利用CLIMEX预测纳塔尔实蝇在中国的潜在地理分布

张 哲，李志红，万方浩，倪文龙，曲伟伟中国农业大学农学与生物技术学院昆虫系;中国农业科学院植物保护研究所，植物病虫害生物学国家重点实验室，北京0093

纳塔尔实蝇Ceratitis rosa Karsch，又名纳塔尔小条实蝇、非洲腊实蝇，属双翅目Diptera实蝇科Tephritidae腊实蝇属 Ceratitis(吴佳教等，2009)。腊实蝇属被列入《中华人民共和国进境植物检疫性有害生物名录》(2007)。纳塔尔实蝇是重要的果蔬害虫，原产于非洲，现分布于非洲中南部以及印度洋地区的毛里求斯、留尼汪等地(刘瑞祥等，1996)。为多食性害虫，柑橘和咖啡是其喜食寄主(陈乃中，2009)。我国尚无纳塔尔实蝇的分布报道，但在口岸检疫中截获过该实蝇幼虫(刘瑞祥等，1996)。因此，研究纳塔尔实蝇在我国的潜在地理分布，对科学制定检疫措施并防止其入侵具有重要意义。近年来，国内外主要采用CLIMEX软件对经济性实蝇的潜在地理分布进行预测(倪文龙等，2010;王俊伟等，2009;Kriticos et al.，2007;Vera et al.，2002;Stephens et al.，2007)。本研究在收集、整理和分析已报道的纳塔尔实蝇地理分布及生物学等资料的基础上，采用CLIMEX模型和ArcGIS的插值功能对该虫在我国目前及未来的潜在地理分布进行预测。

1 材料与方法

1.1 基础资料

1.1.1 已知地理分布 1887年，在从莫桑比克的德拉瓜湾收集的标本中发现了纳塔尔实蝇。1900年，在南非共和国的纳塔尔省，该虫被认为是水果害虫。1953年，该虫传入毛里求斯并在当地建立种群，危害程度已超过地中海实蝇C.capitata(Weems＆Fasulo，2002)。1955年，在留尼汪第一次监测到纳塔尔实蝇(Duyck et al.，2006)。据报道，纳塔尔实蝇目前分布在安哥拉、刚果、埃塞俄比亚、几内亚、肯尼亚、马拉维、马里、毛里求斯、莫桑比克、尼日尔、尼日利亚、卢旺达、留尼汪、南非、斯威士兰、坦桑尼亚、乌干达、赞比亚、津巴布韦等地(吴佳教等，2009;陈乃中，2009;Copeland et al.，2006;Permalloo et al.，1998;Grove et al.，2009;Mwatawala et al.，2009;王伍等，1998;Hancock 和梁广勤，1985)。

1.1.2 生物学特性 Duyck＆ Quilici(2002)研究表明，纳塔尔实蝇卵、幼虫、蛹和成虫的发育起始温度分别为 9.8、3.1、11.0 和 8.0 ℃，各阶段发育的有效积温分别为35、223、147和138 DD。Grout＆ Stoltz(2007)研究发现，纳塔尔实蝇卵、幼虫、蛹和成虫的发育起始温度为 8.8、10.9、7.2 和 5.9 ℃，并指出8.6℃为该虫发育的起点温度，27.7℃为该虫发育的最适温度，33.0℃为该虫发育的限制高温，其各阶段发育的有效积温分别为 33.5、90.3、190.1、135.5 DD，并认为该虫的有效积温为429.2 DD。

另据报道，纳塔尔实蝇比马斯卡林实蝇C.catoirii、地中海实蝇和桃实蝇Bactrocera zonata更能在湿冷的地方生存，蛹到成虫的最适温度为25℃。在海拔100～200 m、温度23℃以下时纳塔尔实蝇是优势种。在相对湿度100%时，纳塔尔实蝇羽化率较高(80%);在相对湿度30%时，蛹全部死亡;蛹对浸水的耐受力也弱，经过1 d的浸水处理后，蛹全部死亡(Duyck et al.，2006)。

