菊方翅网蝽在南京分布及其对中国的风险分析

【目的】了解菊方翅网蝽在南京的分布及危害情况,并确定其在中国的潜在适生分布区和风险大小,为菊方翅网蝽的防控提供参考。【方法】采用实地踏查的方式对南京市8个主城区的公园、广场、绿道等进行调查;采用MaxEnt生态位模型,结合地理信息系统(ArcGIS)预测菊方翅网蝽在中国的潜在适生区;采用多指标综合评价法,从传入的可能性、定殖的可能性、扩散的可能性、受害寄主的经济重要性和危险性管理难度方面,对菊方翅网蝽在中国的入侵风险进行定量和定性分析。【结果】在南京8个主城区均发现有菊方翅网蝽入侵,主要危害菊科杂草,在菊花上危害较轻;预测菊方翅网蝽在中国的潜在适生区约占中国国土面积的40%;菊方翅网蝽在外来入侵有害生物多指标综合评价体系中得分为2.05,属高度风险有害生物。【结论】菊方翅网蝽在南京市已普遍发生,中国潜在适生范围广、风险较大,应加强对该虫的监测,避免进一步扩散。     

李痘病毒在中国的入侵风险评估

为评价李痘病毒入侵中国的危险程度及可能造成的影响,采用Maxent生态位模型,根据现有分布点及目标地区的环境变量运算出预测模型,再结合地理信息系统ArcGIS绘制李痘病毒在中国的适生等级预测图,将适生等级分成高适生区、中适生区、低适生区和非适生区; 并以多指标综合评价体系为标准,从传入的可能性、定殖的可能性、扩散的可能性、受害寄主的经济重要性和病毒危险性的管理难度等5个准则层、共18个指标层因子,对该病毒在中国的入侵风险进行了定性和定量的分析。结果表明,李痘病毒在中国的适生区主要集中在华东和华南地区,经纬分布于101.93°～122.75°E,19.60°～40.76°N之间,占中国行政区划面积的25%～50%,适生范围较广。李痘病毒在中国的入侵风险指标值R值为2.49,属于高风险的有害生物,鉴于该病毒在中国暂无分布记录,建议在进境检疫中对其实施严格检疫,必须通过2种以上检测手段(必须包括血清学和分子生物学)进行排查及2年以上的隔离试种,以防止该病毒进入中国进一步蔓延传播。     

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。     

白榆在我国的潜在分布格局及未来变化

【目的】研究影响白榆(Ulmus pumila)在我国分布的气候条件、分布范围及未来变化,为白榆的科学保护和合理开发提供理论依据。【方法】采用MaxEnt和ArcGIS软件对当代、2050s和2070s(RCP2.6和RCP6.0)3个时期气候情景下白榆的潜在分布区进行预测。【结果】MaxEnt模型对白榆潜在分布区的预测具有很高的准确度,其训练集和测试集的AUC值分别为0.921和0.911。其中温度季节性变化(Bio4)、年降水量(Bio12)和降水量季节性变化(Bio15)对白榆的影响贡献率累计高达88.4%。依托气候环境变量,对白榆当前时期潜在分布区进行预测,中适生区主要集中在我国新疆、内蒙古中部、甘肃等西北地区,吉林、辽宁和内蒙古呼伦贝尔市等东北地区有少量分布;高适生区主要集中在我国河北、陕西、山西、山东等华北地区。未来2050s和2070s时期RCP2.6和RCP6.0气候情景下,白榆高适生区面积减小,中低适生区面积增大且会出现新的潜在适生区。【结论】以年为单位的温度和降水是白榆分布的主要因子,当前白榆的适生区主要集中在我国华北、西北和东北地区,未来其分布有向高纬度、高海拔区...     

