苹果蠹蛾在中国的适生性分析＊

2010-06-12刘星月张俊华陈乃中

植物保护 2010年4期

梁亮，余慧，，刘星月，张俊华，陈乃中，杨定＊＊

（1.中国农业大学农学与生物技术学院，北京 100193； 2.中国检验检疫科学研究院，北京 100029）

苹果蠹蛾［Cydiapomonella（L.）］隶属于鳞翅目，卷蛾科（Tortricidae），原产地为欧洲东南部，而目前除日本外，在世界各国苹果产地均有分布［1］。主要为害仁果类的苹果、梨、沙果和核果类的桃、杏［2］。我国自1953年在新疆库尔勒首次发现苹果蠹蛾以来，其发生地一直仅限于新疆，但于1986年开始传入甘肃省酒泉地区［3］。目前，已有新疆、甘肃、内蒙古、黑龙江、宁夏5省区发现苹果蠹蛾疫情，发生面积32.67万hm2，每年造成的经济损失达9.61亿元［4］。

CLIMEX是通过某物种已知地理分布区域的气候参数来模拟预测其潜在的地理分布和相对丰度的动态模拟模型。物种对该地区气候条件的适合程度由生态气候指数（ecoclimatic index，EI）表示，EI的取值范围为0～100。EI值越小，表明该地区气候条件不适合物种生存，EI值越大，表明该地区的气候条件越适合物种建立种群［5］。ArcGIS是由美国环境系统研究所（Environmental Systems Research Institute，ESRI）开发的地理信息系统平台，是世界上应用最广泛的GIS软件之一，利用其强大的空间插值分析功能可以将属性数据与空间数据完善地结合起来［6］。

本研究采用CLIMEX 2.0的地点比较模型和ArcGIS分析相结合的预测方法，分析了苹果蠹蛾在我国的适生范围与适生程度，旨在为农林业植物检疫部门及时采取相应措施控制苹果蠹蛾的进一步扩散提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 基础资料

1.1.1 苹果蠹蛾生物学资料

苹果蠹蛾的发育起点温度为9℃，生长发育的适宜温度为15～30℃，且温度低于11℃或高于32℃时不利于其生长发育。6－9月平均月降水量如大于150mm，会引起初孵幼虫大量死亡，苹果蠹蛾也很难生存［7］。不同虫态或生理状态对低温的抗性不同，卵和非滞育性幼虫对低温较敏感，而滞育性幼虫则有较强的抗低温能力，只有当温度非常低（－20～－27℃）时，才能导致大量滞育幼虫死亡。同样，苹果蠹蛾也有较强的抗高温能力，当温度达到33℃时，幼虫发育受影响，但只有当温度超过38℃时，才能造成大量幼虫死亡［3］。苹果蠹蛾完成一个世代所需的有效积温为441.3日度［8］。

1.1.2 气象和地理数据

本研究所使用的CLIMEX 2.0软件带有2 892个全球气象站点的数据资料，其中通过整理中国国家气象信息中心提供的气象站点数据，利用CLIMEX 2.0后台气象数据库（MetManager）将软件原有的中国气象站点数由86个增加到760个。气象数据包括我国1971－2000年的每月最高日温和最低日温的平均值、每月总降水量和每月09：00和15：00的日空气相对湿度等关键气候数据。

根据 CABI（Centre Agriculture Bioscience International）和美国华盛顿州立大学果树研究与推广中心（Washington State University Tree Fruit Research ＆Extension Center）发布的苹果蠹蛾世界分布资料并结合相关资料［8－10］，明确了苹果蠹蛾在全球的地理分布情况（图1）。电子地图来源于中国基础信息系统网站，比例尺为1：4 000 000的中国国界、省界图。

