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《西部林業科學雜志》2015年第一期
1材料與方法
1.1資料來源及處理(1)收集整理薇甘菊分布數據本研究共收集了薇甘菊世界分布點的資料1172個,其中:從全球生物多樣性信息交換所GBIF數據庫搜集了薇甘菊在全世界范圍內的分布信息,整理去除相同的經緯度信息,得到薇甘菊在全世界的分布點資料984個;查閱國內相關資料,得到薇甘菊在中國的分布點約110個;在云南省實地采集薇甘菊的分布點資料78個。(2)獲取與薇甘菊分布點區域對應的環境數據環境數據主要來自于全球氣候數據(World-Clim)。從WorldClim網站下載的氣候數據包括19個生物氣候變量(bioclim)、6個單月數據和1個海拔(altitude),數據的時間跨度為1950年至2000年。1個土地利用類型變量。所有數據空間分辨率統一為4km×4km。
1.2云南省薇甘菊潛在分布預測方法利用全球1172個薇甘菊發生點和27個環境因子,采用MaxEnt生態位模型對薇甘菊適生區預測。在進行MaxEnt分析時,首先對氣候因子進行運算,參數設定包括運算參數、運算規則、結果生成項的選擇、預測結果的格式及存儲位置。選擇自動特征運算規則進行計算,結果包括模型的驗證,適宜生長指數圖,刀切法(jackknife)測定各變量權重,設置完畢后點擊Run運行。由于MaxEnt模型預測結果所給出的是薇甘菊在目標預測地區的適生性概率p,取值范圍在0~1之間,為了得到薇甘菊的適生等級,需要利用Arc-GIS軟件的SpatialAnalysisTools的Reclassify功能選擇合適的閾值進行適生等級劃分。參照薇甘菊在世界各地區發生程度的描述,通過選定合適的閾值劃分適生等級。最終設定,p<0.2為不適生區;0.2≤p<0.4為低適生區;0.4≤p<0.6為中適生區;p≥0.6為高適生區。
2結果與分析
2.1云南省薇甘菊適生區預測結果云南省薇甘菊適生區等級分布預測結果見圖。由圖1可以看出,云南省薇甘菊適生區主要分布于北緯25°以南地區,普洱市、德宏州、紅河州有大范圍薇甘菊高適生區,臨滄市、西雙版納州和文山州有薇甘菊大范圍的中等適生區。保山市、怒江州、玉溪市、楚雄州、大理州有較大面積的薇甘菊中低適生區。云南省薇甘菊潛在分布采用Max-Ent模型計算,模型預測精度ROC曲線的AUC=0.975。一般認為AUC值0.5~0.7時診斷價值較低,AUC值0.7~0.9時診斷價值中等,大于0.9時診斷價值較高。本研究所得的AUC值大于0.9,說明預測結果具有較高的可信度。根據上述云南省薇甘菊潛在分布區,統計出不同等級適生區的海拔、年均溫、1月溫度、7月溫度、極低溫、極高溫、最暖季降雨量、年均降水量、≥10℃有效積溫等因素,為進一步分析提供依據。
2.2云南省薇甘菊適生區劃分利用全球1172個薇甘菊分布點進行預測,得出云南省薇甘菊適生區面積為105984km2,其中高適生區面積為12816km2,中等適生區面積為41312km2,低適生區面積為51856km2。云南省薇甘菊適生區海拔分布于1780m以下,年平均氣溫16.8℃以上,極端最高氣溫34.9℃以下,極端最低氣溫-4.7℃以上,年降雨量866mm以上,最暖季降雨量517mm以上,1月份平均氣溫10.2℃以上,7月份平均氣溫20.8℃以上,≥10℃有效積溫為4744℃以上。云南省各州不同等級適生區面積統計結果見表1。
2.2.1高適生區從云南省薇甘菊預測結果看出,高適生區包括怒江流域褔貢縣城以南,經瀘水-保山市-施甸-龍陵沿怒江兩岸寬4km左右區域。德宏州大盈江、龍川江、芒市河、瑞麗江流域以及省道S233、S321德宏境內兩旁寬8km左右區域。云南省南部的寧洱縣、墨江縣、江城縣、綠春縣、紅河縣、金平縣6個縣的部分地區。臨滄市南滾河流域、南汀河流域及國道G214臨滄段兩旁寬12km左右區域。高適生區地跨怒江中下游常綠闊葉類、思茅松(Pi-nuskesiyavar.langbianensis)林區、紅河亞熱帶常綠闊葉林區。該區域薇甘菊分布在海拔98~1420m,年均氣溫19℃~24.8℃,≥10℃有效積溫為6003~8422℃,極端最高氣溫低于34.5℃,極端最低氣溫大于-3℃,1月份平均氣溫10.8~18.5℃,7月份平均氣溫21.2~29.6℃,年降雨量1360~2150mm,最暖季降雨量760~1250mm。普洱市高適宜區面積最大,達4064km2,主要分布于普洱市東南部的墨江縣、江城縣、寧洱縣等3個縣的部分區域。德宏州面積次之,達到2784km2,分布于盈江縣大盈江流域,隴川縣龍川江流域,瑞麗市瑞麗江流域及芒市的芒市河流域。紅河州高適生區面積第三,達2320km2,分布于紅河州西南部的紅河縣、綠春縣、金平縣等3個縣的部分區域。本區域陽光充足,熱量資源豐富,雨量充沛,夏無酷暑,霜凍天氣少,是云南省薇甘菊的重點入侵預防區,也是現有薇甘菊防治的主要區域。
