基于MaxEnt模型预测青杨脊虎天牛在中国的适生区

青杨脊虎天牛(Xylotrechus rusticus Linnaeus)是我国进境植物检疫性有害生物和林业检疫性有害生物.青杨脊虎天牛极易随木质包装、木制品等调运进行传播,具有较大的入侵风险.本文通过MaxEnt模型对青杨脊虎天牛在我国的适生区进行预测分析,结果为:青杨脊虎天牛在我国的适生区面积占比达到62.94％,...     

欧洲的墨天牛属害虫

分布在欧洲的墨天牛属害虫有云杉大墨天牛、云杉粗鞘墨天牛、云杉小墨天牛、云杉花墨天牛和樟子松天牛(指名亚种)等5种,其中云杉粗鞘墨天牛在我国没有分布记述,危害大,防止它的侵入十分必要,对外植物检疫应该严格加以注意.本文介绍它们成虫的主要分类特征和分类检索表.     

家天牛在中国的适生区分析

家天牛原产于非洲北部的阿特拉斯山脉,是木材和具木质结构建筑物的重要害虫。本文运用CLIMEX气候模型的气候相似系数法对该虫在中国的适生区进行了分析和预测。结果表明,中国大陆有21个省区33个市、县(地区)适合该虫生存,大体分布于23.22°N～40.59°N,99.09°E～123.32°E范围内。     

气候变化背景下埃及吹绵蚧在中国的适生区预测

基于埃及吹绵蚧分布点的经纬度数据,利用最大熵模型MaxEnt软件对埃及吹绵蚧在中国当前和未来(2050年和2070年)的适生区进行了预测,为林业和海关检疫部门对埃及吹绵蚧当前与未来的防控与检疫工作提供重要参考依据。在本研究中,梳理并筛选了埃及吹绵蚧在国内外的分布点,通过优化MaxEnt生态位模型,预测了在当前气候和未来气候下埃及吹绵蚧在中国的潜在分布,通过统计软件计算了各种气候条件下的适生区面积,并对影响埃及吹绵蚧分布的环境因子进行了筛选和统计。预测结果显示,基于当前气候,埃及吹绵蚧在我国的潜在分布区包括华南全部地区、华中和西南部分地区,主要集中在我国经度98°E～123°E、纬度20°N～30°N的地区。未来气候条件下的适生区范围呈现增大的趋势;刀切法(Jackknife)显示,对埃及吹绵蚧分布影响较大的环境要素主要为降水量,同时模型计算了埃及吹绵蚧定殖所需的四项环境要素的适宜范围。结合实际踏查数据和文献资料,MaxEnt模型预测结果可信度高,精确预测了影响埃及吹绵蚧分布的环境因子及其适生区范围,对埃及吹绵蚧的研究具有重要意义。     

基于MaxEnt模型预测苹红缢管蚜在中国的适生区

为评估苹红缢管蚜Rhopalosiphum oxyacanthae入侵我国的潜在地理分布范围,基于其在全球的118个分布点和筛选的9个环境变量数据,利用MaxEnt模型和ArcGIS软件对苹红缢管蚜于当前和未来气候条件下在我国的潜在适生区进行预测。结果表明,基于苹红缢管蚜的全球分布数据,MaxEnt模型预测的平均AUC值为0.919,预测结果准确性较高。当前气候条件下,苹红缢管蚜在我国的总适生区面积占全国陆地面积的48.73%,其中高、中、低适生区的面积分别占全国陆地面积的5.92%、13.30%和29.51%,高适生区主要位于河南、江苏、安徽、湖北、湖南、贵州、江西、浙江、福建、广西、台湾等省区。未来RCP2.6和RCP8.5气候情景下,苹红缢管蚜在我国的总适生区面积增加并呈逐渐向东北方向迁移扩散的趋势,其中低适生区面积逐渐增加,高、中适生区面积逐渐减少,原先中南部的高适生区逐渐转变为低适生区或非适生区,但新疆维吾尔自治区北部、吉林省与辽宁省边界处的高适生区面积呈逐渐增加趋势。表明苹红缢管蚜在我国的适生范围极为广泛,具有较高的入侵风险,应加强进境口岸对该虫的检疫监管力度。     