华中樱桃适生区模拟和生态特征分析

【目的】华中樱桃[Cerasus conradinae (Koehne) Yü et Li]为中国特有樱属植物资源,具有极高的观赏价值和利用前景,分析当前和未来(2050s,2070s)气候变化对其地理分布的影响,以期为华中樱桃的保护和利用提供理论依据。【方法】基于华中樱桃的201个实际地理分布点数据,结合气候特征,采用MaxEnt模型和Arc-GIS软件对其在中国的潜在适生区进行预测,构建预测模型,检验其精确度,确定环境因子贡献率,并使用主成分分析、相关性分析等方法对其主导环境因子进行定性定量的分析。【结果】MaxEnt模型精度检测极为可靠,训练集的AUC为0.945,测试集的为0.949,当前华中樱桃潜在适生区主要在西南、华中、华东地区,两大核心适生区主要集中于重庆市及以西至四川盆地、东至武陵山、南至大娄山、北至大巴山脉一带等呈不规则块状区域,以及云贵高原东部、苗岭山脉以及雪峰山脉西部边缘地区长条状区域。影响其分布的主要环境因子是最湿季降水量(bio 16)、年降水量(bio 12)、温度季节变化方差(bio 4)、温度年较差(bio 7)。在2050s未来气候(CCSM4)情境变化下,总适宜区相较于当代面积呈减少状态,但在2070s未来气候情境变化下总适宜面积增加,且极高适宜区有向高纬度和东北方向扩散,高适宜区有向低纬度方向扩散的趋势。【结论】MaxEnt模型可以准确预测华中樱桃的潜在适生区,华中樱桃适生分布区连续且较为广泛,西南、华中与华东地区为华中樱桃种质资源保护与利用的核心区域。这可为华中樱桃种质保护、亲缘地理与资源利用的后续研究奠定重要基础。     

葡萄皮尔斯病在上海的入侵风险分析

葡萄皮尔斯病菌可引起葡萄等植物的灾难性毁灭,是世界上重要的检疫性有害生物。笔者采用多指标综合评价的方法,从传入可能性、定殖可能性、扩散可能性、受害寄主经济重要性和危险性管理难度等5个准则层所包括的18个指标层因子,对该病菌进行了定性和定量入侵风险分析。结果表明,葡萄皮尔斯病菌在上海的入侵风险指标值R为2.20,属于高风险的有害生物,建议在上海口岸进境检疫中对葡萄皮尔斯病实施严格检疫。针对上海这一风险性极高的病原微生物,作者提出在引种过程中除了要对该病菌的寄主植物进行严格检疫,还应实施2年以上的隔离试种,防止该病进入上海并向其他省区进一步蔓延传播。     

基于MaxEnt模型的苦槠潜在地理分布格局变迁预测

【目的】苦槠(Castanopsis sclerophylla)为壳斗科栲属常绿阔叶树种,广布于中国长江以南五岭以北各省区,被视为我国南北方气候的“分界树”。研究苦槠潜在地理分布格局变迁及其对气候变化的响应对于保护其野生资源具有重要意义。【方法】运用MaxEnt模型,模拟和预测苦槠在末次盛冰期(last glacial maximum, LGM)、现代和2070年3个时期的潜在分布区,评估了气候因子变化对其潜在地理分布的影响。【结果】MaxEnt模型模拟现代分布区准确度极高,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.971;苦槠现代高度适宜区主要是皖南山区、大别山区、天目山至北雁荡山地区;中度适宜区扩展到了苏南山区、江西及福建沿海地区;末次盛冰期退缩分布在我国华南北部地区,以及东海大陆架东部。2070年,苦槠的分布受气候影响预测适生区会急剧缩小,生境出现破碎化,高、中度适宜区残存于高海拔地区。Jackknife检验表明,最干季降雨量、最干季均温是影响苦槠地理分布的最主要气候因子。【结论】探讨不同气候因子对苦槠潜在地理分布的影响,利用其生物属性监测亚热带最北缘范围动态变化,可为苦槠的种源保护、生境恢复、繁育驯化等提供科学依据。     