2.2.2中適生區中等適生區包括瀾滄江流域的臨滄市的鳳慶縣-云縣-臨翔區-雙江縣,普洱市的景東縣-鎮沅縣-景谷縣-瀾滄縣-思茅區,西雙版納州境內的勐??h-景洪縣-勐臘縣,元江流域、紅河流域及文山州局部地區。該區域海拔925~1650m,年均氣溫17~20.8℃,≥10℃有效積溫5007~6621℃。極端最高氣溫低于34.8℃,極端最低氣溫大于-3.5℃。1月份平均氣溫10.6~14.7℃,7月份平均氣溫21~24.8℃。年降雨量為1152~1585mm,最暖季降雨量615~874mm。其中西雙版納州中等適生區面積最大,為5680km2,廣泛分布于全州3個縣境內。臨滄市中適生區面積第二,達5184km2,分布于南滾河流域鎮康縣、永德縣、耿馬縣和瀾滄江流域海拔925~1650m區域。文山州中適生區面積第三,為2592km2,分布于文山州最南端邊境線上的富寧縣、麻栗坡縣、馬關縣等3個縣。本區的氣候條件雖不及最適生區,但熱量較充足,雨量充沛,氣候條件能滿足薇甘菊生長需求。
2.2.3低適生區低適生區主要分布于云南省(除西南部)北緯24°~25°以北地區,包括金沙江流域大理州境內的鶴慶縣、賓川縣及麗江市永勝縣。楚雄州的楚雄市、雙柏縣大部分地區,祿豐縣、牟定縣、元謀縣少量地方。玉溪市的新平縣、峨山縣、通??h、華寧縣以北大部分地區。該區域海拔1025~1780m,年均氣溫16.8~20.7℃,≥10℃有效積溫4744~6390℃,極端最高氣溫低于34.9℃,極端最低氣溫>-4.7℃,1月份平均氣溫10.2~14.6℃,7月份平均氣溫20.8~24.6℃。年降雨量966~1468mm,最暖季降雨量517~775mm。氣候表現為年均氣溫明顯偏低,處于20.7℃以下,海拔均在1000m以上,本區熱量資源不足,霜凍天氣較多,霜凍可能影響薇甘菊開花。降雨量偏少,≥10℃有效積溫偏低,氣候條件能較低限度滿足薇甘菊生長。
3結論與討論
從預測結果看,普洱市、德宏州、紅河州有大范圍薇甘菊高適生區,臨滄市、西雙版納州和文山州有薇甘菊大范圍的中等適生區。說明上述6個州(市)還有薇甘菊蔓延較大的潛在空間,這也是云南省薇甘菊防治的重點地區。保山市、怒江州、玉溪市、楚雄州、大理州有較大面積的薇甘菊中低適生區,薇甘菊的傳播將產生巨大的生態、經濟破壞性,故這些地方應將其列為重點檢疫和監測對象。薇甘菊潛在分布定量分析可以為決策部門提供更合理的決策依據。云南省薇甘菊高適生區主要分布在普洱市、德宏州、紅河州,氣候生態條件為海拔98~1420m,年均氣溫19~24.8℃,≥10℃有效積溫6003~8422℃,年降雨量1360~2150mm,最暖季降雨量760~1250mm。薇甘菊中適生區主要分布在臨滄市、西雙版納州和文山州,氣候生態條件為海拔為925~1650m,年均氣溫17~20.8℃,≥10℃有效積溫5007~6621℃,年降雨量1152~1585mm,最暖季降雨量615~874mm。薇甘菊低適生區海拔為1025~1780m,年均氣溫16.8~20.7℃,≥10℃有效積溫4744~6390℃,年降雨量966~1468mm,最暖季降雨量517~775mm。云南省薇甘菊適生區等級劃分采用閾值較為合理,劃分結果符合云南省實際情況。高適生區基本都是現有薇甘菊發生點地區,不同適生區等級氣候生態條件與薇甘菊生長需求的層次也很吻合。薇甘菊已經在云南省西南部分地區定植,本研究利用全世界1172個薇甘菊發生點數據既包括了原產地中、南美洲,也包括了云南省被入侵地德宏州、保山市、普洱市等,可以彌補用原產地生態環境模擬云南省潛在適生區生態環境的誤差,提高了薇甘菊在云南省潛在分布區域預測的可靠性。
作者:付小勇澤桑梓周曉季梅單位:西南林業大學云南省林業科學院云南林業職業技術學院