1.1.3 寄主与危害 纳塔尔实蝇的寄主植物有柑橘Citrus reticulata Banco、咖啡 Coffea、苹果 Malus pumila、番石榴 Psidium guajava、草莓番石榴 Psidium littorale Raddi、芒果 Mangifera indica、桃 Prunus persica、杨桃 Averrhoa carambola、西洋梨 Pyrus communis、鳄梨 Persea americana、葡萄 Vitis vinifera、杏Prunus armeniaca、无花果 Ficus carica、荔枝 Litchi chinensis、甜橙 Citrus sinensis、来檬 Citrus aurantifolia、洋李Prunus domestica、牛心番荔枝Annona reticulata、枇杷 Eriobotrya japonica、蒲桃 Syzygium jambos、马六甲蒲桃 Syzygium malaccense、海南蒲桃Syzygium hainanensis、枣红果仔、榄仁树 Terminalia catappa、倒捻子 Garcinia multiflora、大果假虎刺、番茄 Lycopersicon esculentum、辣椒 Capsicum annuum、番木瓜Carica papaya、人心果Manilkara zapota以及野生茄属等(吴佳教等，2009;陈乃中，2009)。

纳塔尔实蝇主要以幼虫在果实内取食为害(陈乃中，2009)。在津巴布韦，该实蝇被认为具有经济重要性(Weems＆ Fasulo，2002;梁广勤，1985)。在南非，1990年曾报道因该虫的危害，鳄梨果实被害率为1.9%(Dennill ＆ Erasmus，1992)。目前，该虫的危害程度仅次于地中海实蝇(Grout＆Stoltz，2007)。另有报道显示，在同时存在地中海实蝇和纳塔尔实蝇的国家，纳塔尔实蝇的危害程度有可能取代地中海实蝇(EPPO，2007)。

1.1.4 气候数据 本研究在CLIMEX自带的1961～1990年全球约2500个气象站点数据集的基础上，导入了East Anglia大学气候研究组的TYNSC 2.0数据集(由澳大利亚联邦科学与工业研究组织Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation的Kriticos博士提供)。该数据集以0.5°(纬度)×0.5°(经度)栅格将全球陆地气候网格化，包括1961～1990年月平均降雨量、月平均温度、每日温度范围和蒸汽压等环境变量。通过这些变量，分别推算出1961～1990年每月日最高温平均值、日最低温平均值以及每月09:00～15:00的相对湿度平均值(Stephens et al.，2007)。

秦大河等(2005)对我国未来气候做了如下预测:与1961～1990年相比，2020年平均气温将增加1.3～2.1 ℃，平均降雨量将增加2% ～3%;2050年平均气温将增加2.3～3.3℃，平均降雨量将增加5% ～7%;2100年平均气温将增加3.9～6.0℃，平均降雨量将增加11%～17%。

1.1.5 地理数据 根据欧洲和地中海地区植保组织(EPPO)发布的资料，结合国内外相关文献，明确了纳塔尔实蝇在全球的地理分布情况。电子地图(比例尺1∶400万)来源于中国基础地理信息系统网站和中国农业科学院植物保护研究所。

1.2 分析工具与方法

本研究采用CLIMEX 3.0的地点比较模型，结合ArcGIS 9.3的插值功能进行潜在地理分布预测。因为该实蝇寄主广泛，所以在本研究中不考虑寄主的影响，结果用EI表示。EI的分级评判标准:EI=0为潜在地理分布区，0＜EI≤10为低度潜在地理分布区，10＜EI≤20为中度潜在地理分布区，EI＞20为高度潜在地理分布区(Sutherst et al.，2004;Sutherst＆ Maywald，2005)。

1.3CLIMEX 参数值

CLIMEX共预设了42个生物学参数，根据纳塔尔实蝇的实际地理分布和生物学资料，选取其危害严重的地区［肯尼亚(Copeland et al.，2006)、津巴布韦(Hancock和梁广勤，1985)和南非(Grout＆Stoltz，2007)］为参照点，反复调试参数，使其分布范围最大程度地与实际相吻合。经过调试，本研究选用17个参数项，并确定了其参数值(表1)。

表1 纳塔尔实蝇的地点比较模型参数Table 1 Model parameters to estimate location suitability conditions for C.rosa in China.

