基于GIS的梨小食心虫化性研究

赵志国，李亚林，贺晓红，荣二花，张利军，王茂林，马瑞燕*

(1.山西农业大学 农学院，山西 太谷 030801；2.太谷县农委植保植检站，山西 太谷 030801)

梨小食心虫(GrapholitamolestaBusck)属鳞翅目卷蛾科，是世界性的主要蛀果害虫之一[1]。梨小食心虫既蛀食桃树嫩梢，造成“折梢”，又蛀食果实形成虫果，为害后桃树流胶，遇雨季大量霉烂、落果[2]。因幼虫具有钻蛀性，为害具有隐蔽性，导致化学防治效果不佳，已成为桃园害虫中的优势种群[3]。

梨小食心虫在我国一年发生多代，昆虫在一年内发生的世代数称为化性[4]。害虫的发生世代与害虫危害程度相关，年发生代数多，世代重叠严重，防治困难。研究发现梨小食心虫在我国东北地区一年发生3代[5]，华北、西北地区1年发生4～5代，长江以南年发生达到5～7代[4]。目前梨小食心虫调查研究在我国成点状分布，为明确梨小食心虫在我国分布及化性分布特点，借助ArcGIS 10软件，将昆虫发生地点进行地质统计学分析[6]，同时与地理信息系统融合在一起，通过昆虫空间结构插值方法与GIS中空间分析功能相结合[7]，完成对GIS空间数据昆虫分布及世代预测[8]，以期研究梨小食心虫潜在地区的化性，为发生地区预测预报提供理论支持。

1 材料和方法

1.1 梨小食心虫发生地点

基于中国知网CNKI数据库，以梨小食心虫为关键词检索库中现有相关论文数据。筛选梨小食心虫发生的地点及发生世代，建立行政地区数据表。在检索结果的每个论文中查找“发生世代”并收录世代数据，存在多篇论文涉及同一个地点，去除冗余后收录整理不同行政区梨小食心虫世代数据集。

1.2 定位地理信息

通过Google earth软件对行政地区进行准确定位，记录生成地理信息数据集，包括经度、纬度、海拔数据。

1.3 化性预测

应用ARC GIS 10软件录入地理信息数据集，获取梨小食心虫在我国不同地区发生世代，使用Geostatistics Analyst模块读取梨小食心虫世代数据集，运用反距离权重内插法(inverse distance weight，IDW)预测梨小食心虫世代在我国可能的分布范围。

反距离加内插值法[9]的公式为：

其中，Z(x0)为未知点x0处的预测值，Z(xi)为已知点xi处的值，n为样点的数量，λ为样点的权重值，其计算公式为：

式中di0为未知点与各已知点之间的距离，p是距离的幂。

2 结果与分析

2.1 检索结果

在CNKI数据库中，以“梨小食心虫”为主题共检索到1 273篇文章，由于一个地理位置多篇论文报道，整理获得地理上发生的地点(表1)，结果显示海南、西藏、香港、澳门未见报道梨小食心虫发生及危害。使用Googel Earth对下述地点定位，获取GPS信息数据集。

2.2 梨小食心虫的空间分布

梨小食心虫的在我国的空间分布如图1所示，从图中可知梨小食心虫在我国的空间分布情况：梨小食心虫分布于北纬25°09′07.78″到44°33′14.96″，最南到云南的禄丰县，最北到黑龙江的牡丹江市，跨度为19°24′7.18″约1 747 km(每度取20°到40°跨度均值90 km)。梨小食心虫从东经129°37′40.01″到76°00′15.90″都有发生，最东到黑龙江牡丹江市，最西到新疆喀什地区，跨度为53°37′24.11″约5 152 km(以北回归线23.5°横贯东西)。从东部海滨城市海拔1 m的烟台到海拔2 075 m的四川省茂汶县都有发生，垂直分布范围在2 075 m以上未见分布。

2.3 梨小食心虫的化性分布

使用GIS对化性分布进行估测，图2显示梨小食心虫世代在我国地图上的分界线呈现3个大的区块。第一区块为北方区域为3～4代，以秦岭淮河及贺兰山脉为界，梨小食心虫世代数为2～4代，包括了黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、北京、天津、河北、山西、宁夏、陕西北部、甘肃、青海、新疆东部、西藏；第二区块位于我国中部、南部、西部为4～5代，以新疆喀什为中心的边疆区域，包括新疆西部，还有山东、河南、陕西南部、四川、重庆、湖北、湖南、江西西部、云南、贵州、广东西部、海南大部；第三区块是东部沿海一带，长江以南、太湖地区主要为5～6代，福建周边地区及福建以南为5～7代，包括山东南部、江苏、安徽、上海、浙江、江西东部、福建、广东东部、台湾。

表1 梨小食心虫在中国的分布Table 1 Distribution of OFM in China

注：√有梨小食心虫发生，×未见报道。

Note: √ORF occurrence，× No reported.

