李 涛，李泽华,余仲东，李 斌

(1四川省森林病虫防治检疫总站，四川 成都 610082；2西北农林科技大学 林学院，陕西 杨凌 712100)

美国白蛾(Hyphantriacunea)，又称秋幕毛虫、网幕毛虫，是一种世界性检疫害虫。它原产北美洲，1922年在加拿大最早发现，此后相继在美国、墨西哥局部地区发生。第二次世界大战期间(1940年之后)，随着地区间的物资运输从美洲扩散到欧洲的许多国家，先后入侵匈牙利、罗马尼亚、保加利亚、奥地利、原苏联、波兰和法国等国家。1945年传入日本，1957年传入韩国，1961年传入朝鲜，1979年传入中国。最早在我国与朝鲜交界处的辽宁省丹东地区发现，之后陆续传播扩散到山东(1981年)、陕西(1984年)、河北(1989年)、上海(1994年)、天津(1995年)、北京(2003年)、河南(2008年)、吉林(2010年)、江苏(2011年)、安徽(2012年)等省(市)[1]。李淑贤等[2]预测，美国白蛾可分布于我国21.20°-46.33°N，97.80°-132.11°E和36.81°-41.85°N，76.00°-94.66°E的广大地区。

美国白蛾食性非常杂，寄主植物几乎包括疫情区所有林木、果树、蔬菜、农作物、园林花卉以及杂草等，能够危害175～300种农林植物及野生植物[3-4]；适应性强，不取食15 d后仍然可以正常繁殖；繁殖量大，成虫产卵量高达1 800粒[5]；传播能力强，每年可自然扩散35～40 km，更可随货物、交通工具等进行远距离传播；缺乏原产地天敌的有效制约，常在新传入地暴发成灾，造成的经济损失重大[6]。我国政府高度重视美国白蛾的防控工作，自1979年发现以来，林业部或国家林业局分别于1984年、1996年、2004年、2013年连续4次将其列入全国森林植物检疫对象或全国林业检疫性有害生物名单，并作为重大林业有害生物在全国范围内组织开展了防治工作[1]。1998年，国家林业局启动了美国白蛾国家级治理工程，工程范围覆盖北京、天津、河北3省(市)的67个县(区)，工程治理取得明显成效。但近年来，美国白蛾出现了新的危害苗头，新疫点不断出现，发生面积明显反弹，危害程度不断加剧，扩散速度明显加快，因此做好美国白蛾在中国的分布预警和危险性评估，对于美国白蛾的防治工作具有重要意义。本研究基于MaxEnt模型，结合我国105个美国白蛾已发生区环境变量，按1∶400万尺度勾勒出四川省行政区划面要素，并计算美国白蛾在四川省的分布范围和分布面积，在此基础上，根据传统风险评价指标体系，评估了美国白蛾入侵四川省的风险，为尽早建立美国白蛾防控体系和应急预案提供依据。

1 材料与方法

1.1 美国白蛾适生性分析软件

MaxEnt软件是从其官方网站(http：//www.cs. princeton.edu/～schapire/maxent/)下载的。与MaxEent配合使用的GIS软件是美国Esri公司ArcGis软件。

1.2 美国白蛾分布的气候环境变量

气候环境变量数据下载于WorldClim(http ：//www.worldcfim.org/)，包括1950-2000年的温度、降水和海拔等20个变量因子。利用ArcGis提取中国行政区内环境变量并转化为MaxEnt模型需要的ASCII格式数据，根据计算机的模型运行能力和物种分布数据本身的准确度，选择WorldClim环境数据的空间分辨率为2.5 arc-min。根据MaxEnt模型自身附带的Jackknife刀切法对初始变量的重要性进行权重分析。

1.3 美国白蛾已知分布区确定

按照MaxEnt模型要求格式，整理所收集美国白蛾在我国的105个已知分布地点(来自当前文献资料及相关研究调查网站，包含了国内所有美国白蛾发生过的省区, 参考文献[7]和国家林业局2016年8号公告)。所得分布按照物种、经度、纬度(经度、纬度来自Google earth)的顺序在Excel中列出，并另存为MaxEnt可以识别的csv格式。