外来入侵植物豚草在中国东北潜在分布区预测

文中利用最大熵生态位模型(MaxEnt)与地理信息系统(Arc GIS),结合豚草地理分布数据及19个环境因子,对入侵植物豚草在我国东北地区潜在分布和适生等级进行预测。结果表明:豚草的潜在分布区大致呈现以辽河平原腹地为中心,其适生等级向外辐射状递减趋势分布。根据豚草适生系数,确定赤峰-阿荣旗-伊春-黑河一线为豚草扩散风险的分界线。ROC曲线中AUC值为0.986,表明预测结果"非常好"。应用刀割法计算各环境变量对最大熵模型建立贡献率,结果表明影响豚草分布的主要环境因子为最暖季度平均温度和最湿季度平均温度。豚草在不同适生等级分布区域的比较分析,表明豚草在低海拔地区比在高海拔地区分布多。本研究为监测与控制外来入侵植物豚草的扩散提供了依据。     

基于MaxEnt和ArcGIS的黑腹尼虎天牛潜在地理分布预测

为明确我国检疫性有害生物黑腹尼虎天牛Neoclytus acuminatus的潜在地理分布范围,基于MaxEnt模型、ArcGIS软件及全球分布数据预测当前气候和未来气候（2个情景）条件下黑腹尼虎天牛在全球和中国的潜在分布区域,并分析影响黑腹尼虎天牛分布的关键环境变量。结果显示,MaxEnt模型的曲线下面积（area under curve,AUC）为0.962,表明模型预测结果可靠;影响黑腹尼虎天牛潜在地理分布的5个关键环境变量分别是5月平均降雨量、11月平均最高温度、温度变化方差、7月平均降雨量和最湿季度平均气温,贡献率分别为40.5%、33.2%、23.9%、2.2%和0.1%。在当前气候条件下,黑腹尼虎天牛在全球的适生区较广泛,总面积约为3 928.63×10⁴ km²,且在我国湖北、安徽及浙江等省存在高适生区和中适生区;在未来气候条件下,黑腹尼虎天牛在全球范围内的适生区总面积会进一步增加,并且在我国的高适生区面积也会进一步扩大。     

基于MaxEnt模型预测胸窗萤在北京市的潜在适生区

为明确胸窗萤Pyrocoelia pectoralis在北京市的潜在适生分布情况,利用MaxEnt模型结合25个与胸窗萤生存相关性强的环境因子对其潜在适生区进行分析预测。结果表明:北京市胸窗萤的高适生区面积(适生值>0.5)为2 444.42 km~2,占全市总面积的14.90%。高适生区主要在昌平区的北部和西部,海淀区的西南部,石景山区、门头沟区的东部和南部,房山区的西南部以及平谷区的中部。测试集AUC值为0.977,表明预测结果准确可靠。刀切法分析结果显示最湿季度降雨量、最热季度均温和最湿季度均温对胸窗萤的分布状况影响最大,贡献率分别为29.21%、25.54%和13.56%;夜间灯光和植被类型也有一定的影响,贡献率分别为9.00%和8.16%,累计贡献率为85.45%,通过核密度分析可识别出胸窗萤保护的热点区和空缺区。     

基于MaxEnt模型预测玉米矮花叶病毒的潜在适生区

为明确玉米矮花叶病毒 （maize dwarf mosaic virus, MDMV）在未来气候条件下在全球以及我国的潜在适生区,通过整理现有文献记载的MDMV发生分布数据,运用MaxEnt模型与ArcGIS10.2软件预测MDMV在历史和未来2个时间区段不同气候条件下（低胁迫情景SSP126和高胁迫情景SSP585）的潜在地理分布。结果显示,所建MaxEnt模型的受试者工作特征（receiver operatingcharacteristic, ROC）曲线下面积 （area under curve, AUC）值为0.911,表明预测结果可靠性高。MDMV的潜在分布受最冷月最低温 （仅此变量时贡献率最高,为67.9%）和年降水量 （除此变量时贡献率最低,为2.1%）的影响最大。历史气候条件下, MDMV在北美洲、南美洲南部、欧洲、非洲南部及北部、中亚以及大洋洲南部广泛适生;在我国除东北北部、内蒙古自治区东北部、新疆维吾尔自治区南部、西藏自治区北部、四川省东部、广西壮族自治区、广东省和海南省以外的大部分地区适生;未来气候条件下, MDMV在世界范围内的分布呈现北半球向北、南半球向南的变化趋向,在我国的分布则呈现向北收缩趋势。     