图1 全球苹果蠹蛾已知分布区（来源：http：∥ipmnet.org／Codling Moth.）

1.2 研究方法

根据苹果蠹蛾的生物学资料并参考CLIMEX 2.0自带模板的参数值，初步设定CLIMEX分析所需要的参数，然后根据苹果蠹蛾在全球的实际分布反复调试模型的参数值，使苹果蠹蛾在全球的分布范围与实际情况达到最大限度的拟合，最终确认适用于苹果蠹蛾适生性分析的CLIMEX参数并运用修正后的CLIMEX参数值计算我国760个气象站点的EI值。当EI＝0时为非适生区，表示该地区的气候条件不适合苹果蠹蛾的生存。当EI＞0时为适生区，表示该地区的气候条件适合苹果蠹蛾的种群生长。按照以往确定适生性评判标准的经验，将适生区EI值划分为高、中、低3个等级，以此反映出苹果蠹蛾在适生区的适生程度：0＜EI≤10为低度适生区，表示苹果蠹蛾在该地区可定殖，但属于限制性分布；10＜EI≤20为中度适生区，表示苹果蠹蛾在该地区较易定殖；EI＞20为高度适生区，表示苹果蠹蛾在该地区极易定殖。最后利用ArcGIS空间分析模块（spatial analyst）中的反距离权重插值方式（IDW，inverse distance weighted）进行栅格插值分析，以插值点与样本点间的距离为权重进行加权平均，对邻近区域的每个采样点值平均运算获得内插单元值，设插值单元大小为0.2，搜索距离（distance）中包含点数（number of points）由初始值12调整为5，其他插值参数为默认值，完成CLIMEX预测值从点到面的转换，从而得到苹果蠹蛾在我国的适生区和适生程度。

2 结果与分析

2.1 CLIMEX模型参数的确定

CLIMEX 2.0一共预设了42个生物学参数，依据苹果蠹蛾的生物学资料和已知的世界地理分布情况，本研究只使用了其中18个参数项。通过不断的调整和拟合，同时考虑灌溉因素在调节干旱地区果园气候小环境方面起到的重要作用，因此在CLIMEX参数调试过程中增加了夏季1.5mm／d，冬季0mm／d的灌溉数据，最终确定了所使用的18个CLIMEX参数项的参数值（表1）。

2.2 苹果蠹蛾在我国的适生区域与适生程度

根据表1所示的CLIMEX参数值和适生程度评判标准，针对我国的气候条件预测分析了苹果蠹蛾在我国的适生范围与适生程度。在我国的760个气象站点中，EI＞0的站点有423个，占全国站点的55.7%；EI≥10的站点达到了362个，约占适生站点总数的85.6%。利用ArcGIS的空间插值分析功能，将CLIMEX预测得到的EI值进行插值分析，得到苹果蠹蛾在我国的潜在适生区及其适生程度（图2）。

从图2中可以看出：苹果蠹蛾在我国的适生区域较为广泛。中高度适生区（EI≥10）主要包括黑龙江、内蒙古、山西、宁夏、甘肃，吉林、北京、陕西、新疆、西藏的大部分地区，辽宁西部、河北西部和北部、青海北部、云南北部、四川西部、贵州西部及山东沿海地区；低度适生区（0＜EI≤10）主要包括天津、山东（除沿海地区）、辽宁西部、河北东部、青海南部、贵州东部、浙江和福建中部、重庆南部、河南北部；非适生区（EI＝0）主要包括上海、广东、海南、台湾，江苏、安徽、江西、湖北、广西的大部分地区，河南南部、四川东部和湖南的北部。

表1 预测苹果蠹蛾分布区的CLIMEX参数

图2 苹果蠹蛾在我国的潜在适生区及其适生程度

3 讨论

3.1 软件的应用

CLIMEX是使用物种生长发育的生物学数据，并通过该物种已知的分布区，不断调整气候参数及参数值的大小，来确定某一地区的生态气候指数（EI），并以EI值来描述该物种对某一地区的综合适合度［11］。因此研究对象生物学资料的丰富程度和已知地理分布准确性，决定着预测结果的可靠性。本研究中苹果蠹蛾的生物学资料较为丰富［3，12］。结合CABI和美国华盛顿州立大学果树研究与推广中心发布的苹果蠹蛾地理分布进行适生性分析，并在CLIMEX 2.0预测结果的基础上，运用地理信息系统ArcGIS的插值功能，弥补了CLIMEX只能进行点预测的不足，完成了预测结果从点到面的转换。