1.4 结果输出和模型准确性检验

根据已知分布区，选择MaxEnt模型中maxentResults.csv文件最适合已知分布区的阈值规则进行验证,并将预测结果ASC格式通过ArcMap软件进行转化，采用ROC曲线分析法[8]，计算AUC值,对预测模型的准确性进行检验[9-10]。

1.5 美国白蛾的适生性分析

用MaxEnt软件初步模拟出美国白蛾在中国的适生区，将结果导入ArcGis，之后根据比例尺为1∶400万的中国地图做底图进行校正，并单独勾勒出四川省的分布，利用ArcGis软件中的拓扑功能生成面要素，求出四川省适生区面积。中国行政区划数据来自国家基础地理信息网(http：//nfgis.nsdigov.cn/)，下载获得比例尺为1∶400万的中国国界及省界图。

1.6 美国白蛾在四川的风险分析

参照蒋青等[11]的评估体系，按目标层、准则层、指标层、评判指标进行分层赋值和综合评估，全面评估美国白蛾在四川省的风险状况。

2 结果与分析

2.1 美国白蛾适生区环境变量的权重

美国白蛾适生区环境变量权重分析表明，20个环境变量因子中，alt(海拔)、bio1(年平均温度)、bio5(最暖月最高温度)、bio10(最暖季度平均温度)、bio11(最冷季度平均温度)、bio6(最冷月最低温度)、bio8(最湿季度平均温度)、bio9(最干季度平均温度)、bio12(年均降水量) 9个环境因子为美国白蛾适生区范围的主要影响因子，其中最冷季度平均温度、海拔、最干季度平均温度对美国白蛾分布范围贡献最大(图1)。

2.2 美国白蛾在中国适生区预测

利用2.1节中得出的9个环境变量因子对美国白蛾在中国的适生区预测表明，美国白蛾在我国渤海湾、胶州半岛及东部沿海省区发生较为严重，并向西、向南逐渐深入扩散，新疆喀什、京津塘地区为发生区域(图2)，这与已报道的情况[7,12-13]基本吻合。

alt.海拔；bio1.年平均温度；bio2.昼夜温差月均值；bio3.等温性；bio4.温度季节变化标准差；bio5.最暖月最高温度；bio6.最冷月最低温度；bio7.年均温度变化范围；bio8.最湿季度平均温度；bio9.最干季度平均温度；bio10.最暖季度平均温度；bio11.最冷季度平均温度；bio12.年均降水量；bio13.最湿月降水量；bio14.最干月降水量；bio15.降水量变异系数；bio16.最湿季度降水量；bio17.最干季度降水量；bio18.最暖季度降水量；bio19.最冷季度降水量alt.Altitude；bio1.Average annual temperature；bio2.Average monthly temperature difference between night and day；bio3.Isothermal；bio4.Seasonal temperature standard deviation；bio5.Highest temperature of the warmest month；bio6.Lowest temperature of the coldest month；bio7.Average annual temperature range；bio8.Average temperature of the wettest season；bio9.Average temperature of the driest season；bio10.Average temperature of the warmest season；bio11.Average temperature of the coldest season；bio12.Average annual precipitation；bio13.Precipitation of the wettest month；bio14.Precipitation of the driest month；bio15.Precipitation variation coefficient；bio16.Precipitation of the wettest season；bio17.Precipitation of the driest season；bio18.Precipitation of the warmest season；bio19.Precipitation of the coldest season

红色表示已有分布，值越大越适生Red color means distributed areas,and bigger value means more adaptive

利用ROC曲线分析法对美国白蛾在中国的适生区预测结果进行准确性评价，结果表明，MaxEnt模型获得AUC平均值为0.949，明显高于随机概率值0.5，且AUC值处于0.9～1.0，表明预测结果准确可靠，环境变量与预测的物种地理分布模型之间相关性大(图3)。

图3 美国白蛾在中国适生区预测结果的AUC检测Fig.3 AUC test of Hyphantria cunea prediction in China

2.3 美国白蛾在四川省的适生区

通过图像校正后，得到四川省行政区划面要素(图4)。利用ArcGis软件求得四川省面积为48.3万km2，与实际面积48.6万km2相差0.3万km2，相对误差为0.6%，符合要求，并求得美国白蛾在四川省的适生区面积为11.52万km2，占全省计算总面积的23.85%。

