白蜡蚧天敌红点唇瓢虫(鞘翅目：瓢甲科)在贵州的适生区预测

胡凯，班启明，耿继斌，刘童童，张念念，田茂娟，邱建生*

(1.贵州省林业科学研究院，贵州 贵阳550005；2.望谟县林业局，贵州 黔西南552300；3.威宁县林业局，贵州 毕节553100)

红点唇瓢虫(Chilocoruskuwanae)隶属于鞘翅目(Coleoptera)瓢甲科(Coccinellidae)盔唇瓢虫属(Chilocorus)，是一种广泛分布的天敌昆虫[1]。在国外，红点唇瓢虫主要分布于日本、韩国、美国等国家；在国内，其主要分布于黑龙江、吉林、辽宁、北京、山东、河南、江苏、江西、四川、云南、广东、福建等地[2]。红点唇瓢虫是一种多食性天敌，能捕食的蚧虫涉及5个科共38种[3]，其中包括了中国特有极具经济价值的资源昆虫白蜡蚧(Ericeruspela)，为白蜡蚧最重要的6种捕食性天敌之一[4]，其种群的扩大繁盛，必然会对当地白蜡虫产业发展产生一定的影响。

物种分布模型(species distribution models，简称SDM)是研究生物适生性的重要工具[5-6]，其中最大熵模型(maximum entropy model，简称MaxEnt)以最大熵理论(theory of maximum entropy)为基础，根据已知晓物种分布信息来预测物种潜在的适宜分布区域，是目前预测效果最精确、应用最广的物种分布模型[7-9]。本研究结合MaxEnt模型和地理信息系统(GIS)研究红点唇瓢虫在贵州的潜在适宜分布区及影响其分布的主要环境变量，并结合白蜡产区进行分析，进而为全省白蜡产业合理布局和白蜡蚧天敌预防提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 数据收集整理

红点唇瓢虫全球地理分布数据来源于全球生物多样性信息网络(global biodiversity information facility，简称GBIF)、贵州省内实地调查和检索文献。经筛选剔除无效数据后，共获得经纬度分布点364个。

研究所选取的环境变量因子包含19个气候变量因子(bio1-19，包括年平均温度、昼夜温差月均值、昼夜温差与年温差比、温度变化方差、最热月份最高温度、最冷月份最低温度、年温度变化范围、最湿季平均温度、最干季平均温度、最暖季平均温度、最冷季平均温度、年平均降水量、最湿月份降水量、最干月份降水量、降水量变化方差、最湿季降水量、最干季降水量、最暖季平均降水量及最冷季平均降水量)和1个海拔变量因子(elevation)，其中气候因子为当前气候模式数据(1970—2000年)。20个环境因子均从世界气候数据库WordClim(http：//worldclim.org/)中获取，均采用30 arc-second的空间分辨率。

从国家基础地理信息中心(http：//www.ngcc.cn)下载贵州行政区划图。

1.2 研究方法

将红点唇瓢虫分布点和环境变量因子导入MaxEnt v3.4.1中，设置软件随机选择75%的分布点构建模型，其余25%标本点用于模型验证，创建响应曲线(creat response curves)、分布预测图(make pictures of predictions)等，重复运行10次，选择Cloglog输出，取平均值作为红点唇瓢虫的潜在适生区预测结果。

将预测结果导入ArcGis v10.4.1，基于贵州省行政区划图对预测结果进行掩膜提取分析，运用自然间断点分级法(Jenks)将红点唇瓢虫适生区分为4个等级，即非适生区、低适生区、中适生区和高适生区。

以受试者(25%分布点)工作特征曲线(receiver operating characteristic curve，ROC)下面积值(area under curve，AUC)检验MaxEnt模型预测结果的准确性，AUC的取值范围为0～1，值越接近1表明预测精度越高，当AUC>0.9时，表明预测结果极佳[10-11]。

2 结果和分析

2.1 适生区分析

当前气候条件下，红点唇瓢虫在贵州省潜在适宜分布区共被划分为4个等级(按照适生值划分，0～0.110787为非适生区、0.110787～0.199863为低适生区、0.199863～0.279221为中适生区、0.279221～0.421741为高适生区)。其中高适生区主要位于铜仁市和黔东南州，在遵义市和黔南州有零星分布；中适生区大部分在紧邻高适生区的西面呈南北带状分布，包括了黔南州大部、遵义市和贵阳市东部等地，少部分位于铜仁市和黔东南州；低适生区和非适生区集中于六盘水市、毕节市、黔西南州、安顺市、贵阳市和遵义市中西部等地区。