利用CLIMEX研究生物适生性时，一般把EI＝30作为划分高度适生区的阈值［5］，但在对多种生物的适生性分析研究中发现此阈值设置偏高。目前普遍接受EI＝10作为划分中度适生区的阈值［13－16］。在近年来国内的适生性研究中，主要通过参考报道的生物发生为害严重地区的EI值来设置高度适生区的阈值［13－16］，此方法虽具有一定的客观依据，但受限于文献资料内容描述的准确性，还是会存在一定的主观判断而影响了适生程度标准划分的客观性。考虑用EI值作为划分生物适生程度的量化标准，其对所有生物具有普遍适用性，因此可以通过对以往生物适生性研究中划分的适生程度标准进行分析总结，得到一组普遍适用于生物适生性分析的划分适生程度的阈值标准。

3.2 研究结果的验证

目前我国已知苹果蠹蛾发生地仅限于新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、黑龙江5省区，这些地区均在本预测范围之中。根据我国文献，认为苹果蠹蛾最早传入我国的新疆地区，然后扩散到甘肃地区，并在新疆的库尔勒、轮台、库车、沙雅、新和、拜城、温宿、阿克苏、伽师、喀什、莎车、墨玉、和阗、克州、和田、塔城、伊犁、乌鲁木齐、阿勒泰、玛纳斯、吐鲁番、鄯善［3，17－19］和甘肃的敦煌、瓜州、安西、玉门、酒泉、金塔、张掖、高台、山丹、武威、民勤、金昌、兰州、白银、平凉［3，19－20］等地区危害。在上述甘肃和新疆两省区的37个分布地区中，CLIMEX在其中23个地区存在气象站点，在这23个站点的EI值中，EI≥10的站点有22个，仅吐鲁番的EI＝2（表2）。作为苹果蠹蛾疫区的吐鲁番，CLIMEX预测的EI值较其他疫区站点的EI值偏低，其原因主要是吐鲁番盆地属于独特的暖温带干旱荒漠气候。主要特点是干燥、高温、多风。若仅考虑气候因素，热胁迫（HS＝59）是造成该地区EI值偏低的主要原因，但考虑到人类农事活动（如栽培、覆草等）对该地区环境微气候的改变，可能为苹果蠹蛾的定殖创造了较为适宜的微气候条件。CLIMEX预测的苹果蠹蛾在新疆和甘肃两省区23个站点的EI值全部大于0，说明这23个地点是苹果蠹蛾的潜在适生区。

表2 CLIMEX拟合的苹果蠹蛾在新疆和甘肃部分地区的EI值

3.3 限制因子

通过对比分析CLIMEX软件对苹果蠹蛾的潜在分布结果与苹果蠹蛾在世界范围内的实际分布情况，可以发现苹果蠹蛾能够出现在温暖干燥的地中海地区，也能够在寒冷干燥的北欧地区存活，但在南北回归线之间的非洲南部、澳大利亚北部等高温多雨地区未见分布。由于苹果蠹蛾具有较强的抗高温能力，可以得出结论：湿度是影响苹果蠹蛾分布的主要限制因子，同时热－湿胁迫的影响对苹果蠹蛾在高温多雨地区的分布也起到了一定的限制作用。

3.4 寄主影响

气候因素和非气候因素（诸如寄主、天敌等）共同决定着生物的适生性区域。CLIMEX软件仅考虑气候因素对生物适生区的影响，因此在使用该软件预测生物适生区时，还要综合考虑寄主和天敌等非气候因素的影响，以提高CLIMEX预测的可靠性。本研究中的研究对象苹果蠹蛾除主要为害苹果和梨外，其寄主还包括野苹果、苹果梨、香梨、海棠、山楂、野山楂、樱桃、核桃、胡桃、石榴、李、油桃、榅桲、板栗属、无花果属等多种果树［1－3，18，21－26］，其寄主在我国广泛分布，因此本研究中寄主植物分布对苹果蠹蛾适生区范围没有限制作用。