外来观赏植物大花金鸡菊在中国的 潜在地理分布预测

大花金鸡菊(Coreopsis grandiflora Hogg.)被引种后,因具有较强繁殖和适应能力,在我国山东等地区成为入侵物种,对当地植物多样性造成了一定威胁。笔者运用Maxent生态学模型,基于全球海拔变量及19个生物环境变量,结合地理信息系统ArcGIS,对大花金鸡菊在中国的潜在地理分布区做了预测。结果表明,大花金鸡菊在我国的适生范围主要集中在98°～125°E、21.5°～43°N水分充沛、温度适宜的暖温带、亚热带地区。其中,华东、华中大部,即江苏、安徽、上海市、山东等地为大花金鸡菊的集中分布区,为高适生区; 西南、华南北部与华东、华中地区相接的区域,以及华北南部邻接华东地区的局部地区为中适生区,西南、华南南部地区则为低适生区; 其他地区不适于大花金鸡菊生长。ROC 曲线分析表明,Maxent 生态位模型预测大花金鸡菊潜在地理分布的训练数据和测试数据的AUC值分别为0.960和0.965,达到了极高的精度。各环境变量重要性的刀切法检验表明,影响大花金鸡菊地理分布的环境变量依次为年均温、年平均降水量和最冷季平均温度。根据 Maxent 模型预测结果,以及大花金鸡菊的生物学特性和在中国的入侵现状,在我国中东部地区需要采取一定的有效措施对该物种的扩张进行控制。     

气候变化对牛膝菊在中国潜在适生区的影响

原产于南美洲的牛膝菊(Galinsoga parviflora)在我国已造成大面积入侵,然而当前尚不清楚该种在中国的适生区范围,以及气候变化对其适生区分布产生的影响。本研究利用最大熵模型(MaxEnt)分析了在当前(2000s)气候条件下该入侵种在中国的适生区范围,以及在气候变化背景下其未来(2050s和2080s)的适生区变化。模型受试者工作特征曲线下面积(AUC)达0.804,模拟效果良好。影响牛膝菊分布的环境因子主要为温度(包括bio_1、bio_4、bio_6、bio_7、bio_9、bio_10和bio_11)。模型结果显示,牛膝菊的极高适生区主要集中在西南地区的云南、贵州、四川、福建和台湾,这也正是该种目前在中国危害最严重的地区。气候变化将会导致其在广东、广西和华北地区的适生区出现缩减,甚至消失;而其适生区的北界将进一步向高纬度地区移动。总体而言,到本世纪末(2080s),其在中国的适生区面积将随着气候变化而呈现减小趋势。当前牛膝菊在中国的潜在入侵区域较大,该种对我国青藏高原以东广大地区的入侵潜力巨大,但是其未来的入侵进程可能受到气候变化的抑制。     

马尾松分布格局对未来气候变化的响应

【目的】分析并预测未来气候变化对马尾松适宜分布范围,探讨影响马尾松潜在地理分布的主要气候因子,为马尾松潜在分布区种质资源管理和保护提供参考与指导。【方法】以中国数字植物标本馆记录的马尾松分布数据为基础,利用MaxEnt模型及地理信息系统ArcGIS 10.3软件探讨马尾松当前地理分布特征及其潜在分布区,并针对代表性浓度路径(RCP) 2.6及RCP 8.5两种气候情景下未来(2050年和2070年)马尾松适宜分布范围及主要气候因子进行分析。【结果】当前马尾松高适生区覆盖的地区主要分布于秦岭—淮河线以南。浙江、福建、江西、湖北西南部、湖南、重庆、四川东南部、贵州北部、广西中部、广东北部等地区为马尾松主要分布区,海南、云南及台湾等地为零星分布区。在未来气候情景下,马尾松适生区向我国北部地区迁移,包括河南西部、山东半岛、辽东半岛、河北东部、山西南部等地区,而在云南南部零星地区不会再有马尾松自然分布。在未来两种气候情景4个条件中,相同RCP情景下,不同年限各适生区之间的差异并不明显,变化趋势大致相同;但相同年限的不同RCP情景对应的各适生区面积变化存在明显区别,RCP 8.5的影响要高于RCP 2.6。影响马尾松地理分布的主导生物气候变量为年均降水量、最干月降水量及平均气温日较差,且降水较温度的影响更大。【结论】未来气候变化将导致马尾松分布范围进一步扩大,新增分布区主要集中于当前分布区北部。应以当前马尾松适生环境为基础,针对当地气候类型、土壤条件等环境因素合理建立保护区,以便马尾松能够顺利适应新环境。     

