吉林省外来入侵植物豚草潜在适生区预测

采用MaxEnt模型、ENM Tools、R语言和地理信息系统(ArcGis)相结合的方法,预测吉林省豚草的潜在适生区域,确定影响豚草地理分布的主导环境因子.结果表明:豚草在吉林省的高、中适生区主要分布于大部分地级市和部分县级市,其中长春市的高、中潜在适生区面积最大,共计2696.11 km2,占该市总面积的13.09％;四平市与通化市次之,高、中潜在适生区面积分别为847.75 km2和555.64 km2,分别占市总面积的6.06％和3.57％.高适生区分布以长春市为中心,呈"树状"向周边区域伸展,中适生区与低适生区沿高适生区周围或邻域附近分布;影响豚草分布的主导因子为人类活动强度(hfp).     

前胡和紫花前胡在中国的潜在分布区预测

采用最大熵(MaxEnt)生态位模型,结合前胡和紫花前胡大量已有的地理分布数据,基于20个环境变量对其在中国的潜在分布区进行了预测.结果表明:最冷季度平均温度,最冷月最低温和最干季度平均温度为前胡分布限制性因子.而对紫花前胡影响最大的环境因子为最干月降水量,最冷季度平均温度和昼夜温差月均值.预测结果显示,前胡和紫花前胡的潜在分布区比现实分布区更广泛,其中中国秦岭地区、浙江省、湖南省等部分山区为其最佳适生区(适生指数0.71).在台湾、甘肃和西藏等地区分布的差异能为在地域上分辨两者提供理论依据.随着野生资源减少和中药材前胡和紫花前胡需求量的增加,在该地区进行栽培是增加产量,保护野生资源多样性的可行途径.     

气候变化背景下花叶海棠的适生区分析和预测

为保护我国特有种花叶海棠[Malus transitoria (Batalin)C. K. Schneider],并选择合适的人工栽培区域,本研究基于86个花叶海棠精确分布点和13个气候因子,利用MaxEnt建立最大熵模型,计算花叶海棠在过去3个气候时期、当前气候条件下及未来气候条件下潜在的分布区,预测气候变化条件下花叶海棠潜在的分布变化趋势及可能的质心迁移路线。根据模型分析发现,影响花叶海棠在我国分布的最主要气候因子为最冷季度平均温度,其次为最冷月最低温度和最干季度平均温度,3个因子的贡献率分别为13.05%、12.08%和11.36%。当前气候下花叶海棠适生区占我国国土面积的26.82%,高适生区以甘肃南部与宁夏南部为中心,主要分布在青海东部、陕西北部、四川北部和西藏东南部地区。随着气候变化,花叶海棠分布区域也在不断迁移,其在我国的潜在分布区会随着温度的增加而增加,同时适生区也在不断北移,未来气候条件下分布质心可能会迁移至内蒙古南部。该结果为其种质资源发掘和保护、人工驯化和栽培方面提供基础数据和科学依据。     

MaxEnt模型下的外来入侵种香丝草在中国的潜在分布区预测

本研究基于生态位模型(MaxEnt),在大量已有居群分布点数据的基础上对香丝草(Conyza bonariensis)在中国的潜在分布区域进行了预测.结果表明:最冷季度平均温度、年均温、最冷月最低温、最干季度平均温度、干月降水量和最干季度降水量这6个环境因子对香丝草分布预测的影响最大;除新疆、青海、内蒙古、宁夏、黑龙江、吉林和辽宁省之外,其他地区均被预测为香丝草的适生区.目前,香丝草的潜在入侵区仍大于实际分布区,因此,预测该物种还将会进一步扩散;四川西部、云南南部、陕西北部、山东西北部、山西北部和甘肃及河北的大部分地区非常靠近已经被入侵的区域,应引起相关机构的重视,防止其进一步入侵.     

基于Maxent模型的原种红椿适生区变迁预测及在引种区划上的应用

利用原种红椿(Toona.ciliata Roem.var.ciliate)在云南实际分布数据及19个生物气象因子数据MaxEnt软件对其在当代、未来(2050、2070 s)气候条件下的适生区分布及面积(包括云南省和全国2种区域尺度)进行预测.原种红椿最大熵模型平均训练AUC值、测试AUC值分别为0.820、0.826,表明该模型对它们适生区的预测精度能达较好水平.最暖季度降水量、昼夜温差月均值、年均温变化范围、最暖季度平均温度、最湿季度降水量、最冷季度平均温度、最冷月最低温、最湿季度平均温度、年均温原种红椿分布的主要因子,在云南省尺度下原种红椿的适生区,特别是中、高度适生区与实际分布高度一致,对它们在该区域内的人工林发展区域的选择具有直接指导意义.在全国尺度下,适生区范围和面积可能大于实际分布,但中、高度适生区与实际分布记录相似度较高,可为其物种保护、异地引种保存提供借鉴作用.另外,与当代相比未来的适生面积变化不大,但有一定幅度增加,说明全球变暖有利于原种红椿繁衍(至少无负面影响).     

