究所（Environmental Systems Research Institute，ESRI）開發(fā)的地理信息系統(tǒng)平臺，是世界上應用最廣泛的GIS軟件之一，利用其強大的空間插值分析功能可以將屬性數據與空間數據完善地結合起來［6］。

本研究采用CLIMEX 2.0的地點比較模型和ArcGIS分析相結合的預測方法，分析了蘋果蠹蛾在我國的適生范圍與適生程度，旨在為農林業(yè)植物檢疫部門及時采取相應措施控制蘋果蠹蛾的進一步擴散提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 基礎資料

1.1.1 蘋果蠹蛾生物學資料

蘋果蠹蛾的發(fā)育起點溫度為9℃，生長發(fā)育的適宜溫度為15～30℃，且溫度低于11℃或高于32℃時不利于其生長發(fā)育。6－9月平均月降水量如大于150mm，會引起初孵幼蟲大量死亡，蘋果蠹蛾也很難生存［7］。不同蟲態(tài)或生理狀態(tài)對低溫的抗性不同，卵和非滯育性幼蟲對低溫較敏感，而滯育性幼蟲則有較強的抗低溫能力，只有當溫度非常低（－20～－27℃）時，才能導致大量滯育幼蟲死亡。同樣，蘋果蠹蛾也有較強的抗高溫能力，當溫度達到33℃時，幼蟲發(fā)育受影響，但只有當溫度超過38℃時，才能造成大量幼蟲死亡［3］。蘋果蠹蛾完成一個世代所需的有效積溫為441.3日度［8］。

1.1.2 氣象和地理數據

本研究所使用的CLIMEX 2.0軟件帶有2 892個全球氣象站點的數據資料，其中通過整理中國國家氣象信息中心提供的氣象站點數據，利用CLIMEX 2.0后臺氣象數據庫（MetManager）將軟件原有的中國氣象站點數由86個增加到760個。氣象數據包括我國1971－2000年的每月最高日溫和最低日溫的平均值、每月總降水量和每月09：00和15：00的日空氣相對濕度等關鍵氣候數據。

根據 CABI（Centre Agriculture Bioscience International）和美國華盛頓州立大學果樹研究與推廣中心（Washington State University Tree Fruit Research ＆Extension Center）發(fā)布的蘋果蠹蛾世界分布資料并結合相關資料［8－10］，明確了蘋果蠹蛾在全球的地理分布情況（圖1）。電子地圖來源于中國基礎信息系統(tǒng)網站，比例尺為1：4 000 000的中國國界、省界圖。

圖1 全球蘋果蠹蛾已知分布區(qū)（來源：http：∥ipmnet.org／Codling Moth.）

1.2 研究方法

根據蘋果蠹蛾的生物學資料并參考CLIMEX 2.0自帶模板的參數值，初步設定CLIMEX分析所需要的參數，然后根據蘋果蠹蛾在全球的實際分布反復調試模型的參數值，使蘋果蠹蛾在全球的分布范圍與實際情況達到最大限度的擬合，最終確認適用于蘋果蠹蛾適生性分析的CLIMEX參數并運用修正后的CLIMEX參數值計算我國760個氣象站點的EI值。當EI＝0時為非適生區(qū)，表示該地區(qū)的氣候條件不適合蘋果蠹蛾的生存。當EI＞0時為適生區(qū)，表示該地區(qū)的氣候條件適合蘋果蠹蛾的種群生長。按照以往確定適生性評判標準的經驗，將適生區(qū)EI值劃分為高、中、低3個等級，以此反映出蘋果蠹蛾在適生區(qū)的適生程度：0＜EI≤10為低度適生區(qū)，表示蘋果蠹蛾在該地區(qū)可定殖，但屬于限制性分布；10＜EI≤20為中度適生區(qū)，表示蘋果蠹蛾在該地區(qū)較易定殖；EI＞20為高度適生區(qū)，表示蘋果蠹蛾在該地區(qū)極易定殖。最后利用ArcGIS空間分析模塊（spatial analyst）中的反距離權重插值方式（IDW，inverse distance weighted）進行柵格插值分析，以插值點與樣本點間的距離為權重進行加權平均，對鄰近區(qū)域的每個采樣點值平均運算獲得內插單元值，設插值單元大小為0.2，搜索距離（distance）中包含點數（number of points）由初始值12調整為5，其他插值參數為默認值，完成CLIMEX預測值從點到面的轉換，從而得到蘋果蠹蛾在我國的適生區(qū)和適生程度。

2 結果與分析

2.1 CLIMEX模型參數的確定

CLIMEX 2.0一共預設了42個生物學參數，依據蘋果蠹蛾的生物學資料和已知的世界地理分布情況，本研究只使用了其中18個參數項。通過不斷的調整和擬合，同時考慮灌溉因素在調節(jié)干旱地區(qū)果園氣候小環(huán)境方面起到的重要作用，因此在CLIMEX參數調試過程中增加了夏季1.5mm／d，冬季0mm／d的灌溉數據，最終確定了所使用的18個CLIMEX參數項的參數值（表1）。

