研究目的与意义：本研究通过3种不同机理的分析生物分布预测模型进行建模分析，力求准确预测入侵物种红火蚁(Solenopsis invicta)在中国的潜在分布范围，并明确红火蚁潜在地理分布与环境因素之间的关系，同时找出在中国大陆地区非适生区限制其分布的影响因素。为下一步红火蚁的防控、铲除工作的实施，提供理论依据。通过对3种模型预测结果之间的对比，分析3种不同建模方式的优点和不足，寻求适合进行有害生物侵入风险预测的方法。最后，完成一套具备有害生物潜在分布风险分析、生物物种丰度分析、制约因素分析、环境因素对比分析等功能的分析平台，同时在国内生物分布预测软件开发方面实现突破。研究方法：本研究利用生物气候模型(CLIMEX)、红火蚁种群动态模型(Colony Dynamic Model CDM)、非参数回归统计模型(Generialized Additive Model GAM)三种不同的分析预测方法，对有害生物的空间分布预测方式进行探索。1)通过设定红火蚁生物学参数，利用CLIMEX软件对红火蚁在我国的潜在分布风险进行了分析，得出以生态气候指数(Eco-climatic Index EI)为指标的红火蚁在中国的适生范围；同时还对生长指数(Growth Index GI)、温度指数(Temperature Index TI)、土壤湿度指数(soil MoistureIndex MI)、冷胁迫指数(Cold Stress index CS)、热胁迫指数(Hot Stress index HS)以及灌溉条件下的生态气候指数(IRrigation Eco-climatic Index IR-EI)进行了分析，以进一步确定不同地区气候条件对红火蚁定殖的影响程度。2)利用中国533个站点的5～14年不等的有效地温数据、全国704站点地面气温数据和红火蚁种群动态模型对红火蚁在中国的潜在分布进行分析，得出以年均有翅雌蚁产生数量为指标的潜在分布；同时制作影响红火蚁定殖的关键气候因素分布图，确定造成红火蚁种群动态模型中有翅雌蚁年均产生数量地区间差异的气候原因。3)通过查阅、收集整理美国红火蚁实际发生情况的相关文献并结合种群动态模型在美国的预测结果，设置美国红火蚁实际分布估计数据。然后利用美国大陆范围的生物气候数据(BioClimatic Data)、归一化植被指数(Normalized Differential Vegetation Index NDVI)、高程(Digital Elevation Model DEM)及其衍生数据(坡向、坡面)、土地利用类型数据和美国红火蚁实际分布数据在生物分布预测系统上进行建模，通过GAM模型描述红火蚁定殖与环境因子之间的空间统计关系。然后利用中国大陆范围的同类数据进行预测，确定红火蚁在中国的潜在地理分布。所取得的结果：1)建成一套潜在分布分析系统本研究实现了一套具备基本地理信息数据操作、管理、查看和空间统计建模的有害生物空间信息统计分析平台。主要功能模块分为地理信息系统基础功能模块、数据分析建模模块、R平台管理模块、模型管理模块、帮助系统模块等五个部分。能够提供大尺度有害生物-环境因素关系建模分析全过程的基本功能支持。2)通过CLIMEX模型预测的结果在我国的广东、广西、海南、台湾、福建、浙江等六省全境以及云南南部、贵州西北部、重庆地区西部、四川东南部、湖南东部利南部、江西南部为高危险区域，EI值在30以上，表明这些地区极适合红火蚁的入侵、定殖。由此极适合地区向外扩展，云南东部、贵州中部、湖南中部、安徽南部、江苏南部、湖北南部发生可能性也很高，属于危险区域，该区域EI值在20～30之间。由此再向北，从云南西北部横断山脉到川西高原以及四川北部、东北部、陕南地区、湖北北部、河南南部、安徽北部、江苏北部为可能发生地区，但受到自然条件限制较大，定殖和扩大种群有较大困难，该区域EI值在5～20之间。越过此区域向北的广大北方地区则不适宜红火蚁定殖分布。3)种群动态模型预测的结果我国广东、广西、海南、台湾等四省全境以及福建、湖南、江西、云南南部红火蚁定殖可能性极高，属于高度危险地区，模拟的年均繁殖有翅雌蚁产生数量在6000头以上。另外，四川东部、湖北中部、安徽中北部和江苏南部都有较高的定殖可能性。同时应注意在2100头／年等值线的南部海拔高于1000m的地区仍然存在有翅雌蚁年均产生数量为0的地点，如云贵高原北部的昭通地区，贵州北部与重庆交界的金佛山，湖北西南部的绿葱坡，以及衡山、雪峰山、庐山、黄山、武夷山、括苍山、九仙山等山系周边地区仍然不适于红火蚁定殖。说明在高海拔地区低温条件对红火蚁定殖有明显限制作用。4)GAM模型预测结果GAM模型预测的我国红火蚁潜在的分布北界大致在西藏东部、四川西北部、甘南地区、关中地区、山西南部、河南北部以及山东北部一线地区。在这个交接面上，预测结果中不能定殖(0)和可以定殖(1)相互交错。对比种群动态模型分析结果可见，种群动态模型在中国的预测范围与GAM在中国的预测结果相似。同时，GAM模型对雷州半岛上两个站点的预测结果与事实不相符合。在西藏地区尚有10个站点预测为可以定殖，且比CDM模型预测的结果更向西藏内部深入。所取得的结论：1)本研究通过在Esri ArcGIS和R DCOM Server的基础上进行二次开发，形成了一套具备空间数据处理、数据探索、模型筛选、模型效能评估等功能的有害生物潜在分布分析平台。该平台可以应用到有害生物分布分析、大区域物种种群动态与环境关系分析、外来有害生物潜在分布分析等多个方面。2)在红火蚁定殖北界的确定上，CLIMEX模型和种群动态模型预测一个比较相似的结果。该界限大致位于四川西北部、甘肃南部、关中地区、山西南部、河南北部、以及山东南部一线地区。此线以北红火蚁不可能在自然条件下实现种群定殖，此线以南则基本能够完成越冬和种群发展。另外，从研究所选用的多个环境因素分析结果看：即便某个因子在种群发展存续中起着关键作用，单独使用该环境因子，在解释预测生物分布时也会很困难；物种最终的存在与否是多种环境因子综合作用下的结果。3)经过建模过程中的各项参数统计评估以及对建成模型的预测结果检验，在很大程度上保障了GAM模型的准确性和稳定性。在处理存在／不存在(Presence／Absence)类型的数据上，基于GAM的非线性回归统计模型可以应用于外来有害入侵生物(以及潜在入侵生物)的(潜在)分布分析，且虽然存在空间移植问题，仍然可能保持较高的准确性。