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.     

用GC/MS、GC分析中药前胡中白花前胡丙素、丁素和紫花前胡苷元

为快速鉴别中药白花前胡（Peucedanum praeruptorum Dunn.）和紫花前胡（Peucedanum decursinum Maxim.），用气相色谱/质谱（GC/MS），气相色谱法（GC）分别定性，定量分析白花前胡丙素（Pd-1a），丁素（Pd-Ⅱ）和紫花前胡苷元（Nodakenetin），在白花前胡中检出白花前胡丙素（M/Z 386）和丁素（M/Z 426)，但未检出紫花前胡苷元，在紫花前胡中检出紫花前胡苷元（M/Z 246），但未检出白花前胡丙素和丁素，线性关系：YPd-1a=1.111XPd-1a 0.021(n=6 r=0.9995)，线性范围：0.175～1.919μg，YPd-Ⅱ=1.189XPd-Ⅱ-0.013(n=6 r=0.9996),线性范围：0.086～0.950μg。YNodakenetin=0.901XNodkenetin-0.024（n=6 r=0.9999），线性范围：0.089～1.062μg，回收率：白花前胡丙素97.29%，白花前胡丁素98.81%，紫花前胡苷元96.34%，分析结果表明，不同产地药材样品中各自特征成分含量不同，分析中未能找到白花前胡和紫花前胡苷元共有的相同的有效成分或指标性成分。表明可用GC/MS区分白花前胡和紫花前胡苷元，但未能用统一的化学对照品进行质量控制。     

基于MaxEnt模型的濒危植物朝鲜崖柏中国潜在适生区预测

将MaxEnt生态位模型与ArcGis技术相结合,根据朝鲜崖柏在我国的准确有效地理分布地点,采用气候、地形和土壤3种环境因子(28个环境变量指标)预测潜在适生区,划分适生区等级,评价适应性.结果表明:朝鲜崖柏在我国的潜在适生分布区可划分为高、中、低适生区,面积分别为3.67×104、6.99×104、33.12×104 km2,分别占中国国土面积的0.38％、0.73％和3.45％.其中,高适生区主要包括吉林省、黑龙江省、辽宁省和新疆维吾尔自治区,主体呈带状分布.影响朝鲜崖柏分布的主导环境因子由大到小依次为最干季度平均温度、最暖季度降水量、海拔、温度季节性变化标准差和最干月降水量.     

白花前胡石油醚提取物的实验制作

<正> 前胡为伞形科多年生草本植物白花前胡Peucedanum praeruptorum dunn或紫花前胡P.decursivum maxim的根。白花前胡主要产于浙江、湖南等地,紫花前胡主产江西、安徽等地。冬季至次春茎叶枯萎或未抽花茎时采挖,除去须根     

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MaxEnt模型预测马来鳄在中国的潜在生境

为探究马来鳄在中国的潜在适宜生存区及各环境变量对其地理分布的影响，文章基于马来鳄地理分布记录和7个环境变量，应用最大熵(maximum entropy, MaxEnt)模型模拟马来鳄在中国的潜在分布，利用贡献率、置换重要性及Jackknife检验来评估制约马来鳄地理分布的环境变量。结果表明：马来鳄在中国的高度适宜区主要位于广西西南部、广东南部、福建西南部及台湾东北部；影响马来鳄分布的主要气候因子为最暖季度降水量、最冷月份最低温度及最干月份降水量，满足最冷月份最低温度大于21.4℃、最干月份降水量大于116 mm、年气温变化范围在6.6～11.0℃之间、最暖季度降水量保持在550～1 530 mm之间的环境最适宜马来鳄的生存。该研究结果可为马来鳄生物资源的保护和在适宜分布区进行人工繁育提供理论依据。     

