基于GIS的“树流感”在中国适生区预测及风险评估

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“树流感”是一种发生在植物上的病害,学名是栎树猝死病(SuddenOakDeath,SOD)。自1993年国际上发现“树流感”的病原菌栎树猝死病菌以来,“树流感”由于它广泛的寄主植物、快速的传播速度、严重的危害后果,引起了国内外的高度重视。“树流感”的暴发和传播受多种因素的影响,包括地理与气候环境、寄主植物、病菌生理特征以及人为因素等。由于环境差异大、影响因素多,“树流感”在空间尺度上的传播与分布有明显的区域性差异。本文利用GIS技术的空间数据管理、空间分析以及可视化等优势,分别采用AHP-模糊综合评价方法与气候相似性分析方法预测“树流感”病菌在中国的适生分布,同时叠加中国“树流感”寄主植物分布,得到“树流感”在中国的潜在适生区。最后借鉴有害生物风险评估指标体系评估“树流感”传入中国的风险。   首先在数据收集与处理方面,本文利用地理信息系统软件ArcGIS9.3对收集的物种分布数据进行空间化处理;对收集的气象数据进行模拟得到在中国的空间分布;利用空间分析功能,把收集的中国土地覆盖数据进行重分类,提取得到“树流感”寄主植被分布图。这些数据均用于“树流感”适生区预测研究。   本文选择的二种适生区预测方法——AHP-模糊综合评价方法和基于气候相似性分析法都是以气象数据为基础进行分析的。首先需要选择合适的气候变量。基于文献调研总结,本文选择了累年月均最高温、月均最低温、月均降水量和月均相对湿度这4个影响病害发生与传播的气候变量。由于不同的变量对病菌生存的影响程度不同,本文选择层次分析法确定气候变量权重,最终得到的4个变量的权重分别为0.3704,0.3850,0.0594,0.1852。   在AHP-模糊综合评价方法中,本文建立了每个气候变量的隶属函数,并利用ArcGIS9.3的栅格计算功能,对预处理后的空间气象数据进行隶属度的计算;然后结合“树流感”各气象变量隶属度分布图层与各变量的权重信息,通过空间叠加分析,得到“树流感”在中国的适生度分布专题图。通过进一步确定适生分级标准、引入植被分布图,得到“树流感”病菌在中国的适生分级专题图与潜在适生区预测图。在气候相似性分析法中,本文首先基于获取的物种分布数据,在ArcGIS中利用度量空间分布工具集确定了“树流感”严重疫区的中心,作为最佳参照点。在标准化处理以消除气候要素的量纲后,利用修正后的欧氏距离公式计算参照点与中国各气象站点的相似距系数,得到“树流感”在中国的相似距分布专题图。通过进一步确定相似距分级标准、引入植被分布图,得到“树流感”在中国的相似距分级专题图与潜在适生区预测图。   预测结果表明,二种方法得到的潜在适生范围具有一致的空间分布格局,但各适生等级的面积有一定的差异。AHP-模糊综合评价方法中得到的最适宜区域总面积为92.06万平方千米,占中国国土总面积的9.59%,包括广西、广东、福建、江西,以及贵州、湖南、湖北的部分区域,台湾西南部的小部分区域,以及云南极少部分区域。中等适宜区域总面积为140.05万平方千米,占中国国土总面积的14.60%,呈环状在最适宜区域外侧。最适宜区域与中等适宜区域面积占总面积的24.2%。气候相似性分析方法中得到的最适宜区域总面积为100.05万平方千米,占中国国土总面积的10.42%,包括广西、广东、福建、江西,以及贵州、湖南、湖北的部分区域,以及台湾的绝大部分区域,以及云南西北部有极少部分区域。中等适宜区域总面积为61.44万平方千米,占中国国土总面积的6.4%,包括云南、贵州、四川、重庆、湖北、安徽、江苏以及浙江的部分区域,以及台湾部分区域。最适宜区域与中等适宜区域面积占中国国土总面积的16.82%。   在“树流感”有害生物风险评估部分,本文计算得到“树流感”在中国的风险值大小为2.53,属于极高风险。虽然“树流感”在我国还没有发生,但它对我国的林业甚至全国生态安全构成了极大的潜在威胁,需要加强对该林业病害的预防措施。
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