基于优化最大熵（MaxEnt）模型的中国菜豆象（*Acanthoscelides obtectus*）基准与未来气候潜在适生区及空间质心转移

《Insects》：Potentially Suitable Areas for Acanthoscelides obtectus (Say, 1831) in China Under Baseline and Future Climate Conditions Using an Optimized MaxEnt Model

　　

*Acanthoscelides obtectus* (Say, 1831)威胁豆类生产与储藏。研究人员采用优化的最大熵（MaxEnt）模型和7个生物气候变量评估其在中国的气候适宜性。最终拟合使用342个空间稀疏化出现点和按栅格面积比例采样的10,000个背景点。投影覆盖3个全球气候模型（GCMs）、3条共享社会经济路径（SSPs）和3个未来时段。五折外部空间验证得到受试者工作特征曲线下面积（AUC）为0.78 ± 0.05，连续Boyce指数（CBI）为0.87 ± 0.10。温度年较差、最暖月最高温和最湿季度均温的归一化置换重要性最高。基准投影（1970–2000）识别出302万 km²潜在适生区，主要位于中国西南、华南和东部沿海。在主要M500校准下，全部9个集合均显示总面积下降、高适生区损失和质心西移。对于后期SSP5-8.5，主要集合预测总面积下降1.41%，高适生区（s ≥ 0.75）损失93.92%。总面积变化在不同背景、GCM组成和bootstrap拟合间方向反转，而西移持续存在。因此，在这些比较中质心转移方向比面积变化方向更一致，可为基于气候的监测提供信息。

菜豆象（*Acanthoscelides obtectus*）可在田间和储藏期危害豆类，幼虫隐蔽于种子内并可随种子调运扩散；截至2026年6月30日，中国已在3省45个县级行政区记录该虫，防控需明确气候适生区。既往中国适生区研究结论不一致：既有向北方扩张的预测，也有2040年情景下适生区减少的评估，且不同GCM、SSP和长期时段间的不确定性、局部得失与净面积变化的关系尚需评估。为此，研究人员以室外生物气候数据评估基准与未来气候下中国潜在气候适宜性，整合嵌套空间交叉验证、3个GCM至2100年的投影、空间转换和面积加权质心分析，并优化MaxEnt特征类与正则化乘数；结论是基准潜在适生区约302.31×10⁴ km²，未来多个集合总面积下降且质心西移，但后期SSP5-8.5总面积仅小幅下降而高适生区大幅损失，面积变化方向受背景、GCM组成和bootstrap影响，西移较一致。该研究为监测和检疫优先排序提供气候假设。

方法上，研究人员从GBIF（全球生物多样性信息设施）、文献和公开来源汇编2304条记录，清洗去重得497个唯一位置，经栅格去重得388个候选点，训练集10 km空间稀疏化后以342条拟合；M500背景为497个清洁点500 km缓冲与有效基准生物气候栅格交集，按面积比例采10,000个背景点。基准用WorldClim v2.1 19个生物气候变量，按|ρ|<0.70和方差膨胀因子（VIF）筛得7个；未来用CMIP6下3个GCM（BCC-CSM2-MR、IPSL-CM6A-LR、MRI-ESM2-0）×3个SSP（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）×3个时段（2021–2040、2041–2060、2081–2100）。优化31种特征组合与正则化乘数（RM）0.5–4.0，以小样本校正赤池信息准则（AICc）选hinge和product特征/正则化乘数（HP/RM）=1，行四折内部和五折外部空间验证及10次bootstrap，并用多变量环境相似性表面（MESS）、面积转换和面积加权质心分析。

3.1 参数优化与模型评价：通过248个候选模型比较，HP/RM=1的AICc最低（5912.66），含38个非零系数；内部验证AUC为0.78 ± 0.03，训练AUC为0.83 ± 0.01；五折外部空间验证AUC为0.78 ± 0.05，CBI为0.87 ± 0.10，第10百分位训练存在阈值遗漏率（OR10）为0.14 ± 0.08，表明模型具有可用判别力。