红点唇瓢虫在贵州省的当代适生区总面积为13.98×104km2，占贵州国土面积的79.37%。其中，高、中、低适生区面积分别为4.14×104km2、45.45×104km2和52.99×104km2，分别占适生区总面积的29.59%、32.51%和37.90%。

2.2 预测结果准确性分析

利用受试者工作曲线分析法(ROC)对红点唇瓢虫的MaxEnt模型预测结果进行准确性检验(图1)，由ROC曲线下面积值(AUC)作为评价指标。本次研究模型重复运行10次取平均值，ROC下面积平均值为0.985，标准差(mean+/-one stddev)等于0.002。

图1 MaxEnt模型对红点唇瓢虫预测结果的ROC曲线验证

2.3 主导环境因子的分析

根据20种环境变量因子对MaxEnt模型预测的贡献率(表1)，可以评判影响红点唇瓢虫分布的主要环境因子，结果显示20个环境因子中有18个环境因子对红点唇瓢虫的分布产生影响，其中贡献率排名前4的环境因子为：最暖季节降水量(bio18∶61.0%)、温度季节性变化(bio4∶21.3%)、最湿季度降水量(bio16∶6.7%)和年均降水量(bio12∶2.7%)，四者累计贡献率达91.7%；由此说明最暖季节降水量、温度季节性变化、最湿季度降水量和年均降水量是影响红点唇瓢虫分布的主导环境因子，其中最暖季度降水量是对红点唇瓢虫分布影响最大的环境因子。在4个主导环境变量中，最暖季节降水量、最湿季度降水量和年均降水量3个环境因子贡献率高达70.4%，约为温度季节性变化所占贡献率的3倍多，因此，降水量可能是影响红点唇瓢虫分布的决定性环境因子。

表1 环境变量贡献率

从红点唇瓢虫存在概率对主导环境变量因子(最暖季度降水量、温度季节性变化、最湿季度降水量和年均降水量)的响应曲线(图2)来看，当bio18≥279.58 mm，红点唇瓢虫的存在概率大于等于0.5，当bio18=1189.77 mm时，红点唇瓢虫的存在概率达到峰值1；当bio4≥6.00时，红点唇瓢虫的存在概率大于等于0.5，当bio4=16.85时，红点唇瓢虫的存在概率达到峰值0.96；当bio16≥426.77 mm时，红点唇瓢虫的存在概率大于等于0.5，当bio16≥498.97时，红点唇瓢虫的存在瓢虫概率达到峰值0.79；当bio12≥0 mm时，红点唇瓢虫的存在概率均大于0.5，当bio12=36.38 mm时，红点唇瓢虫的存在概率达到峰值0.97。

图2 红点唇瓢虫存在概率对主要气候因子的响应曲线

3 讨论与结论

受试者工作曲线分析法(ROC)曲线下面积值(AUC)是评判MaxEnt模型预测结果准确性的指标，AUC的值介于0～1，00.9，表明预测效果极佳[12]。本次研究ROC曲线下面积值为0.985±0.002，远大于0.9，表明预测结果准确可信。

可以根据环境因子响应曲线来判断物种的存在概率与环境变量因子之间的关系，当物种的存在概率大于0.5时，其对应的环境变量因子值有利于物种的生长[13]。当bio18≥279.58 mm、bio4≥6.00、bio16≥426.77 mm和当bio12≥0 mm时，有利于红点唇瓢虫的生存；当bio18=1189.77 mm、bio4=16.85、bio16≥498.97 mm和bio12=36.38 mm时，达到了红点唇瓢虫生存的理想条件。

红点唇瓢虫潜在适生区预测结果显示，其在贵州省的适生范围为104.75°～109.59°E，24.99°～29.21°N，总面积达13.98×104km2。其中，高、中适生区主要集中于铜仁市、黔东南州、黔南州大部、遵义市中东部和贵阳市东部等地，低适生区和非适生区主要位于毕节市、六盘水市、安顺市、黔西南州、贵阳市中西部、遵义市和黔南州西部。红点唇瓢虫高、中适生区与贵州产蜡区高度重合，对区域白蜡产业发展构成影响，在规划、发展白蜡产业时应予以重视；与之相反，红点唇瓢虫的中、高适生区却与白蜡种虫产区分离，客观上有利于白蜡种虫生产。