云南省松材線蟲適生性分布地圖的研究

云南省松材線蟲適生性分布地圖的研究

松木魚b（stiele，buhren，1934）可寄生70種針葉樹，其中松57種，非松13種。云南松、思茅松、云南松等松葉樹種隨處可見。2004年該病侵入云南德宏州的畹町經濟開發(fā)區(qū)后,松材線蟲病在云南流行的潛在風險越來越大,對云南的63種(包括變種)針葉樹種構成了嚴重威脅。目前已確認松材線蟲是松材線蟲病唯一的病原,其發(fā)生發(fā)育情況與賴以生存的周圍生態(tài)環(huán)境息息相關,受到氣候、植被等生境因子的影響較大。馮士明通過寄主、媒介以及適宜的環(huán)境條件等因素進行分析后認為松材線蟲病病原不可避免的要進入云南,蔣小龍通過氣候因子的適生性分析表明,松材線蟲在云南的中甸縣和德欽縣為不發(fā)生區(qū),寧浪縣等5縣為零星發(fā)生區(qū);馬龍縣等14個縣為流行區(qū);昆明等17個地州的80多個縣市屬于爆發(fā)流行區(qū)。王峰等把云南的2個縣劃定為松材線蟲病發(fā)生低風險區(qū)、20個縣(市、區(qū))為中度風險區(qū)、49個縣(市、區(qū))為較高風險區(qū),其余的58縣(市、區(qū))為高度風險區(qū),并指出云南省北緯26o以南地區(qū)為重點防護區(qū)。呂全、王衛(wèi)東利用全國639個臺站的氣象數據,得出松材線蟲的適生區(qū)主要集中在我國的華東和華南地區(qū)。上述研究中,將縣級單元(或氣象站點代表的地理區(qū)域)看成為內部均勻的空間區(qū)域,對區(qū)域內部的各種差異性或不一致性不予考慮,以大區(qū)域上的平均數或代表數為指標開展適生性評價或風險評估,最終提供的成果是縣級或縣級以上區(qū)域的適生性或風險。事實上,由于云南的立體氣候、垂直植被分布帶、微生境格局非常突出,一個縣級單元內可能存在從適生到不適生、從高風險到低風險的各種區(qū)域。本研究旨在以空間建模、空間模擬為手段,以幾十米的空間尺度為最小單元,依據松材線蟲的適生氣候條件,對適生區(qū)進行精細評估,從小區(qū)域的尺度上提供松材線蟲的適生性與風險,為生產單位開展積極主動的防治提供科學依據。1數據和方法1.1空間尺度分布以云南省為研究區(qū),利用地理信息系統將其劃分為90m×90m的空間柵格單元,作為空間分析的最小地理單元。收集了全云南90m分辨率的DEM(數字地形模型)數據,提取了90m空間尺度上的海拔、坡度、坡向指數、溝谷指數、坡型指數等。建立了90m分辨率尺度上的東經、北緯度空間分布電子地圖。采集了1971年至1985年共15年間的云南134個氣象觀測臺站的氣象觀測數據,計算了15年期間的6、7、8三個月的觀測點的平均氣溫,利用空間疊加分析方法,采集了各個氣象臺站點區(qū)域上的海拔、坡度、坡向等,建立了氣象臺站點空間樣本數據集(見表1,134個氣象臺站點中的10個樣本數據)。1.2方法1.2.1可靠性檢驗在SPSS軟件支持下,對表1的樣本數據進行逐步回歸分析,建立了6至8月均溫的回歸方程:按90%的可靠性水平上,模型通過了F檢驗。該模型表達了微尺度空間單元上的環(huán)境要素變化與溫度變化的規(guī)律?？臻g模擬結果體現了云南北低南高、西高東低的總體氣溫變化規(guī)律,體現了干熱河谷的高溫特點以及云南具有的3個地理臺階的溫度分布特點。1.2.2松材線蟲溫度發(fā)育需求表溫度是松材線蟲發(fā)育的主要決定因素,松材線蟲的主要擴散蔓延時間為6—8月,松材線蟲發(fā)育的起始溫度為9.5℃,適宜生長溫度25℃,28℃以上繁殖受到抑制,當溫度超過33℃時,發(fā)育停止。從9.5℃開始發(fā)育到最宜生長溫度25℃,經歷了適宜發(fā)育到逐步適宜、到最適發(fā)育階段,溫度總步長為15.5℃;從最適宜發(fā)育到發(fā)育受限、發(fā)育減緩再到停止發(fā)育,溫度總步長為8℃,所以,假設適生性概率函數是偏態(tài)分布的,函數取得最大值的點為x=25,25℃附近的一個區(qū)域最適合發(fā)育,曲線應該有鐘形形狀,在逐漸適宜發(fā)育的過程中,曲線抬升較慢。