3.2 主要气候预测因子及响应模式：通过jackknife和归一化置换重要性得出，温度年较差（bio7）重要性最高（41.69% ± 5.44%），其次为最暖月最高温（bio5；13.69% ± 4.56%）和最湿季度均温（bio8；12.18% ± 4.47%），三者约占67.6%；响应曲线显示bio5均值峰值约27.4 °C、bio7约22.8 °C、bio8约20.6 °C，高值端bootstrap变异较大，曲线为条件性模型响应而非生理最适值。

3.3 中国基准潜在适生区：通过10次bootstrap均值分类得出，基准潜在适生区为302.31×10⁴ km²，占有效陆地栅格31.83%；低、中、高适生区分别为149.75×10⁴、75.90×10⁴和76.66×10⁴ km²。高适生区集中在贵州、云南、川滇黔至陕南鄂西弧、山东半岛及浙闽沿海，潜在适生区主要位于西南、华南和东部沿海并向北、东北延伸。

3.4 未来潜在适生区变化
3.4.1 未来空间格局与范围：通过9个多GCM集合得出，总面积较基准下降1.41–23.33%；2081–2100年SSP1-2.6、SSP2-4.5分别为238.57×10⁴、231.79×10⁴ km²，SSP5-8.5为298.06×10⁴ km²，仅较基准低1.41%。中、高适生区在全部集合中下降、低适生区增加；后期SSP5-8.5高适生区仅余4.66×10⁴ km²（?93.92%），低适生区增至227.45×10⁴ km²（+51.89%），27个单GCM投影中26个总面积下降、1个增加，GCM间方向存在分歧。

3.4.2 空间转换：通过基准—未来s ≥ 0.24转换分类得出，收缩见于北方、东北和部分南方，扩张见于中部、西南及青藏高原南缘；后期SSP5-8.5扩张114.40×10⁴ km²、收缩118.65×10⁴ km²，稳定适生区183.65×10⁴ km²，净降仅4.25×10⁴ km²，但转换合计达233.05×10⁴ km²，显示小净变化下存在显著空间重组。

3.4.3 质心转移：通过面积加权质心得出，基准质心位于湖南（111.07° E，29.70° N）；后期SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5位移分别为126.48、194.42、361.39 km，质心分别位于湖南、湖北和重庆。9个集合均西移，8个南移，后期SSP5-8.5北移；面积×适宜度加权亦均西移，替代背景的105个集合比较全部西移、77个净降。

讨论总结：后期SSP5-8.5小面积变化掩盖了高适生区大幅损失和空间重组，监测需同时关注位置与等级；西南增益和东北、南方损失与西移质心一致。与Yi et al. (2023)、Du and Li (2026)及Huang et al. (2025)的比较显示，不同建模方案、分辨率和阈值可导致面积方向差异。监测应叠加寄主、种子调运、储藏和运输数据；储藏管理包括卫生、检查、密闭储藏、物理杀虫或专业熏蒸，化学处理需合规。GCM数量、校准范围、bootstrap、MESS外推、采样偏差、储藏微气候和寄主等未纳入因素增加不确定性，投影应作为监测检疫的气候假设。

结论翻译：温度年较差、最暖月最高温和最湿季度均温对*A. obtectus*具有最高平均归一化置换重要性。基准条件下中国潜在适生区为302.31×10⁴ km²，主要集中于西南、华南和东部沿海，并在北方和东北有额外斑块。在主要M500校准下，全部9个未来多GCM集合均预测总潜在适生区下降和面积加权质心西移，中、高适生区减少而低适生区增加。后期SSP5-8.5下，集合预测总潜在适生区减少1.41%、高适生区（s ≥ 0.75）减少93.92%，并伴随显著局部扩张和收缩。对于后期SSP5-8.5，替代背景会反转总面积和高适生区变化，GCM组成和出现点重采样也会反转总面积变化；总面积变化方向仍不确定，而西移质心在各比较中一致。这些条件性投影为中国监测和检疫优先排序提供气候假设。