基于MaxEnt生态位模型预测当前气候条件下顶羽菊在中国的潜在适生区

顶羽菊Rhaponticum repens (L.) Hidalgo又称匍匐矢车菊, 为我国进境植物检疫性有害生物, 是一种繁殖力、抗逆性强且难以防除的杂草, 可对农作物及牧草等造成危害。本研究基于顶羽菊在全球范围内的地理分布数据, 以及当前条件下影响物种分布的环境因子, 利用MaxEnt生态位模型预测顶羽菊在我国农田和草地区域的潜在分布。结果表明, 影响顶羽菊潜在分布的主要环境变量为最干月份降水量、年平均温度、昼夜温差与年温差比值、最暖季度平均温度、最湿月份降水量、降水量季节性变异系数、最热月最高温度以及最干季度降水量。预测结果表明,顶羽菊在我国36°N-48°N, 75°E-108°E范围高度适生, 包括新疆西部、甘肃、宁夏、内蒙古三省交界处及周边地区;新疆东北部、宁夏南部、甘肃东南部、内蒙古中部、陕西和山西大部分地区、云南、西藏、四川、辽宁、黑龙江少许地区为中适生区。此外,顶羽菊对我国农田潜在危害面积达4.536万km2, 占我国农田总面积的25.34%, 对我国草地潜在危害面积达8.875万km2, 占我国草地总面积的29.05%。综上所述, 建议将我国内蒙古、宁夏、甘肃、新疆等地区列为顶羽菊高风险重点监测区, 尽早采取防控措施, 防患于未然。     

球孢白僵菌对松墨天牛的致病力及其与花绒寄甲的相容性

为探明昆虫病原真菌球孢白僵菌Beauveria bassiana与天敌昆虫花绒寄甲Dastarcus helophoroides的相容性,观察4株球孢白僵菌菌株的生长性状、产孢量以及孢子萌发率,并选用Bb3275和Bb202菌株测定其对松墨天牛Monochamus alternatus的致病力以及对花绒寄甲的毒力;同时在模拟环境条件下,分别用Bb3275和Bb202菌株的孢子悬浮液先侵染松墨天牛幼虫,再按1∶1比例将花绒寄甲与受侵染的松墨天牛置于同一环境下饲养,观察花绒寄甲的死亡率。结果显示,孢子悬浮液浓度为1×10⁶孢子/mL至1×10⁸孢子/mL时,Bb3275菌株和Bb202菌株对松墨天牛幼虫和成虫的致病力与对照组相比均有显著差异;经4种浓度Bb3275和Bb202菌株侵染花绒寄甲幼虫和成虫15 d后,仅在高浓度1×10⁸孢子/mL时表现出轻微致死作用,但花绒寄甲的存活率均高于85.00%;模拟条件下,松墨天牛幼虫校正死亡率均在80.00%以上,而同环境下花绒寄甲幼虫和成虫均表现出良好的活力,且侵染率为0。表明球孢白僵菌和花绒寄甲之间具有很好的相容性,可以同时应用于松墨天牛的生物防治。     

云杉花墨天牛转录组分析及其生物防治相关基因筛选

为明确云杉花墨天牛Monochamus saltuarius的基因组功能信息,并筛选其生物防治相关基因,利用Illumina Novaseq 6000平台对云杉花墨天牛成虫进行转录组测序和生物信息学分析,并在NR、GO和KEGG数据库进行基因功能注释。结果显示,共获得190.06 Gb的云杉花墨天牛有效转录组数据,得到35 728个unigene,平均长度为1 270.83 bp,组装得到58 142个转录本,N50长度为2 135 bp。所得unigene在NR数据库中比对注释到相似基因数量占比最高的物种为光肩星天牛Anoplophora glabripennis,达到63.83%,在GO数据库中按功能注释分为生物学进程、细胞组分和分子功能3大类60个亚类,在KEGG数据库注释到44条代谢通路中。根据基因注释信息进一步挖掘出具有生物防治潜力的嗅觉相关基因43个、蜕皮相关基因149个、几丁质代谢相关基因35个、飞行相关基因6个和木质纤维素相关基因39个,可作为后期开发新的分子工具和云杉花墨天牛生物防治技术的备选靶标基因。     