2.2 蘋果蠹蛾在我國的適生區(qū)域與適生程度

根據表1所示的CLIMEX參數值和適生程度評判標準，針對我國的氣候條件預測分析了蘋果蠹蛾在我國的適生范圍與適生程度。在我國的760個氣象站點中，EI＞0的站點有423個，占全國站點的55.7%；EI≥10的站點達到了362個，約占適生站點總數的85.6%。利用ArcGIS的空間插值分析功能，將CLIMEX預測得到的EI值進行插值分析，得到蘋果蠹蛾在我國的潛在適生區(qū)及其適生程度（圖2）。

從圖2中可以看出：蘋果蠹蛾在我國的適生區(qū)域較為廣泛。中高度適生區(qū)（EI≥10）主要包括黑龍江、內蒙古、山西、寧夏、甘肅，吉林、北京、陜西、新疆、西藏的大部分地區(qū)，遼寧西部、河北西部和北部、青海北部、云南北部、四川西部、貴州西部及山東沿海地區(qū)；低度適生區(qū)（0＜EI≤10）主要包括天津、山東（除沿海地區(qū)）、遼寧西部、河北東部、青海南部、貴州東部、浙江和福建中部、重慶南部、河南北部；非適生區(qū)（EI＝0）主要包括上海、廣東、海南、臺灣，江蘇、安徽、江西、湖北、廣西的大部分地區(qū)，河南南部、四川東部和湖南的北部。

表1 預測蘋果蠹蛾分布區(qū)的CLIMEX參數

圖2 蘋果蠹蛾在我國的潛在適生區(qū)及其適生程度

3 討論

3.1 軟件的應用

CLIMEX是使用物種生長發(fā)育的生物學數據，并通過該物種已知的分布區(qū)，不斷調整氣候參數及參數值的大小，來確定某一地區(qū)的生態(tài)氣候指數（EI），并以EI值來描述該物種對某一地區(qū)的綜合適合度［11］。因此研究對象生物學資料的豐富程度和已知地理分布準確性，決定著預測結果的可靠性。本研究中蘋果蠹蛾的生物學資料較為豐富［3，12］。結合CABI和美國華盛頓州立大學果樹研究與推廣中心發(fā)布的蘋果蠹蛾地理分布進行適生性分析，并在CLIMEX 2.0預測結果的基礎上，運用地理信息系統(tǒng)ArcGIS的插值功能，彌補了CLIMEX只能進行點預測的不足，完成了預測結果從點到面的轉換。

利用CLIMEX研究生物適生性時，一般把EI＝30作為劃分高度適生區(qū)的閾值［5］，但在對多種生物的適生性分析研究中發(fā)現此閾值設置偏高。目前普遍接受EI＝10作為劃分中度適生區(qū)的閾值［13－16］。在近年來國內的適生性研究中，主要通過參考報道的生物發(fā)生為害嚴重地區(qū)的EI值來設置高度適生區(qū)的閾值［13－16］，此方法雖具有一定的客觀依據，但受限于文獻資料內容描述的準確性，還是會存在一定的主觀判斷而影響了適生程度標準劃分的客觀性?？紤]用EI值作為劃分生物適生程度的量化標準，其對所有生物具有普遍適用性，因此可以通過對以往生物適生性研究中劃分的適生程度標準進行分析總結，得到一組普遍適用于生物適生性分析的劃分適生程度的閾值標準。

3.2 研究結果的驗證

目前我國已知蘋果蠹蛾發(fā)生地僅限于新疆、甘肅、寧夏、內蒙古、黑龍江5省區(qū)，這些地區(qū)均在本預測范圍之中。根據我國文獻，認為蘋果蠹蛾最早傳入我國的新疆地區(qū)，然后擴散到甘肅地區(qū)，并在新疆的庫爾勒、輪臺、庫車、沙雅、新和、拜城、溫宿、阿克蘇、伽師、喀什、莎車、墨玉、和闐、克州、和田、塔城、伊犁、烏魯木齊、阿勒泰、瑪納斯、吐魯番、鄯善［3，17－19］和甘肅的敦煌、瓜州、安西、玉門、酒泉、金塔、張掖、高臺、山丹、武威、民勤、金昌、蘭州、白銀、平涼［3，19－20］等地區(qū)危害。在上述甘肅和新疆兩省區(qū)的37個分布地區(qū)中，CLIMEX在其中23個地區(qū)存在氣象站點，在這23個站點的EI值中，EI≥10的站點有22個，僅吐魯番的EI＝2（表2）。作為蘋果蠹蛾疫區(qū)的吐魯番，CLIMEX預測的EI值較其他疫區(qū)站點的EI值偏低，其原因主要是吐魯番盆地屬于獨特的暖溫帶干旱荒漠氣候。主要特點是干燥、高溫、多風。若僅考慮氣候因素，熱脅迫（HS＝59）是造成該地區(qū)EI值偏低的主要原因，但考慮到人類農事活動（如栽培、覆草等）對該地區(qū)環(huán)境微氣候的改變，可能為蘋果蠹蛾的定殖創(chuàng)造了較為適宜的微氣候條件。CLIMEX預測的蘋果蠹蛾在新疆和甘肅兩省區(qū)23個站點的EI值全部大于0，說明這23個地點是蘋果蠹蛾的潛在適生區(qū)。

