3种茄科入侵植物在我国的潜在地理分布及气候适生性分析

防控提供科学依据。【方法】获取3种茄科入侵植物在我国的已知分布点，结合生物环境空间数据，利用最大熵模型（MaxEnt）预测其在我国的3 km×3 km分辨率适生性空间分布概率，并分析3种茄科入侵植物地理分布的空间重叠特征及影响其空间分布的主要气候环境因子。【结果】喀西茄、牛茄子和曼陀罗3种茄科入侵植物在我国的入侵分布区广泛，分别占国土面积的20.09%、25.69%和62.49%，但地理分布存在明显空间分异和局部空间重叠。其中，曼陀罗除青藏高原外各地区均有其适生区，而喀西茄和牛茄子主要分布于亚热带地区;喀西茄的适生区主要集中在西南云贵高原，是其入侵的重灾区，尤其是云南、广西、贵州及其周边的省份;牛茄子分布范围较喀西茄广，主要分布在热带和亚热带地区，适生性自南向北逐渐减弱。【结论】我国西南地区是喀西茄和牛茄子入侵的集中适生区和重灾区。3种茄科植物在云贵高原和横断山区均有气候适宜重叠区，是入侵茄科植物的未来重点防疫区。

关键词： 喀西茄;牛茄子;曼陀罗;入侵植物;潜在地理分布;最大熵模型

中图分类号： S451                             文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2019）01-0081-09

0 引言

【研究意义】外来植物入侵威胁着全球的生态环境和经济发展，不仅是导致生物多样性丧失的主要原因之一，还直接影响人类健康（Mack et al.，2000;Sakai et al.，2001;Macdougall and Turkington，2005;万方浩等，2009;Hulme，2009），已成为全球性问题。在气候环境变化及农业引种、经济贸易、城镇化等人类活动的影响下，外来植物在我国大范围入侵分布并持续扩散，已造成巨大的生态危害（Mack et al.，2000;Pejchar and Mooney，2009;张杰，2015;袁着耕等，2017）。喀西茄（Solanum khasianum）、牛茄子（S. capsicoides）和曼陀罗（Datura stramonium）是目前在我国危害较严重的3种茄科入侵植物（邹蓉等，2009;岳茂峰等，2011;闫小玲等，2012）。喀西茄和牛茄子原产巴西，现广布于亚洲及非洲热带地区，同属茄科（Solanaceae）茄属（Solanum）草本或亚灌木植物，两者植物形态相似，均喜生于路边灌丛、荒地、草坡或疏林中，且两者全植株均含有毒生物碱，人和家畜误食可引起中毒。曼陀罗原产自墨西哥，为茄科曼陀罗属（Datura）直立草本，广布于温带至热带地区，较喀西茄和牛茄子分布更广泛。3种茄科植物均为大型有毒具刺杂草或半灌木，具有超强的环境适应能力和入侵潜力，耐干旱、贫瘠和污染环境，一旦入侵成功，则很难清除（Trueman et al.，2010）。作为恶性有害杂草，三者主要入侵农田和荒地，除危害当地生态系统生物多样性外，还可传播病虫害，对入侵地农业生产、自然生态系统和人居环境构成威胁（Olckers，1996;Bryson et al.，2012;张杰，2015）。大量研究表明，当入侵种的种群较小时容易被消灭，而一旦大面积暴发即很难控制，阻止外来有害生物在新的入侵地建立种群是防御外来生物入侵的第一道防线（Hulme，2009;Vila et al.，2011）。因此，掌握3种茄科外来入侵植物在我国的潜在地理分布区范围及气候影响因素，对于保护我国的农、林业生产和生物多样性，以及开展入侵早期防控和管理、制定合理的防治措施等均具有重要意义。【前人研究进展】关于入侵植物喀西茄、牛茄子和曼陀罗仅在极少量区域入侵植物调查中有提及，但有关其药用成分及提取方法等已有大量报道。澳州茄碱是合成类固醇类药物和性激素的重要前体，牛茄子和喀西茄是提取澳州茄碱的重要医药经济作物（Kohara et al.，2005），我国已有部分地区种植，但因管理不善造成频繁逃逸（邹蓉等，2009）。物種分布模型（Species distribution model）是利用物种的分布数据及环境数据，依据特定算法估计物种的生态位，以概率形式反映物种对生境的偏好程度（Phillips et al.，2006;Phillips and Dudík，2008）。尽管国际上已建立多种生态模型可对物种的分布区进行预测，但有研究表明，最大熵模型（Maximum Entropy Models，MaxEnt）在预测结果精确度上优于其他模型，尤其是在物种分布数据不全的情况下（Merow et al.，2013;Radosavljevic and Anderson，2014;Searcy and Shaffer，2016）。MaxEnt模型已在病虫害扩散分布模拟、濒危动植物潜在生境质量评价、外来入侵物种风险评估、农作物种植适生区预测及气候变化适应性响应等研究中得到应用，并取得了良好的模拟效果（邱罗等，2010;陈豪军等，2012;Harte and Newman，2014;Bosso et al.，2016;张杰等，2017）。【本研究切入点】虽然前人利用物种分布模型开展了大量入侵植物的研究，但至今尚无关于有害茄科入侵植物的潜在地理分布及空间格局的报道。【拟解决的关键问题】以3种茄科入侵植物喀西茄、牛茄子和曼陀罗为例，以已知调查分布数据为基础，结合气候环境数据，利用MaxEnt模型对其在我国的地理空间分布和适生区进行模拟预测，并分析影响其地理分布的气候环境条件，以期为我国茄科入侵植物的监测、预警和防控提供科学依据。