2 结果与分析

2.1 目前气候条件下纳塔尔实蝇在我国的潜在地理分布

利用上述CLIMEX参数值、潜在地理分布评判标准和ArcGIS插值功能，将预测得到的EI进行插值分析，得到纳塔尔实蝇在我国的潜在地理分布。结果显示，该实蝇在我国的潜在地理分布区为18.250°N～30.250°N。高度潜在地理分布区主要为华南和东南地区，包括广东、广西、海南大部分地区、福建东南部、贵州零星地区、云南南部、四川东南部、重庆西部、台湾大部分地区;中度潜在地理分布区主要为四川东部、贵州南部、云南中部、江西南部、福建西部;低度潜在地理分布区主要为四川西部、云南北部、贵州中北部、湖南中南部、江西中部、福建北部、浙江东南部等地区;而非潜在地理分布区为黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、宁夏、河北、北京、天津、山东、山西、河南、安徽、江苏、上海、陕西、湖北、青海、新疆、西藏等19个省(自治区)全境以及贵州、湖南、江西、四川、云南、浙江等的部分地区(图1)。

2.2 未来气候条件下纳塔尔实蝇在我国的潜在地理分布

在已确定的CLIMEX参数的基础上，通过选择气候变化模式并结合未来气候变化参数，预测了纳塔尔实蝇未来的潜在地理分布(图2)。

从图2可以看出，随着气候的变化，纳塔尔实蝇的潜在地理分布区逐渐向北扩展，其高度潜在地理分布区的扩展最为明显，扩展范围也较大。与该实蝇目前的潜在分布图相比，2020年潜在地理分布区北界移至31.250°N，中度潜在地理分布区向北扩展明显，已扩展到湖南中东部和江西中部地区(图2A);2050年潜在地理分布区北界移至32.250°N，中度潜在地理分布区向北扩展更加明显，已扩展到浙江中部、湖北南部和上海大部分地区(图2B);2100年潜在地理分布区北界移至33.750°N，扩展到西藏、甘肃、陕西、河南、山东等地，高度潜在地理分布区向北扩展明显，已扩展到安徽、江苏等地(图2C)。

图1 地点比较模型预测纳塔尔实蝇目前在我国的潜在地理分布Fig.1 The current potential geographic distribution of C.rosa in China，according to the CLIMEX suitability model

图2 地点比较模型预测纳塔尔实蝇未来在我国的潜在地理分布Fig.2 The future potential geographic distribution of C.rosa in China，according to the CLIMEX suitability model

3 讨论

3.1 软件的应用

CLIMEX可以通过物种的已知地理分布及发生数量来估计所需要的气候条件，或者直接使用物种生长发育的生物学数据，并通过该物种已知的分布区来确定某一地区的生态气候指数(EI)，并以EI来描述该物种对某一地区的综合适合度(贾文明等，2005)。由于CLIMEX只能进行点预测，采用ArcGIS的插值分析完成了潜在地理分布区由点到面的转化。

3.2 未来气候对该实蝇潜在地理分布的影响

随着温室气体的排放，21世纪全球气候将继续明显变暖，在我国尤以冬半年、北方最为明显(秦大河等，2005)。鉴于此，本研究分别预测了2020、2050和2100年纳塔尔实蝇在我国的潜在地理分布。结果表明，随着气侯的变化，该实蝇的潜在地理分布区逐渐向北扩展。可见，气候变化对该实蝇在我国的潜在地理分布影响较大，2020和2050年其中度潜在地理分布区向北扩展明显，2100年其高度潜在地理分布区向北扩展尤为明显。

3.3 管理措施

结果表明，我国南方大部分地区是纳塔尔实蝇的潜在地理分布区，适生程度普遍较高。一旦纳塔尔实蝇传入并扩散，将对我国的经济贸易造成重大影响。因此，笔者认为应加强3个方面的工作。(1)检疫措施。在相关果品的进口贸易中，特别是对从非洲，如南非、津巴布韦等地区进口的果品，植物检疫部门应进一步严格执行检疫许可、预检、现场查验、除害处理及检疫监管等措施。(2)疫情监测。建议将监测网点主要设在我国南方地区，尤其是云南、广西、广东、福建、海南和台湾等地，应注意进行长期监测(图1);并对湖南、贵州、江西、湖北、江苏、安徽等省进行定期监测(图2)。应对监测数据及时记录、统计、分析并上报主管部门，形成针对纳塔尔实蝇疫情的实时监控体系。(3)检疫教育。建议在该实蝇的高度潜在地理分布区，如广东、广西、云南、福建、海南和台湾等地，开展有关该实蝇的检疫宣传，加强公共教育，进一步提高各级管理部门以及公众对纳塔尔实蝇检疫重要性的认识。

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