在發(fā)育受限后,曲線降低快,很快到33℃的停止發(fā)育溫度。將以上假設制作為松材線蟲溫度發(fā)育需求表。溫度的平方變量的指數函數具有以上描述的分布特點,通過曲線擬合知a=1.0041,b=1.0318,c=625,得到適生性概率函數為:對比節(jié)點上的典型取值與連續(xù)概率函數的計算數值,進行殘差檢驗,結果表明在x-e′平面上,大體在e′=0的上下呈一長方形隨機分布,證明擬合的曲線是適合的。1.2.3可視化適生區(qū)的生成以90m×90m為最小空間計算單元,以溫度分布地圖為自變量,代入松材線蟲適生概率模型中計算得到云南省的松材線蟲的適生概率分布電子地圖。將松材線蟲的適生概率分為4個等級,0.00~0.25為1級(不適生),0.25~0.50為2級(中度適生),0.50~0.75為3級(適生),0.75~1.00為4級(高度適生)。并對各個級別賦以不同的灰階顏色表達90m×90m空間單元上的適生性。并疊加行政區(qū)域、地名等地理參考要素,生成可視化適生區(qū)電子地圖。統計和計算每個縣級內部的各個風險水平上土地面積。2結果與分析2.1部分區(qū)域中松材線蟲的適生區(qū)90m×90m空間單元表達的云南松材線蟲適生概率分布結果見圖1。從圖中可看出,西雙版納州與普洱市的大部、臨滄市的西南部、德宏州的大部、文山州的東部、昭通市的北部、金沙江、瀾滄江、怒江、元江的河谷地帶都是松材線蟲的高度適生區(qū)。滇中的部分區(qū)域、文山州的中部與西部等區(qū)域是松材線蟲的適生區(qū)。曲靖市與昆明市的大部、大理州和楚雄市的一部分、昭通市的一部分是松材線蟲的中度適生區(qū)。迪慶州、怒江州和麗江市的大部、大理州的北部區(qū)域是松材線蟲的不適生區(qū),但需要注意的是這些區(qū)域的河谷地帶仍然具有少量高度適生、適生、中度適生的區(qū)域。昆明市、曲靖市、昭通市、楚雄州等地的高海拔區(qū)域也是松材線蟲的不適生區(qū)。2.2高度適生區(qū)的數量和土地面積各個縣級區(qū)域內的不同適生水平的面積統計結果見表2。結果表明:每個縣都有不同適生級別的地理區(qū)域,例如,德宏州的潞西市的高度適生區(qū)、適生區(qū)、中度適生區(qū)、不適生區(qū)的面積百分比分別為72.2%、20.6%、6.6%、0.6%,迪慶州的香格里拉縣的高度適生區(qū)、適生區(qū)、中度適生區(qū)、不適生區(qū)的百分比分別為0.0%、1.6%、7.1%、91.3%。70%以上土地面積都屬于高度適生區(qū)的縣有13個,分別為水富、威信、綏江、瑞麗、鹽津、景洪、勐臘、河口、富寧、江城、思茅、孟連、潞西。50%~70%的土地面積屬于高度適生區(qū)的縣有17個,分別是隴川、西盟、景谷、梁河、麻栗坡、金平、勐海、廣南、元陽、耿馬、墨江、元謀、綠春、鎮(zhèn)康、西疇、元江。25%~50%的土地面積屬于高度適生區(qū)的縣有27個。5%~25%的土地面積屬于高度適生區(qū)的縣有26個,5%以下的土地面積屬于高度適生區(qū)的縣有26個。從圖1中可得到,德宏州的瑞麗市、潞西縣、隴川縣的各鄉(xiāng)的大部分區(qū)域皆為松材線蟲的高度適生區(qū),特別是瑞麗市96.1%的土地面積是高度風險區(qū)。3電子地圖、地圖的可視化能顯著推動松材線蟲健康發(fā)展(1)以90m×90m為最小的地面單元,評估了松材線蟲的適生概率,給出了縣級區(qū)域內部及具體柵格點的適生等級,并制作了空間可視化地圖。松材線蟲適生概率的表述已經到達了一個柵格點的水平上。(2)研究結果的空間指向性更具體,對基層單位開展積極、主動的預防具有重要的指導作用。(3)電子地圖的可視化結果表明,松材線蟲在空間上的適生性與生態(tài)區(qū)位有關,與行政單元的劃分無關,一個縣級行政單元內或一個鄉(xiāng)級行政單元內都可能存在著從高度適生到不適生的土地單元,本研究給出了瑞麗市96.1%的土地面積是