紫花前胡的归属及其与朝鲜当归的分类学比较研究

本之比较了紫花前胡和朝鲜当归的诸多特征,指出虽然紫花前胡的果实结构特殊,但二种在一般形态、叶柄解剖、叶气孔类型和化学成分(香豆素类)上存在较大相似性。紫花前胡为当归属的成员应予肯定,将其自成一属或置于前胡属中的理由均不充分。在当归属中成立紫花前胡组的观点是正确的,朝鲜当归也属此组。依照二种香豆素成分相似,开展朝鲜当归作为紫花前胡的代用品的研究是有意义的。     

红外二阶导数谱法快速鉴别前胡及伪品防风

采用一维红外光谱（FTIR）并结合二阶导数谱技术。对前胡及其伪品防风进行了快速无损的鉴别研究．前胡和防风在一维谱图上差别不显著，而在高分辨率的二阶导数谱中，两者具有明显的差异．基于这些差异，不仅可以快速鉴别前胡及其伪品防风，还可以推出两者本身所含的有机酯类化合物、芳香类化合物和糖苷类化合物存在一定的差异．因此，一维红外光谱和二阶导数谱相结合可快速有效地分析和鉴别前胡及其伪品防风．该法快速、准确、重现性好，为中药材的快速鉴别提供了一种新的方法和手段．     

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.     

暖地大叶藓的气候适应性及其在中国的潜在分布区预测

基于13个环境因子(海拔、植被覆盖率和11个气候因子)和51个地理分布记录数据,预测了暖地大叶藓在中国的潜在地理分布区和其他对13个环境因子的需求特点.结果发现:暖地大叶藓在贵州、云南、重庆、福建、浙江、湖北、四川、湖南、台湾和江西有很高的气候适应性,而在西北、东北和华北的适生能力低;在最冷季节、最干季节、最暖季节的平均温度分别为5~10℃、5~10℃和20~24℃,以及季节雨量变化、植被覆盖度和海拔分别为55~60mm、30%~60%和600~2 500m的区域下,暖地大叶藓具有高的潜在分布概率;随着最湿月份雨量增加和平均昼夜温差的下降,暖地大叶藓的分布概率上升.     

气候变化对浙江楠潜在分布范围及空间格局的影响

气候变化对物种分布的影响是珍稀濒危物种资源保护研究的热点问题之一。利用Maxent模型预测浙江楠在末次盛冰期、全新世中期、现代和2070年4个历史时期的潜在分布区,分析浙江楠各个历史时期的分布格局,并评估了不同气候因子对其潜在地理分布的影响。结果表明,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0.996。高度适生区包括浙江省与福建省交汇的武夷山、仙霞岭、浙江东南部的洞宫山、雁荡山等较高海拔山地地带,中度适生区位于幕阜山、罗霄山、怀玉山、武夷山、黄山、天目山、会稽山、雁荡山、洞宫山等低海拔丘陵地区。末次盛冰期浙江楠潜在分布区位于东海大陆架内; 全新世中期分布区与现代相似,但面积更大,向低海拔地区延伸; 2070年潜在分布区有北扩东进的趋势。Jackknife检验表明,影响浙江楠地理分布的主要因子有最干季降水量、最冷季降水量和最干季均温。     

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。     

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。     

单子叶植物核DNA含量地理纬度变异式样及其与气候因素关系

从"植物DNA C-值数据库"检索到2 852种单子叶植物的核DNA含量数据,沿经度方向均分为10条样带,每条样带沿纬度又均分成19个样块.从"世界气候数据网站"下载的19个生物气候因子数据,应用Arc GIS 9.3获得每个样块生物气候因子的平均值.根据"全球生物多样性信息网站"记录,计算每个样块的单子叶植物的平均核DNA含量.分析了最冷季度平均温度和最干季度雨量对单子叶植物核DNA含量的影响.应用分位数回归分析了核DNA含量不同的单子叶植物在全球范围的纬度梯度变化特点,以及气候适应性的差异.结果发现:单子叶植物的核DNA含量沿着纬度呈现非线性的规律变化;受气候因素影响,在中等温度和雨量环境下其核DNA含量最高,温度和水分趋向极端的环境下其核DNA含量较低,可以用"单峰"函数拟合;核DNA含量低的类群具有更广泛的全球分布.     