图4 图像校正后的四川省行政区划图Fig.4 Verified map of Sichuan

由图5可知，除攀枝花市、甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州、凉山彝族自治州4个市(州)外，四川省其余各市几乎都是美国白蛾适生区，其中以成都市最为适宜美国白蛾生存。

绿色深度表示美国白蛾的适生程度Deep of color represents the adaptive of Hyphantria cunea

2.4 美国白蛾在四川省的风险评估

根据美国白蛾的生物学特性、传入可能性、危害与控制等因素进行综合评估，各评估因子详见表1。参照蒋青等[11]风险评估值计算公式：

P1= P11，

P3=0.4·P31+0.4·P32+0.2·P33，

P4=Max(P41，P42，P43)，

P5=(P51+P52+P53)/3，

表1 美国白蛾在四川的风险评估体系Table 1 Risk assessment index for Hyphantria cunea in Sichuan

3 结论与讨论

美国白蛾在中国的分布，很多学者采用不同的方法做了预测[2,13-14]，均得到相似的结果。李淑贤等[2]利用GARP适生性软件对美国白蛾在我国的适生区进行了预测，认为适生范围分布在21.20°-46.33°N， 76°-132.11°E的区域内。本研究预测结果涵盖了李淑贤等[2]的预测结果，同时范围还要更广泛，扩散趋势更明显，主要体现在发生的西南界上，增加了四川、海南、台湾地区，将新疆部分地区的分布等级进一步提高。这种差异可能与分析软件不同和分析中使用的变量因子有关。本研究采用最大熵模型MaxEnt，即自然条件下有害生物会尽可能大地寻找自己的适生范围[15-16]，利用9个影响美国白蛾自然分布的环境变量因子进行了适生区预测，扩大了目前国内该虫实际分布范围，提高了预测的准确性，研究结果还进一步预测了美国白蛾在四川不同县区的分布。虽然目前未在四川省内发现有美国白蛾分布，但四川省具备美国白蛾适生的自然地理条件、寄主成分和传播条件，因此极有可能遭到美国白蛾的入侵。本研究评估结果表明，美国白蛾在四川省属于中等危险性有害生物，其风险综合评价值为1.80。MaxEnt预测表明，除攀枝花市、甘孜藏族自治州、阿坝藏族羌族自治州、凉山彝族自治州4个市(州)外，四川省其余各市几乎都是美国白蛾适生区，其中成都市最为适宜美国白蛾生存。

目前，美国白蛾在我国呈快速扩散蔓延之势，截至2015年底，已有北京、天津、辽宁、吉林、河北、河南、山东、陕西、安徽、江苏等10个省(直辖市、自治区)共500多个县(区)(国家林业局公告2016第8号)遭到美国白蛾的入侵危害，造成了巨大损失。随着我国经济建设的加快和物流贸易的频繁，美国白蛾极有可能向内陆省份扩散。与四川省毗邻的陕西省在1984年就发现美国白蛾危害，经过多年艰苦的防治得到有效控制，并没有翻越秦岭侵入四川[17]。美国白蛾具有繁殖能力强、寄主广、食性杂、传播快、耐饿性强、危害严重、天敌跟进慢等特点[18-21]，已引起各级政府部门的高度重视，做好美国白蛾的监测和预警分析势在必行。四川地处长江上游，是全国森林资源大省、生态建设大省、林业经济大省和物种保护大省。全省林地面积2 400万hm2，居全国第3位；森林蓄积17.3亿m3，居全国第3位；森林面积1 733 万hm2，居全国第4位；森林覆盖率36%，是全球生态多样性的热点地区之一，也是长江上游生态安全屏障，生态区位性极其重要。一旦遭到美国白蛾入侵，很难根除，后果会很严重。因此，四川省应提前做好美国白蛾的风险评估和预警分析，在美国白蛾适生区加大检疫检验力度，严防死守，确保该虫不侵入、不扩散、不危害，尽早建立美国白蛾防控体系和应急预案，并加强美国白蛾宣传力度，做好技术储备，打赢这场人与白蛾的防控战争。

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