祁连山北坡青海云杉的潜在分布

【目的】确定适宜环境下青海云杉的分布潜力,可以为区域生态恢复、生态潜力评估提供重要依据。【方法】基于祁连山国家自然保护区的物种分布数据及相关环境数据,利用生态位物种分布模型对青海云杉进行较高空间精度的潜在分布模拟,并对影响其分布特征的关键因子进行分析。【结果】最大熵模型(MaxEnt)、生物气候模型(Bioclim)、域模型(Domain)、生态位因子分析模型(ENFA)的受试者工作特征曲线(ROC)的下面积值(AUC)分别为0.977、0.936、0.959、0.904,均有较高的诊断价值,结合物种实际分布与模型AUC值,MaxEnt模型模拟效果最佳。【结论】运用空间分析,归纳多种环境要素与青海云杉之间的定量关系,并通过标准差椭圆方法,界定祁连山国家自然保护区内青海云杉分布的环境要素边界,可为区域生态建设提供支撑,具有重要的科学与实践价值。     

4种地被竹大个体空间分布的点格局分析

【目的】植物个体大小存在的差异,是植物种群空间结构的重要影响因素,笔者探究大个体在种群空间中分布的类型、大小个体间的相互作用,为城市绿化提供基础数据。【方法】选取南京林业大学校园内翠竹(Pleioblastus pygmaeus)、髯毛箬竹(Indocalamus barbatus)、菲白竹(P. fortunei)和铺地竹(Pleioblastus argenteostriatus)4种地被竹种,依据竹株高度分为大个体组(观测组)和小个体组(控制组),运用空间聚集性的二阶分析法,并结合Monte-Carlo检验,分析大个体的空间分布类型,使用估计的方法计算空间强度趋势面。【结果】翠竹、髯毛箬竹、铺地竹的大个体竹株分别在其给定的距离尺度下呈现出显著的随机分布,未表现出聚集性特征; 菲白竹大个体则在给定的距离尺度下呈现出较弱的随机分布; 4种地被竹在各自样地内的分布存在不同特征上的理论强度。【结论】地被竹个体大小的差异影响个体在生长空间、资源等方面的竞争,大个体的空间分布是地被竹种群在生境中综合能力的外在表现。自然环境中,地被竹种群在个体差异基础上,通过自身调节机制和一系列生态过程,形成特定的空间结构。     

气候变化下西南地区12种常见针叶树种适宜分布区预测

【目的】随气候变化加剧,未来西南地区针叶林分布存在诸多不确定性,进行未来气候下西南地区常见针叶树种适宜分布区研究,为该地区森林生态安全评估提供参考。【方法】基于最大熵模型(MaxEnt)模拟未来气候情景下西南地区常见的12种针叶树的气候适宜分布区。【结果】MaxEnt模型能够很好地模拟西南地区12个树种的潜在分布,AUC值均达0.9以上; 2070年MPI-ESM-LR模式RCP4.5情景下西南地区12种常见针叶树种气候适宜区面积分布变化显著,包括冷杉、三尖杉、杉木、干香柏、柏木、水杉、云南松、红豆杉和福建柏在内的9个树种气候适宜区与气候最适区面积增加11.1%~412.8%;银杉和油麦吊云杉的气候适宜区面积分别增加6.0%和32.8%,但气候最适区面积减少了0.8%和3.5%;云南油杉未来气候适宜区和气候最适区的面积则减少24.0%和29.1%。【结论】西南地区针叶林中广布树种的气候适宜区面积会得益于气候变化而扩大,但云南油杉和油麦吊云杉等一些西南特有乡土树种的气候适宜区面积则会因为气候变化而缩小,因此对特有乡土树种的保护应给予重视。     