基于随机森林模型的美国白蛾在中国的潜在生境预测

【目的】基于随机森林模型原理,对当前气候环境以及21世纪50年代的美国白蛾在中国的空间分布、环境因子重要性、发生面积及迁移情况进行预测和分析,为美国白蛾有效防控提供理论参考。【方法】获取2011—2017年美国白蛾发生的县市级数据, 利用地理信息系统ArcGIS中随机点生成工具生成未发生点数据。采用随机森林模型原理,选择19个气候因子以及海拔、坡度、坡向、植被覆盖率、有效光合辐射等5个环境因子,通过ArcGIS中的提取值工具提取发生点和未发生点的24个环境变量的值,将海拔、坡度、坡向进行离散化。使用R语言模拟2011—2030年美国白蛾的潜在生境分布模型,以ROC曲线验证模型的精度;利用构建好的模型分析环境因子重要性并排序,预测在2050s(2041—2060年)时期两种气候情景(RCP2.6、RCP4.5)下全中国范围内美国白蛾的潜在生境分布。【结果】ROC曲线分析表明,随机森林模型预测美国白蛾潜生境分布的训练数据和测试数据的AUC值分别为0.997和0.963,模型精度较高;当前时期下美国白蛾潜在生境(适生区)占中国国土面积的8.74%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的41.47%、20.85%、18.90%和18.78%,适生区主要集中在华北地区东南部、中南地区北部、华东地区北部和东北地区南部。对美国白蛾潜在生境分布影响较大的环境因子依次是:海拔、植被覆盖率、最湿季平均气温、最暖季平均气温。在2050 s时期RCP2.6气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国国土面积的14.38%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的51.87%、20.37%、16.49%和12.27%;在RCP4.5气候情景下,美国白蛾适生区总面积占中国国土面积的19.06%,其中低适生区、中适生区、高适生区和极高适生区面积分别占适生区总面积的51.14%、15.11%、20.36%和13.39%;2050s时期美国白蛾潜在生境质心平均向北迁移93.65 km,新增适生区有黑龙江省、吉林省、四川省、湖北省、山西省、河南省、内蒙古东部、台湾岛等地区。【结论】美国白蛾适宜生活在海拔较低、夏季高温多雨、拥有较为丰富的森林资源的地区。随着气候变化,美国白蛾潜在生境整体向中国北部和内陆湿度较高地区偏移,发生面积逐渐扩大,发生程度逐渐加重。     

云南广西蒜头果适生区预测及环境影响因子

【目的】蒜头果(Malania oleifera)是一种兼有很高经济和生态价值的濒危植物。本研究旨在揭示云南、广西蒜头果的潜在适生区的空间分布格局,并且明确其主要环境影响因子,为蒜头果的保护与开发利用提供理论基础。【方法】通过野外调查、数字标本植物馆、全球生物多样性信息网络等方式获取了蒜头果样本136个。选取常见的20个主要环境因子作为参数,基于最大熵模型(MaxEnt)和ArcGIS地理信息系统平台构建了蒜头果潜在适生区预测模型,模拟蒜头果在云南和广西壮族自治区的潜在适生区。【结果】笔者构建的MaxEnt模型预测得到蒜头果的潜在适生区分布范围为104°~107°E及22°~26°N,预测适生区验证结果的受试者工作特征曲线下方的面积(AUC)均超过0.9。MaxEnt预测的蒜头果潜在适生区前4个环境影响因子及贡献率依次为:气温季节性变动系数因子(39.6%)、等温性因子(16.7%)、平均气温因子(13.7%)、气温年较差因子(11.5%)。【结论】云南文山州东南部以及广西西部是蒜头果的集中分布区,温度是影响蒜头果分布的主要因素,MaxEnt模型在蒜头果适生区预测中表现出极高的精度和可靠性。该研究将为蒜头果资源保护利用和人工繁育选址提供重要依据。     