气候变化下栎枯萎病菌在中国的潜在适生区预测

为降低未来气候变化下栎树枯萎病暴发的风险,基于现有的栎枯萎病菌Bretziella fagacearum分布数据,筛选影响其分布的关键环境变量,利用优化后的MaxEnt模型预测当前气候条件和未来气候条件（低强迫情景SSP126和高强迫情景SSP585）下其在中国的潜在适生区。结果显示,最暖月最高温度、最干季度平均温度、年降水量、最干月降水量是影响栎枯萎病菌分布的关键环境变量;优化后MaxEnt模型的受试者工作特征曲线下面积值高于0.90,表明该模型预测结果可靠。当前气候条件下栎树枯萎病菌的适生区面积约为1.39×10⁶ km²,占中国陆地总面积的14.48%,高适生区主要分布在湖南省北部、浙江省中南部、湖北省东南部、江西省西部和新疆维吾尔自治区北部。未来气候条件（低强迫情景SSP126和高强迫情景SSP585）下栎树枯萎病菌适生区面积均呈增加趋势,尤其高适生区的气候异常程度最高,造成其面积增加。此外,高适生区的质心均有由湖南省向北迁移的趋势。     

基于MaxEnt模型预测欧洲榆小蠹的全球潜在地理分布

为探究欧洲榆小蠹Scolytus multistriatus在全球的潜在地理分布,根据其全球分布数据和筛选出的环境变量,利用MaxEnt模型预测其在当前气候及未来气候条件下的适生区。结果显示,所建MaxEnt模型的受试者工作特征曲线下面积（area under curve,AUC）大于0.9,表明模型预测结果可靠;利用刀切法对筛选出的环境变量进行分析后发现,12月平均最低温度对欧洲榆小蠹在全球的分布影响最大,同时也提供了最多的特有信息。在当前气候条件下,欧洲榆小蠹在全球的潜在分布范围主要集中在15° N~70° N和20° S~60° S之间,包括北美洲中部及南部、南美洲南部及东南沿海、欧洲、非洲中部、亚洲东部和大洋洲,适生区总面积约4.62×10⁷ km²。欧洲榆小蠹在我国的适生区广泛分布于20余个省（自治区、直辖市）,适生区总面积约为3.27×10⁶ km²。在未来气候条件下,欧洲榆小蠹的适生区面积将会扩大,并在SSP585（2081—2100年）情境下达到最大,为5.93×10⁷ km²。鉴于欧洲榆小蠹在我国具有较广的适生区,建议加强对其的检验检疫力度,防止其侵入我国。     

基于MaxEnt模型的菜豆象和蚕豆象在中国的适生区预测

为减少外来入侵物种菜豆象Acanthoscelides obtectus和蚕豆象Bruchus rufimanus对中国造成的潜在威胁,收集这2种豆象的全球地理分布数据,采用Pearson相关性分析和主成分分析分别从19个环境变量中筛选关键环境变量,采用MaxEnt模型对历史气候条件下和未来气候情景下这2种豆象在中国的适生区进行预测,并对预测结果进行分析。结果显示,经Pearson相关性分析共筛选出4个关键环境变量用于菜豆象适生性区的模型构建,分别为最暖季度平均温度、最干月份降水量、年气温变化范围及最湿季度降水量,其对MaxEnt模型的累积贡献率分别为31.6%、28.4%、26.3%和13.7%;经Pearson相关性分析共筛选出4个主要关键环境变量用于蚕豆象适生性区的模型构建,分别为最冷季度平均温度、最干月份降水量、最热月份最高温度和最湿月份降水量,其对MaxEnt模型的累积贡献率分别为48.5%、39.5%、7.8%和4.2%。MaxEnt模型重复运行10次后,菜豆象训练数据的平均AUC值为0.938,蚕豆象训练数据的平均AUC值为0.963,均显著高于随机模型的AUC值,表明基于MaxEnt模型的菜豆象和蚕豆象在中国适生区的预测结果准确。未来气候情景下,这2种豆象在中国的适生区均呈现向北扩张的趋势,需加强对这2种豆象的检疫与防治,严防发生区域进一步扩大。     