两株我国南北松材线虫虫株形态指标与致病力比较

【目的】松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)是世界多国公认的重大外来入侵物种,可引起松树大量死亡。目前,该虫已扩散至我国辽宁省的多个区县,打破了松材线虫最适温度线。通过对不同地理来源的两株松材线虫虫株的比较研究,试图阐释松材线虫向我国北方快速扩散的原因。【方法】通过比较我国南方松材线虫虫株AMA3和北方松材线虫虫株FCBX的形态指标值、不同温度条件下在灰葡萄孢培养基上的繁殖力,进而测定两虫株对黑松的致病力以及在黑松体内的繁殖量差异,解析松材线虫在我国北方地区的适应性。【结果】虫株AMA3和FCBX在形态学特征上无显著差异,均在伞滑刃属线虫测量范围之内;在15~35 ℃范围内,北方虫株FCBX和南方虫株AMA3在灰葡萄孢培养基上,随着温度的升高,繁殖量逐步增加。且FCBX虫株的繁殖数量除在30 ℃条件下稍低外,在其他温度条件下繁殖量均高于AMA3的繁殖数量。在低温(15~20 ℃)条件下,FCBX虫株的繁殖数量远高于AMA3虫株,差异显著;接种AMA3和FCBX后,黑松感病程度具有差异,FCBX相对于AMA3的致病力更强。在接种35 d后,FCBX的对黑松死亡率达到80%,感病指数为85;而AMA3对黑松的死亡率为60%,感病指数为73;接种35 d后,FCBX在黑松体内的繁殖数量大于AMA3虫株,但差异不显著。【结论】与南方虫株AMA3相比,北方虫株FCBX在灰葡萄孢上的繁殖能力、黑松体内的繁殖数量、对黑松的致病力等方面更强。松材线虫已突破最适温度线,在北移过程中经过了低温驯化,在低温条件下具有更强的繁殖能力和对低温的适应性。     

5种造林树种对干旱胁迫的抗性应答

【目的】探究不同造林树种的抗旱性,为科学配置乡土树种和外来树种及困难立地造林提供依据。【方法】以5个树种,枫香(Liquidambar formosana)、黄连木(Pistacia chinesis)、长序榆(Ulmus elongata)、黄山栾树(Koelreuteria bipinnata )和娜塔栎(Quercus texana)1年生实生苗为试验材料,通过盆栽试验研究适宜水分、轻度干旱、中度干旱和重度干旱(即土壤含水量分别为田间持水量的75%~80%、55%~60%、40%~45%和30%~35%)条件下的生理响应及抗旱性差异。【结果】①随着干旱程度的增加,5个树种出现不同程度的干旱胁迫症状,主要表现为叶片发黄、萎蔫,严重时枝条顶端出现干枯。胁迫30 d时,重度胁迫下,长序榆和黄山栾树部分幼苗死亡,黄连木整株叶片变黄或变红;枫香和娜塔栎中下部叶片变黄干枯;②5个树种叶绿素总量与叶片相对含水量呈下降的趋势;相对电导率和丙二醛(MDA)含量呈上升的趋势;游离脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量呈增加的趋势;③ 娜塔栎的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性均升高;枫香、黄连木、黄山栾树的SOD、POD和CAT活性均呈现先升高后降低的变化趋势;长序榆的SOD和CAT活性呈现先升高后降低的变化趋势,而POD活性则是随着胁迫程度的增加而升高;④ 隶属函数分析表明,中度和重度胁迫条件下,5个树种抗旱能力由强到弱依次是娜塔栎、枫香、黄连木、长序榆、黄山栾树。【结论】娜塔栎在5个树种中抗旱性最强,可在干旱地区的造林中推广应用。     

河南洛阳马尾松树干液流昼夜变化特征及其影响因子分析

【目的】揭示马尾松(Pinus massoniana)在我国分布北界的树干液流昼夜特征及其与环境因子的关系,探索马尾松蒸腾耗水规律,为深入了解树木水分利用机制提供研究基础。【方法】以分布在河南洛阳的马尾松为研究对象,采用TDP热扩散探针和小型自动气象站对样地内的马尾松树干液流及周围环境因子进行连续监测,分析马尾松树干液流昼夜变化特征及其影响因子。【结果】(1)研究区马尾松树干液流速率呈昼高夜低的单峰曲线;马尾松存在夜间液流,零点前液流活动较零点后活跃。(2)6—10月的白天(太阳辐射大于5 W/m²)和夜间(太阳辐射小于5 W/m²)马尾松单株日均液流量为36.08 kg;夜均液流量为2.55 kg,占全天液流量的4.87%～9.27%;零点前液流量占夜间液流量的83.42%～95.54%。(3)马尾松树干液流速率与太阳辐射、饱和水汽压差(VPD)、温度、湿度、风速和降水量存在显著的相关性(P<0.05);太阳辐射是白天树干液流的最大影响因子,VPD是夜间树干液流的最大影响因子。【结论】在我国中西部地区相对干旱生境下,马尾松树干液流具有...