广州薇甘菊空间分布预测研究

【摘要】：外来生物入侵目前已经遍及全球几乎所有的农业和自然生态系统,给入侵地造成了巨大的经济损失和严重的生态影响,预测外来物种潜在的入侵区域成为有害生物风险分析的重要环节,并为生物入侵的前期预测和防治提供理论依据。薇甘菊是当今世界热带、亚热带地区危害最严重的杂草之一,亦是我国公认的最有危害性的林业有害植物之一。薇甘菊在入侵地区生长迅速,已在广州迅速蔓延,到了难以控制的局面,因此对薇甘菊的预测研究已经成为当务之急。但是目前对薇甘菊的研究主要集中在其危害和化学防治方面,对其空间分布预测方面的研究比较缺乏。 本文基于广州薇甘菊的实际调查数据及其对应的14个环境因子的定量关系,旨在获得较好的广州市薇甘菊分布预测模型。主要采用的方法是：(1)利用主成分分析确定主要影响因子,通过GIS插值方法建立主要因子阈值划分图并进行叠加,得到薇甘菊的潜在分布图；(2)利用BP神经网络强大的非线性能力,选择影响薇甘菊分布的环境因子建立简单切实可行的网络模型,预测其在广州的潜在分布区；(3)利用ROC分析法分别对GIS模型和BP网络模型进行精度检验,比较两个模型的预测精度。主要研究结果如下： (1)GIS模型预测显示年平均温度、年均日照时数、年平均降水量、最湿季度降水量、最干季度降水量、海拔高度6个因子对薇甘菊在广州的分布影响最大。通过主要因子阈值划分图可知广州的气温和日照条件相当有利于薇甘菊的生长。薇甘菊在广州的高度适生区为黄埔区和萝岗区大部分地区,占广州总面积的3.47%；广州南沙区、天河区,以及增城市、从化市、番禺区局部地区是薇甘菊的适生区,占广州区域总面积的19.64%；广州花都区、白云区、从化、增城、番禺大部分地区,以及南沙局部地区为薇甘菊轻度适生区,占广州总面积的72.89%。在非适生区——荔湾区、海珠区以及番禺和从化局部地区,海拔和降水成为薇甘菊生长的主要限制性因子。非适生区面积约为300 km2,仅占广州总面积的4%,这说明广州绝大部分地区的自然环境都有利于薇甘菊的生长,易于大范围的蔓延扩散。 (2)BP神经网络模型预测结果显示薇甘菊在荔湾区、越秀区和海珠区的分布面积极小,几乎接近于0,因此划分为非适生区；轻度适生区为从化市、花都区,分布面积分别为60 hm2、69.3 hm2。白云区、番禺区、增城市、南沙区的薇甘菊分布面积占各区域面积比重较高,划分为适生区；薇甘菊在萝岗、天河、黄埔这3个地区分布情况最严重,确定为高度适生区。 (3)2种模型所预测的薇甘菊潜在分布结果大致相同。ROC分析结果显示GIS模型对薇甘菊的潜在分布区模拟效果一般,曲线下面积AUC的值为0.771；而BP网络模型的AUC值为0.834,与实际分布点拟合较好。显然后者的拟合精度高于前者。