海拔影响了梨小食心虫世代的发生，云贵高原以东，随海拔的降低梨小食心虫世代增加。在同纬度海拔上，海拔300～500 m的福建为5～7代，海拔800～1 300 m的贵州省贵州市为5代，海拔1 300～1 600 m的云南省禄丰县为4代；海拔1 600 m以上的青藏高原的四川省茂汶县发生世代为3代。以四川省梨小食心虫发生世代和海拔显示表明：海拔500～600 m的蓬溪5代，海拔800～1 300 m的成都市龙泉区为4～5代，海拔1 600 m～2 075 m的茂汶县发生世代为3代。

图1 梨小食心虫在中国的地理分布Fig.1 Distribution of OFM in China

图2 梨小食心虫在我国化性分布Fig.2 Distribution of generation of OFM in China

2.4 我国气温等温线与化性分布的关系

我国的纬线与等温线与大体上平行，温度从低纬向高纬依次降低[10]。分析可知梨小食心虫化性分布与我国等温线分布基本一致，温度在梨小食心虫空间分布上起到了主要作用，发育起点温度决定了此地区梨小食心虫能否发育，而世代的多少是由年积温决定的，年积温越高，世代数也越多。

3 讨论和结论

中国被认为是梨小食心虫起源地之一，其研究起始于1936年陈方洁等的《中国果虫名录》，书中记述了梨小食心虫的分布地区，包括浙江(奉化)、湖北和东北三省。1957年梨小食心虫的分布有12省54县[11]。1960年中国农业科学院果树研究所在果树害虫中记录了梨小食心虫在我国的分布省份：黑龙江、辽宁、吉林、河北、河南、山东、山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、四川、云南、广西、湖北、江西、安徽、江苏、浙江、福建、台湾[12]。1973年7月我国新疆报道除苹果蠹蛾外，发现梨小食心虫[13]。到2011年，除西藏、海南未见有文献报道，其它地区都有梨小食心虫的发生。

梨小食心虫分布地区与环境因子密切相关，适于寄主生长的地区可为梨小食心虫提供丰富的食物，适宜的温度、湿度和光周期为其正常生长发育提供保障。纬度的差异造成了梨小食心虫寄主植物、环境温度以及光周期的不同，梨小食心虫发育起点温度为7.81 ℃，光照周期15 L∶9D[14]，有效积温为587.10日·度，最适发育温度为26 ℃，低纬度年积温高于高纬度，可知低纬度世代多于高纬度[15, 16]。在陈元生研究不同地理种群的棉铃虫发育起点温度时，结果显示随栖息地纬度的降低，幼虫发育起点温度逐渐上升，栖息地纬度与发育起点温度是负相关，据此推测在不同地区发生世代数南多北少，为精准预测害虫发生期提供依据[17]。王怡研究光周期对梨小食心虫的影响发现，纬度造成光周期差异会影梨小食心虫的世代及种群数量[18]。除了纬度影响温度，当海拔每升高1 000 m，温度下降6 ℃，造成不同海拔上梨小食心虫的世代也随之发生变化。我国西部海拔高，东部海拔低，研究结果显示高海拔的西藏高原未见梨小食心虫的相关文献，台湾、香港、澳门、海南及南海诸岛未见报道梨小食心虫，具体原因需进一步研究。

基于地统计学的梨小食心虫化性研究明确了梨小食心虫分布的区域及不同世代可能的分布范围，发现了纬度与海拔对梨小食心虫的地理分布及化性起主要作用，对防控梨小食心虫预测预报有指导意义，为有效治理梨小食心虫提供了理论支持。但由于本研究基于地统计学IDW算法进行估测，存在一定误差，要更精准反映梨小食心虫化性的自然分布，需耗费大量人力、物力、财力实地核查，校验后进一步修正才能更精准。