气候变化对尼泊尔地区热带植物海拔分布格局的影响

利用尼泊尔地区热带植物的分布信息,通过空间自回归分析探讨了海拔梯度上热带植物所占比重与气候因子之间的关系,并预测了气候变化背景下热带植物比重海拔分布格局的变化.结果表明,热带植物所占比重对低温限制较为敏感,尤其是最冷月最低温对热带植物比重海拔分布格局的解释率极高(98.7%),这在一定程度上证实了"低温限制"假说;最冷月最低温与热带植物比重之间的紧密联系,在一定程度上有助于理解海拔梯度上不同植被类型的分布及其内在的形成机制;在气候变化背景下,尼泊尔中海拔地区可能是热带植物入侵的敏感区域,并可能出现植被性质的本质变化.     

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。     

常绿阔叶林壳斗科优势种植物地理特征数量分析

以壳斗科锥属、青冈属和柯属的22个典型常绿阔叶优势种的分布资料和11项环境因子为基础,利用对应分析和典范对应分析,对这些物种的分布类型以及同环境因子之间的关系开展数量分析.根据对应分析的结果,全部物种可分为东、西两个分布类型.其中,东部类型又分为南、北两个亚类型.对应于物种的分布类型,研究区域也分为了西部、东部偏北和东部偏南三个分布区域.典范对应分析的结果表明,不同空间梯度上影响物种分布类型的主要环境因子不同.影响物种东西方向上分布的主要因子是年平均温差、最暖月平均温度、日照时数、太阳实际总辐射和干燥指数,而影响物种在南北方向上分布的主要因子是最冷月平均温度和太阳潜在总辐射.从分布区域的划分结果来看,同以往对亚热带常绿阔叶林区域的划分方案相比,东、西两个区域的划分与之相吻合,而南、北两个区域的划分则向北略有延伸.     

考虑局部归一化高度的双分支语义分割网络

归一化数字表面模型是表征地物高度、辅助遥感影像分类的重要特征,但是其片状、精度不稳定的特性制约了分类精度的提升.针对这个问题,该文提出了一种考虑局部归一化高度的双分支输入语义分割网络,一方面设计了一种双分支输入结构,分别提取地物的光谱特征和几何特征,并通过跳跃连接进行特征融合以充分学习地物多模态信息;另一方面提出了一种新的地物高度表征方法,结合深度神经网络受GPU显存限制只能处理较小区域影像的特点,在输入的数字表面模型局部区域内计算高度特征.最后通过在ISPRS标准数据集上对三种网络框架进行对比试验,证明了相较于仅使用光谱影像,该文方法总体精度提升了4.5%～4.7%,比使用归一化表面模型作为高度特征的分类方法具有更高的分类精度、计算效率和自动化程度.     

基于MaxEnt模型的青钱柳潜在适宜栽培区预测

【目的】 青钱柳是集药用、材用和观赏价值于一身的多用途树种。通过应用贡献率、置换重要值比较以及Jackknife检验等综合分析方法,评价制约青钱柳现代地理分布的主要因子,可为青钱柳资源的科学保护和合理利用提供理论依据。【方法】基于183个青钱柳地理分布记录和8个气候环境因子数据,采用MaxEnt模型软件对青钱柳潜在适宜分布区进行预测,并在此基础上划分适宜栽培区。【结果】采用MaxEnt模型预测青钱柳潜在适宜分布区准确度极高,受试者工作特征曲线下的面积(AUC值)达0.964±0.006。目前,青钱柳高度适宜分布区为浙江南部、福建西北部、安徽南部、湖北东部、江西东部和西部、湖南东部和西部、贵州东部、重庆东部、陕西南部和四川东北部; 随着未来气温的升高,青钱柳有向高纬度和高海拔地区迁移的趋势。【结论】 影响青钱柳分布的主要气候因子是温度,包括年均温、季节温度变异系数和平均日温差,其中年均温为最主要因子。     

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。