基于MaxEnt模型的小黄花茶在中国的适生区域研究

珍稀植物小黄花茶(Camellia luteoflora Y.K.Li)在自然分布区内数量缩减,存在濒临灭绝的风险.为分析当前气候环境条件下小黄花茶的潜在适宜分布区,本研究运用最大熵(MaxEnt)生态位模型和地理信息系统(ArcGIS)软件对小黄花茶在我国的适生区进行预测,探讨影响其分布的主要环境因子.结果显示,四川泸州、宜宾,贵州遵义,云南昭通、昆明以及重庆江津、綦江是小黄花茶的高度适生区(适生指数0.54),黔、川、渝交界处是其核心分布地.刀切法(Jackknife)检测结果表明,影响小黄花茶分布区的主要环境因子包括最热季平均气温(Bio10)、最热季降水量(Bio18)以及最冷季降水量(Bio19),累计贡献率高达90.8%.适生区环境因子的统计分析结果显示,最热月最高气温为22.5～27.5℃,最热季平均气温为11.1～18.0℃,最湿月降水量为290～500mm,最热季降水量为4.4～6.6mm,最冷季降水量为16.7～24.8mm,海拔为450～1 000m,坡向在-40°～190°范围内,而坡度在20°～64°之间是小黄花茶最适宜生长的生态位参数.本次研究预测了小黄花茶适生区,除已知报道的三处自然分布区外,预测结果显示可能还存在尚未发现的小黄花茶生长地,有待进行实地勘测.     

遮阴对濒危植物朝鲜崖柏光合特性的影响

【目的】分析濒危植物朝鲜崖柏(Thuja koraiensis)光合特性,探讨光合作用与环境因子的关系,为开展朝鲜崖柏的有效保育提供依据。【方法】应用Li-6400便携式光合仪器,测定朝鲜崖柏7年生扦插苗在不同光环境(L0、L1、L2、L3,即遮阴度分别为0%、25%、50%和75%)下光响应曲线、光合日变化和色素含量,并进行通径分析。【结果】随遮阴度增加,最大净光合速率(P_n,max)、暗呼吸速率(R_d)、光饱和点(L_SP)和光补偿点(L_CP)显著减小,表明朝鲜崖柏具有一定的耐阴性。随遮阴度增加光合日变化的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)随之降低,非气孔限制因素是朝鲜崖柏光合速率下降的主要原因。朝鲜崖柏通过增加叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量适应遮阴环境。在不同光环境下,空气相对湿度是影响光合日变化净光合速率的主要环境因子;根据决定系数排序,在L0和L1处理中空气相对湿度影响最大,在L2和L3处理中光合有效辐射(P_AR)影响最大。【结论】朝鲜崖柏在全光照和遮阴25%时有较好的光合性能,具有一定的耐阴性,但遮阴度过高时会因光照不足影响植株的正常生长。     

基于MaxEnt模型研究气候变化对巴戟天适生分布的影响

巴戟天（Morinda officinalis）的肉质根是我国著名的四大南药之一,具有较高的经济和药用价值。本研究收集了25个巴戟天有效分布信息,结合气候、地形、土壤等38个环境因子,运用最大熵（MaxEnt）模型和地理信息系统（ArcGIS）,对巴戟天当前（1970-2000）及未来2050s （2041-2060）3种气候情景下（SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5）的潜在地理分布进行预测,并根据贡献率及响应曲线综合评判影响巴戟天分布的主导环境因子。结果表明：（1）MaxEnt模型预测精度高,4种气候情景下的Area Under Curve （AUC）值均大于0.985。（2）对巴戟天分布贡献率较大的主导环境因子有4个,分别是最冷季度降水量（47.4%）、年平均气温（28.9%）、年降水量（10.0%）、平均气温日较差（1.7%）,最适宜巴戟天生长的生态位参数分别是156.8 mm、21.8 ℃、1 857.1 mm、6.4 ℃。（3）当前巴戟天的潜在适生面积合计83.59×10⁴ km²,主要分布在广东、广西等热带、亚热带地区,高适生区集中在广东（肇庆、云浮、惠州、河源）、广西（玉林、贵港、防城港）、台湾（花莲、台中）、海南（保亭、陵水）等地。未来气候情景下巴戟天潜在地理分布总体收缩,低适生区变化较为明显,中、高适生区相对稳定。（4）随着气候变暖,未来气候情景下巴戟天潜在适生分布呈现“西扩”与“东缩”的趋势,适生区由东向西迁移,云南西南部是主要增加区。适生区分布研究结果可为巴戟天栽培区域选择提供参考。