基于MaxEnt模型预测黄条灰翅夜蛾在中国的潜在地理分布

为明确黄条灰翅夜蛾Spodoptera ornithogalli在我国的适生性,根据黄条灰翅夜蛾在全球的最新分布数据,利用MaxEnt模型结合ArcGIS软件对其在我国的潜在地理分布进行预测,并对相关环境因子的贡献率进行分析。结果显示,华中、华东、华南大部分地区,西北、西南部分地区以及东北、华北零星地区存在黄条灰翅夜蛾的潜在地理分布区。在未来低强迫 （SSP126）和高强迫 （SSP585）情景下,黄条灰翅夜蛾在我国的潜在地理分布区边界均有向北偏移的趋势,中、高适生区的面积呈现扩增趋势。影响黄条灰翅夜蛾分布的主要气候因素有最干月降雨量、最热月的最高温等,其中最干月降雨量的贡献率最高,为46.2%。     

气候变化背景下烟草粉斑螟入侵中国的全程风险评估

为制订烟草粉斑螟Ephestia elutella的精准管理方案,从入侵阶段出发,基于收集的生物学及生态学信息以及MaxEnt模型对烟草粉斑螟入侵中国的跨境传入风险、定殖适生风险以及扩散暴发风险进行评估,并提出相应的风险管理措施。结果表明,烟草粉斑螟个体体积小,为害隐蔽不易识别,传入途径多样,具有高跨境传入风险;未来气候条件下其在全球及在中国的总适生区面积呈扩张趋势,具有高定殖适生风险;其繁殖能力强,寄主广泛,传播途径广,为害后果严重,具有高扩散暴发风险,最终评估烟草粉斑螟入侵中国的全程风险水平为高风险水平。应采取科学的监测和防控方法,分阶段精准防控烟草粉斑螟入侵,警惕其进一步扩散为害。     

基于MaxEnt模型预测叉角厉蝽在全球的潜在地理分布

为明确草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的捕食性天敌——叉角厉蝽Eocanthecona furcellata在全球的潜在地理分布,基于叉角厉蝽在全球已有的历史分布记录,结合环境数据,采用MaxEnt生态位模型结合GIS技术对其在全球范围的适生区进行分析。结果显示,最暖季降水和最冷季平均温度是影响叉角厉蝽分布的主要环境因素。预测的叉角厉蝽在各个洲均可能发生,适生区集中分布在亚洲东部、东南亚大部、印度半岛东部、非洲南部东西沿海岸地区、南美洲中部地区及澳洲北部沿海岸地区。表明叉角厉蝽适生性较强,可以充分利用其捕食性释放到田间用于生物防治。     

基于MaxEnt模型和GIS技术的烟粉虱适生区预测

为分析烟粉虱Bemisia tabaci在我国的潜在适生区,以我国351个烟粉虱分布记录点、全国气候环境数据和土地利用数据为基础,利用MaxEnt生态位模型结合GIS技术进行烟粉虱适生区预测。结果表明,影响烟粉虱适生区预测的主要因子包括土地利用类型、海拔、年平均温度和最热月份最高温度。预测的烟粉虱高适生区、中适生区、低适生区与非适生区分别占全国陆地总面积的5.6%、12.3%、35.2%和46.9%。华北平原、东北平原的南部以及湖南、湖北两省交界处为烟粉虱最适宜生存区域,且这些区域作物生产潜力大,造成的损失较为严重;非适生区包括青藏高原、南疆沙漠区域、大兴安岭及东北极寒地区。本研究预测的烟粉虱中、高适生区域均有烟粉虱发生为害的报道,烟粉虱在我国的防控形势仍然严峻。