3.5 防控措施建议

我国是世界苹果生产大国，种植面积和产量居世界第一。我国苹果生产主要有渤海湾（鲁、冀、辽、京、津）、西北黄土高原（陕、甘、晋、宁、青）、黄河故道（豫、苏、皖）和西南冷凉高地（云、贵、川）四大产区［27］，其中渤海湾和西北黄土高原2个产区的苹果栽培面积约占全国苹果总面积的78%，产量约占苹果总产量的80%，是我国苹果的两大优势产区［28］。

苹果是苹果蠹蛾的主要寄主之一。从研究结果可以看出，我国苹果四大产区的大部分地区是苹果蠹蛾的适生区。尤其渤海湾和西北黄土高原两大苹果产区的陕西、山西和河北3省的大部分地区在苹果蠹蛾中高度适生区域内，又与我国发现苹果蠹蛾疫情的甘肃、宁夏和内蒙古相邻近，苹果蠹蛾一旦传入陕西、山西和河北3省的苹果栽培地区就极易定殖，若进一步扩散，很可能对我国的苹果生产带来毁灭性的打击。因此必须进一步加强对苹果蠹蛾的检疫力度，防止其传入和扩散。1）加强检疫措施。对进口的水果特别是苹果及其包装材料要进行严格的现场检疫和处理，严防苹果蠹蛾的传入；对从新疆、甘肃、宁夏、内蒙古、黑龙江等疫区输入保护区的水果及相关产品必须严格检疫，发现疫情立即采取处理措施。2）加强苹果蠹蛾的监测。根据苹果蠹蛾在我国的适生区分布情况，重点对苹果蠹蛾的中高度适生区所在省（市、区）开展普查工作，真实上报调查结果，以便有关部门及时掌握种群动态，防止其进一步扩散。3）加强检疫宣传。各级检疫部门和检疫工作人员要加强对苹果蠹蛾防除的宣传力度，以增强水果生产部门及果农对苹果蠹蛾的防范意识。

［1］史惠玲，王培新，李鹏飞，等.苹果蠹蛾入侵陕西的风险分析［J］.陕西林业科技，2008（4）：76－80.

［2］杨富银，陈明，罗进仓，等.不同食料对苹果蠹蛾生长发育和繁殖的影响［J］.植物保护，2009，35（5）：62－64.

［3］蔡青年，赵欣，胡远.苹果蠹蛾入侵的影响因素及检疫调控措施［J］.中国农学通报，2007，23（11）：279－283.

［4］曹爱东，秦庆红.苹果蠹蛾的发生及防治［J］.果树实用技术与信息，2009（9）：18－19.

［5］Sutherst R W，Maywald G F，Bottomley W，et al.Climex－2 User Guide［M］.Australia：Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization，2004：105.

［6］汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程［M］.北京：科学出版社，2006.

［7］秦占毅，刘生虎，岳彩霞，等.苹果蠹蛾在甘肃敦煌的生物学特性及综合防治技术［J］.植物检疫，2007，21（3）：170－171.

［8］Bionomics of codling moth［EB／OL］.http：∥ipmnet.org／Codling Moth.

［9］World distribution of codling moth［EB／OL］.http：∥ entomology.tfrec.wsu.edu／Cullage＿Site／CM＿Map.html.

［10］CABI.Distribution map of plant pests，1995，june（4th revision），map 9：Cydiapomonella（L.）［EB／OL］.http：∥ www.cabi.org／dmpp.

［11］贾文明，周益林，丁胜利，等.外来有害生物风险分析的方法和技术［J］.西北农林科技大学学报，2005，33（增刊）：195－200.

［12］林伟，林长军，庞金.生态因子在苹果蠹蛾地理分布中的作用［J］.植物检疫，1996，10（1）：1－7.