表2 CLIMEX擬合的蘋果蠹蛾在新疆和甘肅部分地區(qū)的EI值

3.3 限制因子

通過對比分析CLIMEX軟件對蘋果蠹蛾的潛在分布結果與蘋果蠹蛾在世界范圍內的實際分布情況，可以發(fā)現蘋果蠹蛾能夠出現在溫暖干燥的地中海地區(qū)，也能夠在寒冷干燥的北歐地區(qū)存活，但在南北回歸線之間的非洲南部、澳大利亞北部等高溫多雨地區(qū)未見分布。由于蘋果蠹蛾具有較強的抗高溫能力，可以得出結論：濕度是影響蘋果蠹蛾分布的主要限制因子，同時熱－濕脅迫的影響對蘋果蠹蛾在高溫多雨地區(qū)的分布也起到了一定的限制作用。

3.4 寄主影響

氣候因素和非氣候因素（諸如寄主、天敵等）共同決定著生物的適生性區(qū)域。CLIMEX軟件僅考慮氣候因素對生物適生區(qū)的影響，因此在使用該軟件預測生物適生區(qū)時，還要綜合考慮寄主和天敵等非氣候因素的影響，以提高CLIMEX預測的可靠性。本研究中的研究對象蘋果蠹蛾除主要為害蘋果和梨外，其寄主還包括野蘋果、蘋果梨、香梨、海棠、山楂、野山楂、櫻桃、核桃、胡桃、石榴、李、油桃、榅桲、板栗屬、無花果屬等 多種果樹［1－3，18，21－26］，其寄主在我國廣泛分布，因此本研究中寄主植物分布對蘋果蠹蛾適生區(qū)范圍沒有限制作用。

3.5 防控措施建議

我國是世界蘋果生產大國，種植面積和產量居世界第一。我國蘋果生產主要有渤海灣（魯、冀、遼、京、津）、西北黃土高原（陜、甘、晉、寧、青）、黃河故道（豫、蘇、皖）和西南冷涼高地（云、貴、川）四大產區(qū)［27］，其中渤海灣和西北黃土高原2個產區(qū)的蘋果栽培面積約占全國蘋果總面積的78%，產量約占蘋果總產量的80%，是我國蘋果的兩大優(yōu)勢產區(qū)［28］。

蘋果是蘋果蠹蛾的主要寄主之一。從研究結果可以看出，我國蘋果四大產區(qū)的大部分地區(qū)是蘋果蠹蛾的適生區(qū)。尤其渤海灣和西北黃土高原兩大蘋果產區(qū)的陜西、山西和河北3省的大部分地區(qū)在蘋果蠹蛾中高度適生區(qū)域內，又與我國發(fā)現蘋果蠹蛾疫情的甘肅、寧夏和內蒙古相鄰近，蘋果蠹蛾一旦傳入陜西、山西和河北3省的蘋果栽培地區(qū)就極易定殖，若進一步擴散，很可能對我國的蘋果生產帶來毀滅性的打擊。因此必須進一步加強對蘋果蠹蛾的檢疫力度，防止其傳入和擴散。1）加強檢疫措施。對進口的水果特別是蘋果及其包裝材料要進行嚴格的現場檢疫和處理，嚴防蘋果蠹蛾的傳入；對從新疆、甘肅、寧夏、內蒙古、黑龍江等疫區(qū)輸入保護區(qū)的水果及相關產品必須嚴格檢疫，發(fā)現疫情立即采取處理措施。2）加強蘋果蠹蛾的監(jiān)測。根據蘋果蠹蛾在我國的適生區(qū)分布情況，重點對蘋果蠹蛾的中高度適生區(qū)所在省（市、區(qū)）開展普查工作，真實上報調查結果，以便有關部門及時掌握種群動態(tài)，防止其進一步擴散。3）加強檢疫宣傳。各級檢疫部門和檢疫工作人員要加強對蘋果蠹蛾防除的宣傳力度，以增強水果生產部門及果農對蘋果蠹蛾的防范意識。

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